Как построить односкатную крышу своими руками

Расчет постоянных и динамических нагрузок

Определяясь с уклоном односкатной крыши, вначале рассчитывают нагрузки, которые могут на нее приходиться. Бывают они постоянными и динамическими. К постоянным относят массу кровельного покрытия, дымоходы, антенны, тарелки и так далее – так как они всегда являются неотъемлемой частью крыши.

К динамическим или переменным нагрузкам относят такие, которые возникают с некоторой периодичностью. К ним можно отнести: снег, град, присутствие человека со всеми ремонтными инструментами и материалами. К этому еще можно добавить ветер, который способен срывать односкатные крыши из-за парусности кровельного покрытия.

Нагрузки, вызванные снеговыми осадками

Если представить, что угол односкатной крыши будет равняться 30º, в зимнее время на каждый квадратный метр покрытия будет прикладываться усилие в 50 кг. Это все равно, что на каждом квадратном метре будет сидеть по одному человеку.

Если же сделать уклон более чем на 45º, то, скорее всего, на такой крыше снег попросту не сможет задержаться (многое, конечно, зависит от шероховатости кровельного материала). Но для регионов России, расположенных на средней полосе со снегопадами средней интенсивности, достаточно уклона односкатной кровли в 30-35 градусов.

Допустимый минимальный уклон навеса для самостоятельного схождения снега равняется 10º. Максимальный же уклон равен 60º – сооружать крышу с более крутым углом нецелесообразно.

Владельцы односкатных крыш с недостаточным уклоном нередко берутся за лопату. Спасти может лишь площадь покрытия, так как с ее уменьшением, снижается и шанс прогиба кровельного материала.

Ветровые нагрузки

Все обстоит иначе в ветреных районах – с большими углами односкатные крыши из профнастила сооружать – категорически запрещается. К примеру, односкатной крыше с уклоном в 45 градусов приходится сопротивляться силе ветра, превышающей в 5 раз ту, которая действует на скат в 11 градусов. Исходя из этого, имейте в виду, что односкатную крышу сооружать нужно таким образом, чтобы ее низкая часть располагалась к подветренной стороне.

Смешанные нагрузки

Не забудьте дополнительно рассчитать для односкатной крыши и такие показатели, как сочетание кратковременных факторов с негативными непрекращающимися нагрузками. Имеются в виду критические величины, которые могут воздействовать на систему стропил. Многие, как ни странно, довольно часто не учитывают этот фактор, руководствуясь тем, что если крыша выдержит снег, значит, выдержит и любое воздействие ветра.

А представьте, что нескольким людям придется в сильный снегопад под порывами ветра взобраться на крышу. Сможет ли она одновременно выдержать нескольких человек, снежные осадки и сильный ветер? В такие-то моменты и случаются разного рода неприятные происшествия.

Основные элементы односкатной крыши

Перед тем, как построить односкатную крышу своими руками, требуется знать, все основные элементы конструкции. Самая простая односкатная крыша, включает следующее:

