Расчет угла кровли в зависимости от снеговых и ветровых нагрузок
Для определения вероятного действия от выпадения осадков на строение (угол наклона двускатной крыши) используется карта снеговых нагрузок Российской Федерации (сопредельных стран).
Карта снеговых нагрузок Российской Федерации
При этом для расчета угла ската кровли используется значение числителя (первая цифра дроби), то есть среднестатистический вес снежного покрова для горизонтальной плоскости. Планируемый угол уклона крыши учитывается коэффициентом µ, составляющим для крыш со скатом:
- менее 25о – 1;
- 25…60о – 0,7 (интерполируется согласно данным, приведенным выше);
- более 60о – не учитывается.
При постройке дома, например, в Подмосковье, здание попадает в третью зону со средней снеговой нагрузкой 180 кг/м.кв. При планируемой кровле с углом наклона в 30о цифру следует умножить на коэффициент 0,7 – итоговое значение составит 126 кг/м.кв.
Для расчета ветровых нагрузок используется аналогичная схема. По карте ветровых нагрузок определяется зона, по месту расположения строения (между зданий, на открытом месте) – тип воздействия ветрового потока. Эти параметры дают начальную формулу, как рассчитать угол наклона крыши.
Карта ветровых нагрузок России
Место расположения здания учитывается коэффициентами из таблицы.
*- Место размещения для дома высотой в 5 м включает область с радиусом 5х30 = 150 м. Таким образом, даже в крупном городе дом, выстроенный в частном районе, будет считаться находящимся в зоне с малоэтажной застройкой.
Упрощенный расчет нагрузки от действия ветра для здания в Подмосковье, распложенного на берегу водоема значительной площади, позволяет получить цифру:
- для зоны 1 (Москва и Подмосковье) среднестатистическая нагрузка составляет 32 кг/м.кв.;
- для ската в 30о, высоты 5…10 м и размещения на открытой местности принимаем коэффициент 1,0;
- конечный результат – 32х1,0 = 32 кг/м.кв.
Однако, помимо обычного воздействия ветра, необходимо учесть его аэродинамическую составляющую.
Иллюстрация — ветровые нагрузки на крышу
В зависимости от преобладающего направления ветрового потока, он будет стремиться сорвать кровлю или «прижать» ее к стропилам. Поэтому с учетом розы ветров рассчитывается усилие для наиболее нагруженных зон и полученное значение применяется для всей конструкции, чтобы унифицировать ее и не использовать в разных зонах стропила различного сечения. Так, с учетом приведенных выше расчетов и планируемой двускатной кровли, принимаем для ветра во фронтон (торец здания) коэффициент -1,4 и умножаем его на номинальное значение ветровой нагрузки: 32х(-1,4) = 44,8 кг/м.кв.
Полученные данные по ветровой и снеговой нагрузке суммируются, при этом знак коэффициента аэродинамического влияния ветра не учитывается. Для расчетного случая итог составит:
126+44,8 = 170,8 кг/м.кв.
Это не превышает допустимой нагрузки на стропильные системы обычной конструкции 300 кг/м.кв., соответственно, крыша с таким углом наклона вполне допустима для данной местности.
Уклон кровли 1:3 – что это?
Уклон кровли – это ее угол относительно горизонтальной поверхности земли. Уклон кровли измеряется в процентах, градусах или соотношении между вертикальной и горизонтальной плоскостью, выраженном в числовом соотношении.
Уклон кровли 1:3 означает, что на каждый метр горизонтальной длины кровли приходится 33 сантиметра ее вертикального подъема. Другими словами, на 3 метра горизонтальной длины кровли приходится 1 метр ее вертикального подъема. Такой уклон чаще всего применяется для кровельных покрытий из мягкой черепицы, асбестоцементных листов и других материалов.
Рассчитать уклон кровли можно по формуле:
- Измерить длину кровли в горизонтальной плоскости;
- Измерить разницу между высшим и низшим краем периметра кровли;
- Поделить разницу между высшим и низшим краем на горизонтальную длину кровли;
- Умножить результат на 100, чтобы получить процентный уклон, либо перевести его в числовое соотношение.
Корректно рассчитанный уклон кровли обеспечивает надежное отвод воды, защиту дома от осадков и продлевает срок службы кровельного покрытия.
