Минимальный и оптимальный угол наклона крыши из профнастила — как не сделать ошибок при выборе?

Как учитывается угол наклона при расчете стропильной системы

Расчет состоит из нескольких этапов, каждый имеет свои требования и учитывает определенные условия.

Шаг 1. Расчет нагрузки на погонный метр стропильной ноги. Мы уже упоминали, что от показателей угла наклона во многом зависит распределение усилий. Стропильная нога условно принимается за балку с двумя или несколькими точками упора, от угла наклона зависят значения продольных и поперечных усилий. Каждое отдельное усилие определяется после построения эпюры как катет прямоугольного треугольника. При этом угол наклона играет важную роль, именно его значение синусов, косинусов и тангенсов используются для определения нагрузок.

Разложение нагрузки на стропила на вертикальную и горизонтальную составляющие

Для расчета суммарной нагрузки нужно расстояние между точками упора стропильных ног умножить на расстояние между стропильными ногами и на суммарную нагрузку. С учетом значения этой силы строится эпюра. Но на практике расчеты по эпюрам не нужно делать, в СНиПе есть таблицы с готовыми данными.

Шаг 2. Определение площади сечения пиломатериалов, используемых для изготовления стропильных ног. Это очень важный этап расчетов. Исходные данные надо брать из ГОСТа 24454-80, прочность материалов дана с учетом вида древесины. Для стропильных ног универсальными считаются доски толщиной 50 мм, ширина подбирается в зависимости от ранее рассчитанных нагрузок.

Таблица размеров и других параметров стропил

С учетом величины угла наклона по формулам рассчитывается ширина доски, исходные данные – толщина стропилины.

Оптимальный шаг и сечение стропил под металлочерепицу

Имейте в виду, что максимальная длина стропилины – это не общая длина, а расстояние между соседними упорами. Упорами смогут быть как вертикальные стойки, так и раскосы или различные стяжки.

Элементы стропильных систем

Еще раз напоминаем, что во время расчетов параметров стропилины надо брать максимальное расстояние, одна нога может иметь несколько опорных точек. Этот общий подход используется для расчетов на прочность любых конструкций, всегда берется самое слабое и наиболее нагруженное место. Только так можно с достаточным запасом прочности и устойчивости спроектировать стропильную систему.

Во время непосредственного строительства кровельщики могут увеличивать количество упоров или уменьшать расстояние между ними и за счет этого дополнительно повышать устойчивость конструкции. Но категорически запрещается уменьшать количество опорных элементов или увеличивать расстояние между опорными точками. Такие действия обязательно приведут к деформации крыши. Она может случиться как сразу после окончания кровельных работ, так и через несколько лет после начала эксплуатации здания.

Монтаж стропильной системы двухскатной крыши должен производиться по проекту

На основании расчетов определяется минимальная ширина доски для стропил при толщине 50 мм с учетом оптимального угла наклона скатов. Это значение никогда не будет стандартным, окончательно выбирать доску нужно с запасом по ширине. К примеру, если у вас получилось 90 мм, то доску надо брать 100 мм, если 120 мм, то ширина стропильной ноги должна быть 150 мм. За счет такого подхода компенсируется возможное уменьшение прочности пиломатериалов. Дело в том, что в мире не существует двух досок с полностью одинаковыми свойствами. На механическую прочность оказывает влияние огромное количество факторов, не поддающихся расчетам. Никто не знает, сколько именно трещин или сучков будет иметь доска на расчетном участке, есть ли заболонь или иные пороки развития древесины, как она сушилась, какие допуски по толщине и ширине и т. д.

Еще один момент – одна и та же доска изменяется свою прочность в зависимости от влажности, температуры наружного воздуха и времени эксплуатации.

Деформация древесины

Мера усадки и деформации симметричной доски зависит от распиловки

Минусы и плюсы крыши с минимальным уклоном

А теперь о том, с чем вам придется столкнуться во время строительства крыши минимального уклона и что от нее ожидать в будущем.

Преимущества

Давайте сначала перечислим преимущества. Основные плюсы строительства такой кровли:

  1. Меньший расход материала.
  2. Более легкие и безопасные кровельные работы.
  3. Отсутствие конька и проблем, связанных с его герметизацией.

