Как определить минимальный уклон кровли с учетом типа материала покрытия?

Расчет уклона кровли из профнастила

При расчете уклона крыши из профнастила, необходимо учитывать четыре составляющие:

• Вес утеплителя, обрешетки, контробрешетки и других слоев кровельного пирога;
• Вес самого кровельного покрытия;
• Снеговую нагрузку для вашего региона;
• Ветровую нагрузку для вашего региона.

Предположим, что мы будем крыть крышу профлистом С21-1000-0,6. Вес квадратного метра профнастила этой марки составляет 5,4 кг. В качестве теплоизоляции будем использовать базальтовые плиты толщиной 100 мм и удельной плотностью 150 кг/м³. Следовательно, масса 1 м² утеплителя составит 15 кг. Для обрешетки применяем брус 200×200 мм из сосны с шагом 650 мм, поэтому масса 1 м² обрешетки составит 28,3 кг. Массу остальных составляющих берем равной 3 кг/м².

Таким образом, масса всего кровельного пирога равна: 5,4+15+28,3+3=51,7 кг/м². Полученное значение умножаем на коэффициент 1,1 для того, чтобы обеспечить возможность изменения некоторых материалов кровельного пирога. Итого, общая масса 1 м² кровли равна 56,87 кг/м².

Теперь необходимо вычислить допустимый уклон, исходя из существующих снеговых и ветровых нагрузок. Предположим, что дом построен в Новгородской области. Она относится к III снеговому району, что можно определить с помощью карты, представленной выше.

Итак, наша снеговая нагрузка равна 180 кг/м². Однако учитывать ее необходимо с поправочным коэффициентом µ, который зависит от угла наклона кровли:

• Если наклон минимальный – угол кровли из профлиста меньше 25°, то значение поправочного коэффициента берется равным 1;
• Если угол наклона кровли из профнастила находится от 25° до 60°, то µ=(60°-α)·(60°-25°), где α — искомый уклон крыши;
• Если угол наклона крыши из профнастила больше 60°, то µ равен 0, то есть снеговая нагрузка при расчете кровли не учитывается.

Ветровую нагрузку необходимо учитывать при расчете угла наклона. Новгородская область относится к Iа ветровому району, где, как видно из карты ниже, нормальная нагрузка равна 23 кг/м².

Нагрузка, действующая непосредственно на кровлю, вычисляется по следующей формуле:

W=Wn·Kh·C

Здесь Wn — нормальная нагрузка для выбранного региона, Kh — коэффициент, учитывающий высоту здания, и С — аэродинамический коэффициент, который может находится в пределах от -1,8 до 0,8, в зависимости от уклона крыши. Поскольку рассчитать его довольно сложно, для нашей формулы возьмем наибольший — 0,8, что позволит упростить подсчеты в сторону большей прочности кровли.

Итак, предположим, что наш дом находится на открытой местности и имеет высоту выше 5 метров, тогда Kh будет равен 1, а ветровая нагрузка — 23·1·0,8=18,4 кг/м².

Величина высотного коэффициента для расчета ветровой нагрузки

Высота объекта, м	Открытая территория (берега водоемов, степь, лесостепь, пустыня, тундра)	Небольшие города, лесные массивы другие пространства с регулярными препятствиями выше 10 метров	Средние и крупные города с высотой зданий от 25 метров
до 5	0,75	0,5	0,4
от 5 до 10	1	0,65	0,4
от 10 до 20	1,25	0,85	0,53

Таким образом, с учетом массы кровельного пирога и влияния ветра, нагрузка на кровлю будет равна 56,87+18,4=75,27 кг/м². Так как предельная несущая способность профлиста С21-1000-0,6 при шаге опор 1,8 м и использовании второй схемы опирания равна 253 кг/м², необходимо выбрать такой уклон кровли из профлиста, чтобы посчитанная нами нагрузка, с учетом снеговой, была меньше этого значения.

Поскольку 75,27+180=255,27 кг/м², что очевидно, больше, чем 253 кг/м², уклон крыши из профнастила в нашем случае не может быть меньше 25°. Так как делать угол больше 60° тоже нецелесообразно, получаем, что необходимое нам значение находится в пределах от 25° до 60° — то есть µ нужно вычислить по формуле.