Конструкция односкатной крыши

1. Стропильные ноги. Сечение делается, в зависимости от пролета и снеговой нагрузки. Для частного дома, оптимальным решением, будет сечения 100 на 200 мм. Оно позволит, установить расстояние между соседними и стропилами, 0,58. Такие параметры размера шага, позволят, без проблем, сделать утепление кровли минеральной ватой. Кроме того, высота стропильных ног, должна быть, не меньше толщины утеплителя. Для большинства регионов России, оптимальная толщина теплоизолятора, составляет 150-200 мм. Монтаж стропил, в основном, осуществляют, с использованием двух видов изделия: цельные или составные. Какие именно использовать, зависит от пролета. Если требуется установка цельной доски на большой пролет, оптимальный вариант – каркас из клееной древесины.
2. Мауэрлат. Монтаж односкатной крыши своими руками, предполагает, наличие двух точек опирания на мауэрлат, для одной стропильной ноги. Мауэрлатный брус, обеспечивая уклон стропильных балок, располагают в двух уровнях. Обустройство опорного элемента, допускается из бруса, с сечением 100 на 100 или 150 на 150 мм. Размер зависит, от веса будущей кровли.
3. Подкосы. Каркас, предусматривает наличие подкосов, при достаточно большой ширине строения и использование составных стропил. Оптимальное сечение подкосов – 100 на 100 мм. Угол наклона, относительно горизонтали – 60° или 45°. Второе название наклона – подстропильная нога. Такая схема, гарантирует требуемую разгрузку стропил, уменьшает расчетный пролет и прогиб.
4. Лежень. Наиболее правильный вариант, опирать подкос не на перекрытие, а подложить под него лежень. Монтаж лежня своими руками, как правило, осуществляется, в специально подготовленную выемку в стене. Обязательно, для постройки из бетона или кирпича, между стеной и брусом, укладывается слой рулонной битумной гидроизоляции. Такой подход, поможет предотвратить гниение и другие повреждения древесины. Сечение делают, равным 100 на 100 или 150 на 150 мм. Брус, по всей длине стены, может быть сплошным или прерывистым, но только, по опирание подкоса.
5. Обрешетка – необходима, для создания основания, под кровельное покрытие. Обустройство обрешетки, при размере шага стропил 0,6 м, предполагает использование досок, толщиной 32 мм. Монтаж обрешетки самостоятельно, осуществляется разреженно или сплошным настилом. Для металлической черепицы, сплошная основа не требуется. А вот для битумной, обязательно. В ответственных местах, для любого типа кровли, правильно укладывать сплошную обрешетку. Таким участком, для односкатной крыши, является карниз. Здесь требуется укладывать доски без разбежки, от края, на расстояние одного метра.

Преимущества конструкции

Под односкатной крышей можно оборудовать мансарду

Крыши с одним скатом не теряют популярности в частном строительстве. Это обосновано следующими преимуществами:

• доступная стоимость, обоснованная небольшим расходом строительного материала;
• возможность оборудования мансарды;
• простота возведения, в том числе самостоятельно;
• незначительная нагрузка на стены и фундамент;
• широкий выбор материалов для создания кровельного покрытия;
• равномерное распределение ветровой и снеговой нагрузки;
• удобство проектирования и установки водостоков;
• применимость к зданиям любого размера;
• устойчивость к внешним факторам при условии правильного выбора ориентирования крыши по сторонам света.

При использовании качественных материалов кровля прослужит не менее 30 лет.

Расчет угла наклона

Кроме минимального угла, есть такое понятие, как оптимальный угол наклона. При нем крыша подвергается минимальным возможным нагрузкам со стороны ветра, снега и т. д. Приведем примеры подобных оптимальных значений:

• В областях с частыми осадками в виде дождя и снега оптимально строить кровлю крутизной 45-60°, так как она быстрее избавляется от осадков, что минимизирует нагрузку на стропильную систему;
• Если крыша возводится в ветреном регионе, то хорошо будет разместить угол ее наклона в промежуток 9-20°. Она не будет играть роль паруса, ловя пролетающий ветер, но и не опрокинется его резкими порывами;
• В областях, где и ветер, и снег бывают регулярно, обращаются к средним значениям в 20-45°. Этот диапазон можно назвать универсальным для скатных конструкций.

Самостоятельное вычисление угла скатов сводится к несложному геометрическому процессу, в основе которого лежит треугольник. Его катеты – высота конька и половина ширины дома, гипотенуза – один из скатов. А угол между гипотенузой и катетом – искомая величина крутизны.

Угол кровли находится в прямой связи с высотой конька. Возможно два варианта расчета этих величин:

Известна высота крыши. Если возникает желание обустроить под кровлей просторную жилую комнату с приемлемой высотой потолка, то высота конька может быть определена заранее. Имея известные два катета, несложно узнать величину искомого угла.

Примем следующие обозначения:

• H – высота конька;
• L – ширина половины дома;
• α – искомый угол.

Находим тангенс нужного угла по формуле:

tg α = H / L

Величину угла по полученному значению узнаем из специализированной таблицы тангенсов.

Заранее определен угол наклона. При желании использовать определенный кровельный материал или в связи с погодными условиями в регионе уклон кровли может быть определен заранее. По его значению можно определить высоту конька дома и проверить – возможно ли создание под этой кровлей жилой комнаты. Для обустройства помещения высота конька должна быть не менее 2,5 м.

