Оптимальный угол наклона двухскатной крыши и поиск минимального значения

Какой уклон крыши должен быть у дома?

Обновлено: 30 августа 2019 · Редакция сайта «Крыша-Про»

От чего зависит уклон кровли?

Уклон кровли — это положение плоскости скатов по отношению к горизонтали. Значение, которое определяется при выполнении проектных работ.

Уклон зависит от трех факторов:

  • количество снега в зимний период
  • сила ветра, характерная для данной местности
  • особенности материала кровельного покрытия

Кроме основных критериев, необходимо учитывать дополнительные условия:

  • назначение чердака — будет ли он эксплуатироваться или отапливаться
  • площадь кровли
  • конструкция крыши, количество скатов
  • ориентация дома относительно направления преобладающих ветров

Важным фактором также станет общая высота здания и его месторасположение. Если строительство ведется в регионе с большими перепадами высот и изменчивым рельефом, нагрузки могут быть компенсированы расположенными поблизости холмами или складками. На плоскости все воздействия приобретают максимальное значение.

Особенности

Уклон кровли во многом определяет нагрузку, которую придется выдерживать стенам и фундаменту дома. Основная особенность состоит в том, что все условия выбора противоречат друг другу. Чем меньше угол наклона скатов, тем экономнее расходуются строительные материалы.

При этом, снеговая нагрузка будет максимальной, так как с пологих крыш снег самостоятельно не сходит. Если увеличить угол, появится возможность самостоятельного соскальзывания снеговых масс, но резко увеличится сопротивление ветрам. Это создает немалую опасность, так как снег — явление сезонное, а сильный ветер возможен в любой день года.

Поэтому процесс подсчета оптимального угла наклона представляет собой поиск компромиссного варианта, обеспечивающего минимальные потери по всем позициям.

Существует масса разновидностей конструкции крыш. Они разрабатывались с учетом условий эксплуатации. Для каждого региона есть своя оптимальная форма кровли. Наиболее распространенные виды:

Односкатная крыша

Распространена в южных странах, где никогда не бывает снега. Угол наклона практически отсутствует.

Двускатная кровля

Типичный вариант для европейских и северных стран.

Шатровый тип

Кровля со скатами, сходящимися вверху в одну точку. Наиболее экономичный вариант в отношении количества стройматериалов, но конструкция стропильной системы — одна из самых сложных.

Вальмовая

Вариант шатровой крыши, где длинные скаты соединяются в продольную линию.

Сводчатая (купол)

Применялась до появления бетонных плит перекрытия. В настоящее время практически не используется.

Многощипцовая

Сложная и эффектная конструкция с множеством ребер и примыканий.

Все эти разновидности могут иметь разный угол наклона скатов, обусловленный величиной предполагаемых нагрузок и условиями эксплуатации.

Влияние климата

Особенности климата оказывают наиболее существенное влияние на степень наклона скатов. Наиболее важными факторами являются:

  • сила ветра
  • величина снеговой нагрузки

Количество дождевой воды не столь важно, поскольку она сразу же стекает с кровли. Основная проблема — снег. Она создает статичную нагрузку на стропила и всю опорную систему дома в целом.

В приложениях СНиП имеется таблица, показывающая зависимость давления снега от географического расположения региона. В некоторых областях оно доходит до полутонны на квадратный метр кровли, что создает опасную для стропильной системы нагрузку. В таких условиях выбирают увеличенные углы наклона скатов и применяют гладкие кровельные покрытия.

Сила ветра — показатель непостоянный. Однако, сильный порыв может разрушить крышу или сорвать кровельное полотно. Поэтому выбирать слишком крутые углы подъема в регионах с преобладающими сильными ветрами или возможными шквалистыми порывами, нецелесообразно.

При проектировании учитывают максимальные значения, отмеченные в данной местности в течение многолетних наблюдений. В приложениях СНиП есть карта регионов России, объединенных по величине характерных ветровых нагрузок.

Для Подмосковья и Московской области у нас есть готовые решения для следующих районов:

В чем измеряется угол уклона крыши?

В геометрии углы определяются в градусах. Строители определяют уклон кровли в процентах и градусах. Обычно, первые фигурируют в рабочей документации, которая используется на стройплощадке. Вторые являются расчетными единицами и применяются в формулах при проектировании.

Градусы обозначают степень расхождения плоскости ската с горизонтальной плоскостью, а проценты — отношение высоты конька к длине одного ската, умноженное на 100. Определение уклона в процентах облегчает практические работы, так как дает точные значения отрезков, к которым привязываются все опорные конструкции крыши.

Во время работ на площадке сложно использовать транспортир или угольник, но обеспечить заданную высоту конька очень легко. Кроме того, значение угла в процентах и градусах связаны между собой. Зная один параметр, несложно вычислить второй.

У скатных крыш уклон превышает 10°. Если значение меньше, крышу относят к плоским видам. Как правило, они лишены традиционной стропильной системы, роль которой выполняет разуклонка кровли. Такие конструкции актуальны для южных регионов, где единственной необходимостью становится организация стока воды.

Как рассчитать?

Расчет угла наклона скатов представляет собой поиск оптимального значения, обеспечивающего наименьшие нагрузки от снега и ветра. Кроме этого, целью расчетов является снижение количества стройматериалов и создание максимально прочной стропильной системы.

Параллельно с вычислением уклона производят выбор кровельного покрытия, характеристики которого усиливаются при эксплуатации в разных условиях.

В первую очередь выделяют источник наибольшей опасности для стропильной системы и всех опорных конструкций. Это характерные для данной местности факторы — объемы снега, сила ветра. Учитывают также высоту здания (используются специальные коэффициенты) и расположение. Для домов, построенных на открытой местности, климатические воздействия проявляются сильнее, чем для зданий, расположенных в зоне плотной городской застройки.

Самый простой расчет — определение отношения высоты коньковой части кровли к половине ширины дома относительно продольной оси.

Этот способ дает значение в процентах, которые при желании несложно перевести в градусы. Для тех, кому сложно сделать вычисления самостоятельно, существуют специальные таблицы, по которым легко определить показатели данного ската по одному из известных параметров.