Учитывайте еще такой момент: чем выше конек, т.е. чем больше угол наклона крыши, тем тяжелее будет сама кровля. Материала ведь пойдет уже больше. А это – весомое давление на дом и фундамент. В данном случае нагрузка будет несущественной.

Недостатки

И вот мы перешли к досадным минусам. Минимальный уклон кровли плох тем, что дождевая вода будет стекать куда медленнее, и быстрее найдет себе небольшие щели и стыки, чтобы просочиться внутрь кровельного пирога. Порогом в этом плане считается угол 12°, при котором еще можно обходиться без дополнительных мер герметизации. Поэтому, если вы строите крышу более пологую, угол ската которой меньше 12°, места нахлеста профлистов придется уплотнять специальными кровельными герметиками.

От выбранного угла наклона будет зависеть то, какой материал вы сможете использовать для кровли. Так, для плоской крыши и крыши с небольшим уклоном подходит только прочный несущий профнастил, с высокой гофрой. А вот на кровли с крутым скатом покрывать разрешено как универсальным, так и стеновым профилем – ведь теперь давление на листы будет минимальным. Другими словами, тот же снег легко скатится, и вода тоже никак не задержится.

Второй момент: расход материала тоже увеличится, т.к. нахлест листов друг на друга уже придется делать немного большим. Так, если вы собираетесь строить крышу с углом от 12° до 14°, необходимо будет увеличить нахлест листов, но без герметика пока еще можно обойтись, если меньше – нужно и то, и другое. Почему и оптимальным для крыши из профнастила считается уклон 15-30°. Вот более подробная таблица этих данных:

Хотя для устройства крутых кровель из профлиста вам придется строить достаточно длинные стропила, и брусков уйдет больше, зато вы немало сэкономите на кровельном материале. Профнастил можно будет брать более дешевый, с меньшей высотой волны, ведь теперь его несущая способность будет играть меньшую роль, чем при пологих крышах

Кроме того, при недостаточном угле наклона невозможно оборудовать жилую мансарду, которая сокращает теплопотери дома через кровлю до 9%.

И, наконец, крыши с небольшим углом наклона требуют строительства куда более сложной стропильной системы, которая смогла бы выдерживать большой вес. Чем меньше угол наклона – тем больше дополнительных элементов-подпорок.

А теперь мы вас немного огорчим: даже взвесив все преимущества и недостатки кровли с минимальным углом, и отдав свое предпочтение значению 8° как более подходящему, может не получиться построить именно такой вариант. Вернее, это будет даже небезопасно! Почему? Читайте далее!

Расчет угла наклона

Приняв во внимание все вышеперечисленные факторы, следует определиться с тем, какой угол наклона будет оптимальным для конкретной ситуации. В первую очередь, собираясь построить дом нужно посмотреть, какой угол наклона крыши у соседей, ведь климатические особенности на одной территории одинаковые

Также важно определить, как будет использоваться чердачное помещение. Если нужно создать еще одну или несколько жилых комнат, тогда высота крыши будет большей, чем минимально допустимая

Существует несколько видов крыш из профлиста:

  • Малоуклонные (14° и меньше). Вертикальный нахлест материала составляет 20 см, а стык выполняется в три волны.
  • Среднеуклонные (15-30°). Нахлест по вертикали делается в 15-20 см и перекрытие в 1 или 2 волны.
  • Крутоуклонные (30° и выше). Минимальный нахлест — 10-15 см, а перекрытие — в одну волну.

Как видно, уклон крыши влияет также и на расход кровельного материала. Если учесть все строительные нормы и правила, а также правильно определить снеговые и ветровые нагрузки, можно создать оптимальный угол наклона кровли для строящегося здания.

Несоблюдение нормативов допустимого уклона кровли и последствия

В случае, если при проектировании крыши нарушены положения СНиП, касающиеся допустимого минимального уклона для профлиста, владельцев недвижимости ожидает ряд серьезных проблем:

  • протечки, возникающие во время обильных атмосферных осадков, проникающих через отверстия под саморезы;
  • продавливание кровельной поверхности снежными массами;
  • увеличенные потери тепла через крышу;
  • деформация покрытия кровли под сильными и резкими порывами ветра.