Оставляем условные обозначения из предыдущего примера и подставляем известные величины в следующее уравнение:

H = L * tg α

Таким образом, процесс вычисления угла наклона значительно проще и быстрее, чем анализ всех совокупностей для определения его оптимального значения для конкретного региона и здания.

Далее рассмотрим детально для односкатной крыши

В связи с тем, что односкатная крыша опирается на стены, имеющие разную высоту, то расчет заданного угла наклона производят, просто поднимая одну из стен дома.

Проводим вдоль стены перпендикуляр L сд (длина стены дома), берущий свое начало в точке, где оканчивается короткая стена и опирающийся на стену, имеющую максимальную длину.

Для того, чтобы рассчитать длину стороны L bc, следует воспользоваться тригонометрической формулой.

Если длина стены дома L сд равняется 10 метрам, то, чтобы получить угол наклона 45 градусов, длина стены L bc должна ровняться 14.08 метра.

Выбор материала для кровли

• Наиболее популярным на сегодня считается легкий, простой в укладке профнастил. Оптимальный угол при его использовании – 8-12 градусов.
• Фальцевая кровля – 18-30°.
• Гибкая битумная черепица – меньше 11°.
• Рубероид – 5 градусов.
• Мембранная кровля – от двух до пяти градусов.
• Бетонная, керамическая черепица – 22° и больше.
• Минимальный наклон крыши из металлочерепицы – 20°-30°.
• Шифер – 20-35.

Приведенные данные ориентировочные. Каждый производитель для своей продукции их конкретизируют. Кроме того, нужно делать поправку на климат данной местности. При выборе кровли рационально учитывать назначение здания. Так, дорогой вариант, как металлочерепица не стоит укладывать на гараж, где можно обойтись более дешевым рубероидом. В то же время черепица органично впишется в евростиль загородного дома.

Как определяется наклон крыши из металлочерепицы

Раньше наклон определялся только в градусах, всем строителям было понятно это значение и они могли представить внешний вид кровли без рисунка. В последнее время в строительные нормы было введено еще одно определение величины уклона – в процентах, путаницы стало больше, с чем связаны изменения мало кому известно. Если кровельщики легко понимают, как располагаются скаты кровли под углом 30°, то мало кто из них может нарисовать примерный эскиз крыши с уклоном скатов 57,7%. Хотя это те же 30°.

Алгоритм расчета уклона

Уклон – отношения высоты крыши в зоне конька к половине ширины здания, рассчитывается по формуле

I% = H×0,5L×100, где

• I – уклон ската кровли в процентах. Чем меньше процент – тем меньше уклон, угол в 1° равняется уклону в 1,8%, а угол в 45° равняется уклону в 100%.
• H – Высота стропильной системы. Замеряется высота конька или конькового прогона.
• L – ширина стропильной системы. При расчете берется половина ширины для определения разницы в размерах между двумя катетами треугольника.

К примеру, если высота конька 1 м, а ширина здания 10 м, то для двускатной крыши наклон равняется 1:0,5×10×100=20%.

Эта формула используется для двускатных кровельных систем. В нашем случае она требует корректировки. Дело в том, что нет двускатных кровель с минимальным углом наклона, это варианты только односкатных стропильных систем. Значит, делить ширину здания на два не нужно, формула изменяется. Для плоских односкатных крыш наклон определяется по формуле:

I% = H×L×100. 

То есть, в рассматриваемом выше примере расчет выполняется следующим образом: 1:10×100=10%.

Для того чтобы на основании процента наклона рассчитывать длину ската, надо пользоваться специальными таблицами или геометрическими формулами. Если известна одна из сторон прямоугольного треугольника, то процент уклона позволяет вычислить второй катет, потом при помощи тригонометрических формул рассчитывается угол, и только после этого вычисляется длина гипотенузы прямоугольного треугольника. Длина ската – главный параметр во время проектирования стропильной системы и определения количества материалов для покрытия крыши. Без этого значения невозможно купить нужное количество металлической черепицы, выбрать оптимальный вариант кровельного покрытия, определиться с архитектурным стилем здания.

В градусах угол наклона определяется значительное проще, все существующие строительные инструменты в своей работе используют принцип обыкновенного школьного транспортира.

Односкатные конструкции: экономичность и функциональность

Практичные немцы давно оценили преимущества лаконичного дизайна и экономичной конструкции односкатной крыши. С появлением на рынке новых кровельных материалов все больше наших соотечественников, особенно в регионах господства ветров, обустраивают односкатным покрытием не только гаражи, сараи, бани, но и возводят частные дома с таким верхним ярусом. При этом выгодно используется разность высот стен: наибольший свес ориентируется на солнечную сторону, где удачно можно поместить жилую зону, а в нижней части обустраиваются подсобные и бытовые помещения. К отвесной стене, противоположной той, с которой скатывается снег, можно вплотную пристроить другое строение. Таким образом, дом с односкатной крышей – это еще и экономный расход стройматериалов.

Стропильная система односкатной крыши

Такие крыши особенно популярны при строительстве дворовых построек — сараев, гаражей. Просто размеры строений позволяют использовать не очень мощные балки, причем балки требуются в небольшом количестве. При ширине строения до 6 метров, стропильная система односкатной крыши почти не содержит дополнительных усиливающих элементов (подпорок и прогонов), что выгодно. Также привлекает отсутствие сложных узлов.

Для Средней полосы России для пролета до 5,5 метров берут балки 50-150 мм, до 4 метров достаточно 50-100 мм, хотя по-хорошему, надо считать снеговую и ветровую нагрузку конкретно в вашем регионе, и, исходя из этого, определяться с параметрами балок.

Стропильная система односкатной кровли с малой величиной пролета (до 6 метров)

При расстоянии между стенами до 4,5 метров, односкатная крыша состоит из двух брусков мауэрлата, закрепленных на стенах, и стропильных ног, которые на мауэрлат опираются. Действительно очень простая конструкция.

При ширине пролета от 4,5 метров до 6 метров, требуется еще лежень, закрепленный на более высокой стене на уровне перекрытия и подстропильная нога, которая упирается в балку почти в середине. Угол уклона этой балки зависит от расстояния между стенами и уровня установки лежня.

Более сложные стропильные системы в односкатной крыше при ширине зданий более 6 метров. В этом случае оптимально, если дом спроектирован так, что внутри имеется еще она несущая стена, на которую опираются стойки. При ширине дома до 12 метров, фермы все еще простые, расходы на устройство кровли минимальные.

Устройство ферм односкатных крыш при ширине зданий более 6 метров

Для зданий шириной более 12 метров система становится сложнее — подстропильных ног становится больше. Кроме того, изготовление балок длиной более 6 метров — дорогое удовольствие. Если требуется увеличение только на ширину свесов кровли, балки доращиваются по краям кобылками. Это куски балок такого же сечения, соединенные с балкой и закрепленные по бокам двумя деревянными накладками длиной не менее 60 см, скрепленных болтами или гвоздями, допускают использование монтажных пластин.

Вариант сращивания стропил

Если общая длина балки получается более 8 метров, их обычно сращивают. Места стыка дополнительно усиливают, прибив доски или монтажные пластины.

Варианты крепления стропил к мауэрлату: скользящее слава вверху и жесткое вверху справа. Внизу справа вариант врезки без свесов (применяется очень редко)

Еще могут быть вопросы по способам крепления стропил односкатных крыш к мауэрлату. Принципиальных отличий нет. Все также в стропильной ноге делают вырез, которым брус упирается в мауэрлат. Чтобы не мучатся с каждой стропильной ногой, выравнивая ее посадку, выпилив первую, из куска доски, толстой фанеры или бруса делают шаблон, точно повторяющий полученный «выпил». Все последующие стропила запиливаются перед установкой. К ним в нужном месте прикладывается шаблон, обводится и выпиливается выемка требуемой формы и размера.

Предварительное проектирование стропильной конструкции ↑

Предварительный расчет несущих элементов позволит получить достаточно точное представление о количестве стройматериалов и заложить необходимый запас прочности. При этом несложная конфигурация постройки дает возможность рассчитать угол наклона стропильных ног самостоятельно. Зная его величину, вы можете определить параметры стропильной системы и оптимальный способ крепления каркаса к основанию.

