Расчет угла наклона крыши
Перед расчетом угла наклона крыши надо определиться с тем, как будет использоваться чердачное помещение. Если вы планируете сделать его жилым, угол наклона придется делать большим — чтобы помещение было просторнее, а потолки выше. Второй выход — делать ломанную, мансардную кровлю. Чаще всего такую крышу делают из двухскатной, но может она иметь и четыре ската. Просто во втором варианте очень уж сложной получается стропильная система и без опытного проектировщика просто не обойтись, а большинство предпочитает делать все самостоятельно, своими руками.
Чем выше конек, тем больше полезная площадь подкровельного пространства. Но одновременно увеличивается и площадь крыши
При увеличении угла уклона кровли стоит помнить несколько вещей:
- Значительно увеличиваются расходы на кровельные материалы — возрастает площадь скатов.
- На большие скаты сильнее воздействует ветровая нагрузка. Если сравнивать нагрузку на одном и том же доме с углом в 11° и в 45°, во втором случае она окажется больше почти в 5 раз. Чтобы кровля могла противостоять таким нагрузкам, стропильную систему делают усиленную — ставят балки и стропила большего сечения с меньшим шагом. А это — увеличение ее стоимости.
- Если угол наклона ската больше 60°, снеговые нагрузки не учитываются — осадки скатываются и не задерживаются. Но при устройстве ломанной мансардной крыши снеговые нагрузки учитываются при расчете верхней ее части — там плоскости имеют уклон менее 60°.
- Не все кровельные материалы могут использоваться на крутых скатах, так что внимательно сморите на максимальный угол наклона, с которым могут данные крыши использоваться.
Угол наклона отображен через отношение высоты конька и половины ширины здания
Это не значит, что крыши с малым уклоном лучше. Они обходятся по материалам дешевле — меньше площадь кровли, но имеют свои нюансы:
- Требуют мер по снегозадержанию чтобы предотвратить лавинообразный сход снега.
- Вместо снегозадержателей можно сделать обогрева кровли и водосточной системы — для постепенного таяния снегов и своевременного отвода воды.
- При малом уклоне велика вероятность того, что влага будет затекать в стыки. Это влечет за собой усиленные меры по гидроизоляции.
Так что кровли с малым уклоном — тоже не подарок. Вывод: рассчитать угол наклона крыши надо так, чтобы найти компромисс между эстетической составляющей (дом должен смотреться гармонично), практической (при жилом подкровлельном пространстве) и материальной (расходы необходимо оптимизировать).
От чего зависит уклон кровли
- От способности крыши защищать строение от внешних факторов и воздействий.
- От ветра — чем больше уклон крыши, тем больше значение приходящихся ветровых нагрузок. При крутых уклонах уменьшается сопротивляемость ветру, повышается парусность. В регионах и местах с сильными ветрами рекомендуется применять минимальный уклон крыши, чтоб уменьшить нагрузки на несущие конструкции крыши.
- Откровельного покрытия (материала) — Для каждого кровельного материала существует свой минимальный угол наклона, при котором можно использовать данный материал.
- От архитектурных задумок, решений, местных традиций — так в разных регионах отдаётся предпочтение для той или иной конструкции крыши.
- От атмосферных осадков: снеговых нагрузок и дождей в регионе. На крышах с большим уклоном не будет скапливаться в огромных количествах снег, грязь и листья.
Тип кровельного покрытия и угол наклона кровли
Чтобы вы имели представление о верхних и нижних допустимых пределах угла наклона крыши с использованием того или иного кровельного покрытия, мы разработали специальную таблицу. Изучение различных нормативных документов, а также наблюдения в ходе строительных работ позволили нам сделать выводы об условиях использования различных кровельных материалов.
Однако стоит помнить, что строительный рынок стремительно наполняется новыми материалами, а эксплуатационные качества уже существующих кровельных покрытий могут улучшаться в ходе развития современных технологий. Поэтому с течением времени прочность некоторых материалов может увеличиваться, как следствие угол наклона крыши может меняться.