Нормативные значения

В первую очередь необходимо определить минимальный уклон кровли, который регулируют требования СНиП или СП. Он выбирается исходя из характеристик выбранного покрытия. Наименьшим допустимым значением считается 1-1,5°.

Внимание! Наиболее распространены значения между 20° и 35°, которые обеспечивают экономию материалов и максимальную прочность конструкции под нагрузками.

В нормативах имеются диаграммы, по которым можно определить оптимальный угол наклона в предлагаемых условиях.

Минимальный уклон кровли для разных материалов

Поверхность разных кровельных покрытий может быть гладкой и шероховатой. Это определяет наиболее подходящий угол наклона. Состояние внешнего слоя материала обеспечивает силу сцепления со снегом, создает возможность удерживать в мелких впадинках частицы влаги. Замерзая, они начинают расширяться и понемногу разрывать полотно.

Внимание! Чем больше шероховатость, тем круче должен быть угол наклона.

В сети есть множество таблиц, демонстрирующих зависимость различных кровельных покрытий и углов наклона. При необходимости можно использовать их для определения минимально допустимых значений. Но использование знаний опытных инженеров может ускорить расчет и упростить выбор нужных параметров кровли.

Видео: выбор формы и габаритов

Вычисляем оптимальный угол наклона двухскатной крыши

Когда нужно рассчитать оптимальный угол наклона двускатной крыши, то нужно обязательно учитывать следующие факторы:

  1. Конструктивные и архитектурные особенности строения и его аэродинамические характеристики. Ведь некоторые здания имеют настолько сложную архитектуру, что для сглаживания некоторых элементов требуется использование индивидуального возведения, например, полукруглой или куполовидной кровли.
  2. Погодные условия, в которых предполагается возведение крыши – количество и вид выпадающих осадков. Чем больше количество осадков, выпадающих особенно в зимнее время, тем сложнее приходится стропильным элементам. Если угол наклона небольшой, то нагрузка, например, от снега будет чрезвычайная и в какой-то момент силовые элементы могут не выдержать.
  3. Преобладающая средняя скорость ветра и даже в некоторых случаях его направление. Если на территории для возведения здания присутствуют периодически повторяющиеся сильные порывы ветра, то стоит выбрать как можно меньший угол наклона кровли. При экстремальных условиях это способствует лучшей обтекаемости, и исключить срыв или опрокидывание кровельной конструкции.

Оптимальные параметры

Оптимальный угол двускатной крыши, принятый с учётом многих факторов в Российской Федерации, считается от 40 до 60 градусов. Однако беря эти значения надо обязательно учесть розу и силу ветров, среднее количество осадков, выпадающих на этой территории, что бы не получилось так, что кровля не выдержит нагрузок.

Но тем не менее именно данная величина способствует максимальной обтекаемости и минимальной накопляемости зимних осадков в холодный период года, когда на улице отрицательная температура. А также данный угол наклона двускатной крыши делает возможным максимально удобным производить обслуживание в случае профилактического ремонта всей крыши.

В регионах где преобладают в течение года солнечные дни и практически отсутствуют минусовые температуры иногда целесообразно заменить двускатную кровлю на плоскую.

Расчет угла наклона

Для того, что произвести корректные расчёты можно воспользоваться специальными интернет-онлайн сервисами. С их помощью можно практически безошибочно подобрать необходимые параметры и исключить ошибки при возведении.

Надо отметить, что при расчёте необходимых параметров должны обязательно учитываться следующие величины:

  1. длина стропил;
  2. высота будущего конька крыши;
  3. длина пролёта одного ската крыши;
  4. тангенс угла наклона.

Учитывая все эти параметры можно сделать однозначный вывод о том, что чем меньше высота будущей крыши, тем соответственно меньше должна быть длина ската кровли двускатной крыши.

Ручной способ расчета

Здесь необходимо будет воспользоваться геометрической формулой и таблице Брадиса. При её отсутствии можно показания тангенса вычислить с помощью обычного инженерного калькулятора.

Сама формула имеет следующий вид:

  1. HК — высота конька крыши;
  1. tga — тангенс угла наклона;
  1. LОСН — длина основания.

Величина длины основания обязательно делится напополам, так кровля двускатная.

Зависимость от типа кровельного покрытия

При выборе типа кровли будущей крыши также очень важно учесть угол наклона.

  1. Если в качестве покрытия планируется использовать шиферное покрытие, то минимальный угол должен составлять 25 градусов. В противном случае при выпадении жидких осадков вода будет затекать в зазоры, где материал идёт внахлёст.
  2. Для металлочерепичного материала минимальный наклон составляет 15 градусов. При несоблюдении этого требования существует риск того, что листы материала могут быть сорваны с мест крепления при сильных порывах ветра.
  3. Мягкая кровля допускает уклон от 15 градусов и до 60. Но при условии, если дополнительно производится крепление специальными гвоздями, исключающими отрыв и сползание материала вниз по плоскости наклона.

Особый случай

Если под сводами будущей двускатной крыши планируется возведение мансардного тёплого помещения, то надо обязательно учесть, тот факт, что чем круче будет угол наклона кровли для повышения высоты сводов помещения, тем соответственно выше вероятность того, что крыша не выдержит сильного порыва ветра. Поэтому оптимальный угол наклона двухскатной крыши в этом случае должен быть рассчитан с учетом всех особенностей мансарды.

Подводя итоги

Делая вывод надо учесть тот факт, что правильно высчитанный наклон скатов крыши сможет уменьшить нагрузку от ветра и сделать максимально наименьшим количество скапливаемых осадков. Но и ещё способствует разумной экономии денежных средств в количестве использованных строительных материалов.

В случае сомнения в собственных силах стоит обязательно обратиться за помощью к настоящим профессионалам, которые смогут оказать качественную и квалифицированную помощь. При попытке сэкономить может получиться так, что некоторые работы будут выполнены с ошибками. В последующем это может привести к аварийным последствиям.