Надежность и устойчивость крыши, а также ее способность выполнять свои прямые функции по гидро-, тепло- и звукоизоляции во многом зависят от величины наклона ската. Она в свою очередь взаимосвязана с двумя определяющими факторами:

• климатическими условиями региона – чем холоднее и ветренее в вашей местности, и чем обильнее снегопады, тем круче должен быть поднят скат (для средней полосы оптимальным считается угол 20 градусов, для районов, где часто бушуют ветры, крутизна должна быть минимальной – в пределах 3–10 градусов);
• используемым кровельным материалом – ровная и гладкая поверхность практически не задерживает воду и снег, и наоборот, шероховатая кровля медленно очищается от выпавших осадков (для рулонных материалов типа рубероид или полимерные мембраны угол может составлять 5–10 градусов, для шифера – 20 гарусов, для штучного покрытия – 25–30 градусов).

Более точно вычислить значение крутизны ската вы можете, если уже установили высоту конька, то есть разницу между высокой и низкой стеной строения. Далее вам поможет знание базовых тригонометрических соотношений сторон в прямоугольном треугольнике ABC:

По полученному в результате деления числу в таблице тангенсов найдите соответствующий угол – это и будет искомая величина наклона ската. Теперь, зная угол и имея размеры двух катетов (высоту конька и ширину пролета), легко уточнить длину стропильной ноги. Для этого снова придется заняться тригонометрией, вспомнив формулу Пифагора или соотношение между гипотенузой и углом:

К полученному значению добавьте длину карнизного свеса: не менее 300 мм, если проектом предполагается наличие организованной водосточной системы, или 500 мм и более – при неорганизованном водостоке. Как видите, имея нормальное пространственное воображение и способность выполнить несложные схемы, вы без какого-либо программного обеспечения определили два важных параметра кровельной конструкции.

Мало знать, как построить односкатную крышу своими руками поэтапно – важно не допустить возникновение эксплуатационных проблем и при этом желательно не переплатить за материалы с избыточным запасом прочности. Такую задачу вполне по силам решить с помощью методики расчета сечения стропильных ног и расстояния между ними. Прежде всего, необходимо уточнить величину внешней нагрузки, приходящейся на стропильную систему постройки

Прежде всего, необходимо уточнить величину внешней нагрузки, приходящейся на стропильную систему постройки

Если не брать во внимание несвойственные для большинства регионов сейсмические воздействия, характер сил, давящих на стропила, обуславливается снеговыми и ветровыми нагрузками. Сумма этих составляющих с весом кровельного покрытия является величиной, определяющей параметры стропильной системы. Силу, с которой снег будет давить на возведенную крышу, вы можете узнать по карте распределения зон снегового давления, умножив найденное значение на коэффициент, учитывающий угол наклона ската

Ее формула выглядит так:

Силу, с которой снег будет давить на возведенную крышу, вы можете узнать по карте распределения зон снегового давления, умножив найденное значение на коэффициент, учитывающий угол наклона ската. Ее формула выглядит так:

Из-за неравномерности ветровой нагрузки ее расчет более сложен, и для него недостаточно знать среднестатистическое давление ветра

Во внимание следует принять сразу несколько моментов:

• преобладающие направления ветров;
• высота здания и окружающих строений;
• количество препятствий для ветра.

В формуле эти особенности учтены в виде табличных коэффициентов:

Конечный этап расчета – определение суммарного силового воздействия на крышу по формуле:

После этого по таблице можно найти значения допустимой длины стропил между опорами и подобрать сечение бруса из древесины хвойных пород определенного сорта.

Чем хороша односкатная крыша?

Выбирая тип кровельной конструкции, важно знать преимущества и недостатки каждого варианта. Только в этом случае получится определить тот самый, который идеально подойдет в отдельно взятом случае

Но, так как в этом материале речь идет об односкатной кровле, то следует описать ее преимущества и сказать несколько слов о недостатках.

Односкатные крыши

Достоинства односкатной кровли:

• максимальная простота конструкции – построить ее можно самостоятельно, обладая незначительными строительными навыками;
• возможность использования любого кровельного материала;
• незначительная парусность, что позволяет обустраивать такую кровлю даже в ветреной местности;

Беседка с односкатной крышей

• небольшой вес;
• возможность экономить деньги и строительные материалы;
• при необходимости даже под такой кровлей можно обустроить небольшую мансарду.

