Как подобрать угол наклона для односкатной крыши – формула расчета

Односкатные крыши частных домов, коттеджей и даже небольших дачных домиков смотрятся очень оригинально. Мода на этот тип кровли пришла к нам из теплых стран, где практически не бывает осадков. В тех краях крыши в один скат могут быть совершенно пологими, но для нашего климата такой вариант вряд ли подойдет. Какой минимальный угол наклона односкатной крыши допустим в условиях России, и как правильно рассчитывать оптимальный уклон для конкретного случая, мы расскажем вам сегодня.

Преимущества и недостатки односкатной крыши

Как и для любого другого типа кровельной конструкции, перед монтажом односкатной крыши необходимо изучить особенности ее эксплуатации, а также положительные и негативные стороны именно такого выбора. К преимуществам данной конструкции можно отнести следующие моменты:

  • возможность использовать любой кровельный материал. Это обусловлено тем, что значение угла наклона односкатной крыши может быть минимальным, то есть она может быть полностью плоской;
  • меньшая парусность из-за наличия одного ската, а не двух. Такой тип конструкции можно использовать даже в очень ветреной местности;
  • простота монтажа и эксплуатации. Односкатную кровлю достаточно легко можно построить своими руками;

Сильные и слабые стороны такого решения

Односкатная кровля, как и любая другая строительная конструкция, имеет свои недостатки:

  • Слабое соскальзывание снега. В зимнее время в регионах с обильными снегопадами это может вызывать значительное увеличение нагрузки на стропильную систему и фундамент. Во избежание подобных явлений угол уклона ската рекомендуется делать максимально большим.
  • Нет возможности обустроить чердак или мансарду.
  • Слабая энергоэффективность. Утеплить односкатную кровлю довольно проблематично.
  • Эстетическая составляющая. В этом отношении крыша с одним скатом уступает традиционным двухскатным конструкциям.

Все вышеперечисленные причины делают односкатные крыши непривлекательным вариантом при оформлении жилищ: чаще всего таким образом оснащаются различные подсобные помещения.

Сильные и слабые стороны такого решения

Среди сильных сторон конструкций данного типа можно выделить следующее:

  • Дешевизна. Выбор в сторону односкатной кровли позволит сэкономить не менее 30% финансов. В первую очередь это касается заметного снижения затрат на стропильную систему и кровельное покрытие. Надежность конструкции при этом не страдает.
  • Простой монтаж. Простая сборка дает возможность снизить затраты на монтажные работы, так как построить гараж с односкатной крышей можно своими руками, без наличия особого опыта в этой области.
  • Быстрое строительство. Сооружается односкатная крыша всего за несколько дней.

Конструкция и типы стропильной системы односкатной крыши

Установка односкатной кровли набирает все большую популярность среди клиентов. При строительстве загородных домов уклон данной крыши надо выполнить к наветренной стороне для предотвращения негативного влияния атмосферных осадков. Такой каркас привлекает заказчиков своей практичностью, долговечностью, стойкостью к нагрузкам от ветра, выгодной стоимостью и длительным сроком службы.

Стропильная система односкатной крыши состоит из таких элементов:

Мауэрлат. Продольные балки берут на себя вес крыши и перенаправляют ее на основание. Мауэрлат не монтируют только в коттеджах из бревен и бруса, в которых его функции осуществляют верхние венцы сруба.

Стропильные «ноги». Ровные доски, которые соединяют верхний и нижний мауэрлат. Толщина балок зависит от веса кровельного материала. Требуемое расстояние между стропилами определяется с помощью инженерного расчета.

Стойка. Вертикальная опора, стоящая одной стороной на несущей перегородке.

Схватка. Ее размещают в горизонтальном положении. При помощи схваток стягиваются стойки, что предотвращает их распирание.

Лежень. Выполняет функции как и мауэрлат, но монтируют данный элемент на внутренние несущие стены коттеджа.