Среди хозяев частных домов существует мнение, что пологая крыша является эконом вариантом, поскольку для ее обустройства требуется меньше материала. В действительности строительство такой кровли требует использования увеличенного  количества стропильных ног при уменьшении шага монтажа до 40 сантиметров. Кроме этого, на пологих крышах материал покрытия монтируют с большим нахлестом, поэтому специалисты рекомендуют строить скаты покруче.

Выбор крепежных элементов

Фиксация панелей на деревянной обрешетке в большинстве случаев осуществляется при помощи кровельных саморезов с термошайбами – это наиболее простой и удобный способ.

При этом обязательно использование именно таких видов саморезов, поскольку при отсутствии термошайб поликарбонат может потрескаться из-за температурного расширения. Резиновые шайбы будут компенсировать изменение толщины панелей, предотвращая возникновение трещин.

Второй вариант крепления – при помощи металлического разъемного профиля. Такая крепежная конструкция состоит из базы и крышки. База прочно фиксируется на несущем основании (обрешетке или контробрешетке) с помощью саморезов или болтов. Сверху на нее устанавливается крышка. В боковых частях профиля образуются пазы, в которые затем вставляются панели поликарбоната. Их также фиксируют на профиле с помощью саморезов.

Ветровая нагрузка, расчёт

Наибольшую опасность для покрытия крыши профлистами представляют ветер и снег. Нередки случаи срыва целых скатов кровли при возникновении сильного порыва ветра. Скопление снега может деформировать профнастил, ослабив его к наступлению летнего сезона. Лавинообразное падение снега может привести к повреждению авто, либо же травме находящегося под карнизом жильца.

При проектировании крыши важно знать в общем особенности местного климата, подробно розу ветров и значение ветрового давления, количество осадков в зимний период, снеговую нагрузку. Снег и ветер несут наибольшую опасность для покрытия крышиИсточник absolut35.ru

Снег и ветер несут наибольшую опасность для покрытия крышиИсточник absolut35.ru

Обратив внимание на карту зон ветрового давления РФ можно заметить, что наибольшее ветровое давление создаётся преимущественно в приморских зонах, у берегов чёрного, каспийского, баренцева морях. Тогда как в континентальной части России, за исключением высокогорья, ветровое давление достигает значений не более 42 кг/м²

Карта с зонами ветрового давления РФИсточник criptopia.ru

Чтобы рассчитать ветровую нагрузку, действующую непосредственно на кровлю, необходимо кроме знания расчётного ветрового давления, иметь значение коэффициента, учитывающего аэродинамику, который часто принимают максимальным 0,8 и высотный коэффициент, зависящий от высоты здания и открытости территории.

Определение высотного коэффициента:

Высота здания, мОткрытая территорияНебольшие города с высотой окружающих зданий более 10 м.Города, с высотой окружающих зданий более 25 м.
До 50,750,50,4
5 – 1010,650,4
10 – 201,250,850,53

Таким образом, при расчёте крыши, к примеру, в тверской области на открытой местности, для дома высотой 9 метров, ветряная нагрузка будет равна: 32*1*0,8 = 25,6 кг/м²

К данной нагрузке прибавляется ранее рассчитанный вес кровельного пирога: 25,8 + 58 = 83,8 кг/м²

Угол наклона крыши из профнастила

Наклон крыши с профнастилом

По минимальному уклону мнения специалистов расходятся. Производители профилированного листа не рекомендуют делать угол наклона крыши профнастила меньше 12 градусов. Разработчики СНиПа допускают минимальный угол 8 градусов, а в исключительных случаях – 6 градусов. Меньше делать нельзя. Но такая кровля требуется только в тех случаях, когда крышу из профнастила нужно завести под другую кровлю.

