Угол крыши выбор оптимального угла наклона и советы как рассчитать уклон

Почему это важно?

Проектирование и строительство любой кровли – всегда очень важное и ответственное дело. Особенно, если речь идет о кровле жилого дома или сложной по форме крыше. Но даже обычная односкатная, устанавливаемая на невзрачном сарайчике или гараже, точно так же нуждается в проведении предварительных расчетов.

Если заранее не определить угол наклона кровли, не выяснить, какую оптимальную высоту должен иметь конек, то велик риск построить такую кровлю, которая рухнет после первого же снегопада, или все отделочное покрытие с нее будет сорвано даже умеренным по силе ветром.

Также угол наклона кровли будет значительно влиять на высоту конька, на площадь и габариты скатов. В зависимости от этого можно будет более точно рассчитать количество требуемых для создания стропильной системы и отделки материалов.

Конек кровельный

Единицы измерения угла ската кровли

Вспоминая геометрию, которую каждый изучал в школе, можно с уверенностью заявить, что угол наклона крыши измеряется в градусах. Однако в книгах, посвященных строительству, а также в различных чертежах можно встретить и другой вариант – угол указан в процентах (тут имеется ввиду соотношение сторон).

В целом, углом наклона ската является угол, который образован двумя пересекающимися плоскостями – перекрытием и непосредственно скатом крыши. Он может быть только острым, то есть лежать в диапазоне 0-90 градусов.

Что касается измерения углов кровли в градусах, то тут все просто – эти знания есть у каждого, изучавшего в школе геометрию. Достаточно набросать схему кровли на бумаге и при помощи транспортира определить угол.

Что касается процентов, то тут необходимо знать высоту конька и ширину здания. Первый показатель делится на второй, а полученное значение умножается на 100%. Таким образом, можно вычислить процентное соотношение.

Какой угол наклона односкатной крыши (двускатной, шатровой и так далее) принят, может указываться в:

• градусах;
• процентах;
• дробном числе.

При этом под градусами понимается угол к горизонтали, проценты или дробь – отношение высоты конька к половине ширины крыши (в строительстве используется термин «заложение»).

Измерение в градусах относительно неточное, дает (в зависимости от используемого инструмента) погрешность до 5% по углу и до 10% по линейным размерам строения при расчетах. Более точные результаты дает измерение в процентах, причем за 100% принят угол в 45 градусов.

Для более удобного использования обеих измерительных систем приведена таблица, позволяющая переводить угол наклона крыши (градусы) в проценты и наоборот.

При таких параметрах процентное выражение угла кровли составляет 5:8 х 100% = 62,5%, в градусах это значение составит примерно 32о, в дробном выражении – 5:8 = 1:1,6.

Для лучшего понимания того, как и какими инструментами производится замер наклона крыши, как рассчитать скат крыши, предлагаем посмотреть видео.

Какие факторы влияют на угол наклона?

На угол наклона любой кровли влияет очень большое число факторов, начиная от пожеланий будущего владельца дома и заканчивая регионом, где дом будет располагаться. При расчете важно учитывать все тонкости, даже те, что на первый взгляд кажутся незначительными. В один прекрасный момент они могут сыграть свою роль. Определять подходящий угол наклона крыши следует, зная:

• виды материалов, из которых будет строиться пирог кровли, начиная от стропильной системы и заканчивая внешней отделкой;
• условия климата в данной местности (ветровая нагрузка, преобладающее направление ветров, количество осадков и т. д.);
• форму будущего строения, его высоту, дизайн;
• назначение строения, варианты использования чердачного помещения.

В тех регионах, где отмечена сильная ветровая нагрузка, рекомендуется строить крышу с одним скатом и небольшим углом наклона. Тогда при сильном ветре у кровли больше шансов устоять и не быть сорванной. Если же для региона характерно большое количество осадков (снега или дождя), то скат лучше делать более крутым – это позволит осадкам скатываться/стекать с кровли и не создавать дополнительной нагрузки.