Расчет двухскатной крыши: принципы подбора пропорций и подсчет расходных материалов

Крыша – важная конструктивная часть дома, выполняющая ряд наиважнейших функций. Она защищает от атмосферных напастей и отводит осадки, обеспечивает изоляцию и вносит солидный вклад в формирование собственного стиля строения. Для того чтобы столь значимое сооружение на «отлично» справлялось с доверенной работой, необходимо досконально продумать проект и скрупулезно разобраться с размерами.

Читайте также:  Дизайн мансарды с двускатной крышей: фото планировки, схем, а так же проект мансардной крыши и высота мансардного этажа

Тщательный разбор и расчет двухскатной крыши требуется и самостоятельным мастерам, и владельцам загородной собственности, прибегающим к услугам строительных организаций. Давайте разберемся, как это правильно сделать.

Содержание

Что необходимо знать перед расчетом?

Крыша, напоминающая в разрезе перевернутую литеру V, неспроста лидирует в списке скатных конструкций. По простоте сооружения и экономичности у двухскатной крыши практически нет соперников. Столетиями проверяемые на практике технологии строительства двухскатных крыш заложены в основе возведения большинства кровельных сооружений.

Незатейливые скатные плоскости не требуют сложного раскроя покрытия и прочих материалов, результатом которого становится внушительное количество отходов. Не нужны специфические ухищрения для воплощения замысловатых конфигураций. Осадки не задерживаются на наклонных поверхностях, поэтому нет необходимости в усилении гидроизоляции. В итоге устройство двухскатной крыши зачастую обходится дешевле односкатной.

Крыша с двумя скатами может быть самостоятельным объектом или частью комплекса сооружений аналогичной или отличной формы. Самый простой вариант ее не имеет встроенных слуховых окон и навесов над входным крыльцом, т.е. нет дополнительных переломов, хребтов и сопутствующих им ендов.

Отсутствие выпуклых и вогнутых углов лишает мастера «наслаждения» помучиться с рядом затруднительных операций. Опять же хозяева не получат мнимого удовольствия от протечек, нередко появляющихся в стыках скатных элементов крыши.

В принципе, любителям причудливой архитектуры никто не мешает оснастить два ската многочисленными встроенными конструкциями. Правда есть ограничения по климатическим признакам: в областях с высоким объемом зимних осадков возведение крыш с многочисленными составляющими нежелательно. В сформированных излишествами разжелобках создаются благоприятные условия для накапливания снежных залежей. Счищать их придется резвее обычного, а лишнее усердие в сфере удаления снега может стать причиной повреждения покрытия со всеми вытекающими.

Однако приверженцам простых и ясных форм тоже не стоит расслабляться. Конфигурация крыши углом должна быть идеально подобрана и рассчитана, иначе не сможет безупречно выполнять доверенную работу.

Несмотря на обманчивую элементарность, в определении оптимальной формы конструкции есть подвохи. Преодолеть и обойти их невозможно без знания технологических тонкостей, ведь все параметры сооружения взаимосвязаны:

  • Ширина двухскатной крыши зависит от габаритов коробки и вида покрытия, которое в свою очередь влияет на подбор крутизны скатов.
  • Уклон крыши зависит от климатических особенностей района строительства и от типа кровельного материала.
  • Совокупность перечисленных обстоятельств, ширины и уклона, определяет высоту конструкции, которая в итоге может не соответствовать архитектурным требованиям и эстетическим соображениям.

У безукоризненно спроектированной крыши все пропорции подобраны идеально. Ширина и высота ее определяют подъем и уклон, необходимый для отвода осадков в конкретной местности. Ниже нельзя по техническим причинам, выше дорого и неразумно, если этого не требует уникальная архитектура.

Заметьте, что вкупе с увеличением крутизны растет бюджет строительства. Согласно уклону подбирают кровельный материал. Ориентируясь на его вес и специфику, проектируют и рассчитывают стропильный каркас. Расчет стропильного каркаса производят с учетом перечисленных параметров и с учетом нагрузок, действующих извне на конструкцию.

Взаимозависимость пропорций крыши, сложности устройства стропильного каркаса и нюансов подбора покрытия заставляет определять наилучшую форму путем банального подбора. Если что-то не подходит, заменяют или укрепляют несущие конструкции. Благо, и ассортимент на строительном рынке сейчас предостаточный, и для усиления сооружения разработаны всевозможные способы.

Если пугают предстоящие вычисления и перетасовка данных, лучше прибегнуть к беспроигрышному решению – типовому проекту. Не зря же за рубежом все дома одного населенного пункта оснащают крышами равной высоты и покрывают равнозначным по цвету и характеристикам материалом. Типизация позволяет выдержать ландшафтную идентичность и сократить расходы на проектировку.

Однако даже типовое проектное решение – не панацея от технических бед и эстетических недочетов. Нельзя забывать об индивидуальных габаритах коробки, над которой планируется возвести крышу. Соотечественниками отрицается уравниловка в высоте и крутизне, потому нам все же желательно разобраться с пропорциями кровельного сооружения.

Пошаговое проведение расчетов

Конфигурацию и габариты любой скатной крыши задает стропильный каркас. На ребра стропильных ног укладываются скаты, образующие двухгранный угол. Сооружают стропильные системы из металлопроката и древесины, используют в строительстве конструкции индустриального изготовления и пиломатериалы.

Давайте рассмотрим варианты, доступные для приложения усилий самостоятельного мастера, т.е. построечный метод возведения каркаса крыши из пиломатериалов.

Этап #1 – выбор вида стропильной системы

Способ сооружения двухскатной крыши связан с размерами опосредованно, но без учета разницы в устройстве конструкций трудно будет разобраться с геометрическими параметрами.