Расчет необходимой величины пологости скатов мансарды
Самое важное в любом помещении – его полезная площадь, то есть та, которую можно будет использовать для расстановки мебели и передвижения, а также для хранения вещей. В мансарде иногда бывает сложно использовать некоторые участки пространства, где располагается самая низкая точка потолочной обшивки. Впрочем, такие места как раз можно отвести под хранение вещей, сделав там встроенные шкафчики и тумбы
Другое дело – зона свободного передвижения, ее площадь напрямую зависит от высоты конька, а значит – и угла крыши
Впрочем, такие места как раз можно отвести под хранение вещей, сделав там встроенные шкафчики и тумбы. Другое дело – зона свободного передвижения, ее площадь напрямую зависит от высоты конька, а значит – и угла крыши.
Рассмотрим на примере. Допустим, ширина дома – 9.5 метров. Если хочется простора над головой в пределах 3 метров хотя бы по центру комнаты, то угол между скатами должен быть не менее 35 градусов, поскольку уже при 30 высота конька окажется чуть больше 2.5 метров. Однако следует учитывать, что тогда ширина пространства, доступного для свободного передвижения (до двухметрового уровня потолка), окажется немногим больше 3.5 метров. Если придерживаться той же высоты в самых низких точках наклонного потолка, и при этом сделать угол кровли 30 градусов, то ширина комнаты сократится до 2.4 метров. Наиболее комфортно будет в мансарде под крышей с углом более 40 градусов, однако следует учитывать, что у такой конструкции, в сравнении с пологим скатом (около 10 градусов), ветровая нагрузка увеличивается почти в 5 раз.
В целом, зависимость угла наклона кровли от высоты конька только облегчает расчеты стропильной системы.
Высота конька тоже зависит от угла ската
При расчетах любой кровли за ориентир всегда берется прямоугольный треугольник, где катеты – это высота ската в верхней точке, то есть в коньке или же переходе нижней части всей системы стропил в верхнюю (в случае с мансардными кровлями), а также проекция длины конкретного ската на горизонталь, которая представлена перекрытиями. Здесь есть только одна постоянная величина – это длина крыши между двумя стенами, то есть длина пролета. Высота коньковой части будет меняться в зависимости от угла наклона.
Высота конька может меняться в зависимости от угла наклона
Спроектировать кровлю помогут знания формул из тригонометрии: tgA = H/L, sinA = H/S, H = LхtgA, S = H/sinA, где А – это угол ската, Н – высота кровли к области конька, L – ½ всей длины пролета кровли (при двухскатной крыше) либо вся длина (в случае односкатной кровли), S – длина самого ската. Например, если известно точное значение высоты коньковой части, то определяется угол наклона по первой формуле. Найти угол можно будет по таблице тангенсов. Если же в основе расчетов лежит угол кровли, то найти параметр высоты конька можно по третьей формуле. Длину стропил, имея значение угла наклона и параметров катетов, можно посчитать по четвертой формуле.
Таблица тангенсов
Выбор кровельного материала в зависимости от наклона крыши
Выбор типа материала для кровельных работ, устройство гидро- и теплоизоляции зависят не только от наклона ската, но и от особенностей самого материала.
Следует обратить внимание на вес материала, способ его крепления и сопротивляемость «сползанию» под действием силы тяжести, влияния осадков и ветров. СНИПы дают следующие рекомендации по использованию кровельных материалов для крыш с разным уклоном
Рекомендации СНИП: уровень уклона крыш и подходящие кровельные материалы
При увеличении угла наклона выбирается более легкое и удобное для монтажа покрытие. При этом крутоуклонные крыши, применяемые в основном в горных сельских районах с сильными снегопадами, кроются природными легкими материалами – щепой, соломой или камышом. При нежелании (невозможности) использования таких покрытий и необходимости организовать быстрый сход осадков, применяют обогрев кровельных конструкций и усиленный отвод воды – это обеспечивает постепенное таяние снега и его равномерный сток.
Важно: в местностях с сильными снегопадами и морозами водосточные системы при подогреве крыши также требуют подогрева, в противном случае талая вода будет замерзать в водосточных трубах, образуя ледяные пробки.
Нахлест листов (панелей, рулонов) кровельного материала зависит от климатических условий, ската крыши дома и особенностей самого материала. Общая зависимость проста – чем круче крыша, тем меньший нахлест можно делать.