Оптимальный уклон односкатной кровли в ветреных регионах варьируется в пределах 9-20 градусов, а там, где выпадает много осадков – до 60 градусов. Угол 45 градусов позволит не учитывать снеговую нагрузку в целом, но давление ветра в этом случае на крышу будет в 5 раз больше, чем на кровлю с наклоном всего 11 градусов.

Сложные конструкции

Живем мы не на Экваторе, а потому нельзя забывать о зиме и стабильных осадках в виде снега. Опытные архитекторы и строители знаю какой должен быть угол крыши при разных типах материалов, чтоб она могла выдержать осадки снега.

Обычно люди не воспринимают снег так, как строители. Крыша с большой площадью и малым углом наклона обычно собирает достаточно много снега, который оказывает внушительное давление на всю конструкцию. Именно поэтому и рекомендуется делать угол наклона крыши как минимум 25 градусов.

Не менее важную роль играют материалы из которых будет кровля и стропильная система – они должны без проблем справляться с давлением и не деформироваться.

Особенно сложным становиться расчет угла крыши при более сложных конструкциях. Речь сейчас идет о многощипцовых крышах, которые лучше всего подходят, если владелец хочет сделать чердак жилым помещением, причем полноценным.

Стропильная система вместе с тем также усложняется, ровно, как и количество затраченных материалов, но в результате вы получите дополнительное жилое пространство.

В простой конструкции вам нужно увеличить угол наклона минимум до 30-35 градусов, при условии ширины здания от 9 м, чтоб получить чердачное помещение с нормальной высотой потолка – около 2,5 м.

Многим такой минимальный угол наклона крыши не подходит, а потому кровлю делают мансардной или многощипцовой. Несущие конструкции в этом случае можно спрятать за декоративные стойки, которые в итоге станут частью интерьера, или же сразу сделать четко обозначенные стены.

Сложность подбора оптимального угла наклона крыши связана с правильностью определения условий:

1. необходимой и достаточной крутизны ската, обеспечивающего сход осадков;
2. простоты конструкции;
3. экономии кровельных материалов;
4. комфорта использования помещений под кровлей.

Для расчета угла наклона крыши используются два параметра: нагрузка от атмосферных осадков и ветровая. Материал выбирается в зависимости от угла наклона крыши и климатических условий. Данные по зависимости толщины (веса) снегового покрова для наиболее распространенных плоских и малоуклонных кровель приведены на иллюстрации, где µ – коэффициент, учитывающий влияние угла кровли на задержку снеговой массы и возможное образование «снежного мешка» (наслоение снега на краю ската подветренной стороны кровли).

Учитывать следует и такую особенность, как смещение нагрузки на подветренную часть здания.

При учете ветровых и снеговых (дождевых) нагрузок важно иметь в виду:

• для кровель с уклоном более 60 градусов можно не учитывать нагрузку от снега и дождя, поскольку осадки не будут задерживаться на таком склоне;
• уменьшение угла ската крыши приводит к уменьшению площади кровли (соответственно, идет экономия материалов, меньше нагрузка от ветров), но требует более серьезных мер по гидроизоляции;
• малоуклонные крыши нуждаются в установке снегоудержателей – это позволит предотвратить лавинный сход осадков после сильных снегопадов. В качестве альтернативы используется обогрев кровли и оптимизированная система водостока. При таких мерах снег тает и стекает постепенно;
• подъем конька увеличивает полезную площадь покровельных помещений, позволяя организовать мансарду или эксплуатируемый чердак.

Вывод: для местностей с сильными снегопадами и обильными дождями необходимо увеличивать высоту кровельных конструкций, усиливая при этом подкровельные системы (балки, стропила, конек). При незначительных осадках, но сильных преобладающих ветрах важно не только уменьшить угол наклона крыши, но и правильно ориентировать здание.

Выбор типа материала для кровельных работ, устройство гидро- и теплоизоляции зависят не только от наклона ската, но и от особенностей самого материала.