Вычисляем минимальный уклон для профнастила кровельного С21 при наших условиях:

180·(60-α)·(60-25)+75,27=253

Решив это простое уравнение, получаем, что α=25,441°. Таким образом, допустимый минимальный уклон кровли из профлиста при заданных нами параметрах будет равен 26°. Для большей надежности здание, расположенное в данных условиях и имеющее указанный кровельный пирог, лучше снабдить кровлей с наклоном в 30°. Хотя можно остановится и на минимальном значении, учитывая то, что на предыдущих шагах расчета уклона кровли из профнастила были несколько раз использованы повышающие коэффициенты.

Как правильно рассчитать оптимальный уклон?

Для точного расчёта угла наклона необходимо знать два размера:

• высоту стропильной конструкции, иначе говоря, вертикальное расстояние от верха парапета, на который опирается стропильная нога, до конька;
• ширину самого дома.

Для односкатной кровли уклон будет составлять величину, полученную от деления высоты конструкции на расстояние ширины дома. В случае расчёта двухскатной крыши берётся высота и делится на половину ширины дома. Поскольку принято уклоны выражать в процентном соотношении то полученная цифра умножается на 100.

Для получения более точного результата использовать в качестве точки отсчёта расстояния до конька не плиту перекрытия, как многие ошибочно считают, а именно верх парапета, как основания для опоры стропил.

На практике существуют варианты устройства кровель, минимальный уклон для металлочерепицы меньше 10 градусов. К таким исключениям применяются особые рекомендации по строительству.

Шаг металлочерепицы в зависимости от угла наклона кровли

В виду повышенной снеговой нагрузки делается усиленная конструкция стропильной системы с устройством сплошной обрешётки. На неё при соблюдении всех норм укладывается водоизоляционный ковёр. При укладке под поперечные и продольные стыки листов устанавливаются специальные прокладки.

Достоинства и недостатки металлочерепицы

Доступная цена и повышенные эксплуатационные характеристики позволяют металлочерепице занимать лидирующее место на рынке продаж кровельных материалов.

Положительными сторонами её применения являются:

• лёгкий вес – около 5 кг/м2, как следствие отсутствие необходимости возводить сложную стропильную систему;
• не требует особых навыков при монтаже;
• износостойкость;
• длительный срок службы;
• нарядный и праздничный вид, подходящий для любых дизайнерских разработок.

Из недостатков пользователи и специалисты чаще всего отмечают:

• повышенную шумность во время дождя или града;
• необходимость в использовании снегозадержателей из-за лавинообразного схода снега;
• большое количество крепёжных элементов, находящихся под прямым воздействием атмосферных осадков;
• требуется устройство заземления для защиты от накапливания статического электричества.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Необходимо обратить внимание, что существует разновидность металлочерепицы с дополнительным защитным слоем в качестве посыпки из крошки натурального камня. В отличие от классического напыления, это композитное покрытие придает солидный внешний вид и хорошо защищает дом от проникновения шума

Данная разновидность рекомендуется при защите мансардной крыши, где требуется качественная звукоизоляция.

Состав кровельного листа

Качественные показатели металлочерепичных кровель во многом зависят от:

необходимого минимума толщины стального листа – не менее 0.4 мм. При малом уклоне покрытие с толщиной меньше 0.4 мм может не выдержать снеговой нагрузки. Увеличение уклона, для снижения этого фактора воздействия, увеличивает возможность повышенной ветровой нагрузки, что также отрицательно сказывается на металле тоньше указанной величины;
возникающей коррозии от возможных повреждений при транспортировке или непрофессиональной работе с применением шлифмашины при резке листов

Важно в тех случаях, когда невозможно обойтись без использования болгарки место обрезки обработать защитным составом;

обязательного наличия противоконденсатного экрана из гидроизоляционной плёнки. Необходимо знать, что в качестве такого антиконденсатного материала нельзя применять супердифузионную защитную мембрану, поскольку её использование подразумевает более частое и длительное воздействие влаги на внутреннюю поверхность листа.

Водоотводная система для кровли с уклоном

Климатическая зона и конструкция крыши определяют, каким способом должен осуществляться отвод талых и дождевых вод. Водоотвод бывает неорганизованный (наружный) и  организованный (внутренний и наружный) .

Для обеспечения организованного наружного водоотвода используют водосточные трубы, руководствуясь при этом следующими требованиями:

• подвесные, или надстенные желоба ставят на скатах, выполненных под углом более пятнадцати градусов;
• наклон вдоль оси желобов должен быть больше двух градусов;
• борта желобов должны иметь высоту 120 мм;
• водосточные трубы располагаются на расстоянии  не более 24 м между собой;
• поперечное сечение водосточной трубы должно определяться из расчёта на один квадратный метр площади крыши – полтора  квадратных сантиметра сечения трубы.

Наружные водостоки рекомендуется устанавливать в тех местах, где вероятность образования льда в водостоках незначительная.

В зонах с сильными морозами рекомендуется устраивать организованные внутренние водостоки. Такая система состоит из водоприёмной воронки на крыше, вертикального стояка, выпуска и отводной трубы. С помощью подобной системы вода собирается с поверхности и отводится при положительной и отрицательной температурах. Отвод собранной воды рекомендуется осуществлять в ливневую канализацию. Площадь поверхности, приходящуюся на одну воронку, определяют из соотношения 0,75 квадратных метров поверхности на один квадратный сантиметр сечения водоотводной трубы.

Водоприёмные воронки таких водостоков  рекомендуется устраивать параллельно коньку. Располагать воронки или стояки вдоль наружных стен запрещается, т.к. стены могут промёрзнуть.

Приведённый материал позволяет понять необходимость правильного выбора конструкции крыши и изготовления для её надёжной и долговечной эксплуатации.

Минимальный угол наклона

Такое понятие, как минимальный угол наклона крыши, находится во взаимосвязи с используемым кровельным материалом. Все кровли снабжены техническими характеристиками, в которых, помимо прочего, четко указаны пределы скатности для использования. Нарушать эти правила нельзя, так как в этом случае кровельный материал не сохранит своих изначальных функций и преимуществ.

Рассмотрим основные кровельные покрытия и минимальные углы для них:

Штучные кровельные материалы (шифер, черепица) укладываются на кровли с уклоном от 22°

Такой показатель связан с тем, что в этом случае на стыках кровельных элементов не скапливается вода и, соответственно, не может просочиться под них;
В работе с рулонными материалами типа рубероид важно заранее определить с числом слоев. Если планируется настелить 2 слоя, то угол кровли должен быть не менее 15°, при укладке 3 слоев эта величина может быть снижена до 2-5°;
Профнастил монтируется при уклоне от 12°

Меньшее значение потребует обработку всех стыков герметиком;
Металлочерепица стелется при значении от 14°;
Ондулин – от 6°;
Мягкая черепица может быть настелена на кровлю уклона 11° при наличии сплошной обрешетки;
Мембранные кровельные материалы – единственные, минимальный порог для которых не обозначен. Они с успехом могут применяться на плоских крышах.

Следование вышеизложенным правилам чрезвычайно важно, так как даже незначительное их нарушение обернется разрушением кровли и, возможно, повреждением стропильной системы

Расчёт угла наклона, высоты и веса кровли

Перед расчётом высоты крыши надо определиться с углами наклона скатов. В этом помогут нормативные документы, в которых предъявляются требования к кровельным работам, то есть свод правил СП20.13330.2011, базирующийся на указаниях СНиП 2.01.07–85 «Нагрузки и воздействия».

Угол наклона

По правилам выбор угла наклона кровли зависит от используемого финишного материала.