Подкос. Дополнительная опора для стропила.

«Кобылки». Такие элементы используют для создания свеса.

По виду крепежа к опорам односкатная стропильная система может быть наклонной, скользящей и висячей. Стропила наклонного типа опираются под определенным углом на наружные стены. Данные элементы соединяются вверху и опираются на брус, поддерживаемый стойками и подкосами. Стропила скользящего типа опираются на бревно в мауэрлате, соединение их со стенами осуществляется при помощи «скользяшек». Эта стропильная система часто применяется при строительстве загородных домов из бревен. Данный вид стропил позволяет компенсировать сравнительно большую усадку сруба и защищает конструкцию от разрыва в месте соединения.

Читайте также:  Вентиляция инкубатора: виды и влияние на вывод птенцов

Висячие стропила являются одними из наиболее трудоемких для монтажа. Данные элементы собирают совместно с обрешеткой на поверхности земли, а после этого в собранном состоянии поднимают наверх сооружения и монтируют на подготовленные опоры. Также требуется не только поднять стропильную систему, но и аккуратно перенести ее на опоры, что является довольно трудоемкой операцией.

Квалифицированные специалисты компании «ИнноваСтрой» предлагают клиентам экономически выгодное проектирование собственного загородного дома с оригинальным внешним видом и интерьером. Цена индивидуального проекта рассчитывается исходя из величины площади коттеджа, объема выполняемых работ, окончания сроков создания разработок, качества стройматериалов, применяемого оборудования, архитектурных особенностей объекта. При проектировании загородного дома наши сотрудники учтут технологические и конструктивные моменты будущего сооружения. Мы займемся выбором качественного основания для здания и подробно рассчитаем прочность его несущих элементов.

Качественный проект создается с точным соблюдением утвержденного технического задания. Персональные разработки дают возможность клиенту и его родственникам подобрать удобную планировку каждого помещения коттеджа. Благодаря применению энергоэффективного оборудования наши сотрудники оптимизируют расходы заказчика при эксплуатации загородного дома.

Функции стропил

Конструкция стропильного каркаса крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые образуют фермы. Шаг, величину сечения между стропилами и другими опорами определяет расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации. Кровельный каркас выполняет следующие функции:

  1. Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные уголками, равномерно распределяют вес кровли, который может достигать с учетом снеговой нагрузки до 500-600 кг. Чем больше сечение стропил и меньше шаг между ними, тем большую несущую способность имеет конструкция.
  2. Придание уклона и формы. Стропила, расположенные под углом к основанию крыши, формируют наклонную плоскость скатов, благодаря чему на поверхности кровли не скапливается снег и вода.
  3. Формирование основания для фиксации кровельного материала. Крепление финишного покрытия кровельного пирога происходит к каркасу кровли. Обрешетка выступает как основа для фиксации покрытия, распределяющая его вес равномерно по стропильным балкам.
Функции стропил

Обратите внимание! Какими должны быть все узлы, стропила и обрешетка кровельной конструкции определяет инженерный расчет. Чтобы определить необходимую несущую способность каркаса, необходимо вычислить суммарную нагрузку, которой он будет подвергаться. Для этого складывают вес кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку с весом стропильной системы.

Инструкция к калькулятру

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Срок службы — здесь указывается срок, на протяжении которого конструкции должны исправно работать.

Про остальные параметры (длины (L и L0), шаг стропил (K), высоты крыши (Н, Н1 и Н2)) и так все понятно. Здесь просто нужно смотреть на рисунок.

Характеристики стропилин:

Для справки, стропилина — это одна из досок стропил.

Материал — здесь выбирается порода дерева, из которой будут изготовлены стропилины, а впоследствии и стропила.

Ширина (B) и высота (D) — размеры сечения стропилины.

Сорт древесины — здесь выбирается сорт древесины, из которого будут изготовлены стропилины.