Следует обратить внимание на вес материала, способ его крепления и сопротивляемость «сползанию» под действием силы тяжести, влияния осадков и ветров. СНИПы дают следующие рекомендации по использованию кровельных материалов для крыш с разным уклоном.

При увеличении угла наклона выбирается более легкое и удобное для монтажа покрытие. При этом крутоуклонные крыши, применяемые в основном в горных сельских районах с сильными снегопадами, кроются природными легкими материалами – щепой, соломой или камышом. При нежелании (невозможности) использования таких покрытий и необходимости организовать быстрый сход осадков, применяют обогрев кровельных конструкций и усиленный отвод воды – это обеспечивает постепенное таяние снега и его равномерный сток.

Важно: в местностях с сильными снегопадами и морозами водосточные системы при подогреве крыши также требуют подогрева, в противном случае талая вода будет замерзать в водосточных трубах, образуя ледяные пробки.

Нахлест листов (панелей, рулонов) кровельного материала зависит от климатических условий, ската крыши дома и особенностей самого материала. Общая зависимость проста – чем круче крыша, тем меньший нахлест можно делать.

В зависимости от того, какой уклон кровли организован и какие материалы используются для нее, может потребоваться установка снегозадержателей. При расчете их количества учитывается климатическая зона (согласно карте снеговых нагрузок), длина ската крыши и его ширина, угол наклона. Для упрощения расчета предусмотрены онлайн-калькуляторы. Сориентироваться помогут табличные данные.

Выбор типа снегозадержателя зависит от уклона ската и покрытия. Для крыш с мягкими покрытиями больше подходят уголковые модели, для твердых профилированных – решетчатые (при большом уклоне) или трубчатые (со средним уклоном).

Не только климатические условия будут оказывать значительное влияние на форму и угол скатов. Немаловажную роль играют и используемые для строительства материалы, в частности –  покрытие крыш.

Таблица. Оптимальные углы наклона скатов для кровель из различных материалов.

Вид материала	Угол ската, градусы
Профнастил (металл)	12
Металлочерепица	14-25
Рубероид в зависимости от количества слоев	2-15
Шифер	20-35
Штучный материал типа кровельных камней и черепицы	22-25
Мягкая черепица	Минимум 11

Металлочерепица

Калькулятор расчета высоты конька

Изменение высоты кровли, помимо изменения снеговых и ветровых нагрузок на стропильную систему, ведет к изменению полезной площади помещения под скатами.

Поскольку полезной высотой мансарды принято считать 2,5…3 м, подъем кровли (с учетом перекрытия мансарды) на высоту более 5 м нерентабелен. С учетом этих параметров для мансардных помещений принимается угол ската от 25о (для односкатных и двускатных построек). Если используется мансардный тип кровли, верхняя ее часть может иметь уклон в 10…20 градусов, нижняя – 50…80.

При этом расположение мансардного помещения может варьироваться в зависимости от типа кровельной системы.

Как видно из иллюстрации, более сложные конструкции с выносными консолями или смещением дают большее полезное пространство. Однако из возведение затруднено большим количество расчетов для расположения стропил и балок, измененной конфигурацией кровли в целом, проблемами с настилом кровельного материала.

При этом учитывается также использование пространства мансарды. Так, если под «аттиковыми» (расположенными между межэтажным перекрытием и наклонной частью мансардного потолка – мауэрлатом) стенами планируется устроить спальные места, высота стены принимается меньше, чем если там предполагается расположить рабочее место или шкаф нормальной высоты.

Высота аттиковой стены для жилых мансард принимается 60…220 см:

• 80…130 см – удобно размещение кровати, мансардных окон над ней;
• 130…150 см – приемлемо устройство рабочего места;
• 170…190 см и более – нормальная высота помещения, вдоль стены можно ходить.

Таким образом, выбирая в зависимости от конфигурации мебели (оборудования) минимально допустимую высоту аттиковой стены и уклон кровли, можно рассчитать полезную площадь мансарды при известной высоте конька или размере «заложения» (половине ширины дома).