В строительстве двухскатных крыш используются две традиционные технологии:

  • Наслонная, согласно которой у верха и низа стропилин есть прочная точка опоры. Нижней опорой служат стены дома, оснащенные мауэрлатом. Верх наслонных стропильных ног опирается на прогонную балку, формирующую конек. Прогонную балку опираются на сооруженную специально для нее опорную систему, на внутреннюю стену или на каменные фронтоны коробки, возведенные до устройства крыши. Наслонный способ преимущественно используют при обустройстве крупных домов с внутренней несущей стеной или рядом колон.
  • Висячая, согласно которой стропила верхами упираются лишь друг в дружку. Опорой для низа служат стены, как и в предыдущем случае. Висячие стропильные ноги формируют равносторонний треугольник, основание которого называется затяжкой. В совокупности такая система не создает распор, т.е. не передает распирающую нагрузку на стенки коробки. Стропильные треугольники устанавливаются либо в готовом к монтажу, т.е. собранном на земле виде, либо сооружаются из отдельных стропилин на месте. Отсутствие верхней опоры вносит коррективы в сферу использования: висячий метод применяется в обустройстве только небольших строений с малыми пролетами.

Схемы стропильных систем обоих типов включают минимум конструктивных элементов при перекрытии коробок шириной до 8-10м.

При обустройстве пролетов крупнее возникает опасность деформации стропильных ног. Чтобы исключить провисание и прогиб деревянных деталей из пиломатериалов, устанавливают укрепляющие элементы: подкосы, схватки, боковые прогоны и др.

Дополнительные детали обеспечивают жесткость и устойчивость крупного сооружения, но увеличивают нагрузку. Как определяется суммарная нагрузка и производится расчет элементов стропильной системы, мы уже разбирали.

Этап #2 – расчет ширины

Оба типа деревянных стропильных систем сооружаются по балкам перекрытия или по мауэрлату. От типа основы зависит, как вычисляется ширина крыши:

  • При монтаже на балки перекрытия именно они формируют карнизный свес, т.е. определяют габариты крыши.
  • При установке на мауэрлат ширина крыши определяется путем сложения трех величин. Суммировать нужно ширину коробки и две проекции ширины карнизного свеса. Однако в расчетах используется только несущая часть ширины крыши, равная ширине коробки.

Функцию мауэрлата в каркасных постройках выполняет верхняя обвязка, заодно соединяющая разрозненные элементы в единый каркас. В деревянном строительстве мауэрлатом служит верхний венец, сложенный брусом или бревном.

В случае применения «балочной» схемы устройства используются так называемые матицы – брусья или бревна, уложенные под верхним венцом стопы в качестве перекрытия.

Карнизные свесы крыш, установленных на мауэрлат, могут быть сформированы непосредственно стропильными ногами, пришитыми к ним кобылками или кирпичным выступом. Последний вариант, естественно, применяется при возведении кирпичных стен. Выбор ширины свеса продиктован типом кровельного покрытия и материалом, из которого сложены стены.

Примеры рекомендованной ширины свеса:

  • Для шиферной кровли не более 10см;
  • Для битумной черепицы в интервале 30-40см;
  • Для металлочерепицы 40-50см;
  • Для профлиста 50см;
  • Для керамической черепицы 50-60см.

Стены из бревна и бруса требуют усиленной защиты от косых дождей, потому свесы над ними обычно увеличивают на 10-15см. При превышении предельного значения ширины свеса, рекомендованного производителем, необходимо предусмотреть мероприятия по его укреплению.

Возможна установка наружных подкосов на стены или опорных столбов, которые одновременно смогут играть роль конструктивных элементов террасы, крыльца, веранды.

Этап #3 – определение уклона

Углу наклона скатов дозволено варьировать в широчайших пределах, в среднем от 10º до 60º с допустимыми отклонениями в обе стороны. Традиционно обе плоскости двухскатной крыши имеют равные углы наклона.

Даже в несимметричных конструкциях для жилых домов их в основном располагают под равным углом, а эффекта асимметрии добиваются путем сооружения разно-размерных скатов. Чаще всего различия в уклоне основных частей крыши наблюдаются при строительстве дачных домиков и бытовых объектов.

На процедуру определения оптимальной крутизны двухскатной крыши существенное влияние оказывают три фактора:

  • Тип покрытия вкупе с весом предназначенной для него обрешетки. Вид кровельного материала определяет технологию монтажа и способ устройства основания для его крепления. Чем плотнее получается кровля, тем меньшее значение может быть у уклона. Чем меньше нахлестов и стыков между элементами покрытия, тем ниже разрешено быть крыше. И наоборот.
  • Вес кровли вместе с компонентами кровельного пирога. Расположенное под углом к горизонту тяжелое покрытие давит на основание только своей проекцией. Короче, чем выше уклон, тем меньшая масса передается на перекрытие. Т.е. под тяжелую кровлю нужно строить крутую крышу.
  • Климатическая специфика региона. Высокий уклон способствует быстрому отведению снега и воды, что крайне желательно в областях со значительным уровнем выпадения осадков. Однако высокие скаты очень чувствительны к воздействию ветров, стремящихся их опрокинуть. Потому в регионах с характерными сильными ветрами принято строить пологие конструкции, а в районах с изобильными осадками – крыши с высоким уклоном.

В нормативной документации, применяемой в расчетах углов для возведения двухскатных крыш, встречаются единицы, способные сбить с толку неопытных в кровельном деле домашних строителей. Самая простая величина выражена в безразмерных единицах, самая понятная – в градусах.

Вторая версия передает соотношение высоты крыши к половине ее ширины. Для ее определения проводится линия от центральной точки перекрытия к вершине кровельного треугольника. Реальную линию проводят на схеме дома, воображаемую на объекте. Обозначается величина или в процентах, или в виде математического отношения типа 1: 2,5… 1: 5 и др. В процентах мудренее и неудобней.

Этап #4 – определение высоты конька

У крыши с двумя скатами по желанию хозяина может быть или не быть чердак. В чердачных пространствах двухскатных крыш не положено устраивать полезные помещения. Для этого существует технология сооружения ломаных крыш. Однако высота чердака, применяемого для обслуживания и осмотра крыш углом, не является произвольной.

Согласно предписаниям противопожарной службы от вершины до перекрытия должно быть не меньше 1,6м. Верхний предел продиктован эстетическими убеждениями проектировщиков. Они утверждают, что если высота крыши больше высоты короба, то она словно «давит» на постройку.