Например, к дому с шиферной крышей была сделана щитовая пристройка с рубероидной кровлей. Со временем она пришла в негодность, и хозяева решили ее разобрать и построить новую, из газосиликатных блоков, с кровлей из профлиста. Вот ее-то и надо заводить под шиферную крышу дома, чтобы вода последовательно стекала с дома на пристройку, а оттуда – по водостокам. И тут возникает дилемма: сделаешь хороший, крутой скат кровли – будешь головой задевать потолок, поднимешь потолок на достаточную высоту – скат получается слишком пологим. Приходится искать компромиссный вариант, хотя возможности для маневра здесь сильно ограничены.

Во всех остальных случаях минимальный угол интересует застройщиков чисто теоретически. На практике больше нужен оптимальный угол кровли, состоящий из нескольких составляющих. Большое значение имеет регион проживания, так как кровля, помимо собственного веса, подвержена еще двум значительным нагрузкам: снеговой и ветровой. Если толщина снежного покрова в вашей местности внушительная, угол ската крыши нужно делать больше, чтобы снег скатывался. Сразу оговоримся: на таких кровлях нужно обязательно ставить защиту от коварного снега: во время оттепели сугробы с крыш из профнастила съезжают, как с горки, и могут причинить травму.

Если в регионе часто дуют сильные или порывистые ветра, а осадков выпадает немного, скат кровли наоборот – нужно делать меньше, уменьшая парусность и ветровую нагрузку.

Как рассчитать угол наклона кровли из профнастила

Если крыша двухскатная, для расчета нам понадобится высота конька и половина ширины постройки. К примеру, наш дом шириной 6 метров, высота от верха стены до коньковой доски 1,8 м. Теперь придется вспомнить общий курс геометрии и формулу тангенса угла: tgA=a:b. Считаем: tgA=3:1,8=1,67 В таблице Брадиса находим примерное значение угла наклона: 58-59 градусов. Можно округлить до 60.

Кстати, угол наклона кровли – тот редкий случай, когда «правило золотой середины» не работает. Профессиональные строители никогда не делают его 35-45º. Такая крыша и снег надолго задерживает, и ветровые нагрузки плохо переносит.

Угол наклона односкатной крыши из профнастила

Несмотря на то, что под такой кровлей, как правило, не планируют чердачных помещений, угол наклона необходимо все-таки выбрать больше 12 градусов. В противном случае, когда минимальный угол наклона односкатной крыши из профнастила составляет от 6 до 12 градусов, придется проводить дополнительные мероприятия.

Во-первых – делать сплошную обрешетку, с расстоянием между досками в 1 см, на случай их разбухания. Ведь с такой кровли снег не будет скатываться. Это потребует периодической его уборки с кровли, значит, она должна выдерживать еще и ваш вес.

Во вторых, придется делать больше нахлест на продольных стыках. Вдобавок все стыки: и продольные, и поперечные нужно промазать герметиком, лучше силиконовым. Иначе ветер будет загонять дождь под профлисты, да и снег при весеннем таянии или во время оттепели будет задерживать воду, и она также будет затекать через стыки.

Зато такая кровля хорошо защищена от механических воздействий, благодаря своей жесткости

Системе водоотведения тоже необходимо уделить должное внимание. После дождя на ней не должно быть остатков влаги, и тем более, грязи, а она обязательно будет копиться, следовательно, кровлю нужно периодически мыть, чтобы покрытие служило, как можно дольше

Теперь вы знаете, как правильно рассчитать угол наклона крыши профнастила, и как грамотно определить оптимальный уклон ската, который зависит еще и от предназначения чердачного пространства. Если там задумывается мансарда, хочется, чтобы объем помещения был побольше. В этом случае разумно скат сделать ломаным, из двух частей. От конька – пологим, а вторую часть – к карнизу – более крутым. Такие кровли хорошо себя зарекомендовали, благодаря рациональному подходу к этому вопросу: и места много, и кровля функциональная.

Снеговая нагрузка, расчёт

Карта снеговой нагрузки России показывает вес снегового покрова на горизонтальной плоскости. Наибольшее количество снежного покрова приходится на горные районы и центральную часть России.