При расчетах любой кровли за ориентир всегда берется прямоугольный треугольник, где катеты – это высота ската в верхней точке, то есть в коньке или же переходе нижней части всей системы стропил в верхнюю (в случае с мансардными кровлями), а также проекция длины конкретного ската на горизонталь, которая представлена перекрытиями.

Спроектировать кровлю помогут знания формул из тригонометрии: tgA = H/L, sinA = H/S, H = LхtgA, S = H/sinA, где А – это угол ската, Н – высота кровли к области конька, L – ½ всей длины пролета кровли (при двухскатной крыше) либо вся длина (в случае односкатной кровли), S – длина самого ската. Например, если известно точное значение высоты коньковой части, то определяется угол наклона по первой формуле.

Чтобы появилась возможность полезно использовать чердачное помещение, стоит задуматься о строительстве мансарды. И здесь угол наклона кровли приобретает так называемое прикладное значение. В зависимости от того, каким будет это значение, зависит и свободное пространство чердачного помещения. Так, чем меньше значение угла наклона, тем меньше свободного места будет в этой части дома.

Таким образом, мансарду надо строить только с крутыми скатами. Но в этом случае выявляются определенные проблемы: размеры кровли увеличиваются, высота стропильной конструкции – тоже, появится необходимость проектирования массы нужных мелких элементов. Такая кровля станет сильнее «парусить» и должна быть очень прочной, чтобы выдержать различные воздействия внешних факторов.

Шаг 1. Первым делом в браузере открывается сайт, где есть онлайн-калькулятор. В данном случае можно указать массу параметров будущей кровли. Для начала выбирается форма крыши – например, односкатная.

Шаг 2. Далее сайт предлагает выбрать материал, которым будет зашиваться готовая кровля (металлочерепица, шифер и т. д.).

Шаг 3. Выбираются значения длины и ширины основания кровли, ориентируясь на изображение внизу страницы – там показаны определения используемых обозначений.

Шаг 4. Сразу же можно указать и другие значения – параметры стропильной системы, вплоть до указания используемых материалов для ее сооружения. Выбирается также и значение шага обрешетки, расчет снеговой нагрузки.

Шаг 5. Снеговая нагрузка определяется по региону, где будет находиться строение. Для этого есть удобная карта-схема.

Шаг 6. Чтобы расчеты были произведены, нажимается кнопка «Рассчитать».

Шаг 7. В итоге на странице появится подробная таблица с указанием основных параметров кровли, в том числе и угла ее наклона.

Также приведем примерный расчет угла кровли в зависимости от известного значения высоты конька. Для произведения расчетов следует измерить ширину фронтона (для примера это показатель будет равен 6 м). Далее это значение делится на 2 – получается 3 м. Высота конька в данном случае должна быть 1,8 м.

Теперь просто нужно воспользоваться известными из уроков геометрии формулами и узнать тангенс угла: tgA = a:b = 3:1,8 = 1,67. Значение угла по значению тангенса можно найти в таблице Брадиса. В данном случае угол ската будет равен 58-59 градусов. Его можно округлить до 60.

Расчет ската кровли – довольно сложная процедура для тех, кто не дружит с математикой. Однако при желании можно разобраться со всеми этими формулами и все просчитать самостоятельно. Тогда расчеты будут максимально верными.

Значения снеговой нагрузки

Для определения вероятного действия от выпадения осадков на строение (угол наклона двускатной крыши) используется карта снеговых нагрузок Российской Федерации (сопредельных стран).

При этом для расчета угла ската кровли используется значение числителя (первая цифра дроби), то есть среднестатистический вес снежного покрова для горизонтальной плоскости. Планируемый угол уклона крыши учитывается коэффициентом µ, составляющим для крыш со скатом:

• менее 25^о – 1;
• 25…60^о – 0,7 (интерполируется согласно данным, приведенным выше);
• более 60^о – не учитывается.