Высоту расположения коньковой вершины для устроенных по балкам висячих крыш легче всего определить чертежным методом:

  • Чертим схему коробки дома в масштабе.
  • Ищем середину верхнего перекрытия.
  • От середины вверх прокладываем ось симметрии.
  • В любую из сторон от середины откладываем половину ширины крыши – получаем крайнюю точку свеса.
  • С помощью транспортира от крайней точки свеса вычерчиваем прямую под углом, рекомендованным производителем кровельного покрытия. Точка ее пересечения с осью будет вершиной крыши. Измерим расстояние от вершины до перекрытия, получим высоту.

Чтобы получить полную картину, на схеме нужно аналогичным способом вычертить второй скат. Параллельно линиям вычерченных скатов надо провести еще две линии на расстоянии, равном толщине стропильных ног в том же масштабе.

Читайте также:  Ремонт плоской кровли зимой рулонными материалами + демонтаж и выявление протечек в крыше многоквартирного дома

Если не устроит конфигурация крыши, можно «поиграть» с высотой на бумаге, изменяя положение точки вершины и уклон крыши в разумных пределах. Те же манипуляции можно провести в одной из чертежных программ.

При вычерчивании абриса крыши, сооружаемой по наслонной технологии, следует учитывать толщину прогонной балки. При внушительной мощности она несколько сдвинет положение скатов.

Народные умельцы считают, что расчеты элементов стропильной системы для строительства двухскатной крыши можно вообще свести к вычислению только сечения прогона. Это самый нагруженный элемент, все остальные имеют право быть тоньше. К примеру, если расчеты покажут, что для конькового прогона потребуется материал 100×150мм, то для стропилин, опор, подкосов достаточно доски 50×150мм.

Процесс поиска высоты конструкций со свесами, сформированными кобылками, немногим отличается от описанной методы. Просто угол уклона вычерчивается не от крайней точки свеса, а от нижнего узла крепления стропилины к мауэрлату. В любом случае вариации с крутизной и размерами запланированной к строительству двухскатной крыши лучше подобрать на «бумаге», чем на стройплощадке.

Этап #5 – расчет расхода материала

Нормальный хозяин загодя задумывается о бюджете строительства. Правда, в предварительной смете по определению будут неточности. Процесс возведения двухскатной крыши наложит свои коррективы на первоначальный расчет материала, но выяснить объем основных трат поможет.

Предварительная смета должна включать:

  • Брус для устройства мауэрлата. В жилищном строительстве используют пиломатериал сечением от 100×150мм до 200×200мм. Метраж рассчитывается по периметру коробки с 5% запасом на обработку и соединения. Аналогичный материал приобретается для устройства лежня, если он запроектирован.
  • Доска для изготовления стропилин. Чаще всего для изготовления стропильных ног используют материал сечением от 25×150мм до 100×150мм. Метраж определяется путем умножения длины внешнего ребра на количество. Материал приобретают с запасом 15-20%.
  • Доска или брусок для выполнения подкосов, затяжек и опор сечением 50×100, 100×100мм в зависимости от проекта. Тоже нужен запас примерно 10%.
  • Материал для устройства обрешетки. Расход его зависит от типа финишного покрытия. Обрешетку сооружают либо сплошной, если будет производиться укладка битумной черепицы, либо разреженной под профнастил, металлочерепицу, обычную черепицу, шифер и пр.
  • Рулонная гидроизоляция, метраж которой определяет вид кровли и крутизна. Высокие крыши покрывают водоизоляционным ковром только вдоль свесов, конька и в выпуклых или вогнутых углах. Пологие покрывают сплошным ковром.
  • Финишное покрытие. Его количество вычисляют, суммируя площади скатов. Если имеются врезанные слуховые окна, то их площади тоже подсчитывают. Только вычисляют как прямоугольник, а не по факту. Количество запаса для укладки рекомендовано производителями покрытия.
  • Материал для обшивки фронтонов и свесов.
  • Уголки, пластины, саморезы, скобы, гвозди. Нужны анкера и шпильки, их количество подскажет проект.

Еще потребуются фасонные элементы для обустройства сквозных проходов через крышу, ендов, свесов, конька. Представленный набросок сметы действителен для холодной конструкции. Для утепленной крыши надо будет приобрести утеплитель и пароизоляционную пленку, брусок для контрообрешетки и материал для обшивки крыши изнутри.

Видео-инструкции с полезными советами

Мы подобрали для вас ряд видео роликов, в которых еще более подробно разбираются технологии строительства:

Все рассчитать перед строительством крыши углом – дело нужное и очень полезное. Несмотря на незамысловатость формы и простоту монтажа, в процессе расчетов и сооружения имеются технологические нюансы. Их учесть и правильно применить поможет предварительное проектирование и определение размеров.

Как определить оптимальный угол наклона двускатной крыши

Профессиональным строителям хорошо известно, что угол наклона двускатная крыша должна иметь максимально подходящий к условиям эксплуатации. Не стоит думать, что это проблема только эстетического характера. Уклон двускатной крыши зависит от множества других факторов.

Содержание

Видео о конструкции и правилах монтажа скатной крыши ↑

Каким должен быть оптимальный уклон ↑

Этот показатель измеряют в градусах от горизонтальной линии. Считается, что он может варьироваться от 5 до 60 градусов. Разброс довольно велик, поскольку пять градусов образуют практически плоскую крышу, а кровля с уклоном в 60 градусов может оказаться слишком крутой. На невысоком здании крыша с большим уклоном может смотреться совершенно не пропорционально.

На эту тему среди профессиональных кровельщиков ходит байка, которая вполне может оказаться правдой. Говорят, некоторые клиенты подбирают уклон ската «на глазок». Рабочие, вооружившись длинными досками, отправляются на крышу и ставят их как стропила, а будущий домовладелец оценивает результат визуально, отдавая команды «выше», «ниже» и т. д.

Разумеется, настоящие специалисты поступают иначе. Они прекрасно знают, что выбирая уклон двускатной крыши, следует учесть:

  • прогнозируемую снеговую нагрузку;
  • количество дождевых осадков;
  • возможные ветровые нагрузки;
  • тип кровельного материала;
  • толщину кровельного пирога и т. п.