В зависимости от того, какой уклон кровли организован и какие материалы используются для нее, может потребоваться установка снегозадержателей. При расчете их количества учитывается климатическая зона (согласно карте снеговых нагрузок), длина ската крыши и его ширина, угол наклона. Для упрощения расчета предусмотрены онлайн-калькуляторы. Сориентироваться помогут табличные данные.
Выбор типа снегозадержателя зависит от уклона ската и покрытия. Для крыш с мягкими покрытиями больше подходят уголковые модели, для твердых профилированных – решетчатые (при большом уклоне) или трубчатые (со средним уклоном).
Беседки с двускатной кровлей
Двухскатные кровли, исходя из названия, состоят из двух плоскостей под наклоном, соединенных между собой коньковым узлом.
Конструкции таких кровель в свою очередь также имеют несколько вариантов исполнения:
- Стандартная, с углом наклона скатов 45 градусов.
- С разными скатами.
- С большим выносом.
- С фронтонами.
Популярные статьи Описание и особенности выращивания ириса сибирского Пинк Парфейт
Устройство кровли беседки
Двускатная крыша для беседки своими руками обычно устраивается в стандартном исполнении или с разными скатами. Хоть это и один из простых способов покрытия, он наравне с другими требует тщательных расчетов вычерчивания конструкций.
Для закупки строительных материалов на сооружение, определяем площадь крыши. Расчет материалов покрытия ведется с учетом укладки практически всех материалов внахлест.
Из какого бы материала не возводилась двухскатная кровля, конструкция стропильной системы состоит из одинаковых элементов:
- Мауэрлат — опорный брус, принимающий и распределяющий на несущие конструкции нагрузки от кровли. На мауэрлат в зависимости от конструкции, опираются стропильные ноги или балки перекрытия.
При правильной конструкции кровли, вы можете сделать не просто навес над беседкой, а целую комнату отдыха
- Стропильные ноги задают форму кровли (треугольника). Они непосредственно образуют стропильную систему, располагаясь по обе стороны кровли, друг, напротив друга, соединяясь в районе конька.
Размеры стропил и их шаг (расстояние между соседними стропилами, лежащее обычно в диапазоне от 600 до 1200 мм) зависят от:
- Габаритов беседки.
- Снеговой и ветровой нагрузки в вашем регионе.
- Стойки — вертикальные элементы, служат для поддержки стропильных ног. Стойки устанавливают посередине стропильной системы (под коньком), а при ширине кровли 8 м и более, дополнительно между карнизом и коньком.
Все элементы следует соединять металлическим крепежом (как на фото)
- Лежень — опорный брус, на который устанавливаются стойки.
- Прогоны — горизонтальные бруски служат для поддержки стропильной системы. Они опираются на стойки и располагаются параллельно мауэрлату.
- Затяжки — брусья, смонтированные перпендикулярно мауэрлату для скрепления стропильных ног.
- Всю систему венчает кровельное покрытие и конек.
Вот таким образом устраивается беседка с двускатной крышей своими руками.
На данном рисунке вы можете ознакомиться с всевозможными вариантами крепления стропил
Нюансы устройства кровель для беседок
И в завершение, что касается устройства кровель дачных строений, тут есть несколько правил.
Это не инструкция, которой следует строго придерживаться, скорее советы рекомендательного характера, способные существенно облегчить и упростить процесс возведения и эксплуатации беседки:
- Тяжелые материалы кровельной системы потребуют возведения более мощных несущих конструкций. Посему используйте по возможности облегченные варианты кровель.
- Если вы планируете устанавливать встроенный или переносной мангал в беседке, побеспокойтесь о защите кровельных материалов от воздействия открытого огня.
При выборе того или иного кровельного материала используйте только специализированный крепеж
- Покрывая кровлю металлическими материалами, приготовьтесь к тому, что ливень и тем более град будут гулко отдаваться во внутреннем пространстве беседки.
- При расчете уклона кровли следует учесть и снеговую нагрузку, атакующую сооружение зимой и ветровую, воздействующую круглый год. Слишком большой уклон для быстрого схода осадков, может стать угрозой повреждения кровли сильным ветром и потребует установки специальных элементов разделяющих воздушные потоки. От этого увеличится и общая цена беседки, и поработать придется больше.
