Как правильно рассчитать угол наклона и высоту односкатной крыши

В мире существуют тысячи архитектурных традиций внешнего вида крыш. В современной архитектуре довольно популярны односкатные формы крыш. Они идеально сочетаются с ландшафтным дизайном и многообразны в исполнении. Модный тренд пришел к нам из Австралии, где отсутствие снега позволяет творить с архитектурой жилых домов все, что диктует фантазия.

Но в снежных регионах России такую крышу нужно строить только с соответствующим уклоном и в правильном направлении. Одним словом, главный параметр функциональности – угол наклона односкатной крыши. Как правильно его рассчитать вы узнаете из нашей статьи.

Содержание

Чтобы у вас было общее представление об односкатных кровлях, посмотрите это видео:

Шаг 1. Рассчитываем постоянные и динамические нагрузки

Первым делом рассчитайте нагрузки на односкатную крышу. Их принято делить на постоянные и динамические. Первые – это вес кровельного покрытия, которое всегда находится на крыше, а также антенны, ТВ-тарелки, дымоход и прочее. Т.е. все то, что будет на кровле и днем, и ночью.

А динамические нагрузки, или, как их еще называют, переменные, – это те, что бывают время от времени: снег, град, человек, ремонтные материалы и инструменты. А еще ветер, который может срывать односкатные крыши ввиду их парусности. Рассмотрим их подробнее.

Снеговые нагрузки

Давление снега также зависит от угла наклона. К примеру, для Московского региона при скате кровли в 30℃ нагрузка составит порядка 130 кг/кв.м.

А если сделать кровлю круче 45°, снег с большой вероятностью не сможет на ней задерживаться, но это зависит от шероховатости кровельного покрытия. Для средней полосы России, где снегопады умеренные, односкатную крышу достаточно делать в пределах 35-30°:

Минимальный угол, который должен быть, чтобы снег смог сходить с односкатной кровли сам – это 15°. А максимальный – 60°, делать крышу более крутой нет смысла.

Ветровые нагрузки

В регионах с сильными ветрами крышу с большим уклоном может легко сорвать. В этом случае плоскость ската лучше обращать к наветренной стороне. Но и слишком пологую кровлю не стоит делать по той же причине.

Комбинированные нагрузки

Обязательно рассчитайте для односкатной крыши такое значение, как сочетание максимально неблагоприятных постоянных и временных нагрузок. Т.е. критическую точку, которую должна выдерживать стропильная система.

К примеру, вам придется в сильную бурю и снегопад выйти на крышу, да не одному, а с помощником. Выдержит ли ваша конструкция одновременно и снег, и ветер, и двух человек? Лучше знать об этом заранее.

Шаг 2. Подбираем уклон крыши

Уклон односкатной крыши – в довольно широком диапазоне: от 6° до 60°. Все зависит от местности, в которой вы собрались строиться: если вам нужно сбрасывать тонны снега с крыши каждую зиму, тогда делайте скат покруче, если планируете защититься от ветра – более пологий. Кроме того, при определенном угле односкатная крыша направляет поток воздуха в нужном направлении, захватывая осадки и отводя их. Помните об этом!

Крутые односкатные крыши

Чем больше угол односкатной крыши, тем быстрее по ней стекает вода. Здесь не будут задерживаться ни листья, ни грязь, а потому само кровельное покрытие прослужит намного дольше. Кроме того, на такой кровле лучше заметна визуальная эстетика выбранной черепицы или металлопрофиля, что часто играет немалую роль для владельцев дома.

Малоуклонные односкатные крыши

Скорость стекающей дождевой и талой воды на малоуклонных скатах намного ниже, а потому есть риск застаивания воды, скопления грязи и застревания льда. На таких кровлях быстро развивается мох и налипает листва. Особенно, если кровельное покрытие шероховатое.

Главное требование к кровле — чтобы вода при таянии снега или после дождя не оставалась на поверхности кровельного материала, а легко скатывалась. Если же она имеет слишком низкий уклон, то влага будет подолгу стоять во всех неровностях и швах. И чем дольше – тем больше у нее шансов проникнуть внутрь и создать много проблем в виде сырости, испортившегося утеплителя и коррозии металлических элементов кровли:

Но есть и свои плюсы: чем меньше угол наклона односкатной крыши, тем более близка геометрия внутренних помещений к традиционному кубу. А, значит, воспринимается легче и используется с большей пользой.

Однако в этом случае нужно тщательно позаботиться о ее гидроизоляции, чтобы талые и дождевые воды не смогли проникнуть в стропильную систему. Необходимы такие кровельные покрытия, как мембраны, рулонная изоляция или цельные листы.

Со стандартным углом наклона односкатная кровля строится так:

Минимальный угол односкатной крыши

Односкатную крышу, угол которой всего 3-5° или совершенно плоскую, нередко делают инверсионной.  От обычной кровли она отличается тем, что внутренняя многослойная начинка пирога формируется в строго противоположном порядке. А в качестве кровельного покрытия используют материалы с высокой стойкостью к физическим нагрузкам и к истиранию. На такой кровле часто устраивают веранды, сады или зоны отдыха.

Шаг 3. Определяемся с требованиями к уклону

В функциональном плане односкатные крыши делят на три основных типа: вентилируемые, невентилируемые и комбинированные. Рассмотрим каждый вариант подробнее.

Вентилируемая конструкция

Такие обустраивают в строениях закрытого типа. В качестве вентиляции служат продухи и специальные пустоты между изоляционными слоями, через которые воздух, проходя, захватывает капельки влаги из утеплителя и выносит их наружу.