Под каким углом строить кровлю, решают, ориентируясь на финишный материал

Таблица: угол наклона для крыш с разным покрытием

Рекомендуемый угол наклона крыши	Финишное покрытие
1–2°	Рулонные материалы на битумной основе — не менее четырёх слоёв, с внешней гравийной посыпкой, утопленной в слой расплавленной мастики
2–3°	Как в предыдущей строке, но для надёжности кровли достаточно трёх слоёв рулонного материала
3–10°	Аналогичные вышеописанным рулонные материалы (не менее трёх слоёв), но без наружной защитной гравийной посыпки.
10–15°	Рулонные кровельные материалы, наклеиваемые на горячую мастику не менее чем в два слоя
13–15°	Черепичное глиняное покрытие
15–17°	Асбестоцементные листы усиленного профиля
17–20°	Кровельная листовая сталь с развальцовкой соединений
18–35°	Профнастил, металлочерепица
27–44°	Натуральное штучное черепичное покрытие, битумно-полимерные или сланцевые плитки
38–45°	Дранка, щепа, натуральный гонт
40–60°	Голландская черепица
5–90°	Асбестоцементный шифер
20–90°	Искусственный шифер

Высота конька

Выбрав кровельный материал и решив, каким будет наклон крыши, приступают к определению высоты конькового бруса. Для этого обращаются к геометрии, ведь крыша в разрезе выглядит как два соединённые друг с другом треугольника.

При расчёте высоты крыши используют формулу a=b · tg α, где a — высота конька, b — половина ширины здания, α – угол наклона кровли.

Для примера рассчитаем высоту кровли под наклоном в 40°, которую планируется строить на доме размером 6х9 м. С этой целью выполним следующие вычисления:

1. Ширину дома разделим на 2 и определим длину нижнего катета прямоугольного треугольника кровли: b = 6 / 2 = 3 м.
2. По таблице найдём, что тангенс угла в 40° равен 0,84.
3. Вычислим высоту кровли a = 3 · 0,84 = 2,52 м.

Видео: вычисление высоты и угла наклона кровли

Вес

В вес крыши включается масса всех слоёв кровельного пирога: финишного покрытия, контробрешётки, обрешётки и изоляционных материалов.

В вес кровли включают все материалы вплоть до теплоизоляционных плит

Допустим, нам необходимо определить вес крыши, покрытой битумной черепицей и утеплённой материалом плотностью 35 кг/м³, закатанным в рулон толщиной 0,1 м, длиной 10 м и шириной 1,2 м. В этом случае требуется сделать следующее:

1. Рассчитать вес 1 м² теплоизоляционного материала по формуле 0,1 · 1,2 · 10 · 35 / (10 · 1,2) = 3,5 кг/м².
2. Найти все остальные данные, то есть вес 1 м² финишного покрытия, паро- и гидроизоляции и деревянного каркаса из стропил и обрешётки, в таблице (см. ниже) или на этикетке товара в магазине.
3. Сложить все полученные значения и умножить их на площадь крыши, тем самым определив вес всей кровли.

Таблица: вес 1 м² материалов для устройства кровли

Материал	Вес 1 м²
Шифер	10–15 кг
Ондулин	4–6 кг
Керамическая черепица	35–50 кг
Цементно-песчаная черепица	40–50 кг
Битумная черепица	8–12 кг
Металлочерепица	4–5 кг
Профнастил	4–5 кг
Контробрешётка	18–20 кг
Обрешётка	8–12 кг
Стропильная система	15–20 кг

Уклон кровли в процентах и градусах

Как определить угол наклона крыши в градусах? Наклонный угол, как и любая подобная фигура согласно геометрическим канонам, измеряется в градусах.

Но во многих документах, в том числе и СНиПах, данная величина отображается в процентах, поэтому нет строгих требований и обоснований, чтобы руководствоваться только одной единицей измерения.

Главное в этой ситуации — знать пропорции для соотношения, если вдруг понадобится перевести градусы в проценты и наоборот, к примеру, для удобства во время вычислительных действий.

В целом, коэффициент пересчета градусов на проценты колеблется с 1,7 (для 1 градуса) до 2 (для 45 градусов). В тех случаях, когда принципиально важны показатели, выраженные не целым процентом, в цифровом отображении применяют промилле — сотые доли %.

Если доверять теории, то наклонности могут достигать 60 и даже 70 градусов, но на практике это будет выглядеть не совсем целесообразно. Да и по внешнему виду впечатление «так себе», разве что Ваш дом расположен где-то в Альпах и нужно соорудить крышу, которая постоянно испытывает на себе снеговые нагрузки.

Перевод градусов в проценты

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

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

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:

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.