- Обязательно выполните защиту кровельных элементов от воздействия влаги и возможных биологических атак (вредителей, грибков), обработав их антисептиками и гидрофобными составами.
Используйте оцинкованные саморезы – они значительно превосходят по прочности привычные металлические гвозди
Уклон кровли: факторы влияния
Остановимся более подробно на каждом из факторов.
Ветровая нагрузка. Параметр, прямо пропорциональный углу ската: чем больше наклон, тем большее сопротивление ветру оказывает крыша, но и тем выше вероятность того, что покрытие может быть разрушено. Малый угол ската – меньше сопротивление, но в этом случае ветер проникает под стыки и может сорвать листы кровли. Специалисты рекомендуют для районов с частыми сильными порывами ветра угол ската – 15-20 градусов (в процентах 27-36), для местности с несильными ветрами – 35-40 (в процентах 70-84).
Дождь и снег. Чем больше уклон ската, тем быстрее и лучше сходит снег и уходит вода. Практика показывает, что для районов с большим количеством осадков самый оптимальный вариант – 45 градусов, а для небольших осадков достаточным будет угол в 30 градусов. При меньшей величине уклона кровли вода может загоняться под стыки и нарушать герметичность кровли даже при небольшом ветре.
Материал для кровли. Самый важный фактор, при правильном учете которого кровля будет служить долго и надежно. Укажем рекомендуемые углы наклона.
- Штучные материалы: черепица и шифер. Для керамической и битумной черепицы наименьший уклон – 11 градусов. Для шифера (асбоцементные листы) – 9 градусов. Такие скаты предотвращают накапливание и просачивание воды на стыках.
- Рулонные материалы – рубероид, рубемаст, мембранное покрытие и другие. Кровля состоит из нескольких слоев: небольшой уклон (2-5 градусов) – 3,4 слоя, больший угол (до 18) – 2 слоя. Материалы достаточно дешевы, легко укладываются, ремонтируются, но недолговечны и требуют для скатной кровли сплошной обрешетки (конструкция из досок, на которую крепится кровля).
- Профнастил – рекомендуемый угол наклона составляет 12 градусов. При меньших углах необходимо проклеивать стыки кровли герметиками.
- Ондулин – облицовочный и кровельный материал. Оптимальный угол ската – 5-6 градусов.
Отметим, что перечисленные материалы обладают своими относительными преимуществами и недостатками для разных климатических и температурных условий, разных строений, разных конструкций крыши и, наконец, разных предпочтений и возможностей хозяина постройки. Но, в любом случае, чтобы рассчитать количество материала, обязательно надо учитывать указанные минимальные или оптимальные углы ската кровли.
https://youtube.com/watch?v=B-z4byoibzc
Зависимость конструкции крыши от материала перекрытия
Прежде чем выбрать кровельный материал, следует изучить его технические характеристики: это поможет оптимально подойти к решению вопроса и подобрать наиболее надежный. Кроме того, существует правило, определяющее зависимость угла наклона скатов от применяемого кровельного материала.
Перечислим основные из них:
- Для шиферного покрытия или черепицы минимальный уклон кровли должен составлять 22 градуса во избежание образования скоплений влаги в местах стыковки элементов перекрытия и просачивания ее.
- Для рубероида, еврорубероида и прочих кровельных материалов этот параметр зависит от количества настеленных слоев: для трех слоев достаточно 5 градусов, а для двух потребуется все 15 градусов.
- Минимальный уклон кровли из профлиста должен равняться 12 градусам: так советуют производители данного материала. Кроме того, при минимально допустимых углах необходимо дополнительно проклеивать стыки с помощью герметиков.
- Минимальный уклон кровли из металлочерепицы должен быть не меньше, чем 14 градусов. Угол наклона крыши из металлочерепицы диктует некоторые правила устройства перекрытия. В частности, если он превышает 45 градусов – меняется место установки подконьковой доски, а также метод крепления конька. При малых значениях этого параметра между планкой конька и черепицей крепят аэроролик: это предотвращает задувание снега.
- Для крыши, покрытой ондулином, необходимо 6 градусов.
- Мягкая черепица может монтироваться на поверхность с уклоном от 11 градусов и больше. Обрешетка вне зависимости от угла наклона должна быть выполнена сплошной.