При постройке дома, например, в Подмосковье, здание попадает в третью зону со средней снеговой нагрузкой 180 кг/м.кв. При планируемой кровле с углом наклона в 30о цифру следует умножить на коэффициент 0,7 – итоговое значение составит 126 кг/м.кв.

Для расчета ветровых нагрузок используется аналогичная схема. По карте ветровых нагрузок определяется зона, по месту расположения строения (между зданий, на открытом месте) – тип воздействия ветрового потока. Эти параметры дают начальную формулу, как рассчитать угол наклона крыши.

Место расположения здания учитывается коэффициентами из таблицы.

*- Место размещения для дома высотой в 5 м включает область с радиусом 5х30 = 150 м. Таким образом, даже в крупном городе дом, выстроенный в частном районе, будет считаться находящимся в зоне с малоэтажной застройкой.

Упрощенный расчет нагрузки от действия ветра для здания в Подмосковье, распложенного на берегу водоема значительной площади, позволяет получить цифру:

• для зоны 1 (Москва и Подмосковье) среднестатистическая нагрузка составляет 32 кг/м.кв.;
• для ската в 30^о, высоты 5…10 м и размещения на открытой местности принимаем коэффициент 1,0;
• конечный результат – 32х1,0 = 32 кг/м.кв.

Однако, помимо обычного воздействия ветра, необходимо учесть его аэродинамическую составляющую.

В зависимости от преобладающего направления ветрового потока, он будет стремиться сорвать кровлю или «прижать» ее к стропилам. Поэтому с учетом розы ветров рассчитывается усилие для наиболее нагруженных зон и полученное значение применяется для всей конструкции, чтобы унифицировать ее и не использовать в разных зонах стропила различного сечения.

126 44,8 = 170,8 кг/м.кв.

Это не превышает допустимой нагрузки на стропильные системы обычной конструкции 300 кг/м.кв., соответственно, крыша с таким углом наклона вполне допустима для данной местности.

Мы ранее немного говорили о парусности здания, в частности самой крыши, а сейчас мы более подробно разберем этот вопрос. Со снегом все достаточно просто – крыша должна выдерживать давление, а угол желательно должен быть достаточным, чтоб снег постепенно скатывался, а не собирался горой.

Ветер же по-разному ведет себя с разными участками крыши – одни прижимает, другие пытается сорвать, а потому нагрузка получается неравномерной.

Универсального оптимального угла крыши в этом плане попросту не существует, ведь во время планировки нужно учитывать поведение ветра в конкретной местности с учетом дополнительных помех вроде других зданий и высоких деревьев. Именно для того, чтоб ослабить движение ветра в степных регионах и насаживают лесопосадочные полосы.

Как и в случае со снегом, есть достаточно подробная карта ветров, которая весьма детально описывает всю Россию. По ней вы можете определить тенденции поведения ветров вместе с их силой. Всего есть восемь категорий, для каждой из которой есть определенное значение нагрузки на крышу.

Как видите, проектирование крыши достаточно сложный и ответственный процесс, а потому только вам решать – делать это самостоятельно, или же обратиться к экспертам.

Россия – страна огромная, и климат в разных ее точках может существенно отличаться друг от друга. Показатели снеговой нагрузки – тоже. Существует 8 основных зон, разделенных по интенсивности снеговой нагрузки.

Для расчета снеговой нагрузки на проектируемое строение используется формула Рсн = Рст.н х m, где Рст.н. – показатель, определяемый по специальным таблицам, а m – коэффициент поправки, который зависит от угла ската кровли. Он будет равен 1, если угол ската варьируется в пределах 0-25 градусов, 0,7 – при скатах 25-60 градусов. Если угол превышает 60 градусов, то снеговая нагрузка при проектировании крыши не учитывается.

Снегозадержатель

Так как ветер может менять направление движения, выявить ветровую нагрузку будет гораздо сложнее, чем снеговую. Кровля благодаря ему может прижиматься к основанию, но также может подвергаться действию определенной силы, которая будет стремиться сорвать ее с дома. Также ветер действует на все строение неравномерно.