Карта с зонами снеговой нагрузки РФ Источник dom-krovly.ru

Гарантированно нельзя вычислить минимальный угол наклона крыши из профнастила для схода снега, однако, наклон в 30° и более позволит крыше оставаться чистой уже при среднеинтенсивных осадках.

Взяв для расчёта тверскую область, количество снегового покрова примем 240 кг/м². Данная величина должна быть умножена на поправочный коэффициент µ, учитывающий предполагаемый наклон крыши.

  1. Коэффициент µ равен 1 при наклоне менее 25 градусов.
  2. Коэффициент высчитывается по формуле (60 – α)*35, если предполагаемый угол от 25 до 60 градусов.
  3. Угол крыши в 60 градусов, коэффициент равен 0, давление создаваемое снегом не учитывается ввиду отсутствия задержки снега на поверхности профнастила.

Определившись с углом установки кровли в 30°, давление снежного покрова будет составлять 205 кг/м².

Заключительной частью расчёта угла ската крыши из профнастила является сравнение предельной нагрузки металлического листа профнастила Н60-845-0,8 к суммарной нагрузке создаваемой ветровой и снежной нагрузкой.

Предельная нагрузка, кг/м². Удельный вес кровельного пирога, кг/м² Ветровая нагрузка, кг/м². Снеговая нагрузка, кг/м². Суммарно, кг/м².
324 58 25,8 205 288,8

Данный расчёт допускает при соблюдении всех выбранных условиях возможность установки профнастила под углом в 30 градусов.

Обобщённо, для большинства территорий Российской Федерации наиболее рациональным может быть постройка крыш с углами скатов от 25 до 40 градусов. Скаты крыш, расположенные в зонах сильных ветров не стоит сооружать с углами более 25 градусов. Оптимальный диапазон начинается от 15 до 25 градусов. Установка скатов с минимальным наклоном крыши из профнастила в зонах сильных ветров может создать подъёмную силу и содрать металлический настил.


Выбор конструкции кровли будет зависеть от уклона крыши Источник zen.yandex.ru

Каким должен быть наклон?

Крутизна «односкатки» может варьироваться от 2 до 60 градусов (о том, каким должен быть минимальный угол наклона односкатной крыши, читайте тут). Крыши с наклоном до 12 градусов считаются плоскими и в основном используются для строительства нежилых помещений:

  1. гараж (как сделать 1-скатную крышу на гараже, читайте здесь);
  2. баня;
  3. веранда (узнать о том, как возвести односкатную крышу для пристройки к дому и крепить ее к стене, можно здесь);
  4. сарай и т.д.

Кровля под большим углом подойдет для обычного дома, при этом если требуется оборудование мансардного этажа, то угол должен быть от 30 градусов и больше.

Однако при расчете уклона необходимо исходить не только из назначения помещения. Правильнее будет учитывать нагрузку и расход материалов.

Однако из-за снегопадов и ветров в регионе выбор плоской кровли может оказаться плохим вариантом. Крыша с крутым скатом более долговечная. Кроме того она может оказаться более легкой при расчете нагрузки.

Расчет нагрузок

Существует 2 вида нагрузок на кровлю:

  1. постоянные;
  2. переменные.

К постоянным относятся антенны, печные трубы, водоотводы и т.д. Имеется в виду оборудование, которое установлено наверху и находится там все время.

Рассчитать снеговую нагрузку в зависимости от региона поможет СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”. В приложения к документу есть карта снеговых регионов РФ, а также формула расчета нагрузки с учетом коэффициента.

Однако учитывается вес снега только для плоских крыш. С увеличением угла снижается и нагрузка снега.

При уклоне более 35-40 снеговая нагрузка не рассчитывается, так как для схода снега не требуется чистить кровлю, он под собственным весом скатывается с крыши.

Например, угол уклона меньше 20 градусов, а дом построен в средней полосе России. При расчете учитывается собственный вес конструкции — примерно 50 кг/м², а также вес снега по таблице — примерно 150 кг/м².

Т.е. общая нагрузка — около 200 кг/м² (без учета дополнительных факторов). Но если увеличить крутизну до 40, то снеговой нагрузкой можно пренебречь. И получится всего 50 кг/м².

