Как определить минимальный уклон кровли

30 августа 2021

568

Время чтения 5 минут

Оценок 1

Минимальный уклон кровли зависит от многих факторов. Только основных не меньше пяти, а есть еще и менее значимые, чье влияние незначительно, но оно есть. Поэтому универсального рецепта, вроде «делайте угол наклона ската не меньше X и все будет в порядке», нет. Минимально допустимый уклон крыши всегда нужно считать для каждого конкретного дома, иначе есть риск, что кровля не переживет ближайшую зиму. Не говоря уже о значимой переплате за чрезмерный запас прочности.

Так все работает для скатных крыш. С плоскими проще, поэтому с них и начнем.

Содержание

Плоская кровля с минимальным уклоном

Уклон плоской крыши почти никак не влияет на нагрузку, которую она должна выдерживать. Во всяком случае, его не учитывают при расчетах. Единственная задача уклона — эффективный отвод воды с крыши. То есть минимально допустимый уклон кровли — это угол наклона, при котором вода с крыши стекает достаточно быстро, чтобы избежать повреждения кровельного покрытия из-за ее застоя.

Этот угол не нужно рассчитывать, он есть в строительных нормативах. Если точнее — в СП 17.13330.2017, в первой таблице четвертого раздела этого документа. В ней приведены максимальные и минимальные уклоны кровли в зависимости от используемого вида гидроизоляции. И если максимальные углы сильно отличаются — от 2° до 14°, — то минимальный уклон для всех покрытий одинаков и равен 1°.

Минимально допустимый уклон кровли для скатной крыши

А вот для скатных крыш норматива, где можно точно посмотреть минимальный угол, нет. Поэтому его приходится определять в два этапа:

сначала рассчитывают общую нагрузку на кровлю и определяют минимальный уклон, который позволит стропильной системе и фундаменту ее выдержать;
потом смотрят, какой минимально допустимый скат крыши для выбранного кровельного покрытия.

Большее значение и будет тем минимумом, который нужно посчитать.

Рассчитываем минимальный уклон для крыши по нагрузке

Главная особенность расчета уклона на этом этапе в том, что максимально возможную нагрузку как на несущие конструкции самой кровли, так и на фундамент со стенами, задают заранее. Проще говоря, задача звучит так: несущие конструкции дома могут выдержать не более Х кг на 1 м²крыши. Какой минимальный уклон скатов обеспечит такую нагрузку?

Если рассчитанный минимально допустимый угол кровли получается слишком большим, тогда меняют несущие конструкции здания так, чтобы они могли выдержать больший вес. И пересчитывают уклон.

Нагрузки на кровлю бывают постоянными и переменными. Об их расчете — ниже.

Постоянные нагрузки на кровлю

Постоянная нагрузка — это вес самого кровельного пирога и других элементов кровли в пересчете на 1 м². В нее входит масса:

утеплителя;
кровельного покрытия;
гидро- и пароизоляции;
обрешетки;
стропил;
внутренней отделки;
мансардных окон;
водосточной системы;
карнизной подшивки;
снегозадержателей, переходных мостиков, кровельных лестниц и других элементов безопасности кровли;
дефлекторов;
спутниковых и телевизионных антенн, солнечных батарей и другого оборудования, которое крепится к кровельному покрытию или стропильной системе.

При расчете постоянной нагрузки важно учесть все элементы кровли. Для большей надежности ее рассчитывают с небольшим запасом прочности в 5%. В спорных случаях, например, если на крыше установлены солнечные батареи и в будущем планируется модернизация системы или увеличение количества панелей, запас делают больше — 10-15%. Но этим нельзя увлекаться, поскольку слишком большой запас прочности — это существенные дополнительные расходы впустую.

Переменные нагрузки

Переменные или временные нагрузки на кровлю считают по нормативу СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Их разновидностей довольно много, но для частных домов крайне редко учитывают что-то еще, кроме снеговой и ветровой нагрузки. Даже давление ветра рассчитывают только для некоторых регионов, где оно повышенное, поскольку обычно им можно пренебречь по сравнению с весом снегового покрова.

Снеговая нагрузка на кровлю

Вес снегового покрова — это главный параметр, который влияет на допустимые уклоны кровли. Базовая формула для его расчета проста:

S₀ =S_g·μ

Здесь S₀ — это итоговая снеговая нагрузка, S_g— вес снегового покрова на горизонтальной поверхности, который зависит от района строительства, а μ — поправочный коэффициент, который зависит от формы крыши.

Значение S_gопределяют по таблице:

Снеговые районы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
S_g, кН/м²	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0

При этом карта снеговых районов тоже есть в нормативе, вот она.

Как можно догадаться, сложность расчета кроется в коэффициенте μ. Для обычных двускатных и односкатных крыш он считается достаточно просто, но с усложнением формы кровли сложнее становится и расчет.