Совет : Выбирая угол уклона двускатной кровли, следует помнить, что от его размеров зависит площадь ската, а значит и количество кровельного материала. Таким образом, увеличение этого показателя влечет закономерное повышение стоимости кровельных работ и затрат на материалы.

Почему нужно учесть погодные условия ↑

Самый коварный враг любой крыши — осадки. Прежде всего, это снег, который оседает на поверхности кровельного материала, нагревается, тает и проникает в малейшие щели. Немало опасности представляют для кровли и проливные дожди. Чем выше угол наклона крыши, тем быстрее осадки ее покидают, тем меньше воздействие влаги.

Казалось бы, оптимальный угол наклона двухскатной крыши должен быть достаточно большим, однако все не так просто. Жители ветреных районов хорошо знают, что с ростом значения уклона кровли растут размеры ската, а значит, и парусность крыши. В местностях, открытых всем ветрам, слишком крутой уклон ската может сослужить плохую службу, поскольку парусность конструкции возрастет. Поэтому чаще всего россияне выбирают для своих домов конструкции с уклоном 11-45 градусов. Самые популярные цифры обычно находятся в пределах от 35 до 40 градусов.

Требования производителей кровельных материалов ↑

Все профессиональные кровельщики строго придерживаются рекомендаций производителей кровельных материалов в отношении минимального угла наклона ската. Дело в том, что скопившийся на крыше снег может оказаться слишком тяжелым, элементы кровли под его весом деформируются. Из-за этого появляются небольшие щели, в которые просачивается влага, вскоре крышу понадобится ремонтировать.

В зависимости от типа кровельного материала изготовители устанавливают следующие нормы минимального уклона крыши:

  • Для наборных элементов, таких как черепица или шифер, этот показатель должен составлять не менее 20 градусов;
  • Профнастил можно укладывать на скаты крыши с уклоном 12 градусов или больше;
  • При использовании рулонных кровельных материалов минимальный уклон зависит от количества слоев: чем их больше, тем меньше может быть уклон. Двухслойное покрытие можно применять при уклоне не менее 10-15 градусов, а вот рулонные кровли, уложенные в три слоя, вполне пригодны для пологих крыш с уклоном всего 2-4 градуса;
  • Для ондулина приемлемым является минимальный показатель в 6 градусов;
  • Металлочерепицей укрывают конструкции с уклоном не менее 14 градусов.

Совет : Минимальный угол наклона — не единственный показатель, который следует учесть при проектировании кровли. Необходимо рассчитать несущую способность всех элементов каркаса крыши и убедиться, что стены и фундамент выдержат нагрузку. Лучше всего поручить это задание профессиональному архитектору.

Если нужны расчеты: две простые формулы ↑

Нередко при составлении проекта крыши необходимо произвести расчеты, которые связаны со значением уклона кровли. Для этого обычно используют две простые формулы из школьного курса геометрии и понятия синуса и тангенса угла.

Чтобы вычислить значение наклона крыши в градусах, следует измерить высоту конька и длину торцевой стены. Последнюю цифру нужно разделить пополам. Затем можно воспользоваться формулой:

Тангенс угла наклона = Половина длины торцевой стены / Высота конька

Определив тангенс, можно вычислить и значение угла в градусах, например, воспользовавшись таблицами Брадиса или специальным инженерным калькулятором, в котором встроены соответствующие функции.

Если требуется вычислить длину стропильной ноги, следует узнать синус угла наклона, а затем разделить на эту цифру значение высоты конька, т. е.:

Длина стропильной ноги = Высота конька / Синус угла наклона кровли.

Хотя конструкция двускатной кровли считается самой простой в исполнении, на практике начинающий кровельщик может обнаружить множество «подводных камней». Поэтому не стоит пренебрегать рекомендациями специалистов еще на стадии проектирования. А чтобы получить гарантированно надежный результат, следует воспользоваться услугами бригады профессиональных кровельщиков.

Уклон крыши

Уклон скатов крыши – от чего зависит и в чём он измеряется.

Такой немаловажный для крыши факт – её уклон. Уклон крыши – это угол наклона кровли относительно горизонтального уровня. По углу наклона скатов крыши бывают малоуклонные (пологие), средней наклонности и крыши с крутыми (сильноуклонными) скатами.

Малоуклонная крыша та крыша, монтаж которой осуществляется из расчёта наименьшего, рекомендованного угла наклона скатов. Так для каждого кровельного покрытия есть свой рекомендуемый минимальный уклон.

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.

В чем измеряется угол уклона крыши

Обозначение уклона кровли на чертежах может быть как в градусах, так и в процентах. Уклон крыши обозначается латинской буквой i .

В СНиПе II-26-76, данная величина указывается в процентах ( % ). В данный момент не существует строгих правил по обозначению размера уклона крыши.

Единицей измерения уклона крыши считают градусы или проценты ( %). Их соотношение указаны ниже в таблице.

Уклон крыши соотношение градусы-проценты

градусы%градусы%градусы%
1,75%16°28,68%31°60,09%
3,50%17°30,58%32°62,48%
5,24%18°32,50%33°64,93%
7,00%19°34,43%34°67,45%
8,75%20°36,39%35°70,01%
10,51%21°38,38%36°72,65%
12,28%22°40,40%37°75,35%
14,05%23°42,45%38°78,13%
15,84%24°44,52%39°80,98%
10°17,64%25°46,64%40°83,90%
11°19,44%26°48,78%41°86,92%
12°21,25%27°50,95%42°90,04%
13°23,09%28°53,18%43°93,25%
14°24,94%29°55,42%44°96,58%
15°26,80%30°57,73%45°100%

Перевести уклон из процентов в градусы и наоборот из градусов в проценты можно при помощи онлайн конвертера:

Конвертер уклона – онлайн калькулятор

из градусов в проценты и из процентов в грудусы Перейти

Замер уклона крыши

Измеряют угол уклона при помощи уклономера или же математическим способом.

Уклономер – это рейка с рамкой, между планками которой есть ось, шкала деления и к которой закреплён маятник. Когда рейка находится в горизонтальном положении, на шкале показывает ноль градусов. Чтобы произвести замер уклона ската крыши, рейку уклономера держат перпендикулярно коньку, то есть в вертикальном уровне. По шкале уклономера маятник указывает, какой уклон у данного ската крыши в градусах. Такой метод замера уклона стал уже менее актуален, так как сейчас появились разные геодезические приборы для замеров уклонов, а так же капельные и электронные уровни с уклономерами.

Читайте также:  Расчет мансардной крыши дома: онлайн калькулятор стропильной системы и материалов ломаной крыши

Математический расчёт уклона

Можно рассчитать уклон крыши не используя геодезические и другие приборы для замеров уклона. Для этого необходимо знать два размера:

  • Вертикальная высота ( H ) от верхней точки ската (как правило конька) до уровня нижней (карниза)
  • Заложение ( L ) – горизонтальное расстояние от нижней точки ската до верхней

При помощи математического расчёта величину уклона крыши находит следующим образом:

Угол уклона ската i равен отношению высоты кровли Н к заложению L

Для того, чтобы значение уклона выразить в процентах, это отношение умножают на 100. Далее,чтобы узнать значение уклона в градусах, переводим по таблице соотношений, расположенной выше.

Чтобы было понятней рассмотрим на примере:

Длина заложения 4,5 м, высота крыши 2,0 м.

Уклон равен: i = 2.0 : 4,5 = 0,44 теперь умножим на × 100 = 44 %. Переводим данное значение по таблице в градусы и получаем – 24°.

Оптимальный угол наклона двухскатной крыши и поиск минимального значения

«Геометрия – замечательный инструмент,

который позволяет установить порядок в пространстве»

Прогуливаясь по переулкам и улицам Боброва, я обратил внимание, что крыши у домов, сараев, хозяйственных построек, промышленных зданий и сооружений, административных зданий бывают самых разных типов: двускатные (конём), трёхскатные, четырёхскатные, круглые, плоские. Тема крыш меня постепенно заинтересовала, как с исторической, так и с геометрической и физической стороны.

Крыша  самая важная составляющая любого архитектурного творения. Она защищает от атмосферных осадков, ветра, низкой и высокой температуры и придает строению красивый вид. Какая бы она ни была, любому хозяину важно знать оптимальный и минимальный угол ее наклона. Иногда от этого зависит целостность здания, ведь при неправильной планировке она может просто напросто разрушиться.[3]

Мне стало интересно, что же кроется в основе двускатных крыш, какую роль в них играет геометрия, поэтому темой своего исследования я выбрал «Исследование градусной меры оптимального угла наклона двускатной крыши».

Тема моей исследовательской работы является пропедевтикой изучения курса геометрии.

Цель работы: исследовать оптимальный угол наклона двускатной крыши, при котором крыша подвергается минимальным возможным нагрузкам со стороны климатических условий: ветра, снега и т.д.

Гипотеза – для двускатной крыши в Воронежской области стропильная система должна быть выставлена под углом 35 0 – 45 0 .

Исходя из поставленной цели и для доказательства гипотезы, необходимо решить следующие задачи:

изучить имеющуюся литературу по теме; отобрать геометрические сведения (понятия, теоремы, определения, свойства), соответствующие теме;

рассмотреть виды двускатных кровельных конструкций;

на основе сравнения климатических условий нашего региона, выявить оптимальный угол наклона стропильной системы;

научиться выполнять простейшие расчеты для вычисления угла наклона стропильной системы двускатной крыши, а также научиться рассчитывать снеговую и ветровую нагрузку;

систематизировать изученный материал, подвести итоги, сделать выводы.

Объектом моего исследования является двускатная крыша, как геометрическая модель, а предметом – угол наклона двускатной крыши.

При написании исследовательской работы были применены следующие методы исследования: аналитический, литературный, сравнительный, фотографический, обобщение собственных наблюдений:

работа с литературой;

поиск информации во всемирной сети Интернет;

практические методы: измерение по фотографии, сравнение;

При проведении исследования по данной теме, для выполнения задач были использованы различные источники информации: книги и учебники, периодическая литература, фотографии, знания и опыт родителей, Интернет-ресурсы.

Результаты моего исследования представляют интерес для людей, интересующихся математикой, а также для жителей нашего города.

Данная работа будет полезна для расширения кругозора в области геометрии, профориентации, а также она имеет практическую направленность для использования в быту при строительстве крыш домов и других построек.

Факторы, влияющие на угол наклона двускатной крыши

Крыша  важнейший элемент конструкции дома, обеспечивающий защиту от воздействий окружающей среды и во многом определяющий внешний облик здания (рис.1). [3]

Двускатные крыши являются самыми удобными и популярными в строительстве частных домов в нашей местности.

При строительстве важно знать оптимальный угол ее наклона. Иногда от этого зависит целостность здания, ведь при неправильной планировке она может просто напросто разрушиться. Важно верно выбрать угол двускатной крыши, чтобы она прослужила долго и была крепкой. [7]

Кроме постоянной нагрузки от собственного веса, конструкция крыши должна выдерживать и временные нагрузки: снег; давления ветра. [6]

Двускатная крыша  одна из наиболее часто используемых конструкций кровли, имеющая две наклонные (скатные) плоскости, разделенные ребром  коньком. Торцы крыши представляют собой две вертикальные стены, называются фронтонами. Такой тип крыши называют еще щипцовой. Пространство между двумя скатами, которое называют фронтонами (щипцами), имеет треугольную форму. Такая крыша строится сложнее, чем односкатная, но намного проще, чем все остальные разновидности крыш. [3], [7]

Одним из главных критериев любой кровли является крутизна скатов.

Скат крыши  угол наклона плоскостей по отношению к горизонту.

Угол наклона  это величина между горизонтальной частью конструкции, плитами или балками перекрытия, и поверхностью кровли или стропилами. [14]

Угол наклона кровли прямым образом влияет на ее эксплуатационные характеристики. В строительстве выделяют 4 вида кровельных конструкций (рис.2) :

крутые с уклоном 45-60 0 ;

скатные – 30-45 0 ;

пологие – 10-30 0 ;

плоские с уклоном менее 10 0 .

