Мансардная кровля угол наклона

Расчет угла наклона крыши для чердачной и мансардной кровли

Крыши зданий и сооружений делятся на две категории: плоские и наклонные. В этой статье будет разбираться со второй позицией, а точнее, с углом наклона крыши: какие характеристики влияют на данный параметр, какие кровельные материалы под каким углом кровли укладываются, в каких единицах изменяется угол наклона скатов. Разобравшись в полученной информации, Вы легко сможете контролировать правильность сооружения крыши вашего дома.

Единицы измерения угла ската

Из школьного курса геометрии все знают, что величина любого угла измеряется в градусах. Уклон кровли в этом случае – не исключение. Но необходимо обозначить, что в технической литературе, в ГОСТах и справочниках встречают и другие единицы измерения. А именно: проценты и отношения сторон.

В первую очередь надо обозначить, что подразумевают под углом ската крыши. На фото ниже он обозначен латинской буквой альфа.

В строительной сфере крыши с углом наклона выше 50° встречаются редко. К ним можно отнести башенки в готическом стиле или нижние скаты мансардных кровель. В основном максимальный параметр – 45°.

Что касается двух других единиц измерения, то отношение сторон – это так называемая упрощенная дробь. В ее основе лежат два размера: высота крыши, на фото она обозначена буквой «Н», и проекцией ската, обозначенная буквой «L». Соотношение должно быть таким: Н/L.

Добавим, что проекция длины ската – это, по сути, половина ширины дома, если крыша двускатная симметричная, или полная ширина, если крыша односкатная. При этом угол наклона так и пишется дробью, к примеру, 1:3.

В некоторых конструкций обозначение дробью неудобно. К примеру, если она выглядит вот так: 4:13. Поэтому используют процентное исчисление. Оно рассчитывается таким образом:

4:13х100=30,77%

Уклон кровли в процентах и градусах используется профессиональными строителями чаще, чем отношение сторон, потому что такое обозначение применяется в справочниках и технической литературе. То есть это чисто технические единицы измерения. Хотя перевести из одной единицы измерения в другую не сложно. На фото ниже показан перевод из градусов и отношении я сторон и наоборот.

Если есть необходимость перевести градусы в проценты, то, исходя из рисунка выше, можно сделать несколько математических выкладок. За 100% берется угол, равный 45°. Теперь можно найти, сколько градусов в одном проценте. Для этого надо:

45/100=0,45°. Переводим в минуты, получается 27’. То есть 1% – это 27 градусных минут.

Можно подойти к решению поставленной задачи с обратной стороны. То есть перевести градусы в проценты. Здесь обратное соотношение:

Получается так, что в одном градусе 2,22%.

Зависимость угла наклона ската и типа кровельного материала

Вышу уже говорилось о двух разновидностях кровель: плоские и наклонные. Но надо отметить, что у плоских кровель тоже есть свой угол, который варьируется в диапазоне 0-5°. Скатные крыши делятся на две подгруппы (деление условное):

• с небольшим уклоном – от 6 до 30°;
• с крутым уклоном – больше 30°.

У каждого вида кровельных конструкций есть свои преимущества и недостатки. К примеру, плоские – это небольшая площадь покрытия, что позволяет сэкономить на кровельном материале (его количестве). Но при этом такая конструкция потребует проведения усиленной гидроизоляции. Крутые скаты – это беспроблемное схождение атмосферных осадков, но высокая парусность конструкции, что потребует от ее сооружения усиления стропильной системы.

Учитывая это, необходимо строго подходить к выбору кровельного материала. Их производители обязательно информируют потребителей, при каком минимальном уклоне кровли их можно использовать. На фото ниже показана диаграмма распределения кровельных материалов по углам скатов.

Как видно из диаграммы, на плоских крышах обычно используют рулонные материалы в виде рубероида или толи. Хотя нет никаких противопоказания применения листовых или плитных изделий: шифер, профнастил, листовое железо, собираемое фальцовым способом. А вот штучный кровельный материал лучше на крышах крутизною меньше 15° не использовать. Есть высокая вероятность проникновения воды через стыки элементов покрытия.