Нижний предел угла наклона крыши
Нижний предел угла наклона крыши| Вид кровельного покрытия | Вес 1 м.кв,кг | Безразмерный уклон крыши | Процентная мера уклона | Величина уклона в градусах |
| Шифер (среднего профиля/усиленного профиля) | 11/13 | 1:10 / 1:5 | 10% / 20% | 6° / 11,5° |
| Целлюлозно-битумные листы | 6 | 1:10 | 10% | 6° |
| Профнастил (однофальцевый) | 3-6,5 | 1:4 | 25% | 14° |
| Мягкая рулонная кровля | 9-15 | 1:10 | 10% | 6° |
| Профнастил (двухфальцевый) | 3-6,5 | 1:5 | 20% | 11,5° |
| Металлочерепица | 5 | 1:5 | 20% | 11,5° |
| Керамическая черепица | 50-60 | 1:5 | 20% | 11,5° |
| Цементная черепица | 45-70 | 1:5 | 20% | 11,5° |
Что же касается максимального угла наклона крыши, то для таких лёгких кровельных материалов, как целлюлозно-битумные покрытия, мягкая кровля, металлочерепица и профнастил, он может быть даже больше чем 1:1. Максимальный уклон всех остальных кровельных покрытий вы можете посмотреть в ниже предложенной таблице.
Верхний предел угла наклона крыши
Верхний предел угла наклона крыши| Вид кровельного покрытия | Вес 1 м.кв,кг | Безразмерный уклон крыши | Процентная мера уклона | Величина уклона в градусах |
| Шифер (среднего профиля/усиленного профиля) | 11/13 | 1:2 / 1:1 | 50% / 100% | 27° / 45° |
| Керамическая черепица | 50-60 | 1:0,5 | 200% | 64° |
| Цементная черепица | 45-70 | 1:0,5 | 200% | 11,5° |
Чтобы вы могли легко и быстро перевести градусную меру угла в процентное соотношение, можете воспользоваться предложенной таблицей.
Соотношение угла в процентах| Градус | Процент |
| 1 | 1,8 |
| 2 | 3,4 |
| 3 | 5,2 |
| 4 | 7,0 |
| 5 | 8,8 |
| 6 | 10,5 |
| 7 | 12,3 |
| 8 | 14,1 |
| 9 | 15,8 |
| 10 | 17,6 |
| 11 | 19,4 |
| 12 | 21,2 |
| 13 | 23,0 |
| 14 | 24,9 |
| 15 | 26,8 |
| 16 | 28,7 |
| 17 | 30,5 |
| 18 | 32,5 |
| 19 | 34,4 |
| 20 | 36,4 |
| 21 | 38,4 |
| 22 | 40,4 |
| 23 | 42,4 |
| 24 | 44,5 |
| 25 | 46,6 |
| 26 | 48,7 |
| 27 | 50,9 |
| 28 | 53,1 |
| 29 | 55,4 |
| 30 | 57,7 |
| 31 | 60,0 |
| 32 | 62,4 |
| 33 | 64,9 |
| 34 | 67,4 |
| 35 | 70,0 |
| 36 | 72,6 |
| 37 | 75,4 |
| 38 | 78,9 |
| 39 | 80,9 |
| 40 | 83,9 |
| 41 | 86,0 |
| 42 | 90,0 |
| 43 | 93,0 |
| 44 | 96,5 |
| 45 | 100,0 |
Единицы измерения и инструменты
В основание металлической конструкции встроены цифровой дисплей с элементами управления.
Величина уклона на всех чертежах может обозначаться в градусах или в процентах, а сам он обозначается буквой «i». В настоящий момент нет строгих правил, как обозначать данную величину. Единицей измерения считают градусы или проценты (%).
Угол уклона измеряется двумя способами:
- Специальным уклономером.