Пропитка — ставится «Да», если древесина будут подвержена глубокой пропитке антипиренами под давлением.

Нагрузка:

По СНиП «Нагрузки и воздействия» нагрузка на стропила может быть неравномерной. Другими словами, стропилина слева может быть нагружена больше, чем стропилина справа (подробнее об этом в статье: сбор нагрузок на кровлю и стропила). Поэтому, если рассчитывается лишь одна стропилина, то нормативные (qн)  и расчетные (qр) нагрузки берутся максимальные (в нашем случае слева). А если расчет стропил крыши производится так, как в случае с затяжками (когда рассчитывается стропило целиком), то нужно указывать и нагрузки слева (qн1, qr1) и нагрузки справа (qн2, qr2).

Результат

Длины (L1 и L2) — расчетные длины стропилин.

Углы наклона (P, P1 и P2) — углы наклона стропил и подкоса. В случае с подкосом угол наклона Р2 желательно делать в пределах 45-53°.

Реакции (VA, VB и VC) — реакции, возникающие на опорах.

Усилия (NA, NC, ND и NE) — усилия, возникающие в затяжке.

Гибкость стропилины — параметр необходимый для расчета стропил на сжатие.

Расчет по прочности:

Gстропил. — напряжение, возникающее в стропилах.

Rтреб — требуемое расчетное сопротивление древесины. Если возникающее напряжение превышает его, то стропилы по прочности не проходят. В этом случае нужно, либо уменьшать шаг стропил, либо увеличивать их сечение.

Читайте также:  Как сделать вывод вентиляции через крышу

Запас — в случае, если Gстропил.>Rтреб, то здесь показывается на сколько превышено напряжение в стропилах; в противном случае (Gстропил.<Rтреб) в данной графе отображается запас прочности.

Примечание: в случае, если стропилина имеет три опоры, то расчет по прочности производится в двух вариантах:

  • Вариант 1 — на усилия и момент, возникающие на средней опоре.
  • Вариант 2 — на усилия и момент, возникающие в большем пролете (L1 или L2).

Расчет по прогибу:

В принципе, если Вы строите дом себе, то на него можно не обращать внимания при условии, что стропила по прочности проходят.

Fстропил. — прогиб, который возникает под действием нагрузок.

Fmax — максимально допустимый прогиб для стропил.

Запас — здесь отображается, либо процент запаса (положительная цифра), либо на сколько действительный погиб стропил крыши превышает максимально допустимый (отрицательная цифра).

Монтаж односкатной крыши – пошаговая инструкция

1. Установка стропильной системы

Возможны два варианта устройства стропильной системы:

  • установка несущих элементов крыши (стропил) на стены, которые находятся на разных уровнях. Исключение абсолютно плоские кровли;
  • изготовление треугольных ферм, объединяющих в себе стропило, балку и стойку. Такая конструкция может быть изготовлена, если стены находятся на одном уровне.

Первый вариант установки стропил более дешевый, поскольку упрощает монтаж и снижает расход древесины. Но, в данном случае требуется поднять несущую стену на нужную высоту. Чтобы упереть в нее верхнюю часть стропильной ноги.

Второй, наоборот, увеличивает расход древесины. Но снижает сроки монтажа и упрощает работу, потому, что монтаж треугольников может быть выполнен на земле. С другой стороны, для того, чтобы поднять уже готовые треугольники, нужны специальные приспособления.

На качество монтажа или сроки эксплуатации стропильной системы выбор способа не влияет. Таким образом, окончательный выбор за застройщиком.

Второй момент, который важен при строительстве крыши – это устройство стропильной ноги. А точнее, необходимости использовать подкосы (дополнительные опоры). Количество и место установки подкосов зависит от:

  1. расстояния между стеной и местом примыкания кровли;
  2. длины стропильной ноги;
  3. веса стропильной ноги (вида древесины и ее диаметра, сечения);
  4. угла наклона кровли;
  5. вида кровельного материала;
  6. вида теплоизоляционного материала.