- Кровельные покрытия мембранного типа наиболее универсальные: они подходят для практически любой конфигурации, минимальный уклон при этом должен быть в пределах 3-5 градусов.
При выборе значения наклона следует учитывать прочностные характеристики кровельной конструкции: запаса прочности должно хватать не только на то, чтобы выдерживать собственный вес и массу кровельного материала, но также и на внешние нагрузки (порывы ветра, снег). Также от наклона ската зависит и тип обрешетки для укладки большинства материалов: при малых значениях этого параметра монтируют либо сплошную обрешетку, либо с небольшим шагом (350-450 мм). При возведении любой крыши, а тем более плоской, необходимо устройство системы уклонов и водоотведения. Если площадь особенно велика – потребуется дополнительный слив.
Как рассчитать угол уклона кровли
Чтобы обеспечить долгосрочную эксплуатацию и надежность строящейся крыши нужно изначально, еще на этапе планирования ее строительства, правильно рассчитать ее уклон. Его размер зависит не только от конструктивных особенностей крыши, но и от типа, используемого на ней для покрытия стройматериала:
- При подсчете угла уклона крыши нужно учитывать климатические характеристики местности, в которой проводится ее установка.
Чем суше и теплее в месте возведения крыши, тем более пологой она может быть. Увеличение угла уклона скатных поверхностей, приведет к сокращению накопления снежных масс на крыше, следовательно, и снеговая нагрузка на кровлю будет сведена до минимума.
Однако у этого увеличения есть и обратная сторона. Больший угол ската крыши приводит к росту ветровой нагрузки, поэтому слишком крутую кровлю нельзя использовать в местах с преобладающими ветрами. Чаще всего уклон скатных поверхностей крыш находится в диапазоне 10° — 60°.
- Увеличивая угол ската крыши, значительно возрастает общая стоимость ее строительства.
Например, возводя крышу со скатным уклоном в 60°, материальные расходы увеличиваются в два раза, по сравнению с возведением плоской кровли. У крыши с наклоном 45°, будут в 1,5 раза расходы выше общей стоимости аналогичной плоской.
- Рассчитывать кровельный уклон необходимо как отношение между ½ заложения и общей высотой до конька, в этом случае уборка с кровли снежных масс не составит особого труда.
- Также необходимо учитывать, что в ендове наклон делается не менее 1%. Также нужно помнить, что если кровельный уклон планируется менее 10°, а кровля покрыта слоем гибких стройматериалов, то обязательно уложить для защиты на ее поверхность слой крошки – гравийной или каменной.
Толщина этого гравийного слоя делается не менее 1 см, а аналогичного слоя из каменной крошки — 0,3 см.
Для металлочерепичного или шиферного покрытия между настилами стыки необходимо обязательно герметизировать.
Рассчитывая угол ската крыши, необходимо учитывать, что от размера угла скатных поверхностей будет зависеть вид отведения атмосферной влаги.
Водоотведение в таких случаях бывает наружным (неорганизованным), и внутренним (организованным), а также смешанным.
Поэтому при планировании углов скатов кровли необходимо найти равновесие. Также нужно учесть, что траты стройматериалов для строительства кровли возрастают пропорционально площади кровли, при этом существенно возрастает и ее общая стоимость.
После расчета размера уклона подбирается нужный для покрытия крыши стройматериал. Здесь необходимо отметить, что штучные кровельные стройматериалы, такие как натуральная черепица и шифер, применяются для монтажа на скатных поверхностях с уклоном больше 20°. Если при использовании этих покрытий уклон крыши будет меньше указанного значения, то в межэлементные стыки покрытия будет попадать влага, которая за очень короткий срок приведет всю кровлю в непригодное для дальнейшей эксплуатации состояние.
Рулонные гибкие покрытия используются чаще для покрытия плоских кровель или крыш, угол скатных поверхностей у которых меньше 30°. Это связано с тем, что при больших значениях наклона, в результате действия высоких температур, такое покрытие может сползти с поверхности кровли.
Использовать такие гибкие стройматериалы можно практически на всех видах кровель.
Для металлочерепицы и металлопрофиля необходимый угол уклона кровли должен быть более 10°.
Кровля является плоской, если уклон ее перекрытия меньше 3°. Для возведения кровли такой конструкции необходим небольшой объем стройматериалов, но строить такую кровлю можно только тогда, когда в районе ее постройки выпадает немного осадков.