Определение подходящего значения

В зависимости от назначения постройки и региона можно выделить несколько оптимальных вариантов наклона в градусах:

  1. От 2 до 12. Легкие одноэтажные постройки (веранда, гараж) для средней полосы России. Допустимо также использовать для частного дома без мансарды в южной полосе. Обязательное требование — герметизация швов и качественная гидроизоляция.
  2. От 12 до 35. Жилые дома в средней и южной полосе РФ. Швы не обязательно герметизировать, но кровельные материалы кладутся внахлест на 20 см.
  3. От 35 до 40. Оптимальный вариант для жилого дома (в том числе с мансардой) в любой части РФ.
  4. От 40 до 60. Кровля с сильным уклоном подойдет для северных регионов, где зимой выпадает много осадков, но практически нет снега.

Хотя кровля с большим наклоном более долговечная, так как лучше “сопротивляемость” осадкам, выше риск того, что сильный ветер повредит кровельные материалы. Поэтому также стоит учитывать положение. Наклон делается в наветренную сторону.

Базовые формулы

При проектировании дома и расчете стройматериалов потребуется всего 2 формулы. Для того, чтобы рассчитать, насколько придется повысить высоту одной из стен (фасадной), используется формула:

Для того чтобы вычислить длину стропильной ноги, нужно использовать формулу:

Кроме базовых формул необходимы также формулы нагрузки. Их можно посмотреть в СНиП.

Определяемся с минимальным уклоном односкатной крыши

Определяясь с тем, какой уклон должен быть у односкатной крыши, стоит отметить, что здесь присутствуют довольно широкие границы: от 6 до 60 градусов. Все определяется регионом, в котором планируется сооружать дом. Если вы не желаете из года в год страдать от тонн снега, обрушивающихся на вашу крышу, тогда сооружайте кровлю со скатом покруче. А если вы планируете защититься от ветра, то стройте крышу с более пологим уклоном. Многое, конечно же, будет зависеть и от эстетических предпочтений хозяина.

Односкатные крыши с большим уклоном

Чем выше угол такой крыши, тем меньше нужно времени для отвода воды в желоба. На ней не будут скапливаться ни листья, ни различный мусор, а значит, кровельный материал сможет прослужить намного дольше. К тому же, такая крыша внешне будет выглядеть намного эстетичнее, что для многих хозяев будет значить очень много.

Крыши односкатного типа с небольшим уклоном

Естественно, что с крыш с небольшим уклоном дождевая и талая вода уходит медленнее, в итоге она может начинать застаиваться, лед станет застревать в стоках, а также будет скапливаться грязь. Такие крыши быстро покрываются мхом, на них налипает листва. Хуже всего, если кровельный материал имеет шероховатое покрытие.

Определяясь с тем, какой угол должен быть у односкатной крыши, нужно предусмотреть такую конструкцию, чтобы осадки и талая вода на ней не задерживались, а с легкостью скатывались. При низком уклоне вода станет собираться во всех изъянах кровли. И с течением времени она сможет проникать внутрь кровли, порождая немало проблем, таких как сырость, порча утеплителя, а также ржавление металлических узлов каркаса крыши.

Но в данном случае присутствует и положительная сторона: при меньшем уклоне геометрия внутренних комнат становится все ближе к «привычному» кубу. Для многих она легче воспринимается, при этом ее можно использовать с большей отдачей. Это значит, что с меньшим углом наклона крыше потребуется больше гидроизоляции, предотвращающей попадание воды в систему стропил. Здесь нужно будет приобретать защитные покрытия, такие как мембраны, изоляция в рулонах или листах.

При минимальном угле крыши с одним скатом

Довольно часто односкатные крыши с уклоном всего в 3-5 % сооружают инверсионными. Это значит, что такая крыша сможет выдерживать дополнительные усиленные нагрузки: по ней безопасно ходить, на ней можно выращивать сад, или даже применять в виде открытой террасы. Стоит отметить, что есть определенный угол, при котором односкатная крыша может перенаправлять поток воздуха, отводя скопившиеся осадки в нужном направлении.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий