Построить любую крышу не так просто, как кажется. А если хочется, чтобы она была надежной, прочной и не боялась различных нагрузок, то предварительно, еще на этапе проектирования, нужно произвести немало расчетов. И они будут включать в себя не только количество материалов, используемых для монтажа, но и определение углов наклона, площади скатов и т. д. Как рассчитать угол наклона крыши правильно? Именно от этого значения во многом будут зависеть и остальные параметры этой конструкции.
Как рассчитать угол наклона крыши
Содержание статьи
Почему это важно?
Проектирование и строительство любой кровли – всегда очень важное и ответственное дело. Особенно, если речь идет о кровле жилого дома или сложной по форме крыше. Но даже обычная односкатная, устанавливаемая на невзрачном сарайчике или гараже, точно так же нуждается в проведении предварительных расчетов.
Проект крыши
Если заранее не определить угол наклона кровли, не выяснить, какую оптимальную высоту должен иметь конек, то велик риск построить такую кровлю, которая рухнет после первого же снегопада, или все отделочное покрытие с нее будет сорвано даже умеренным по силе ветром.
Расчет угла наклона крыши
Также угол наклона кровли будет значительно влиять на высоту конька, на площадь и габариты скатов. В зависимости от этого можно будет более точно рассчитать количество требуемых для создания стропильной системы и отделки материалов.
Конек – важная часть стропильной системы
Цены на различные виды кровельных коньков
Единицы измерения
Вспоминая геометрию, которую каждый изучал в школе, можно с уверенностью заявить, что угол наклона крыши измеряется в градусах. Однако в книгах, посвященных строительству, а также в различных чертежах можно встретить и другой вариант – угол указан в процентах (тут имеется ввиду соотношение сторон).
В целом, углом наклона ската является угол, который образован двумя пересекающимися плоскостями – перекрытием и непосредственно скатом крыши. Он может быть только острым, то есть лежать в диапазоне 0-90 градусов.
Малый наклон скатов
На заметку! Очень крутые скаты, угол наклона которых составляет более 50 градусов, встречаются крайне редко в чистом виде. Обычно они используются только при декоративном оформлении крыш, могут присутствовать в мансардах.
Что касается измерения углов кровли в градусах, то тут все просто – эти знания есть у каждого, изучавшего в школе геометрию. Достаточно набросать схему кровли на бумаге и при помощи транспортира определить угол.
Выбор кровельного материала в зависимости от наклона крыши
Что касается процентов, то тут необходимо знать высоту конька и ширину здания. Первый показатель делится на второй, а полученное значение умножается на 100%. Таким образом, можно вычислить процентное соотношение.
На заметку! При процентном соотношении 1 обычный градус наклона равен 2,22%. То есть скат с углом 45 обычных градусов равен 100%. А 1 процент – это 27 угловых минут.
Таблица значений — градусы, минуты, проценты
Какие факторы влияют на угол наклона?
На угол наклона любой кровли влияет очень большое число факторов, начиная от пожеланий будущего владельца дома и заканчивая регионом, где дом будет располагаться. При расчете важно учитывать все тонкости, даже те, что на первый взгляд кажутся незначительными. В один прекрасный момент они могут сыграть свою роль. Определять подходящий угол наклона крыши следует, зная:
- виды материалов, из которых будет строиться пирог кровли, начиная от стропильной системы и заканчивая внешней отделкой;
- условия климата в данной местности (ветровая нагрузка, преобладающее направление ветров, количество осадков и т. д.);
- форму будущего строения, его высоту, дизайн;
- назначение строения, варианты использования чердачного помещения.
Что влияет на угол наклона кровли
В тех регионах, где отмечена сильная ветровая нагрузка, рекомендуется строить крышу с одним скатом и небольшим углом наклона. Тогда при сильном ветре у кровли больше шансов устоять и не быть сорванной. Если же для региона характерно большое количество осадков (снега или дождя), то скат лучше делать более крутым – это позволит осадкам скатываться/стекать с кровли и не создавать дополнительной нагрузки. Оптимальный уклон односкатной кровли в ветреных регионах варьируется в пределах 9-20 градусов, а там, где выпадает много осадков – до 60 градусов. Угол 45 градусов позволит не учитывать снеговую нагрузку в целом, но давление ветра в этом случае на крышу будет в 5 раз больше, чем на кровлю с наклоном всего 11 градусов.
На заметку! Чем больше параметры уклона крыши, тем большее количество материалов потребуется для ее создания. Стоимость увеличивается минимум на 20%.
Частота обрешетки для разных кровельных материалов
Углы скатов и кровельные материалы
Не только климатические условия будут оказывать значительное влияние на форму и угол скатов. Немаловажную роль играют и используемые для строительства материалы, в частности – покрытие крыш.
Монтаж профилированного листа для кровли
Таблица. Оптимальные углы наклона скатов для кровель из различных материалов.
| Вид материала | Угол ската, градусы |
|---|---|
| Профнастил (металл) | 12 |
| Металлочерепица | 14-25 |
| Рубероид в зависимости от количества слоев | 2-15 |
| Шифер | 20-35 |
| Штучный материал типа кровельных камней и черепицы | 22-25 |
| Мягкая черепица | Минимум 11 |
На заметку! Чем меньше показатель наклона кровли, тем меньший шаг используется при создании обрешетки.
Рассчитываем угол наклона скатов
Цены на металлочерепицу
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
Калькулятор расчета высоты конька
Перейти к расчётамКак зависят габариты мансарды от угла наклона?
Чтобы появилась возможность полезно использовать чердачное помещение, стоит задуматься о строительстве мансарды. И здесь угол наклона кровли приобретает так называемое прикладное значение. В зависимости от того, каким будет это значение, зависит и свободное пространство чердачного помещения. Так, чем меньше значение угла наклона, тем меньше свободного места будет в этой части дома.
Важно! Высота потолка в мансарде не может быть менее 2 м.
Угол наклона крыши
Таким образом, мансарду надо строить только с крутыми скатами. Но в этом случае выявляются определенные проблемы: размеры кровли увеличиваются, высота стропильной конструкции – тоже, появится необходимость проектирования массы нужных мелких элементов. Такая кровля станет сильнее «парусить» и должна быть очень прочной, чтобы выдержать различные воздействия внешних факторов.
Значения снеговой нагрузки
Россия – страна огромная, и климат в разных ее точках может существенно отличаться друг от друга. Показатели снеговой нагрузки – тоже. Существует 8 основных зон, разделенных по интенсивности снеговой нагрузки.
Карта распределения зон по снеговой нагрузке
Для расчета снеговой нагрузки на проектируемое строение используется формула Рсн = Рст.н х m, где Рст.н. – показатель, определяемый по специальным таблицам, а m – коэффициент поправки, который зависит от угла ската кровли. Он будет равен 1, если угол ската варьируется в пределах 0-25 градусов, 0,7 – при скатах 25-60 градусов. Если угол превышает 60 градусов, то снеговая нагрузка при проектировании крыши не учитывается.
Зональное распределение по среднему значению снеговой нагрузки
Расчет неравномерной нагрузки на четырехскатную крышу
Цены на снегозадержатели
Значения ветровой нагрузки
Так как ветер может менять направление движения, выявить ветровую нагрузку будет гораздо сложнее, чем снеговую. Кровля благодаря ему может прижиматься к основанию, но также может подвергаться действию определенной силы, которая будет стремиться сорвать ее с дома. Также ветер действует на все строение неравномерно.
Для проведения нужных расчетов придется использовать только превалирующее направление ветра в данном регионе, которое определяется по «розе ветров». Также при расчетах требуется учитывать наличие вблизи зданий, гор, лесов и других элементов, которые могут не только менять направление ветра, но и в некоторой степени регулировать его силу, защищая строение от шквалов.
Распределение зон по ветровой нагрузке
Согласно карте можно выявить основные ветровые характеристики, превалирующие в определенной зоне страны. Далее определяется ветровое давление Рвт (кг/м2). Оно будет меняться в зависимости от зоны:
- Ia – 24;
- I – 32;
- II – 42;
- III – 53;
- IV – 67;
- V – 84;
- VI – 100;
- VII – 120.
Затем используется формула Рв = Рвт х К х С, где К – значение коэффициента, зависящего от высоты строения и особенностей местности, а С – коэффициент, зависящий от угла наклона ската и направления ветра.
Таблица. Определение коэффициента К.
| Высота строения, м | А | Б | В |
|---|---|---|---|
| Менее 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 5-10 | 1 | 0,65 | 0,4 |
| 10-20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 20-40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
Ветровая нагрузка
А, Б, В – это определенные типы зон, А – открытая голая местность, где ветровая нагрузка будет максимальной, зона Б относится к небольшим жилым поселкам с высотой препятствий до 10 м, пересеченной местности или окруженной лесами территории, а В – это зона плотной застройки в городах, где высота зданий составляет 25 и более метров.