- Математическим способом, с помощью вычислений.
Уклономер – это специальная рейка с рамкой, у которой между планками есть ось, на которой закреплен маятник, и своя шкала деления. Когда эта рейка расположена в горизонтальном положении, то маятник на ее шкале отклонен на ноль градусов. Для произведения измерения уклона ската рейку прибора располагают перпендикулярно коньку, в вертикальном положении.
По шкале определяют угол отклонения маятника, который указывает уклон этого ската данной крыши в градусах. Этот метод определения применяется очень и очень редко. На данный момент разработано множество геодезических приборов для определения этих величин и специальные уровни-уклономеры, как капельные, так и электронные.
Можно спокойно рассчитать наклон данной крыши, не прибегая к использованию специальных геодезических, механических и других видов приборов для замеров уклона. Необходимо просто измерить некоторые параметры крыши:
- Вертикальная высота (обозначается как H) – высота от верхней точки данного ската (обычно считают от конька) до самой нижней точки (так называемого карниза).
- Заложение – горизонтальный промежуток от самой нижней точки данного ската до самой верхней его точки.
Уклон крыши (его величину) с применением математического расчета находят так.
Угол наклона отдельного ската i выражается через отношение измеренной высоты крыши Н к расстоянию заложения L. Таким образом
Для точного определения этого значения в процентах отношение i умножают на 100. Затем, для определения его значения в градусах, мы производим перевод процентов в градусы.
Для полного понимания этого метода приведем наглядный расчет:
высота равна 3,0 м,
длина заложения равна 5 м.
По формуле вычисляем i:
Проводим расчет процентов
Плюсы покатой крыши
Простые конструкции, такие, как односкатные и двускатные крыши, вальмовые или мансардные, всегда были и остаются самыми качественными и надежными вариантами. Без сомнения, преимущество покатой крыши заключается именно в гармоничном сочетании отличного качества и простоты в исполнении.
Такая крыша состоит из базового элемента кровли, а также обрешетки и стропил.
Что касается кровли, она служит для защиты здания от воздействия природных явлений, снега и дождя. Стропила же, а также обрешетки, поддерживают всю конструкцию, передают нагрузку на стены.
Рис. 1 Рассчитываем угол наклона крыши
Следует заметить, что покатая крыша защищает здание от осадков за счет определенного наклона кровли.
Прежде, чем приступить к монтажу покатой (или, как ее еще называют, скатной) крыши, необходимо произвести точный расчет угла наклона крыши.
Даже для тех людей, которые не являются специалистами в области строительства крыш, совершенно очевидно: чем угол наклона меньше, тем больше возникнет впоследствии проблем с герметичностью.
И это абсолютно не зависит от того, какой строительный материал вы выбираете для покрытия вашей крыши.
Факторы, которые влияют на выбор угла наклона
Конечно же, вам следует знать при расчете угла уклона крыши, какие факторы необходимо принимать во внимание. Так, среди важнейших параметров можно назвать:
- Ветер. Само собой разумеется, что крыша будет оказывать большее сопротивление ветру при большем наклоне. Однако слишком большой угол наклона является достаточно опасным для крыши. Так, например, при увеличении угла с минимального показателя (11 градусов) до 45 градусов, ветровая нагрузка возрастает в пять раз. Но с другой стороны, при выборе очень маленького угла наклона возникает другая проблема: при сильном порыве ветра кровлю может просто сорвать;
- Снег и дождь. Совершенно очевидно, что снег лучше сходит с крыши, имеющей большой угол наклона. Так, если он составляет более 45 градусов, обеспечено полное скатывание снега. И чем выше угол наклона, тем более герметичной будет красивая кровля вашей крыши. Объяснить это легко: дело в том, что при воздействии на крышу ветер обычно загоняет под стыки кровли атмосферную воду. Но чем больше вы сделаете уклон крыши, тем меньше вероятность попадания воды под стыки кровельных материалов.