Любые кровельные скаты имеют несколько, подходящих для монтажа на них, видов кровельного покрытия.
Расчёт угла наклона, высоты и веса кровли
Перед расчётом высоты крыши надо определиться с углами наклона скатов. В этом помогут нормативные документы, в которых предъявляются требования к кровельным работам, то есть свод правил СП20.13330.2011, базирующийся на указаниях СНиП 2.01.07–85 «Нагрузки и воздействия».
Угол наклона
По правилам выбор угла наклона кровли зависит от используемого финишного материала.
Под каким углом строить кровлю, решают, ориентируясь на финишный материал
Таблица: угол наклона для крыш с разным покрытием
| Рекомендуемый угол наклона крыши | Финишное покрытие |
| 1–2° | Рулонные материалы на битумной основе — не менее четырёх слоёв, с внешней гравийной посыпкой, утопленной в слой расплавленной мастики |
| 2–3° | Как в предыдущей строке, но для надёжности кровли достаточно трёх слоёв рулонного материала |
| 3–10° | Аналогичные вышеописанным рулонные материалы (не менее трёх слоёв), но без наружной защитной гравийной посыпки. |
| 10–15° | Рулонные кровельные материалы, наклеиваемые на горячую мастику не менее чем в два слоя |
| 13–15° | Черепичное глиняное покрытие |
| 15–17° | Асбестоцементные листы усиленного профиля |
| 17–20° | Кровельная листовая сталь с развальцовкой соединений |
| 18–35° | Профнастил, металлочерепица |
| 27–44° | Натуральное штучное черепичное покрытие, битумно-полимерные или сланцевые плитки |
| 38–45° | Дранка, щепа, натуральный гонт |
| 40–60° | Голландская черепица |
| 5–90° | Асбестоцементный шифер |
| 20–90° | Искусственный шифер |
Высота конька
Выбрав кровельный материал и решив, каким будет наклон крыши, приступают к определению высоты конькового бруса. Для этого обращаются к геометрии, ведь крыша в разрезе выглядит как два соединённые друг с другом треугольника.
При расчёте высоты крыши используют формулу a=b · tg α, где a — высота конька, b — половина ширины здания, α – угол наклона кровли.
Для примера рассчитаем высоту кровли под наклоном в 40°, которую планируется строить на доме размером 6х9 м. С этой целью выполним следующие вычисления:
- Ширину дома разделим на 2 и определим длину нижнего катета прямоугольного треугольника кровли: b = 6 / 2 = 3 м.
- По таблице найдём, что тангенс угла в 40° равен 0,84.
- Вычислим высоту кровли a = 3 · 0,84 = 2,52 м.
Видео: вычисление высоты и угла наклона кровли
Вес
В вес крыши включается масса всех слоёв кровельного пирога: финишного покрытия, контробрешётки, обрешётки и изоляционных материалов.
В вес кровли включают все материалы вплоть до теплоизоляционных плит
Допустим, нам необходимо определить вес крыши, покрытой битумной черепицей и утеплённой материалом плотностью 35 кг/м³, закатанным в рулон толщиной 0,1 м, длиной 10 м и шириной 1,2 м. В этом случае требуется сделать следующее:
- Рассчитать вес 1 м² теплоизоляционного материала по формуле 0,1 · 1,2 · 10 · 35 / (10 · 1,2) = 3,5 кг/м².
- Найти все остальные данные, то есть вес 1 м² финишного покрытия, паро- и гидроизоляции и деревянного каркаса из стропил и обрешётки, в таблице (см. ниже) или на этикетке товара в магазине.
- Сложить все полученные значения и умножить их на площадь крыши, тем самым определив вес всей кровли.
Таблица: вес 1 м² материалов для устройства кровли
| Материал | Вес 1 м² |
| Шифер | 10–15 кг |
| Ондулин | 4–6 кг |
| Керамическая черепица | 35–50 кг |
| Цементно-песчаная черепица | 40–50 кг |
| Битумная черепица | 8–12 кг |
| Металлочерепица | 4–5 кг |
| Профнастил | 4–5 кг |
| Контробрешётка | 18–20 кг |
| Обрешётка | 8–12 кг |
| Стропильная система | 15–20 кг |