На заметку! Определить, какую зону выбрать в каждом конкретном случае, поможет значение высоты здания Н, которая умножается на 30. Таким образом, получается подходящий радиус зоны. Например, при высоте строения 60 м ориентироваться стоит на окружность с радиусом 2 км.
Распределение крыши здания на зоны при подсчете ветровой нагрузки
Согласно приведенному выше рисунку, большое значение при определении воздействия ветра на определенный участок кровли имеет показатель е. Он будет равен 2хН или b (выбирается тот, что меньше). Коэффициент с определяется по таблице с учетом угла наклона кровельных скатов.
Таблица. Значение С (фронтон).
| Угол ската | G | F | I | H |
|---|---|---|---|---|
| 0 | -1,3 | -1,8 | -0,5 | -0,7 |
| 15 | -1,3 | -1,3 | -0,5 | -0,6 |
| 30 | -1,4 | -1,1 | -0,5 | -0,8 |
| 45 | -1,4 | -1,1 | -0,5 | -0,9 |
| 60 | -1,2 | -1,1 | -0,5 | -0,8 |
Таблица. Значение С (скат).
| Угол ската | G | F | I | H | J |
|---|---|---|---|---|---|
| 15 | -0,8 или 0,2 | -0,9 или 0,2 | -0,4 | -0,3 или 0,2 | -1 |
| 30 | -0,5 или 0,7 | -0,5 или 0,7 | -0,4 | -0,2 или 0,4 | -0,5 |
| 45 | 0,7 | 0,7 | -0,2 | 0,6 | -0,3 |
| 60 | 0,7 | 0,7 | -0,2 | 0,7 | -0,3 |
Суммарное силовое воздействие на каждый участок кровли вычисляется по формуле: Рсум = Рсн + Рв. Этот показатель станет исходным для расчета стропил.
На заметку! Проще всего произвести расчеты угла ската не самостоятельно, а с использованием онлайн-калькуляторов либо компьютерных программ.
Вариант расчета параметров кровли с использованием калькулятора
Шаг 1. Первым делом в браузере открывается сайт, где есть онлайн-калькулятор. В данном случае можно указать массу параметров будущей кровли. Для начала выбирается форма крыши – например, односкатная.
Выбирается тип кровли
Шаг 2. Далее сайт предлагает выбрать материал, которым будет зашиваться готовая кровля (металлочерепица, шифер и т. д.).
Выбор кровельного материала
Шаг 3. Выбираются значения длины и ширины основания кровли, ориентируясь на изображение внизу страницы – там показаны определения используемых обозначений.
Выбор основных значений
Шаг 4. Сразу же можно указать и другие значения – параметры стропильной системы, вплоть до указания используемых материалов для ее сооружения. Выбирается также и значение шага обрешетки, расчет снеговой нагрузки.
Параметры стропильной системы
Шаг 5. Снеговая нагрузка определяется по региону, где будет находиться строение. Для этого есть удобная карта-схема.
Выбор региона по снеговой нагрузке
Шаг 6. Чтобы расчеты были произведены, нажимается кнопка «Рассчитать».
Нажмите кнопку «Рассчитать»
Шаг 7. В итоге на странице появится подробная таблица с указанием основных параметров кровли, в том числе и угла ее наклона.
Результаты расчетов
Также приведем примерный расчет угла кровли в зависимости от известного значения высоты конька. Для произведения расчетов следует измерить ширину фронтона (для примера это показатель будет равен 6 м). Далее это значение делится на 2 – получается 3 м. Высота конька в данном случае должна быть 1,8 м.
Теперь просто нужно воспользоваться известными из уроков геометрии формулами и узнать тангенс угла: tgA = a:b = 3:1,8 = 1,67. Значение угла по значению тангенса можно найти в таблице Брадиса. В данном случае угол ската будет равен 58-59 градусов. Его можно округлить до 60.
Видео – Нахождение наклона и высоты крыши
Расчет ската кровли – довольно сложная процедура для тех, кто не дружит с математикой. Однако при желании можно разобраться со всеми этими формулами и все просчитать самостоятельно. Тогда расчеты будут максимально верными.
