В статьях о строительстве кровель иногда встречаются два понятия, характеризующие уклон крыши. До сих пор некоторые застройщики не понимают их значения, разницы и необходимости использования. Многие сотни лет строители измеряли углы наклона скатов в градусах, их строения стоит до сих пор. Что послужило причиной ввода еще одного метода измерения уклона, какие от этого фактические преимущества? На этот и другие вопросы попробуем дать ответы в этой статье.
Уклон кровли в градусах и процентах
Содержание статьи
Зачем нужно знать уклон кровли
Без точного понимания этого вопроса невозможно разобраться с уклонами в градусах и процентах. На что влияет уклон скатов?
| Параметр кровли | Влияние на строительство крыши |
|---|---|
 Вид кровельного материала | Каждый кровельный материал имеет ограничения по минимальному углу наклона. К примеру, на плоских крышах (угол наклона менее 10°) можно использовать только рулонные кровельные материалы, для штучной черепицы минимальный угол наклона 15° и т. д. Кроме того, от этого параметра зависит величина нахлеста гидроизоляции и кровельных материалов. |
 Ветровые и снеговые усилия | Чем больше угол наклона, тем меньше снеговые нагрузки на стропильную систему. С ветровыми нагрузками все сложнее. При небольших уклонах скатов во время сильных порывов ветра на них действует подъемная сила, если угол наклона увеличивается, то появляется опрокидывающая сила. Такое изменения нагрузок требует внимательного подхода во время проектирования и расчета стропильной системы. |
 Расход материалов | Чем больше угол наклона – тем больше площадь скатов, перекрывающих план строения. Соответственно, увеличивается и расход кровельных материалов. К примеру, при уклоне скатов в 60° расход материалов вдвое больше, чем во время перекрытия строения плоской односкатной кровлей. |
Как видно из таблицы, угол наклона скатов крыши – один из самых важных технических параметров стропильной системы дома. На него обращают внимание с самого начала изготовления проекта строения.
Зачем нужно знать угол наклона
Проектная документация зданий учитывает огромное число индивидуальных факторов, при этом специалисты пытаются принимать во внимание максимальное количество требований заказчиков. Но только при одном условии – их пожелания не оказывают негативного влияния на прочность и надежность конструкций и отвечают существующим нормативным требованиям государственных стандартов.
Одним из самых важных элементов любого здания или строения считается кровля, во время ее проектирования на первое место выходит не дизайн, а безопасность, надежность и длительность эксплуатации. В современных зданиях кровля не только защищает его от атмосферных осадков, но и препятствует потерям тепловой энергии.
Калькулятор угла наклона двускатной крыши
Перейти к расчётамЦены на брус
В каких величинах измеряется угол наклона
На первый взгляд, очень странный вопрос. Сотни лет все ученые мира измеряют угол наклона в градусах или промилле. И вот строители в последнее время придумали еще какую-то величину измерения угла наклона скатов кровли – проценты. Зачем это сделано нам неизвестно, как неизвестно и то, что облегчают проценты, какие расчеты с их помощью проще делать, как они могут наглядно заменить градусы. К примеру, если заказчик знает, что угол наклона скатов 45°, то он представляет, с каким наклоном у него кровля. А если ему сказать, что угол наклона 50%, то какую крышу он должен себе представить?
Зачем нужен угол наклона кровли
В зависимости от типа кровли и климатической зоны расположения здания проектировщики выбирают оптимальный угол наклона. В дальнейшем эта величина применяется во время различных расчетов стропильной системы. На что влияет угол наклона?
- Линейные размеры стропильных ног. С учетом угла наклона изменяется величина вертикальных и горизонтальных усилий. Без угла наклона даже наука сопромат не поможет рассчитать фактические значения нагрузок, а на основании этих данных определяется ширина и толщина пиломатериалов, применяемых для изготовления стропильных ног.
- Шаг стропилин. Если планируется использовать чердачные помещения под жилые, то шаг стропилин стандартный в пределах 60 см. Это связано с тем, что в мансардных помещениях кровли утепленные, а именно такую ширину имеют утеплители. Не имеет значения, это прессованная или рулонная минеральная вата, пенопласт, пенополистирол или иные полимерные утеплители. Для холодных крыш расстояние меду стропильными ногами не регламентируется и зависит только от размеров досок и угла наклона скатов.
Шаг между стропилинами
- Длина стропилин и высота чердачного помещения. Имея длину и ширину строения и угол наклона, без проблем рассчитывается длина стропилин и высота чердачного помещения. Это очень важные показатели, на их основании в дальнейшем определяется количество всех строительных материалов для сооружения кровли. В том числе и отделочных материалов для внешней отделки стен мансардного помещения.
Подбор сечения и длины стропильной ноги
Калькулятор длины стропила односкатной кровли
Примеры использования угла наклона крыши в градусах
Для примера возьмем дом размером 8×10 м, крыша будет односкатной. Длина скатов 10 м, угол наклона 20°. Рассчитаем все остальные размеры стропильной системы. Для расчетов следует нарисовать прямоугольный треугольник с вершинами A, B, C и, соответственно, сторонами a, b и c.
Прямоугольный треугольник
Где:
- a – высота стропильной системы (мансардного помещения);
- b – половина ширины дома, известная величина, в нашем случае 4 м;
- c – длина стропилины без карнизного свеса.
Угол A – угол наклона скатов, известная величина, в нашем случае 20°.
Нам надо узнать длину стропильной ноги без величины карнизного свеса (c) и высоту стропильной системы (a). Все это можно сделать, зная угол наклона. Имейте в виду, не процент наклона, а именно угол наклона скатов.
Длина стропильной ноги определяется по формуле (см. рисунок ниже).
Формула
Мы имеем b=4 м и угол наклона А = 20°. Теперь при помощи простейшего калькулятора определяем = 0,939. Подставляем известные величины в формулу c = 4 : 0,939 = 4,25 м. Это длина стропилины.
Теперь нужно узнать высоту стропильной системы. Определяем ее по формулам (см. рисунок ниже).
Формулы
С первыми двумя формулами проблем нет, мы знаем все данные. Для того чтобы воспользоваться третьей формулой, нужно узнать угол В. Делается это очень легко. Сумма всех внутренних углов треугольника всегда равняется 180°. Нам известен прямой угол 90° и угол наклона скатов 20°. Сумма этих двух углов 90+20=110°. Значит, угол В равняется 180-110=70°.
Определим высоту стропильной системы по всем трем формулам:
- a=c × sin A = 4,25×0,34 = 1,44 м.
- a= b× tg A = 4×0,36 = 1,44 м.
- a= c × cos B = 4,25×0,34 = 1,44 м.
Как видим, во всех случаях получились одинаковые результаты. Высота стропильной системы в нашем случае 1,14 м. Вот так при помощи угла наклона и элементарных тригонометрических функций мы узнали все интересующие нас размеры. Дальше можно рассчитать количество стройматериалов и т. д.
Важно. Нужно помнить о еще одном очень существенном факторе. Все строительные инструменты и приборы показывают углы наклона только в градусах, никакой шкалы с процентами нет.
Если вам проблематично рассчитывать, то есть специальные таблицы или онлайн-калькуляторы. Подставляете свои исходные данные и сразу узнаете недостающие размеры. Все просто и надежно. Теперь следует более подробно остановиться на определении наклона кровли в процентах.
Что такое уклон в процентах
Стоит поговорить об угле наклона скатов в процентах. Само понятие «угол наклона в процентах» технически неграмотное и используется только теми, кто сам ничего не строит.
Важно. Все запилы стропильных ног даются в градусах, во время сборки стропильной системы никто процентами не пользуется. Тем более что не существует измерительных инструментов, измеряющих углы в процентах. Есть специальные таблицы перевода процентов в углы, но об этом немного позже.
Рассмотрим данные определения на практике. Допустим, угол наклона скатов равняется 30%. Что это значит? Это значит, что высота конька крыши составляет 30% половины ширины здания. Для расчетов будем пользоваться тем же треугольником.
Прямоугольный треугольник
Процент наклона рассчитывается по формуле (см. рисунок ниже).
Процент наклона
Где:
- a – высота конька;
- b – половина ширины строения.
Что такое 30% и как смотрится крыша с таким процентным отношением представить себе очень трудно. Для того чтобы конвертировать эту величину в градусы следует воспользоваться специальной таблицей. С ее помощью узнаем, что 30% значит, что угол наклона ската кровли равняется примерно 16,5°. Дело в том, что для 16° процентное соотношение равняется 28,7%, а для 17° этот параметр составляет 30,5%. Если мастер знает, что угол уклона ската примерно 16,5°, то он без труда может представить внешний вид и геометрию крыши, рассчитать линейные размеры стропильных ног, вертикальных опор кровли, размеры мауэрлата. Как такие расчеты делаются, если есть данные наклона в процентах?
Примеры использования угла наклона в процентах
Расчет параметров стропильной системы с помощью процентного соотношения высоты конька и половины ширины строения делается при помощи калькулятора.
Имея начальную формулу, далее расчеты строятся с использованием элементарных арифметических уравнений. Для начала нужно немного преобразовать формулу.
Начальная формула
В данном случае X – процентное отношение наклона кровли, как мы договорились, для примера возьмем 30%. Эта величина известна и задается во время расчетов.
Для предварительных расчетов следует немного преобразовать формулу в такой вид (см. рисунок ниже).
Преобразованная формула
Теперь определяем по отдельности значения a и b.
Значение а
Значение b
Напомним, что:
- a – высота стропильной системы,
- b – половина ширины здания, а
- X – процент наклона ската.
Процент нам известен, для дальнейших расчетов понадобится замерить или высоту стропильной системы, или половину ширины здания. В связи с тем, что намного легче узнать второе значение, замерим его.
К примеру. Ширина здания 8 метров, соответственно, половина равняется 4 метра (b=4 м).
Узнаем высоту стропильной системы (см. рисунок ниже).
Узнаем высоту стропильной системы
Высота стропильной системы 1,2 метра, угол наклона мы узнали из таблицы, он равняется примерно 16,5°.
Далее нам следует рассчитать длину стропильной ноги без карнизного свеса. Идти можно двумя путями.
Первый. Используя теорему Пифагора, где c – длина стропилины.
Теорема Пифагора
Соответственно, значение с можно представить формулой на иллюстрации ниже.
Формула длины гипотенузы
Пример расчета (см. картинку ниже).
Пример расчета
Второй. Используя тригонометрические функции. Как мы уже выше указывали, расчет длины стропилины можно делать по формуле ниже.
Расчет длины стропилины
Все данные у нас есть, угол наклона 16,5°, половина ширины здания 4 м.
Пример выполнения расчета
По длине стропилины есть небольшие различия. Это объясняется тем, что угол наклона был выбран приблизительно.
С какими определениями лучше иметь дело
Вопрос может считаться риторическим. Еще со школы все знают, что угол надо измерять в градусах и легко представляют его фактическую величину. Угол наклона крыши – угол, образованный между горизонтальной линией и скатом, на чертежах имеет различные буквенные обозначения, это не имеет значения. Наклон скатов не может превышать 90°, чаще всего он располагается в пределах 10°–40°. Довольно крутыми могут быть нижние ряды стропил ломаной мансардной крыши, за счет такой конструкции увеличивается полезная площадь чердачных помещений.
Стропильная система ломаной крыши
Если с этими понятиями все ясно и привычно, то зачем применяются дроби? Если честно, то вразумительный и полностью однозначный ответ не может дать никто. Тем более что в любом случае для перевода процентов в градусы необходимо пользоваться таблицами, без градусов во время строительства стропильной системы никак не обойтись.
Наклон иногда пытаются отобразить дробью, в верхней части дроби указывается высота стропильной системы, в нижней части длина проекции стропилины на горизонтальную поверхность. Проще эта проекция называется половиной ширины дома. В некоторых статьях можно встретить обозначения наклона 1:4 или 2,5:6. Если эти значения разделить и умножить на 100, то получатся определения в процентах.
Таблицы составляются на основании того, сколько градусов имеет один процент соотношения высоты крыши к половине ее ширины. Один градус равняется примерно 1,8 — 1,9%. Теперь можно проценты делить на это значение и получать угол наклона в градусах. К примеру, процент наклона крыши 30%. Для перевода в градусы следует эту величину разделить на 1,9.
Уклон в градусах и процентах
Но значения неточные, зависимость намного сложнее и непрямолинейная, пользоваться переводом можно лишь для наглядности, использовать полученный таким методом в угол наклона ската в градусах для дальнейших расчетов запрещается, слишком большая ошибка. Для наглядности проектировщики разработали специальную схему взаимосвязи единиц измерения угла наклона кровли.
Точные данные можно получить из специальной таблицы, если ее нет, то воспользуйтесь онлайн-калькулятором перевода величин определения наклона скатов кровли.
Как влияет угол наклона на размеры мансарды
Чем больше жилая площадь мансарды – тем комфортнее в ней проживать, тем престижнее считается здание. Застройщикам желательно предварительно ориентироваться в зависимости этих эксплуатационных характеристики от формы кровли, знания помогут выбрать оптимальный вариант решения стропильной системы. Ее можно сделать удобной и дешевой, пригодной к использованию различных кровельных материалов.
Зависимость полезной площади мансарды от угла наклона крыши
На схеме наглядно видно, как изменяется площадь помещения с изменением угла наклона скатов. Во время определения размеров мансарды надо иметь в виду, что делать высоту помещения менее двух метров нецелесообразно, такие комнаты оказывают угнетающее действие на жильцов.
Но есть и негативные факторы, возникающие при увеличении угла наклона.
- Возрастет количество строительных материалов. Чем больше угол наклона – тем больше длина стропильных ног. Рассмотрим пример. Угол наклона скатов 45°, ширина дома 8 м.
При таких данных длина одной стропилины
Длина двух стропильных ног, соответственно, 5,66+5,66=11,32 м. Это притом что ширина строения всего 8 м. На практике это значит, что для такой крыши придется покупать на 8:11,32×100=70% больше пиломатериалов и кровли, чем для односкатной плоской крыши.
- Увеличивается сметная стоимость кровельных работ. Не только за счет возрастания количества необходимых материалов, но и за счет увеличения сложности кровельных работ. Такие задания могут выполнять только высокопрофессиональные специалисты, а их услуги стоят очень дорого.
- Возрастают ветровые нагрузки на кровлю. Усилия имеют опрокидывающий характер, требуются дополнительные специальные строительные мероприятия для повышения надежности фиксации мауэрлата к фасадным стенам и стропильных ног к мауэрлатам.
Пошаговая инструкция определение размеров стропильной системы
Нужно узнать размеры элементов стропильной системы, если известна ширина здания и угол наклона скатов. Крыша обыкновенная двускатная. Ширина дома В = 8 м, угол уклона скатов 35°.
Шаг 1. Рассчитайте высоту вертикальных опор кровельной системы. Они устанавливаются под коньковым прогоном и воспринимают на себя вертикальную нагрузку. Для того чтобы узнать высоту крыши следует воспользоваться формулой ниже.
Формула для расчета высоты крыши
Шаг 2. Рассчитайте дину стропильной ноги без свеса.
Длина стропильной ноги без свеса
Шаг 3. Проверьте правильность расчетов. Для этого рекомендуется пользоваться теоремой Пифагора.
Теорема Пифагора
Подставляем в формулу наши данные.
Расчет по теореме Пифагора
Расчетные значения
Фактически есть небольшая разбежность в пределах нескольких сантиметров, но это связано с округлением чисел. Если оставлять хотя бы тысячные значения, то ошибка не будет превышать несколько миллиметров, этого вполне достаточно для качественного выполнения строительных работ.
Что такое разуклонка
Такие мероприятия нужно делать на кровлях с углом наклона ≤10°. Дело в том, что полностью плоскими (горизонтальными) скаты не бывают, для ухода воды нужны наклоны. На больших по размерам крышах оперировать сантиметрами довольно сложно, в результате ошибок углы наклона крыши могут немного изменяться. Для скатных кровель это не критично, а для плоских такие ошибки могут становиться причиной застоя воды и, как следствие, появления протечек, нарушения герметичности крыши, преждевременному выходу из строя несущих узлов и т. д. Разуклонка таких крыш может делаться несколькими методами, конкретный выбирается в зависимости от индивидуальных характеристик строения и его назначения.
- При помощи сыпучих материалов. Чаще всего используется керамзит. Материал насыпается слоем толщиной до десяти сантиметров, выравнивается правилами под уровень, а потом сверху наливается цементно-песчаная смесь.
Разуклонка керамзитобетоном
- При помощи прочных влагостойких утеплителей. В этих целях используются экструдированные полимерные утеплители увеличенной прочности. Поверх этих слоев укладываются рулонные кровельные материалы.
Разуклонка с использованием утеплителя «Технониколь»
Цены на экструдированный пенополистирол
Вывод
Зачем появились измерения наклона скатов в процентах для многих профессиональных строителей большая загадка. Указываемыми процентами пользоваться при расчетах очень сложно, в конце концов, все равно их приходится переводить в обыкновенные градусы. Такие действия не только требуют больше времени и специальных знаний, они увеличивают возможную ошибку. Каждое округление полученных значений и дальнейшее использование этих чисел в новых формулах увеличивает погрешности окончательного решения.
И последнее. Мы уже упоминали, что абсолютное большинство строительных приборов и инструментов имеет градацию в градусах, все размеры деталировок на рабочих чертежах также поданы в градусах. Имеются в виду углы запиливания стропильных ног, вертикальных и угловых упоров, стяжек и прочих элементов стропильной системы. Не нужно заморачивать себе голову процентами, для определения угла наклона пользуйтесь традиционными и единственно правильными градусами.
Таблица уклонов кровли