Если такой вентиляции не обеспечить, тогда влага будет оставаться внутри утеплителя (а она все равно в него попадает, хоть и понемногу), и утеплитель начнет отсыревать, портиться. И в итоге разрушаться будет постепенно весь кровельный пирог.

Невентилируемая конструкция

Этот тип односкатной крыши преимущественно встречается на террасах и хозпостройках. Обычно угол такой крыши находится в интервале всего 3-6°, хотя никаких ограничений к нему нет.

Вентиляция в таких крышах не нужна потому, что воздух в помещении без стен или с часто открытыми широкими дверьми (как в случае с гаражом) и сам хорошо вентилирует, унося на улицу любые водяные пары. Которых, к слову, и так почти не образовываются в подобных постройках:

Шаг 4. Вычисляем точный угол ската

Углом односкатной крыши принято называть угол, под которым стропила и скат крыши наклонены к горизонтальной плоскости потолка. Причем отнеситесь серьезно к этой схеме, если вы хотите обеспечить вашей крыше правильную механическую прочность:

Угол наклона скатов измеряется в процентах и градусах. Но, если с градусами еще более-менее понятно (спасибо школьному курсу геометрии), то что такое проценты? Проценты – это отношение разницы высоты конька и карниза к горизонтали ската, умноженное на 100.

Есть еще один интересный момент: многие архитекторы специально рассчитывают угол односкатной кровли так, чтобы он был равен углу возвышения солнца в данной местности в середине весны. Тогда можно до миллиметра рассчитать, когда и какая будет тень, что важно для планирования террас перед домом и других мест отдыха.

Шаг 5. Ограничиваем круг выбора кровельного покрытия

Свои требования к минимальному и максимальному углу наклона односкатной кровли имеют и современные кровельные материалы:

• Профнастил: min 8°- max 20°.
• Фальцевая кровля: min 18°- max 30°.
• Шифер: min 20°- max 50°.
• Мягкая кровля: min 5°- max 20°.
• Металлочерепица: min 30° — max 35°.

Конечно, чем меньше угол, тем более дешевые материалы вы можете применять: рубероид, профнастил и подобные им.

Вы удивитесь, но специально для малоуклонных кровель сегодня разрабатывают те же виды кровельного покрытия, что обычно используются при наклоне не менее 30°. Зачем? Такова мода в Германии, которая дошла и до нас: односкатная крыша почти пологая, а кровля – стильная. Но как? Просто производители улучшают качество замков, делают больше область нахлеста и тщательнее продумывают защиту от грязи. Вот и все хитрости.

Шаг 6. Определяемся со стропильной системой

А от выбранного угла наклона крыши и планируемых на ее нагрузок определяемся с видом крепления стропил к стенам. Так, всего таких видов три: висячие стропила, наслонные и скользящие.

Висячие стропила

Висячие стропила – единственный вариант, когда соединение должно быть жестким, но для стропил между боковыми опорами нет возможности сделать опору.

Проще говоря, у вас есть только внешние несущие стены, и никаких перегородок внутри. Скажем, это довольно сложная стропильная система, и к ее строительству нужно подходить с ответственностью. Вся проблема в больших пролетов и в давлении, которое оказывается на стены:

Или как в этом проекте:

Наслонные стропила

Здесь уже вся крыша давит минимум на три опоры: две внешние стены и одну внутреннюю. А сами стропила здесь используются плотные, с сечением не менее 5х5 см брусков и 5х15 см стропильных ног.

Скользящие стропила

В этой стропильной системе в качестве одной из опор служит бревно в коньке. И для соединения с ним стропил используются такие специальные элементы, как «скользячки». Это металлические элементы, которые помогают стропилу при усадке стен немного двигаться вперед, чтобы избежать трещин. Совсем немного! И благодаря этому устройству крыша легко переносит даже достаточно ощутимую усадку сруба, без каких-либо повреждений.

Суть проста: чем больше в стропильной системе узлов, тем она гибче и прочнее. Тем больше односкатная крыша способна выдерживать давление веса кровельного покрытия и снега, и при этом не ломаться. Но есть стропильные системы, где соединение вообще статично:

Шаг 7. Вычисляем высоту односкатной крыши

Вот три самых популярных способа точно вычислить нужную высоту будущей крыши.

Способ №1. Геометрический

Односкатная крыша имеет вид прямоугольного треугольника. Длина стропильной ноги в этом треугольнике – гипотенуза. А, как вы помните из школьного курса геометрии, длина гипотенузы равна корню из суммы квадратов катетов.

Способ №2. Тригометрический

Еще один вариант расчета длины стропильных ног такой:

1. Обозначим А длину стропильных балок.
2. Обозначим Б длину стропил от стены до конька, или длину части стены в этой области (если стены вашей постройки разной высоты).
3. Обозначим Х длину стропил от конька до края противоположной стены.

В этом случае Б = А * tgY, где Y – это угол наклона крыши, а длина ската высчитывается так:

Х = А / sin Y

На самом деле все это не сложно – просто подставьте нужные значения, и вы получите все параметры будущей крыши.

Способ №3. Онлайн-калькуляторы

Кстати, рассчитать нужный угол односкатной крыши помогут также современные онлайн-калькуляторы. Обычно их настраивают под действующие СНиПы – «Нагрузка и воздействие» ТКП 45-5.05. Но этот метод можно использовать только как дополнительный.

Вычислили? А теперь переходим к строительству самой крыши:

Надеемся, что вы во всем разобрались легко!

---