Уклон двускатной крыши

Определение данной величины зависит от ряда факторов:[14], [4], [8]

Ветровые нагрузки : наибольшее давление ветер оказывает на крутые кровли, так как они имеют наибольшую парусность из-за своей большой площади поверхности.

Если уклон кровли слишком маленький, например, 5-10 градусов, то ветер способен проникать под кровельный материал, так как в этом случае он располагается практически параллельно поверхности, что может нанести урон покрытию или совсем его сорвать. Со слишком большим углом то же, что и в предыдущем случае. Здесь ветер способен просто напросто свалить настил.

Снеговые нагрузки : самый коварный враг любой крыши  осадки.Прежде всего, это снег, который оседает на поверхности кровельного материала, нагревается, тает и проникает в малейшие щели. Немало опасности представляют для кровли и проливные дожди. Чем выше угол наклона крыши, тем быстрее осадки ее покидают, тем меньше воздействие влаги. Казалось бы, оптимальный угол наклона двухскатной крыши должен быть достаточно большим, однако все не так просто. С ростом значения уклона кровли растут размеры ската, а значит, и парусность крыши. При слишком крутом уклоне ската парусность конструкции возрастет.

Кровельный материал : каждый тип кровли имеет свои ограничения по углу наклона скатов. Если планируется использовать какой-то определенный кровельный материал, то важно еще на этапе проектирования соотнести желаемый наклон кровли с его техническими характеристиками (рис.3) . [9]

Выбор конструкции в зависимости от уклона крыши

Принимая угол наклона более крутым, можно снизить давление снежных масс, а иногда и полностью исключить возникновение скоплений снега, но, при этом, увеличивается «парусность» крыши, ветровые напряжения возрастают.

Это обстоятельство вынуждает искать «золотую середину», то есть  оптимальный угол наклона кровли, максимально снижающий снеговое давление и, при этом, создающий как можно меньшее препятствие для ветра.

Выходом из ситуации является выбор такого угла наклона, при котором максимально удовлетворяются требования как по снеговой, так и по ветровой нагрузкам, а они в разных регионах имеют индивидуальные значения. [ 13]

В своде правил СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» есть формула расчета снеговой нагрузки для крыш с двухскатной кровлей и приведена формула ветрового воздействия. [5], [9], [10]. Допустимый угол наклона крыши в зависимости от климатических и погодный условий определенного региона может быть разный. Для центральных областей РФ допустимый угол наклона находится в пределах 30 0 – 45 0 .

Пункт 4.4. СП 20.13330.2016 р асчетные значения климатических нагрузок и воздействий (снеговые и гололедные нагрузки, воздействия ветра, температуры и др.) допускается назначать в установленном порядке на основе анализа соответствующих климатических данных для места строительства.

Россия – огромная страна, и климатические условия в различных ее регионах сильно отличаются.

Ветер, дождь и снег – это факторы, которые оказывают решающее значение при выборе угла наклона двускатной крыши.

При проведении расчетов следует учитывать независимость снеговых и ветровых нагрузок друг от друга, а также  одновременность их воздействия. Общая нагрузка на кровлю  это сумма обоих значений.

По карте снеговой нагрузки Российской Федерации, определим номер района, к которому относится Воронежская область и снеговую нагрузку (рис.4) .

Районирование территории Российской Федерации

по расчетному значению веса снегового покрова земли

Вся территория Российской Федерации разграничена на 8 снеговых районов с различающимися показателями снеговой нагрузки. [ 10 ] , [11]

По карте снеговой нагрузки РФ, видно, что Воронежская область находится в III климатическом районе. По таблице « Вес снегового покрова на 1м 2 горизонтальной поверхности земли в соответствии со СНиП» (приложение 1) видно, что снеговая нагрузка в Воронежской области – 180 кг/м 2 . [10], [11]

По формуле СНиП определим полную нагрузку: . Далее, по карте ветровой нагрузки Российской Федерации, определим номер района, к которому относится Воронежская область и ветровую нагрузку (рис.5) .

Ветровая нагрузка – это давление ветра на сооружение на протяжении длительного периода времени.

Районирование территории Российской Федерации

о давлению ветра

Вся территория Российской Федерации разграничена на 8 ветровых районов с различными показателями давления в каждом. [ 10 ] , [11]

По карте ветровой нагрузки РФ, видно, что Воронежская область находится во II климатическом районе. По таблице « Значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли в соответствии со СНиП» (приложение 2) видно, что ветровая нагрузка в Воронежской области – 23 кг/м 2 . [ 10 ] , [11]

По формуле СНиП определим полную нагрузку: .

Чем больше угол наклона, тем более серьезные ветровые нагрузки испытывает крыша. Снеговая нагрузка, в отличие от ветровой, связана с углом наклона крыши противоположным образом: чем меньше угол, тем больше снега задерживается на кровле, тем ниже вероятность схождения снежного покрова без применения дополнительных средств , и тем большие нагрузки испытывает конструкция (рис.6) . [13], [15]

Зависимость угла наклона двускатной крыши

от снеговой и ветровой нагрузок

Поэтому, учитывая снеговую и ветровую нагрузки Воронежской области, можно сделать вывод о том, что наиболее оптимальный угол наклона двускатной крыши составляет 35 0 – 45 0 .

Не стоит обустраивать очень крутую крышу: некоторое количество снега, задержавшегося на кровле в зимний период, имеет полезное свойство удерживать тепло. Однако важно рассчитать нагрузку, оказываемую «снежной шапкой» на конструкцию, чтобы не допустить ее обрушения. [12]

Вычисление уклона двускатной крыши

Вычисление угла скатов сводится к геометрическому процессу, в основе которого лежит треугольник. Его катеты – высота конька и половина ширины фронтона, гипотенуза – один из скатов. А угол между гипотенузой и катетом – искомая величина крутизны (рис.7).

Вычисление угла скатов крыши на примере прямоугольного треугольника

Добавить комментарий