Но односкатная кровля не лишена и недостатков. К ним можно отнести:

• скромный внешний вид, хотя при желании даже такую кровлю можно превратить в настоящее произведение искусства;
• то, что чердак и мансарда не получатся большими.

Пример односкатной крыши

Шаг 6. Определяемся со стропильной системой

А от выбранного угла наклона крыши и планируемых на ее нагрузок определяемся с видом крепления стропил к стенам. Так, всего таких видов три: висячие стропила, наслонные и скользящие.

Висячие стропила

Висячие стропила – единственный вариант, когда соединение должно быть жестким, но для стропил между боковыми опорами нет возможности сделать опору.

Проще говоря, у вас есть только внешние несущие стены, и никаких перегородок внутри. Скажем, это довольно сложная стропильная система, и к ее строительству нужно подходить с ответственностью. Вся проблема в больших пролетов и в давлении, которое оказывается на стены:

Или как в этом проекте:

Наслонные стропила

Здесь уже вся крыша давит минимум на три опоры: две внешние стены и одну внутреннюю. А сами стропила здесь используются плотные, с сечением не менее 5х5 см брусков и 5х15 см стропильных ног.

Скользящие стропила

В этой стропильной системе в качестве одной из опор служит бревно в коньке. И для соединения с ним стропил используются такие специальные элементы, как «скользячки». Это металлические элементы, которые помогают стропилу при усадке стен немного двигаться вперед, чтобы избежать трещин. Совсем немного! И благодаря этому устройству крыша легко переносит даже достаточно ощутимую усадку сруба, без каких-либо повреждений.

Суть проста: чем больше в стропильной системе узлов, тем она гибче и прочнее. Тем больше односкатная крыша способна выдерживать давление веса кровельного покрытия и снега, и при этом не ломаться. Но есть стропильные системы, где соединение вообще статично:

Компоненты кровли

Но прежде чем приступать к математическим расчетам, необходимо понимать, какие составляющие конструкции могут повлиять на конечный результат. 

К ее элементам относятся:

• обрешетка (служит основой);
• слой тепло, гидро и пароизоляции;
• стропильная система;
• кровельный материал.

Кроме того, следует учитывать:

• климатические особенности региона;
• предназначение постройки;
• возможные нагрузки; 
• прочность используемого материала для настила.

Если же при расчетах оптимального угла наклона односкатной крыши учесть все вышеперечисленные факторы, владельцы смогут продлить срок эксплуатации постройки, сократить расход материалов, тем самым экономя денежные средства.

Поэтому в регионах с большой ветровой и снеговой нагрузкой рекомендуется создавать конструкцию кровли под минимальным уклоном, дабы обеспечить стойкость здания к воздействию внешней среды.

Что нужно не забыть при создании стропильной системы?

Правильный монтаж и сборка каждой части кровли – гарантия надежности устройства на долгие годы.

В сооружении системы стропил стоит учесть несколько важных нюансов:

1. В качестве сырья рекомендуется брать хвойное дерево (сосну, ель).
2. Лаги следует предварительно обработать специальными влагостойкими и антисептическими растворами.
3. Начальный этап монтажа стропил – укладка бруса по всей длине несущей стены (мауэрлат), который крепится анкерными болтами.
4. В местах, где будут уложены стропила, нужно не забыть сделать гнезда, предварительно рассчитав их размер.
5. Стропила крепятся к мауэрлату и брусу с помощью шиферных гвоздей.
6. Если же ширина постройки более 4 м, стропила рекомендуется подпереть, во избежание перекоса. 

Укладка обрешетки, гидро и пароизоляции

Следующим шагом в создании односкатной крыши станет изготовление обрешетки. Расстояние между досками не должно быть больше 0,15 метра. Их укладка проводится строго перпендикулярно стропильной системе.

Дальше нужно прикрепить строительным степлером пароизоляционную пленку, а уже сверху наносить утеплитель.

Следующим слоем станет настил гидроизоляционного материала. Каждую полосу из рулона желательно делать  с нахлестом к другой, а места стыков обработать герметиком.

Заключительные этапы – это расчет угла наклона и настил крыши.

Важно заметить, количество рядов обрешетки зависит от величины постройки и выбранного материала