Исходя из этих факторов, необходимо производить расчет угла наклона крыши. Для районов с сильными показателями ветра специалисты рекомендуют наклон крыши в 15-20 градусов, а для районов с нормальными показателями – около 35-40 градусов.
Однако следует помнить, что расчет угла наклона крыши обязательно нужно производить индивидуально для каждого конкретного здания.
Следует также подчеркнуть, что при расчете обязательно следует учесть особенности не только климата местности, но и конструкции самого строения.
Рис. 2 Формы скатных крыш
Способы произведения расчетов
Следует помнить, что подбор правильного угла – это очень важный этап конструирования будущей крыши здания. Обычно угол наклона крыши составляет от 11 и до 45 градусов, конечно же, бывают и исключения.
В том случае, если увеличить угол наклона, уменьшается, соответственно, снеговая нагрузка на крышу.
Но вместе с тем, чем больше будет показатель, тем воздействие ветра окажется сильнее. Это приводит к тому, что при возведении крыши требуются более прочные строительные материалы, стропила и обрешетки. А это значит, что будущая крыша обойдется вам дороже.
расчет уклона крыши
Помните: угол наклона влияет напрямую не только на качество, но и на количество материала для обустройства кровли.
Чем больше угол, тем, соответственно, больших денег будет стоить кровля.
Определенный угол уклона придается крыше в зависимости от выбранного материала, а также от климатических условий. В случае, если в районе в большом количестве наблюдаются атмосферные осадки, уклон крыши должен быть круче.
Соответствующий угол наклона будущей крыши можно определить, учитывая предполагаемую нагрузку. Как же рассчитать нагрузку? Для этого вам нужно принимать во внимание два показателя:
- Вес будущей конструкции;
- Нагрузку снега для данной местности.
Первым делом, нужно взять вес квадратного метра каждого слоя кровли, а затем сложить показатели для всех слоев. Следующий шаг: умножение получившегося результата на показатель 1,1.
Наглядный пример подобных расчетов
Предположим, толщина вашей обрешетки составляет 2,5 сантиметра, и 1 квадратный метр будет весить 15 килограммов. Вы планируете класть утеплитель толщиной 10 сантиметров: вес этого материала составляет около 10 килограммов на квадратный метр.
Также вам предстоит использовать Ондулин, весом 3 килограмма на квадратный метр.
Итак, наш расчет: 15+10+3 * 1,1 = 30,8 килограммов на квадратный метр. По усредненным показателям, для жилых домов нагрузка на кровлю обычно не превышает 50 килограммов на один квадратный метр.
Следует заметить, что для ряда покрытий сильно завышена допустимая нагрузка, однако, вам не нужно этим пренебрегать.
Предположим, вы решите лет через двадцать сменить кровлю, и кровельный ковер будет тяжелее, чем раньше. В данном случае и требуется тот самый коэффициент надежности 1,1 – его обязательно нужно учитывать, как коэффициент запаса.
Наконец, сделаем расчет нагрузки от собственной массы крыши. Назовем ее для простоты Н1. Она будет равна:
Н1 = 50кг/кв.м*1.1 = 55 кг/кв.м.
И непременно помните: когда вы начнете считать сечение стропильной ноги, прибавьте вес стропила к весу будущего кровельного ковра.
Учимся пользоваться таблицей Брадиса
Что касается снеговой нагрузки, коэффициент будет зависеть от того, какой угол наклона вы выбрали для вашей крыши. Итак, если наклон составляет менее 25 градусов, коэффициент составляет 1, а если от 25 до 60 градусов, то принимается во внимание коэффициент, составляющий 1,25.
А вот в том случае, если вы выбираете угол наклона более 60 градусов, учитывать нагрузку от снега не нужно.
Если вам необходимо найти угол наклона кровли, воспользуйтесь математической таблицей Брадиса (таблицей тангенсов).