Конструктивные особенности крыши в зависимости от угла наклона

Если в проекте дан уклон крыши, то рассчитать ее высоту не составит труда. А этот параметр – один из самых важных, потому что он определяет высоту конька. Этот элемент кровельной конструкции – точка отправления в сооружении крыши в целом. Потому что при строительстве сначала выставляют уровень расположения конька, и уже под него режут пиломатериал: опорные стойки. Отсюда же рассчитывают длину стропильных ног.

Сложность расчета заключается в том, что не все помнят тригонометрию, формулы которой используются для расчетов длин элементов кровельного сооружения. В основе формул лежат тригонометрические функции: синус, косинус, тангенс, катангенс.

К примеру, как определить высоту конька (соответственно и крыши) через синус и тангенс:

sin α = H/S, где «S» – это длина ската. Соответственно высота конька будет равна: Н=S x sin α.

tg α = H / L , то есть Н= l x tg α

Точно также можно определить длину ската, или, зная оба параметра, можно рассчитать угол наклона крыши. Все параметры конструкции взаимосвязаны, так что, зная два из них, можно определить третий.

Кстати, определяя параметры крыши, можно обойтись и без угла наклона. Для этого используется формула Пифагора. Вот ее формула:

S 2 = H 2 + L 2

Меняя местами значения, находится необходимая величина.

У Вас может возникнуть вопрос, связанный со значением величин тригонометрических функций. Они в свободном доступе есть, но чтобы Вы их не искали на просторах интернета и не тратили свое время, предлагаем таблицу:

Добавим, что тригонометрические функции упрощают проведения расчетов кровельных конструкций. Если правильно ими пользоваться и уметь набрасывать на бумаге эскизы крыш (имея воображение в плане конструктивного расположения ее элементов), то можно легко рассчитать размеры каждого элемента.

Это касается не только одно- или двускатных сооружений. Также легко можно будет рассчитать и элементы вальмовых или мансардных крыш. Просто придется разбить их сложные конструкции на простые.

Влияние угла наклона на объем помещения мансарды

Если дом возводится с мансардой, то угол наклона скатов приобретает прикладное значение. И здесь соотношение прямое, то есть чем больше угол, тем больше объем мансарды. Чтобы было понятно, на фото ниже это хорошо видно.

Приведем пример, основанный на верхнем рисунке. Здесь четко видно, что высота помещения зависит от параметров наклона крыши. При этом надо учитывать, что оптимальная высота не должна быть меньше 2,5 м. А значит, угол наклона скатов мансарды минимально должна быть 25°. Но обратите внимание, что при таком расположении элементов кровли не учтен объем помещения. То есть ширина комнаты не будет больше 3 м. Это притом, что ширина дома – 10 м. Получается, что используется всего лишь 30% от пространства.

А значит, надо увеличивать значение угла. И чем больше он, тем больше полезная площадь мансарды. Но здесь есть обратная сторона медали. Увеличивая угол, увеличивается высота конька. А это расходы стройматериалов на возведение крыши, плюс увеличение парусности конструкции. Поэтому очень важно найти золотую середину. К примеру, 40° практически решают все проблемы.

Чтобы отойти от этих проблем раз и навсегда, строители давно применяют совершенно другую конструкцию. Она сложна и в сооружении, и в проведении расчетов, но этот вариант решает проблему полезной площади помещения, не увеличивая высоту крыши.

Видео описание

Расчет высоты конька и угла наклона крыши:

Видео-урок по нахождению высоты и наклона крыши

Заключение по теме

Проведение расчетов кровельной конструкции – прерогатива специалистов. Потому что правильный расчет, того же угла наклона, это надежность крыши в целом. Но ориентироваться в некоторых технических понятиях будет полезно и владельцам строящихся домов.

Источник

От угла наклона до обрешетки — подробно о расчете конструкции крыши мансардного типа

При всех своих преимуществах мансардные крыши относятся к сложным в проектировании и монтаже конструкциям и требуют особого подхода.

Помимо стандартного сбора нагрузок при их расчете учитывается потребность в расширении внутреннего пространства, освещении и комфортном микроклимате под кровельным пространством.

Учесть все факторы правильно могут только специалисты, в крайнем случае проект составляется с помощью программ и согласовывается.

Особенности проектирования

Проектирование мансардных крыш начинается со сбора типовых нагрузок и исходных данных (расстояния между несущими стенами и перегородками, ориентировочного плана постройки, снеговой, ветровой и особых нагрузок, требований к утеплителю, типа и веса кровельного покрытия, соображений комфортности и дизайна).

В результате расчета застройщик должен получить точные планы силового каркаса и пирога, в свою очередь используемые при расчете сметы и количества материалов. К особенностям расчета мансардной крыши относят:

Потребность в расширении внутреннего пространства. Мансарда считается удобной при полезном объеме более 50% и высоте потолков в пределах 2-2,5 м. На «глухие» участки с высотой потолков менее 90 см отводится как можно меньше места.

Увеличение полезного объема достигается за счет поднятия конька или установки двойного прогона, выносе стропил за стены, усилении крутизны скатов, заложении ломаных конструкций или комбинировании этих способов.

Ужесточение требований к надежности каркаса из-за большого уклона крыши. Мансардные крыши закладываются с большим уклоном с целью снижения влияния снеговой нагрузки и поднятия потолков. Это отрицательно сказывается на весе каркаса и смете, и усложняет расчет.

Неизбежное увеличение площади скатов и парусности крыши. При расчете мансарды особое внимание уделяется надежности мауэрлата и крепежу каждой стропильной ноги.

Учет потребности в обязательном утеплении мансарды при выборе ширины стропильных ног и способе вентилирования кровли.

Возможно, вам будет интересно прочитать наши материалы о том, как построить мансардную крышу своими руками, в том числе, 4-скатную и односкатную с мансардой.

Определение угла наклона

Помимо стандартных ветровых и снеговых нагрузок при определении уклона скатов учитывается:

Взаимосвязь между полезной площадью мансарды и уклоном скатов (а именно – ее сокращении при низком угле и наоборот). Этот же критерий учитывается при выборе высоты расположения мансардных окон (при наличии).

Число и форма скатов. Оптимальное значение уклона для двускатных мансардных конструкций составляет 45 °, ломаных – 60 у нижних, 30 – у верхних скатов. У четырехскатных конструкций рекомендуемый минимум составляет 40 °. При таком уклоне внутри остается достаточно места и на скатах не задерживаются осадки.

Особенности монтажа кровельного покрытия, а именно – требования к минимальному уклону и величину нахлеста листовых разновидностей для крыш с разным углом.

Уклон мансардной крыши также можно найти с помощью таблиц Брадиса и формулы:

• а – половины ширины фронтонной стены;
• b – выбранная высота конька.

Стропильная система и пропорции кровли

Данный этап начинается с определения высоты конька и «полезной зоны». При работе с ломаными конструкциями стоит ориентироваться на следующую схему и придерживаться уклонов в 30 и 60° для верхних и нижних скатов, соответственно:

Использование этих пропорций позволяет избежать проблемы громоздкости (особенно ощутимой при возведении вальмовых или ломанных крыш), повышать высоту потолков более 3,1 м и менее 2,5 не рекомендуется.

После выбора типа стропильной системы последовательно:

• Рассчитывается весовая нагрузка (общая и на 1 м²).
• Вычисляются основные геометрические параметры крыши (длина, ширина и площадь скатов, высота конька и других вертикальных опор, параметры свеса) и толщина утепляющей прослойки. Последняя обосновывается теплотехническим расчетом исходя из климатических условий в регионе и характеристик выбранного утеплителя.
• С помощью калькуляторов или вручную составляется ориентировочный эскиз каркаса крыши.
• Выбирается и проверяется на соответствие нагрузкам сечение мауэрлата, лежня, вертикальных опор, размеры, шаг и способ крепления рядовых и диагональных стропил.
• С учетом габаритов и веса крыши подбираются укрепляющие элементы (в случае мансардной кровли – по возможности размещаемым в углах и других «глухих» зонах).
• Составляется уточненный план крыши, учитываемый при расчете материалов и сметы.

Как определить площадь кровли?

Площадь рассчитывается в зависимости от типа кровли:

• В конструкциях с простыми прямоугольными скатами проблем не возникает, их площадь находится путем умножения длины на ширину, при условии учета размеров карнизного выступа.
• При расчете двускатных и ломаных крыш площадь каждого прямоугольного ската вычисляется отдельно и суммируется.
• При проектировании вальмовых и шатровых конструкций площадь треугольных или трапециевидных скатов находится по тригонометрическим формулам и также суммируется.

Важно: при расчете общей площади скатов обязательно учитывается потребность в продуваемом карнизом свесе.

Выбор сечения, толщины обрешетки

Этап начинается с выбора типа обрешетки: сплошной (выбираемой при малом уклоне скатом или низких самонесущих способностях кровельного покрытия) или разряженной (монтируемой на средние и крутые скаты, оптимальной при работе с жесткими листовыми материалами). Далее пошагово:

• Исходя из суммы нагрузок определяется сечение и толщина пиломатериалов обрешетки.
• Определяется положение первой планки или нижнего края листа.
• С учетом рекомендаций производителей кровельных покрытий, уклона кровли, шага стропил и норм СНиП выбирается оптимальный шаг обрешетки.
• Уточняется потребность в усилении отдельных участков (при наличии). Сплошной настил или двойная доска закладываются в верхней зоне скатов, под ендовами, лестницами или тяжелыми предметами.
• Вручную или с помощью программ рассчитывается ориентировочная схема укладки планок.
• Выполняется расчет пиломатериалов и крепежей, результат округляется в большую сторону и увеличивается на 5 % запас (от 10% — при сложной конфигурации мансардной крыши).

Как рассчитать кровельное покрытие?

Работы начинаются с уточнения параметров скатов (площади, способа обустройства карнизного свеса, отступа до желобов) и полезной площади кровельных покрытий. Последняя величина указывается производителем и существенно варьируется у листовых материалов.

В частности, она сокращается при малом уклоне скатов и наоборот (расход на нахлест при повышенных требованиях к герметичности возрастает на 20-30%). Сам расчет ведется по простой схеме:

• Площадь скатов делится на полезную площадь листа или мелкоштучного изделия.
• Найденная величина округляется в большую сторону и умножается на поправочный коэффициент – 1.1.
• С помощью калькуляторов или вручную составляется ориентировочная схема раскладки материалов и уточняется их количество.

Сервисы для вычисления необходимых параметров

Для упрощения и проверки расчета рекомендуется использовать:

• Профессиональные программы типа Архикад, 3D Max, КЗ-Коттедж или ArCon (последний подходит людям без опыта или строительного образования).
• Приложения Google SketchUp, Home Plan Pro, VisiCon и их аналоги.
• Строительные калькуляторы и онлайн-сервисы (stroy-calc.ru, stroysvoimirukami.ru, zhitov.ru, zamer-doma.ru).

Профессиональные программы и приложения позволяют создавать проекты в 3-D проекции и оценить ожидаемый вид мансарды. Потраченное на них время всегда окупается – обычные чертежи не дают полного представления о громоздкости и влиянии мансардной крыши на дизайн дома.

Строительные калькуляторы требуют точных исходных данных и чаще всего используются при проектировании силовых конструкций и пирога, выборе оптимального варианта и расчете материалов.

Видео-урок о том, как проектировать мансардную крышу в программе Archicad 16:

Заключение

В заключение стоит отметить, что приведенные правила расчета актуальны при возведении мансардной крыши с нуля, одновременно с другими частями дома или при полной замене конструкции. При необходимости переоборудования чердачного помещения в жилое к стропильному каркасу и пирогу выдвигаются другие требования.

Источник