2. Установка мауэрлата

Мауэрлат – это дополнительный элемент, позволяющий равномерно распределить нагрузку на несущие стены. На него опирается нижний край стропильной ноги.

Мауэрлат устанавливают на несущую стену или между балками и надежно крепят.

Материал, из которого построена несущая стена, определяет вид применяемого крепежа:

  • для кирпичных строений нужно использовать отожженную проволоку;
  • для зданий из пористых материалов – арматуру, длиной равной 2/3 ширины блока;
  • для сруба из бруса – анкерный болт. Но часто верхний венец играет роль мауэрлата;

Совет. Чтобы защитить мауэрлат от влаги нужно положить его на рубероид или другой изоляционный материал.

3. Установка балок перекрытия

Стоит отметить, что стропильная нога, может опираться на балки перекрытия. Тогда шаг установки балки должен соответствовать расчетному шагу монтажа стропил.

Крепление стропильной ноги к балке показано на рисунке.

Вне зависимости от варианта, нога устанавливается на мауэрлат посредством запила. Который нужно выполнить точно, чтобы зазор между ногой и мауэрлатом был минимален.

4. Установка подстропильных ног

5. Монтаж обрешетки односкатной крыши

Шаг обрешетки зависит от вида кровельного материала. Крепится доска обрешетки к стропильной ноге гвоздями.

Совет. Для односкатных крыш на мансардном этаже нужно заранее продумать место установки мансардного окна. В этом месте обрешетка не нужна, зато требуется установить две горизонтальные перемычки для более надежного крепления окна. Перемычки выполняются из того же материала, что и стропильная система.

Строительство односкатной крыши – видео

6. Утепление односкатной крыши

Выполняется любым теплоизоляционным материалом.

Последовательность утепления:

  • крепление гидроизоляции. Пленка крепится внахлест строительным степлером;
  • укладка утеплителя;
  • выполнение контрооберештки. Она нужна, чтобы пленка пароизоляции не касалась утеплителя;
  • укладка паробарьера.

Совет. Эффективнее использовать мягкий утеплитель, он лучше заполняет пустоты и более простой в монтаже.

При минимальном уклоне кровли лучше использовать сыпучие утеплители – керамзит или опилки. Даже при затекании воды этот материал не намокает.

7. Монтаж кровельного материала

Выполняется в соответствии с требованиями, которые выдвигает производитель материала. Рекомендуем ознакомиться с технологией монтажа металлочерепицы и ондулина.

Профилактика ошибок и повреждений

Односкатная кровля прослужит дольше, если периодически производить осмотр ее основных элементов. Неверный расчет, неправильный монтаж или повреждение влагой могут привести к необходимости усиления или замены части стропильной ноги или другого элемента. Иногда древесину поражают грызуны или древесные жучки. В зависимости от степени повреждения нужно либо обработать дерево, либо полностью/частично его заменить.

Читайте также:  Точка росы в строительстве деревянного дома

Время от времени нужно удалять мусор, скопившийся на скате кровли. Ведь лишний вес ей абсолютно ни к чему. Он только будет задерживать снег, и увеличивать нагрузку на крышу.

Заключение

В пределах статьи мы постарались подробно рассмотреть все нюансы, касающиеся устройства односкатных крыш. Начиная с изучения преимуществ, недостатков крыши и выбора необходимых для работы материалов, и заканчивая пошаговой инструкцией, как построить односкатную крышу своими руками.

Достоинства односкатных конструкций

Если вы решили строить односкатную крышу самостоятельно, то никаких особенных профессиональных навыков и умений вам не понадобится. Основными достоинствами такого вида крыш являются:

  • простота конструкции (поэтому создание чертежей и выполнение монтажа можно выполнить без привлечения специалистов);
  • устойчивость к климатическому воздействию, но только в том случае, если вы сможете правильно подобрать угол наклона ската;
  • доступность. Односкатная крыша имеет небольшое помещение для чердака, поэтому вы сможете значительно сэкономить на отоплении дома;
  • оперативность монтажа. Строительные работы не займут много времени, поэтому реализовать проект кровли вы сможете действительно в сжатые сроки.