Высоту в коньке следует разделить на ? длины фронтона, и по соответствующему значению в таблице найти угол наклона.
А вот для того чтобы математическим способом вычислить высоту конька, следует рассчитать ширину пролета дома, разделить этот показатель на два, а затем умножить на относительную величину, которая будет индивидуальной для определенного угла наклона.
Также для определения угла наклона и высоты конька можно воспользоваться угольником.
расчет наклона крыши.
Попробуем разобраться на конкретном примере. Ширина будущего здания составляет 8 метров. Делим это значение на два, получаем 4 метра.
Рис.3 Зависимость угла наклона крыши от материала для кровли
Нам нужно определить высоту поднятия стропил в случае, если уклон кровли составляет 25 градусов. Итак, находим в соответствующей таблице показатель, соответствующий данному углу наклона: он составляет 0,47.
Умножаем половину ширины нашего здания на данную относительную величину. Получаем следующий расчет: 4*0,47=1,88. Соответственно, при таком раскладе нам нужно будет поднять стропила на высоту, составляющую 1,88 метра.
Рис. 4 Схема кровельной системы
Выбор кровельного материала в зависимости от угла наклона
Следует подчеркнуть, что все материалы для обустройства кровли объединяются в отдельные группы: по их физическим свойствам, техническим характеристикам, а также ценовым параметрам.
Приведем некоторые рекомендации, которые помогут вам подобрать наиболее подходящий материал для обустройства крыши:
- В том случае, если наклон кровли совсем небольшой, и составляет где-то от 2,5 до 10 градусов, обычно применяются покрытия из каменной крошки (крупнозернистой), а также из гравия. Слой верхнего покрытия составляет для гравия – 10-15 миллиметров, для каменной крошки – 3-5 миллиметров.
- Если уклон кровли составляет от 10 градусов, и при этом была использована базовая битумная водоизоляция, необходимо выполнить верхний слой из крупнозернистого материала. В том случае, если показатель такой же, а материал выбран пленочный рулонный, то необходимо будет использовать специальный окрасочный слой для защиты.
- В том случае, если угол кровли составляет до 20 градусов, а само покрытие выполняется из металлического профнастила, или же асбестоцементных листов, следует непременно провести герметизацию всех стыков. Стоит ли выбирать металлочерепицу.
При углах до 60 градусов нужно обязательно проводить герметизацию стыков листов кровли из меди или стали. При этом стыки непременно должны быть двойными.
Учитывая все перечисленные параметры и делая правильные расчеты, можно сконструировать надежную крышу, которая прослужит ни один год или десяток лет.
Единицы измерения угла наклона крыши
Угол наклона — это величина между горизонтальной частью конструкции, плитами или балками перекрытия, и поверхностью кровли или стропилами.
В справочниках, СНиП, технической литературе встречаются различные единицы измерения углов:
- градусы;
- соотношение сторон;
- проценты.
Ещё одна единица измерения углов — радиан — в таких расчётах не применяется.
Что такое градусы, все помнят из школьной программы.
- 2,25 м / 5,60 м · 100 % = 40%
Цифровое выражение одних единиц через другие наглядно изображено на диаграмме ниже:
Что влияет на уклон крыши?
В конструкции жилых домов обычно сооружается скатная кровля, которая в зависимости от наклона может быть таких видов:
- пологая – от 12 до 30°;
- традиционная – 30-45°;
- крутая – от 45 до 60°.
Выбор угла наклона осуществляется в зависимости от природных факторов (ветровых и снеговых факторов) в определенном регионе и разновидности кровельного покрытия.
Ветровая нагрузка
Для регионов с большими ветровыми нагрузками оптимальное значение угла ската кровли находится в диапазоне от 25 до 30°. На другие кровельные конструкции сильные порывы ветра воздействуют следующим образом:
- Крутые кровли – характеризуются большой площадью скатов, что способствует высокой парусности. Т.е. сильный ветер стремится опрокинуть такие крыши.
