Определяем оптимальный угол наклона крыши

Любой дом венчается крышей – одной из главных конструкций здания, защищающей его внутренние помещения от дождя и снега. Одним из главных критериев любой кровли является крутизна скатов. Так как плоская крыша распространена преимущественно только в многоэтажном жилом и промышленном строительстве, то этот вопрос особо актуален для владельцев частных домов и коттеджей.

От величины наклона крыши зависит количество кровельного материала, поэтому выбор угла наклона и его предварительные расчеты следует производить до начала покупки кровельного материала.

Рассмотрим, как определить угол наклона скатной крыши и его связь с проектированием всей кровельной конструкции.

От чего зависит крутизна крыши?

Угол наклона кровли прямым образом влияет на ее эксплуатационные характеристики. В строительстве выделяют 4 вида кровельных конструкций:

• Крутые с уклоном 45-60°;
• Скатные – 30-45°;
• Пологие – 10-30°;
• Плоские с уклоном менее 10°.

Определение данной величины зависит от ряда факторов:

• Воздействие ветра. Наибольшее давление ветер оказывает на крутые кровли, так как они имеют наибольшую парусность из-за своей большой площади поверхности. При обустройстве подобной конструкции важно особое внимание уделить прочности стропильной системы.

В районах с большой ветровой нагрузкой также опасно устраивать плоские и пологие кровли: при слабом креплении конструкции может произойти ее срыв. Таким образом, в районах с сильными ветрами рекомендованный угол ската крыши находится в диапазоне 25-30°.

• Снеговая нагрузка. В районах, где в холодное время года выпадает значительное количество снега, крутая кровля наоборот имеет преимущества. Снег на ней не накапливается. При меньшем угле снег будет дольше лежать на кровле, создавая дополнительную нагрузку на стропильную систему.

Не стоит обустраивать именно крутую крышу: некоторое количество снега, задержавшегося на кровле в зимний период, имеет полезное свойство удерживать тепло. Однако важно рассчитать нагрузку, оказываемую снежной шапкой на конструкцию, чтобы не допустить ее обрушения.

• Кровельный материал. Каждый тип кровли имеет свои ограничения по углу наклона скатов. Если планируется использовать какой-то определенный кровельный материал, то важно еще на этапе проектирования соотнести желаемый наклон кровли с его техническими характеристиками.
• Размер мансарды. Угол крыши прямым образом влияет на размер комнаты под ней. Чем круче крыша и выше конек – тем просторнее мансарда и наоборот. Планируя комнату под кровлей нельзя забывать о рисках, неизбежно связанных с крутой конструкцией, и ее дороговизной по сравнению с возведением более пологих кровель. На помощь в данной ситуации может прийти ломаный тип, который позволяет сохранить максимальный объем для обустройства комнаты, сэкономив на высоте конька.

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.

Расчет угла наклона

Кроме минимального угла, есть такое понятие, как оптимальный угол наклона. При нем крыша подвергается минимальным возможным нагрузкам со стороны ветра, снега и т. д. Приведем примеры подобных оптимальных значений:

• В областях с частыми осадками в виде дождя и снега оптимально строить кровлю крутизной 45-60°, так как она быстрее избавляется от осадков, что минимизирует нагрузку на стропильную систему;
• Если крыша возводится в ветреном регионе, то хорошо будет разместить угол ее наклона в промежуток 9-20°. Она не будет играть роль паруса, ловя пролетающий ветер, но и не опрокинется его резкими порывами;
• В областях, где и ветер, и снег бывают регулярно, обращаются к средним значениям в 20-45°. Этот диапазон можно назвать универсальным для скатных конструкций.

Самостоятельное вычисление угла скатов сводится к несложному геометрическому процессу, в основе которого лежит треугольник. Его катеты – высота конька и половина ширины дома, гипотенуза – один из скатов. А угол между гипотенузой и катетом – искомая величина крутизны.

Угол кровли находится в прямой связи с высотой конька. Возможно два варианта расчета этих величин:

• Известна высота крыши. Если возникает желание обустроить под кровлей просторную жилую комнату с приемлемой высотой потолка, то высота конька может быть определена заранее. Имея известные два катета, несложно узнать величину искомого угла.

Примем следующие обозначения:

• H – высота конька;
• L – ширина половины дома;
• α – искомый угол.

Находим тангенс нужного угла по формуле:

tg α = H / L

Величину угла по полученному значению узнаем из специализированной таблицы тангенсов.

• Заранее определен угол наклона. При желании использовать определенный кровельный материал или в связи с погодными условиями в регионе уклон кровли может быть определен заранее. По его значению можно определить высоту конька дома и проверить – возможно ли создание под этой кровлей жилой комнаты. Для обустройства помещения высота конька должна быть не менее 2,5 м.

Оставляем условные обозначения из предыдущего примера и подставляем известные величины в следующее уравнение:

H = L * tg α

Таким образом, процесс вычисления угла наклона значительно проще и быстрее, чем анализ всех совокупностей для определения его оптимального значения для конкретного региона и здания.

Далее рассмотрим детально для односкатной крыши

В связи с тем, что односкатная крыша опирается на стены, имеющие разную высоту, то расчет заданного угла наклона производят, просто поднимая одну из стен дома.

Проводим вдоль стены перпендикуляр L сд (длина стены дома), берущий свое начало в точке, где оканчивается короткая стена и опирающийся на стену, имеющую максимальную длину.

Для того, чтобы рассчитать длину стороны L bc, следует воспользоваться тригонометрической формулой.

Если длина стены дома L сд равняется 10 метрам, то, чтобы получить угол наклона 45 градусов, длина стены L bc должна ровняться 14.08 метра.

Заключение

В проектировании кровли нахождение оптимального угла наклона имеет важное значение. Данный параметр зависит от верной оценки погодных условий, выбора кровельного материала, желания создать жилое помещение. Его верное определение — залог долгой и успешной службы крыши в любых погодных условиях.