Для проведения нужных расчетов придется использовать только превалирующее направление ветра в данном регионе, которое определяется по «розе ветров». Также при расчетах требуется учитывать наличие вблизи зданий, гор, лесов и других элементов, которые могут не только менять направление ветра, но и в некоторой степени регулировать его силу, защищая строение от шквалов.

Согласно карте можно выявить основные ветровые характеристики, превалирующие в определенной зоне страны. Далее определяется ветровое давление Рвт (кг/м2). Оно будет меняться в зависимости от зоны:

• Ia – 24;
• I – 32;
• II – 42;
• III – 53;
• IV – 67;
• V – 84;
• VI – 100;
• VII – 120.

Затем используется формула Рв = Рвт х К х С, где К – значение коэффициента, зависящего от высоты строения и особенностей местности, а С – коэффициент, зависящий от угла наклона ската и направления ветра.

Таблица. Определение коэффициента К.

Высота строения, м	А	Б	В
Менее 5	0,75	0,5	0,4
5-10	1	0,65	0,4
10-20	1,25	0,85	0,55
20-40	1,5	1,1	0,8

А, Б, В – это определенные типы зон, А – открытая голая местность, где ветровая нагрузка будет максимальной, зона Б относится к небольшим жилым поселкам с высотой препятствий до 10 м, пересеченной местности или окруженной лесами территории, а В – это зона плотной застройки в городах, где высота зданий составляет 25 и более метров.

Согласно приведенному выше рисунку, большое значение при определении воздействия ветра на определенный участок кровли имеет показатель е. Он будет равен 2хН или b (выбирается тот, что меньше). Коэффициент с определяется по таблице с учетом угла наклона кровельных скатов.

Таблица. Значение С (фронтон).

Угол ската	G	F	I	H
0	-1,3	-1,8	-0,5	-0,7
15	-1,3	-1,3	-0,5	-0,6
30	-1,4	-1,1	-0,5	-0,8
45	-1,4	-1,1	-0,5	-0,9
60	-1,2	-1,1	-0,5	-0,8

Таблица. Значение С (скат).

Угол ската	G	F	I	H	J
15	-0,8 или 0,2	-0,9 или 0,2	-0,4	-0,3 или 0,2	-1
30	-0,5 или 0,7	-0,5 или 0,7	-0,4	-0,2 или 0,4	-0,5
45	0,7	0,7	-0,2	0,6	-0,3
60	0,7	0,7	-0,2	0,7	-0,3

Суммарное силовое воздействие на каждый участок кровли вычисляется по формуле: Рсум = Рсн Рв. Этот показатель станет исходным для расчета стропил.

Гидроизоляция кровли в зависимости от уклона

Большинство производителей кровельных материалов указывают рекомендуемый и минимальный угол наклона крыши при его монтаже. Первая означает тот наклон, при котором сам кровельный материал обеспечивает нормальную гидроизоляцию крыши для нормативных осадков. Вторая цифра – предел, ниже которого материал не сможет работать с требуемой отдачей.

В зависимости от того, насколько надежную планируется обеспечить защиту от атмосферной влаги, принимается гидроизоляционная система 1…6 классов, причем наиболее надежным считается первый класс.

Класс	Описание
1	Полностью водонепроницаемая «нижняя» кровля»
2	Наличие под кровельным материалом защиты от дождя
3	Диффузная мембрана или гидроизоляционная пленка с проклейкой нахлестов и технологических отверстий
4	Диффузная мембрана или гидроизоляционная пленка с проклейкой нахлестов, рулонная битумная гидроизоляция
5	Диффузная мембрана свободной укладки
6	Гидроизоляционная пленка свободной укладки

Таким образом, в зависимости от того, какой класс подкровельной гидроизоляции выбран, можно гарантировать отсутствие протечек на 15…100%.