Угол наклона крыши: расчет и выбор оптимального значения

Виды уклонов крыши

Взависимости от угла наклона скатов крыши делятся на несколько категорий:

• Плоские – от 0 до 7⁰;
• Пологие (малоуклонные, с небольшим уклоном) – от 7⁰ до 30⁰;
• Скатные (традиционные) – от 30⁰ до 45⁰;
• Крутые (сильноуклонные, высокие) – от 45⁰ до 60⁰.

Выбор уклона зависит от некоторых факторов: ветровые и снеговые нагрузки, материал кровли.

Минимальный угол наклона крыши

Существует понятие минимального значения уклона крыши – это минимально допустимый угол наклона кровельного материала относительно горизонтальной плоскости. Значение данной величины указывается в технической документации для каждого покрытия:

Несоблюдение параметров может привести к протечке кровельного пирога, однако, чтобы этого избежать можно предусмотреть:

• Увеличение величины нахлеста для листовых материалов;
• Дополнительную герметизацию стыков с помощью специальных пленок, лент, герметиков;
• Укладку дополнительной гидроизоляции.

Такие меры удорожают стоимость монтажа кровли, поэтому расчет уклона должен проводиться еще на стадии проектирования самого здания. Помимо этого, несоблюдение минимальных величин может лишить домовладельца гарантии на материал.

Ветровые нагрузки

Рассчитывая ветровое давление, следует принимать во внимание не только силу ветра, но и наличие барьеров и препятствий для его порывов, его направление, высоту здания и крыши.

Необходимо понимать, что чем больше уклон крыши, тем больше ее площадь, следовательно, она обладает высокой парусностью и принимает на себя основное количество нагрузок. Давление ветра в этом случае стремится опрокинуть конструкцию. Пологая кровля также подвергается сильному давлению, но уже в нижней части ската, что может привести к ее поднятию.

Определить ветровое давление можно по формуле:

W_m = W₀ · k · c,

• W_m – норматив средней величины ветровой нагрузки;
• W₀ – норматив давления ветра, зависящий от района;
• k – поправочный коэффициент, зависящий от высоты;
• c – аэродинамический коэффициент.

Поправочный коэффициент зависит от типа местности:

• А – открытые пространства (степи, побережья морей и озер).
• В – территории городов, лесных массивов и иных мест с ограждениями высотой свыше 10 метров.
• С – городские территории с сооружениями высотой свыше 25 метров.

Его значение определяется по таблице:

Норматив ветрового давления определяется исходя из региона. Для России (см. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействие», карта 3 приложение 5).

Для Беларуси необходимо пользоваться правилами расчета по Еврокод 1. ТКП EN 1991-1-3-2009 «Воздействия на конструкции. Ч. 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия».

Аэродинамический коэффициент может быть отрицательным, если давление ветра направлено на поверхность, и положительным – если оно направлено от поверхности, и принимает значение от -1,8 до +0,8 соответственно.

Оптимальное значение угла наклона для крыши в районах с сильными ветрами – 25⁰-30⁰, с относительно слабыми – допускается 30⁰-45⁰. Такой уклон способствует обтеканию крыши воздушными массами без эффекта сноса.

Снеговые нагрузки

Максимальные снеговые нагрузки определяются конструкцией стропильной системы, несущей способностью стен и фундамента здания, а также углом наклона кровли.

Снеговой покров может распределяться на кровле дома равномерно по всей ее площади, локально на конкретном участке, с перекосом в подветренную сторону. Он не статичен и находится в постоянном движении за счет ветра, сползания со скатов, таяния. Учитывая, что под действием тяжести снег стремится вниз, то основные нагрузки возлагаются на свесы и водосточную систему.

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле:

S = S_g · µ

• S – полная снеговая нагрузка;
• S_k – давление снегового покрова на 1 м² поверхности;
• µ — поправочный коэффициент.

Коэффициент µ зависит от угла наклона крыши:

Для промежуточных значений поправочный коэффициент определяется интерполяцией:

µ = (60⁰ — α) / (60⁰ – 30⁰)

Где α – угол наклона кровли.

Давление снежного покрова зависит от района местности.

Для России (см. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействие», карта 1 приложение 5):

Для Беларуси (см. ТКП EN 1991-1-3-2009 «Воздействие на конструкции. Ч. 1-3.», НП1 пункт 2.5 (5)):

Для беспрепятственного схода снега с крыши ее угол наклона должен быть крутым, пологие и плоские конструкции с уклоном до 20⁰ удерживают на себе вес снежного покрова, избавиться от которого можно только физическим путем – снегоуборочной лопатой. Снеговой поток также можно распределять равномерно с помощью снегодержателей и снегорезов, оптимальным вариантом будет создание греющей кровли.

Расчет уклона крыши

Чтобы правильно рассчитать угол наклона скатов крыши требуется знать несколько параметров:

• H – высота крыши;
• L – проекция ската (расстояние от нижней точки ската до верхней);
• B – длина ската крыши, длина стропил.

Расчет проводится по элементарным тригонометрическим формулам:

tg α = H / L

sin α = H / B

Аналогичным образом благодаря тригонометрии, можно рассчитать оставшиеся углы, или, зная их, определить длины:

H = L· tg α

B = H/sin α

tg β = L/H

sin β = L/B

Чтобы выразить полученные величины в процентах, следует умножить их на 100.

Для того, чтобы узнать угол в градусах, используют таблицы перевода тригонометрических функций, например:

Оптимальный угол наклона крыши

Оптимальный уклон кровли выбирается исходя из вышеперечисленных факторов. С точки зрения финансовых расходов самым дешевым вариантом будет обустройство плоской или пологой кровли. Однако домовладелец может столкнуться со значительными проблемами в процессе ее эксплуатации.

Поэтому угол выбирается исходя из следующего принципа:

• Регион с частыми дождями и значительным объемом выпадающего снега – 45⁰-60⁰;
• Район находится в местности с сильными ветровыми нагрузками – 15⁰-20⁰;
• Местность с сильными порывами ветра и обильными дождевыми осадками – 20⁰-45⁰.

Определить параметр можно самостоятельно, однако существует множество аспектов и нюансов, которые знакомы только опытным кровельщикам, поэтому проектирование, расчеты и сами кровельные работы лучше доверить профессионалам.