Особенно запутаны формулы для расчета коэффициента μ кровель с перепадами высот. Это связано с образованием в местах таких перепадов снеговых мешков — участков, куда ветер наметает снег. Из-за этого в снежную зиму около перепадов могут образоваться действительно впечатляющие сугробы — высота в несколько метров отнюдь не исключение для них.

Поэтому, если у вас сложная кровля, крайне желательно привлечь для расчета минимального угла ее наклона специалиста. Ошибка в вычислениях нагрузки обойдется вам намного дороже, чем услуги профессионального проектировщика.

Относительно простые формулы и схемы расчета снеговой нагрузки для односкатных, двускатных и арочных крыш мы собрали в таблицу.

В целом, чем больше угол наклона кровли, тем меньше снеговая нагрузка. А для очень крутых кровель с минимальным уклоном скатов больше 60° ее можно вообще не учитывать.

Ветровая нагрузка

Ветровое давление на крышу дома намного меньше веса снегового покрова. Оно бывает даже отрицательным, когда ветер работает на подъем кровли. То есть при расчетах ветровое давление может уменьшить общую нагрузку, а не увеличить. Но, в среднем, ветровая нагрузка все же увеличивает общий распределенный вес, пусть и ненамного. Поэтому ее желательно учитывать при расчете минимального уклона кровли.

Вычисляют ветровую нагрузку w_m по формуле:

w_m = w₀·k(z_e)·c

Здесь w₀ — табличное значение ветрового давления, которое зависит от региона строительства; k(z_e) — коэффициент, отражающий местность и высоту здания; c — аэродинамический коэффициент.

Значение w₀ берут из таблицы ниже.

Ветровые районы	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
w₀, кПа	0,17	0,23	0,3	0,38	0,48	0,6	0,73	0,85

Карта ветровых районов России выглядит так.

Коэффициент k(z_e) тоже приведен в таблице в нормативе.

Высота z_e, м	Тип местности
Высота z_e, м	А	В	С
≤ 5	0,75	0,5	0,4
10	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15
100	2,0	1,6	1,25
150	2,25	1,9	1,55
200	2,45	2,1	1,8
250	2,65	2,3	2,0
300	2,75	2,5	2,2

Местность типа А — это открытые пространства с единичными препятствиями высотой меньше 10 м. Тип B — это местности, которые равномерно покрыты препятствиями больше 10 м высотой, к примеру, леса или кварталы с малоэтажной застройкой. Тип С — плотно застроенные городские кварталы, включающие здания высотой более 25 м.

Аэродинамический коэффициент c, как и µ, зависит от типа кровли. В частности, для двускатных домов c равен 0,8 для наветренной и -0,5 для подветренной стороны. Для расчета нагрузки берется больший коэффициент.

При сложении снеговой и ветровой нагрузки меньшую из них умножают на коэффициент 0,9. Они переменные, и вероятность совпадения максимальных значений обеих нагрузок по времени настолько мала, что ее нет смысла учитывать при расчете.

Минимальный наклон кровли в зависимости от кровельного покрытия

Ограничение по минимальному углу наклона есть у любого покрытия для скатной кровли. Это связано с наличием стыков, которые могут протечь даже у самых надежных кровельных материалов, если вода на крыше слишком медленно стекает или застаивается.

Минимальный уклон для распространенных кровельных материалов смотрите в таблице ниже.

Вид кровельного покрытия	Минимальный уклон кровли
Шифер	25°
Ондулин	5°
Битумная черепица	6°
Фальцевая кровля	7°
Керамическая черепица	22° (классика) и 30° (бобровый хвост)
Металлочерепица	9°
Профнастил	8-10°
Цементно-песчаная черепица	22-30°

Если расчетный минимальный уклон вашей крыши меньше, чем допустимый для выбранного кровельного материала, лучше либо увеличить его, либо поменять вид покрытия. Но если изменить уклон нельзя, а использование конкретного кровельного материала принципиально, есть еще один выход.

Он заключается в использовании специальных гидроизоляционных материалов с проклеенными или даже сваренными стыками. То есть из гидроизоляции нужно, фактически, создать второе, полностью герметичное кровельное покрытие, которое защитит утеплитель от протечек через стыки. При этом основной материал кровли, например, керамическая черепица, будет выполнять скорее декоративную функцию.

Будьте в курсе!

Подпишитесь на новостную рассылку

Вид кровли	Схема и формула расчета
Односкатная	µ=1 при уклоне меньше 30°;µ=0 при уклоне больше 60°;µ=(60°-α)/(60°-30°) для остальных углов.
Простая двускатная	Коэффициент µ рассчитывается так же, как и для односкатной кровли.
Двускатная с переходными мостиками или светоаэрационными устройствами по коньку	Значение µ сначала считают по общей формуле для односкатных и двускатных крыш, после чего умножают его на соответствующий коэффициент.
Арочная	µ₁ = cos(1,5α)