Cечения обрешетки в зависимости от уклона крыши и шага стропил

Все вышеперечисленные преимущества позволяют сделать вывод, что односкатная кровля – это достойный и оптимальный выбор. Кроме того, отдавая предпочтение такой конструкции, вы сможете использовать площадь второго этажа в качестве места для создания мансарды, даже если несущие стены имеют разную высоту. В качестве дополнения можно соорудить веранду или крытую террасу, потому что выступающий край ската неплотно прилегает к строению.

Некоторые особенности стропильной системы односкатной кровли

Односкатная крыша предусматривает два варианта монтажа стропильной системы: висячий и наслонный способ. Висячие стропила устанавливаются, когда в доме больше нет несущих перегородок, кроме внешних. В этом случае края стропилин устанавливаются на усиленный мауэрлат:

Некоторые особенности стропильной системы односкатной кровли

И еще пример строительства односкатной крыши с малым пролетом на каркасной бане:

Наслонные стропила можно устанавливать с дополнительной подпоркой в виде стоек, установленных строго перпендикулярно на лежни несущих внутренних стен. Кроме того, существует тип подвижного крепления стропил с помощью шарнирных крепежей. Этот способ необходим для кровли срубов и деревянных домов. Так, дерево, усыхая, не деформирует крышу здания.

Некоторые особенности стропильной системы односкатной кровли

Итак, можно сказать, что угол наклона односкатной крыши можно высчитывать самостоятельно. Нужно только вооружиться полезной информацией, опытными советами и статистическими данными по вашему региону. Желаем точных расчетов!

Расчет основных показателей

Чтобы узнать точную величину наклона крыши нужно выполнить несколько математических действий, которые не займут много времени.

При этом следует помнить, что поверхность постройки будет иметь вид прямоугольного треугольника, где большая сторона (гипотенуза) – это длина ската.

Поэтому чтобы посчитать размеры кровли, а именно длину ее поверхности (L), нужно использовать формулу: L=LB/sinA, где:

LB – длина стропил;

A – подходящий угол наклона крыши.

Высота стены от стропил до конька (LC) рассчитывается следующим образом:

LC=LB×tgA

Тангенс и синус нужного угла можно посмотреть в таблице Брадиса.

А чтобы получить более точный результат специалисты рекомендуют к высоте стропил прибавить длину заднего и переднего свеса.

Определяем высоту, на которую требуется поднять стену

Чтобы обеспечить найденный угол уклона односкатной кровли, необходимо одну из стен поднять выше. Насколько выше узнаем, вспомнив формулы расчета прямоугольного треугольника. По ним находим и длину стропильных ног.

Определяем высоту, на которую требуется поднять стену

Как высчитать параметры односкатной крыши

При расчете не забудьте, что длина получается без учета свесов, а они нужны чтобы защитить стены дома от осадков. Минимальный свес — 20 см. Но при таком маленьком выступе за пределы здания смотрится односкатная крыша куцей. Поэтому обычно делают свесы не менее 60 см на одноэтажных зданиях. На двухэтажных они могут быть и до 120 см. В данном случае ширина свеса определяется исходя из эстетических соображений — крыша должна смотреться гармонично.

Пример рисунка в ScratchUp

Определяем высоту, на которую требуется поднять стену

Проще всего определить насколько надо продлить кровлю в дизайнерских программах, позволяющих прорисовать здание в масштабе и «поиграться» со свесами. Отображаться все должно в 3-х измерениях (наиболее популярная программа ScratchUp). Покрутите в ней разные размеры свесов, определитесь, с каким смотрится лучше (это если проекта нет), а потом заказывайте/делайте стропила.