- Чрезмерно пологие – ветровые нагрузки воздействуют преимущественно на нижнюю часть, стремясь приподнять такие конструкции.
Рисунок 1. Воздействие ветра на крутые и пологие кровли
Однако наличия данных только по среднестатистической ветровой нагрузке в конкретной местности недостаточно. При проектировании кровельных конструкций требуется учитывать множество других факторов – преобладающее направление ветра, наличия препятствий для его распространения (здания, естественные или искусственные барьеры и т.д.), высота дома.
Нагрузка снеговая
На угол наклона кровли оказывает влияние среднегодовое количество осадков в зимний период. Чем больше снежный покров зимой, тем круче должна быть кровельная система. В этом случае снег будет беспрепятственно сползать со скатов.
Рисунок 2. Образование снежного покрова на разных участках крыши
На пологих крышах скапливаются снеговые массы, что создает значительные весовые нагрузки на стропильную конструкцию и само покрытие.
Рисунок 3. Снеговые нагрузки для скатов с разным наклоном
Конструктивные особенности крыши в зависимости от угла наклона
Если в проекте дан уклон крыши, то рассчитать ее высоту не составит труда. А этот параметр – один из самых важных, потому что он определяет высоту конька. Этот элемент кровельной конструкции – точка отправления в сооружении крыши в целом. Потому что при строительстве сначала выставляют уровень расположения конька, и уже под него режут пиломатериал: опорные стойки. Отсюда же рассчитывают длину стропильных ног.
Сложность расчета заключается в том, что не все помнят тригонометрию, формулы которой используются для расчетов длин элементов кровельного сооружения. В основе формул лежат тригонометрические функции: синус, косинус, тангенс, катангенс.
К примеру, как определить высоту конька (соответственно и крыши) через синус и тангенс:
sin α = H/S, где «S» – это длина ската. Соответственно высота конька будет равна: Н=S x sin α.
tg α = H / L , то есть Н= l x tg α
Точно также можно определить длину ската, или, зная оба параметра, можно рассчитать угол наклона крыши. Все параметры конструкции взаимосвязаны, так что, зная два из них, можно определить третий.
Кстати, определяя параметры крыши, можно обойтись и без угла наклона. Для этого используется формула Пифагора. Вот ее формула:
S 2 = H 2 + L 2
Меняя местами значения, находится необходимая величина.
У Вас может возникнуть вопрос, связанный со значением величин тригонометрических функций. Они в свободном доступе есть, но чтобы Вы их не искали на просторах интернета и не тратили свое время, предлагаем таблицу:
Добавим, что тригонометрические функции упрощают проведения расчетов кровельных конструкций. Если правильно ими пользоваться и уметь набрасывать на бумаге эскизы крыш (имея воображение в плане конструктивного расположения ее элементов), то можно легко рассчитать размеры каждого элемента.
Это касается не только одно- или двускатных сооружений. Также легко можно будет рассчитать и элементы вальмовых или мансардных крыш. Просто придется разбить их сложные конструкции на простые.
Расчет угла: ручной «калькулятор»
Существуют два способа расчета:
- Высчитывают по высоте конька. Для этого ширину фронтона (торцы дома, которые образуют скаты) делят на 3. Полученное значение снова делят на три. Чтобы найти тангенс угла, воспользуйтесь таблицей Брадиса по тангенсам. Например, ширина фронтона – 9 метров. Высота конька – 3 метра. Тогда тангенс равен 1 метру (1000 миллиметров), значит, получится 45 градусов.
По таблице Брадиса можно рассчитать угол наклона крыши
- Высчитывают угол с уже известными шириной фронтона и высотой конька. Высоту конька делят на ширину фронтона. Например, высота конька – 3 метра, а ширина фронтона – 9 метров. 3 : 9 = 0,333. По таблице Брадиса по тангенсам это тангенс угла в 18 градусов и более.