Наклон крыши связан с материалом кровли

Уклон крыши принимается в зависимости от проекта дизайна кровли и фасада здания, а также от материала, выбранного для покрытия кровли. Кроме того, на выбор угла наклона могут повлиять климатические условия региона, в котором ведется строительство.

В районах, где происходит частое выпадение осадков, а в зимнее время происходят обильные снегопады, обычно выбирается большой уклон ската крыши, составляющий от 45 до 60 градусов.

Это позволяет снизить нагрузку снежных покровов на кровельную систему, поскольку крупные массы снега не будут скапливаться на крыше, а будут сползать с нее на землю под собственным весом.

Если же для региона, где производится строительство, характерны сильные ветра, то желательно выбрать минимальный угол наклона крыши, уменьшающий так называемую парусность материала кровельного покрытия.

Для этого обычно выбирают значение из диапазона от 9 до 20 градусов.

Следовательно, наиболее универсальным решением является выбор значения между двумя указанными диапазонами, поэтому наиболее распространенным является уклон крыши, составляющий 20-45 градусов.

Такое значение уклона также позволяет использовать большинство современных кровельных материалов при возведении, к примеру, можно возвести крышу из профнастила своими руками.

Расчет угла наклона

Конструкция должна отвечать таким требованиям: быть достаточно прочной, обеспечивать надежную защиту от атмосферных осадков, обладать хорошей термо- и звукоизоляцией

Важно также, чтобы был доступ для ремонта и эксплуатационного обслуживания. Как рассчитать угол наклона крыши, чтобы выполнялись все эти условия? Специалисты рекомендуют применять простые варианты ее устройства, к которым относятся односкатные, двускатные, вальмовые (и полувальмовые), мансардные кровли могут иметь конструкцию любой сложности, с различными углами уклона

Односкатные наиболее удобны для веранд, пристроек и хозяйственных строений. Принцип создания односкатной – такой же, что и других видов: выполняется монтаж стропил, обрешетки, после чего – укладка кровельного материала. Последнее играет решающую роль: для профнастила требуется угол от 8-11 градусов (лучше делать 20), для металлочерепицы – минимум 25, для шифера и фальцевой кровли – 35 градусов.

Если климатические условия позволяют, лучше делать кровлю с уклоном в 45 градусов: это позволит пренебречь расчетами, связанными с массой снега. Это практически идеальная односкатная крыша: угол наклона не затруднит ее монтаж и облегчит обслуживание (снег не будет накапливаться на ее поверхности). Но в данном случае придется усилить стропила и обрешетку, так как давление ветра на конструкцию увеличивается в 5 раз. Следует также учитывать, что это потребует больших расходов на материалы – примерно в 1,5 раза.

Как видно из графика, каждому наклону соответствует определенная группа кровельных гидроизоляционных материалов. Всего их – 11, при этом наклонные линии соответствуют углу наклона ската. Жирной линией обозначается, как относится высота конька к ½ ее заложения. Видно, что отрезок h равен половине горизонтального отрезка, обозначенного дробью ½. Цифры в вершинах полукруглых шкал соответствуют углу наклона (в градусах), вертикальная шкала тоже обозначает в процентах. Выбирая какую-либо конфигурацию крыши, следует придерживаться данных рекомендаций и приобретать подходящие для облюбованного варианта кровельные материалы.

Для того чтобы было ясно, как производится расчет угла наклона крыши, приведем пример вычисления наименьшего угла уклона перекрытия с гидроизоляцией из черепицы. На графике находим полукруглую кривую, соответствующую данному покрытию: это будет кривая, обозначенная цифрой 2. Отслеживая ее до места пересечения с вертикальной шкалой, обнаруживаем, что минимальный уклон такой кровли равен 50%.

Учитывая тот факт, что уклон ската – это отношение высоты конька к ½ его заложения, вычисляем уклон. То есть, при высоте конька h = 4 м и заложении, равном L = 15 м, уклон будет определяться, как h:(L/2) = 4:(15/2) = 0,53. Для отображения в процентах умножаем полученный результат на 100 и получаем 53%. Такое значение этого параметра гарантирует хорошее отведение дождевой воды. Минимальный уклон в ендове – 1%.