Как рассчитать угол наклона крыши: советы по расчету

Угол наклона кровли определяется, как угол между двумя плоскостями. Одна плоскость расположена горизонтально, а вторая параллельна поверхности ската крыши. Есть следующие цели определения крутизны при проектировании кровли:

• Выбор типа будущей крыши
• Учет погодных условий
• Выбор материала
• Расчет дополнительного давления на фундамент
• Оптимизация площади чердачного пространства
• Расчет материалов для кровли

Крутизна крыши зависит от климата. В северных районах страны снег сохраняется более полугода, поэтому поверхность должна выдерживать большой вес снежного покрова. В таких районах страны крыша с большой крутизной заметно облегчает жизнь, потому что снег не будет скапливаться на скатах. При таянии снега или сильном дожде вода не будет оставаться на поверхности.

Надо учитывать, что для любого кровельного материала имеется свой оптимальный угол наклона.

Увеличение крутизны кровли приводит к следующим результатам:

• Поверхность скатов становится больше, поэтому нужно больше кровельных материалов. С увеличением высоты конька подкровельное пространство возрастает. При этом площадь крыши существенно увеличивается. Например, пусть ширина дома равна 9,5 м. При наклоне в 50 градусов высота конька будет 5,7 м. Ширина чердачного пространства с высотой не ниже 2 м составляет 6,2 м, а общая площадь поверхности крыши достигает 30,8 м². При крутизне 30 градусов площадь уменьшается до 19 м², но и ширина полезного пространства с высотой не ниже 2 м составляет 3,8 м.
• Возрастает ветровая нагрузка. При увеличении крутизны с 11 градусов до 45 при одинаковой силе ветра давление на скаты увеличивается в 5 раз. Чтобы кровля справилась с таким возрастанием нагрузки, надо усиливать стропильную систему. Надо использовать балки большего поперечного сечения и более мощные стропила. Это приведет к удорожанию крыши. Надо быть уверенным, что утяжеление крыши не приведет к избыточному давлению на выбранный тип фундамента.
• При углах наклона больше 50 градусов о снеговой нагрузке можно не думать. Такой наклон крыши для схода снега не дает ему задерживаться на поверхности. Исключение составляют ломаные крыши для мансарды. Скаты при такой конструкции кровли из двух частей, имеющих разную крутизну. В верхней части крутизна существенно меньше 50 градусов, поэтому создаются условия для накапливания снега.

При покупке материалов для кровли надо учитывать предельный угол, при котором можно использовать покрытие. Эта информация обычно содержится в инструкции по применению материала.

Для крыш с малым углом наклона потребуется меньше материалов, но существуют другие нюансы, на которые надо обратить внимание:

• Нужно позаботиться о задержании снега, чтобы избежать его массового схождения со скатов. В качестве альтернативного метода можно использовать обогрев поверхности крыши и системы водостока. Тогда таяние снега будет происходить постепенно, вода будет отводиться с поверхности.
• Внимание необходимо уделить гидроизоляции. При малой крутизне растет вероятность того, что влага будет скапливаться на поверхности в местах стыков.

Для нахождения оптимального угла наклона надо учитывать много факторов. Рассчитанный угол не должен сокращать жилое пространство, тратить лишние материалы или портить вид дома.

Скаты крыш бывают практически отвесными или располагаются почти горизонтально. Для каждой поверхности характерно свое сечение стропил и частота их расположения. Кровельные материалы различаются диапазоном углов наклона скатов, при которых их можно применять. Минимальные углы для разных материалов имеют следующие значения:

• 6 градусов – металлочерепица
• 6 градусов – профнастил
• 6 градусов – ондулин
• 10 градусов – керамическая черепица
• 12 градусов – битумная черепица
• 17 градусов – медные и стальные листы
• 27 градусов – сланцевые плиты

При выборе крутизны надо ориентироваться на средний снежный покров и характерные ветровые потоки. Чтобы облегчить задачу по расчету угла наклона, составлена карта снеговых нагрузок в Российской Федерации. Она создана на базе статистических данных, собранных за много лет наблюдения. Зоны с равным уровнем снега и ветровой активностью отмечены одним цветом. Каждому диапазону снеговой нагрузки на карте соответствует конкретный цвет. По адресу дома можно установить силу ветра и толщину снегового покрова.

Как посчитать снеговую нагрузку

Каждой точке на карте соответствуют два числа, характеризующие толщину снегового покрова. Первое число используется при определении прочности кровли, а второе используется для вычисления разрешенного прогиба балок.

Надо обращать внимание на первое число. При вычислении влияния снега надо учесть наклон кровли. При увеличении крутизны снег хуже удерживается на поверхности. Его давление на поверхность снижается. Можно использовать стропила с меньшим сечением и располагать их реже. Это учитывается с помощью поправочного коэффициента, зависящего от наклона:

• При величине наклоне до 25 градусов поправка не вводится (коэффициент равен единице).
• При 25-60 градусах поправочный коэффициент равен 0,7.
• При наклоне свыше 60 градусов считается, что снежная масса не остается на скате в значимых количествах.

Для вычисления снеговой нагрузки надо взять первое число с нужной точки карты и умножить на поправочный коэффициент.

Допустим, надо рассчитать снеговую нагрузку при построении дома, расположенного в окрестностях Ярославля, для крыши с наклоном в 50 градусов. Эта местность по снеговой нагрузке относится к четвертой зоне. Средний вес снега на квадратный метр поверхности для этой зоны составляет 240 килограмм. Умножаем это число на поправочный коэффициент и получаем окончательное значение, которое надо учитывать при построении: 240*0,7 = 168 кг/м².

Вычисление ветровой нагрузки

Оценить снеговую нагрузку обычно просто. В регионах с большой толщиной снегового покрова ожидаемое давление снега на кровлю зимой больше. Учесть влияние ветра сложнее. Надо учитывать расположение дома, высоту и направление ветра в данной местности. Все эти сведения учитываются при вычислении в качестве поправочных коэффициентов. Надо учитывать розу ветров. Стоящий на открытом месте дом будет подвергаться большей ветровой нагрузке по сравнению с домом, расположенным между большими зданиями. По месту расположения дома можно разделить на следующие группы:

• Группа “А”. К ней относятся дома, которые изолированы от других зданий. Такой дом может располагаться на берегу водоема, пустынном месте или в степи.
• Группа “Б”. К этой группе относятся дома, которые расположены среди препятствий, имеющих высоту менее десяти метров. Это может быть лесистая местность или небольшой поселок.
• Группа “В”. В эту группу входят дома в местах интенсивной застройки с высотой зданий выше 25 м.

Чтобы определить группу, к которой относится конкретный дом, надо исследовать зону вокруг дома с радиусом, равным тридцатикратной высоте здания. Например, для дома высотой шесть метров надо исследовать площадь круга с радиусом 6*30-180 м. Если в радиусе 180 метров находятся только невысокие здания, то дом относится к группе “Б”, даже если в 300 метрах стоит высотное здание.

Снова рассмотрим частный дом, который находится в окрестностях Ярославля. Частный дом принадлежит к группе “Б” и имеет поправочный коэффициент 0,5. По карте, отражающей ветровые нагрузки, этот регион относится к первой зоне, для которой она составляет 32 кг/м². Введение поправочного коэффициента позволяет получить следующее значение: 32 кг/м²*0,5 =16 кг/м².

Надо учесть аэродинамические нагрузки. Ветер по-разному действует на различные участки крыши, поэтому ее поверхность разбивается на участки. Нагрузки различаются при давлении ветра на скаты, а еще при ветре, дующем во фронтон. Для учета ветрового давления для различных участков можно использовать разные стропила. Такие действия существенно усложняют работы по созданию крыши. Чтобы упростить расчеты, обычно при определении влияния ветра используют вычисления для самых нагруженных участков.

При определении толщины стропил и частоты их расположения надо определить полную нагрузку. Для этого вычисленные снеговая и ветровая нагрузка складываются с полным весом кровли. Общее давление не должно превышать 300 килограмм на каждый квадратный метр. При превышении этого значение нужно менять угол наклона или использовать более легкие строительные материалы.

Рекомендуемые статьи: