Расчет угла ската крыши
Как рассчитать угол ската или высоту фронтона?
На представленном рисунке применены следующие условные обозначения:
— Lc — длина стропильной ноги;
— Lbc — высота фронтона от балок перекрытия до пересечения с плоскостью кровли;
— Lсд – ширина дома;
— А – выбранный или рассчитываемый угол наклона ската.
Если вспомнить базовый школьный курс тригонометрии и вооружиться калькулятором, то не представит никакого труда рассчитать все параметры будущей крыши, опираясь на исходные величины. Ширину здания несложно промерить, а в качестве второго параметра может выступать либо желаемая высота фронтона, либо выбранный угол ската кровли.
Итак, если за основу берется ширина здания и планируемая высота фронтона, то угол ската несложно рассчитать формулой:
TgA = Lbc Lсд
Если же в основу расчетов принимается выбранный угол ската кровли, то высота фронтона будет равна:
Lbc = TgA× Lсд
Теперь несложно рассчитать и длину стропильной ноги:
Lc = Lсд СosА
При этом не забываем, что длина стропила, вычисленная подобным образом – это только до пересечения с плоскостью стен, без учета козырьков с фасадной и тыльной стороны здания.
Уклон угла ската выбирается в зависимости от некоторых критериев, одним из которых является выбранный вид кровельного материала, так как для каждого из них рекомендовано выбирать определенное значение или параметр, максимально близкий к нему, например:
— Профнастил требует уклона не менее 8º.
— При применении металлочерепицы, можно делать крышу со скатом в 30º.
— Для шифера хорошо подойдет величина угла в 20—30°.
— Для рулонных кровельных материалов, таких, как рубероид, а также другой мягкой кровли рекомендован угол уклона ската от 5—7°, но не меньше.
Кроме вышеперечисленных данных, нужно разбираться, какие виды стропильных систем бывают.
Выбор угла наклона кровли
Угол уклона кровли определяется по совокупности показателей — ветровой и снеговой нагрузки и типа кровельного материала. Сначала определяются с углом по климатическим условиям (в зависимости от количества осадков и ветровых нагрузок). После смотрят на минимальный рекомендованный уклон для выбранного типа кровельного материала (в таблице ниже).
| Наименование кровельного материала | Минимальный угол наклона (в градусах) |
|---|---|
| Асбоцементный шифер и ондулин | 6° |
| Цементно-песчаная и керамическая черепица | 10° |
| Гибкая битумная черепица | 12° |
| Металлочерепица | 6° |
| Асбо-цементные или сланцевые плиты | 27° |
| Стальные оцинкованные, медные, цинк-титановые листы | 17° |
| Профнастил | 6° |
Если желаемый угол больше, все нормально, если меньше (что бывает очень редко) — его увеличиваете до рекомендованного. Делать крышу с углом, меньшим чем минимальный угол, рекомендованный производителем кровельного покрытия, не стоит однозначно — будет течь на стыках. Чтобы проще было ориентироваться, скажем, что для Средней полосы России рекомендованный уклон односкатной кровли — 20°. Но цифру желательно считать для каждого региона, и даже для разного расположения постройки на участке.
Кстати, имейте в виду, что разные производители одного и того же вида кровельного материала могут требовать разный минимальный уклон. Например, укладка металлочерепицы одной марки может производится на кровли с минимальным уклоном в 14°, другой — в 16°. И это при том, что ГОСТ определяет минимальный уклон в 6°.
Также стоит помнить, что при скате до 12° чтобы обеспечить герметичность любого кровельного материала, необходимо промазывать все стыки материала жидким гидроизоляционным составом (обычно — битумной мастикой, реже — кровельным герметиком).
Достоинства и недостатки односкатных крыш
К преимуществам крыш с одним скатом относятся:
Незамысловатая конструкция
В процессе составления проекта надо учесть лишь несколько моментов:в случае большой площади ската снеговая нагрузка будет увеличена;
кровля с одним скатом не боится нагрузок от ветра, однако важно позаботиться о том, чтобы плоскость крыши была направлена навстречу ветру. Нагрузки от снега и ветра можно компенсировать с помощью увеличения угла наклона и усиления системы стропил.
Экономичность
По сравнению с простой двускатной кровлей здесь понадобится приблизительно в 2 раза меньше древесины и времени на выполнение строительных работ.
Простота. Построить конструкцию можно без особых знаний, навыков и крупногабаритной техники. Все детали имеют маленький вес, перемещать и укладывать их можно вручную. Опорный пояс закрепляется на стенах различной высоты, а стропила монтируются на мауэрлат. Если есть необходимость, на основание можно установить вспомогательные опоры по вертикали. Их следует обвязать брусом. В таком случае стропильные ноги должны быть установлены на более высоком уровне.
Высокий показатель использования площади. Верхний этаж будет использован на 100%. Здесь можно устроить балкон и большие окна от напольного основания до потолка.
Существенных недостатков у крыш с одним скатом нет. Есть лишь несколько особенностей, отличающих этот вид устройства кровли от других:
- специфический внешний вид. Одиноко стоящая высокая постройка с односкатной крышей понравится не всем, однако если правильно спроектировать дом и вписать его в существующий дизайн участка, то этот недостаток можно превратить в преимущество: совмещенная крыша из нескольких скатов на различных уровнях составит достойную конкуренцию вальмовой. В этом случае особое значение имеет кровельное покрытие. К примеру, ондулин может украсить и подчеркнуть изгибы односкатной постройки, а профнастил сделает здание похожим на сарай;
- маленькая высота чердачного помещения. Но ведь его можно и не устраивать, всё будет зависеть от проекта. Например, в помещении для сна потолок должен быть низким, а в холле и комнате для игр — наоборот. Следовательно, постройки с единым скатом позволяют сэкономить финансы на строительных работах.
Что представляет собой односкатная крыша
Односкатная крыша, в отличие от привычной для многих стандартной кровли, имеет одну плоскость со стропильной системой, которая находится под определённым углом. Уклон задают с помощью перепада высоты стен или стропильной системы.
Если угол задан стенами здания, то под крышей не будет чердака, пустого свободно пространства. Во втором случае чердак будет, он может использоваться жильцами на их усмотрение. Некоторые даже создают утеплённые мансарды. Но такие проекты можно встретить нечасто, потому что полезной площади в проекте дома с односкатной крышей будет немного.
Минимализм в современной архитектуре становится более предпочтительным. На смену вычурности приходят простые формы, поэтому проекты одноэтажных домов с односкатной крышей или двухэтажных сооружений стали актуальными на сегодняшний день. Такие дома не выглядят просто и скучно, они смотрятся стильно и оригинально за счёт расположения крыши, её угла, игры с материалами, панорамных окон и т. д.
К особенностям односкатной крыши относятся:
- простота — крыша легко проектируется, а установку может осуществить даже человек, не имеющий профильного образования и соответствующих навыков. Стропильная система также проста в исполнении, главное — правильно сделать расчёты и вымерить расстояние;
- небольшой вес — независимо от габаритов дома и площади крыши конструкция получается в разы легче стандартной двускатной крыши;
- экономия — здесь не всё так однозначно. Несмотря на то что пиломатериалов, крепёжных элементов и теплоизоляции на один скат нужно меньше, площадь от этого не меняется, к тому же такую крышу нужно хорошо утеплять. Для отвода осадков требуется более прочная система водоотведения с повышенной пропускной способностью и увеличенным количеством крепёжных элементов.
Некоторые считают, что дома с односкатной крышей смотрятся неэстетично, но это не так. При правильном проекте и хорошей фантазии можно создать настоящий шедевр. Из-за того, что многие привыкли к двускатным крышам, односкатные могут казаться несуразными и чужеродными. Но стоит только спроектировать оригинальный подходящий фасад — и сооружение будет выглядеть дорого, необычно и современно.
Виды стропильных систем на односкатной крыше
Стропильная система при обустройстве односкатной кровли может исполняться в одном из трех вариантов, выбор которых зависит от типа и размеров строения:
Висячая система устанавливается в редких случаях, когда между основными несущими стенами нет капитальных перегородок. При постройке такой крыши, для удобства работы, на балки перекрытия укладывается временный настил из досок. На этой основе и собираются фермы стропильной системы. Чтобы висячая система была надежной, параллельные стены, на которые будут укладываться балки перекрытия, должны быть выведены на одинаковую высоту. При необходимости этот тип конструкции применяют в домах, выстроенных из любых используемых в строительстве видов материалов.
Стропильная система может представлять собой конструкцию по типу фермы
Если в чердачном помещении запланирована комната, то вентиляция устраивается, как для жилого помещения.
Если же конструкция будет выполнять только роль чердака, то вентиляция должна быть усилена, так как помещение не будет отапливаться. Вентиляция в этом случае должна функционировать эффективно, чтобы здесь не скапливалась влага и не возникала сырость и плесень, которая со временем появится и в доме.
Наслонные стропильные системы отличаются тем, что их устанавливают в строениях с внутренними капитальными перегородками, которые становятся дополнительными опорами для балок перекрытия.
Крепление стропил на мауэрлате
В наслонных системах стропила устанавливают жестко на фронтонную стену, на которой заранее установлен мауэрлат, а нижний их край может быть зафиксирован как жестко, так и на скользящие крепления. Такими конструкциями односкатной крыши в основном покрывают кирпичные или каменные дома.
Для жесткости конструкции устанавливают дополнительные распорные элементы. Существует несколько систем их установки, в зависимости от того, сколько должно быть свободного места в чердачном помещении, угла уклона ската и массивности стропил.
Скользящая стропильная система используется в основном для бревенчатых срубов, так как она позволяет избежать деформации конструкции крыши, если дом даст усадку. При устройстве этого вида крыши, стропила жестко фиксируют на фронтонной стене, на мауэрлате, а нижнюю их часть крепят к мауэрлату исключительно скользящими креплениями, которые при колебаниях стен дома дают возможность стропилам принимать удобное положение.
Скользящие крепления стропил к мауэрлату
Особенности проектирования и расчёты
Стропильная система односкатной крыши представляет собой ряд уложенных параллельных деревянных наклонных балок. Сами стропила становятся основанием для обрешётки под укладку кровельного покрытия.
В основу проектирования крыши закладывают расчёты таких параметров, как:
- угол наклона и его направление;
- форма и конструкция стропил;
- сечение и длина несущих балок;
- сложность конструкции ферм;
- теплоизоляция.
Угол наклона и его направление
Чем больше угол, тем круче уклон крыши. Минимальная его величина определяется в соответствии со СНиПом 2.01.07-85*. Пользуясь его картой и таблицей, определяют максимальную снеговую нагрузку в месте строительства бокса и основное направление ветров.
На основании этих данных находят в соответствующей таблице оптимальный угол наклона кровли. Направление наклона крыши выбирают в сторону преобладающих ветров с тем, чтобы силовой поток воздушных масс прижимал книзу крышу.
Кроме этого, наклон крыши должен способствовать быстрому сходу тающего снега, а также соответствовать определённому виду кровельного покрытия:
- от 10 до 200 – профилированный настил;
- более 200 – шифер, ондулин, натуральная черепица;
- от 250 – металлочерепица.
Форма и конструкция стропил
Стропила, подстропильные ноги, опорные балки, лежени и подкосы изготавливают из трёх видов древесины:
- Цельный брус.
- Брёвна.
- Клееный брус.
Цельный брус
Стропила и подстропильные элементы изготавливают из бруса. Это самый популярный материал для монтажа кровельных систем.
Брёвна
В редких случаях опорную часть кровли гаража возводят из брёвен. Для этого используют стволы деревьев ø 15 – 20 см, очищенные от коры и обработанные антисептиками.
Клееный брус
Его получают путём склейки отдельных досок в единый монолит в заводских условиях. Материал обладает повышенной несущей способностью, но «боится» повышенного уровня влажности. Такие стропила обойдутся дороже, чем балки из цельного бруса и брёвен.
Если высокая часть крыши располагается над воротами гаража, то стропила удлиняют свесами с кровельным покрытием с целью защиты от осадков место въезда и выезда автотранспорта из бокса.
Сечение и длина несущих балок
Стандартный размер гаражного бокса равен 3 х 6 м. Длина стропил, в случае прокладки в длинную сторону, будет примерно равна 6,2 – 6,5 м, в зависимости от длины свесов. Нередко стропила монтируют параллельно плоскости ворот бокса. Тогда балки изготавливают длиной 3,2 – 3,4 м.
При длине более 6 метров несущая балка с остальными элементами образует рамную опорную конструкцию – ферму. Что касается сечения несущих балок, то при длине пролёта до 3,5 метров (с учётом свесов) достаточно использовать цельный или клееный брус 50 х 150 мм, или брёвна ø 150 мм. При длине 6 метров и более использую брус сечением 50 х 200 мм или брёвна ø 200 мм.
Сложность конструкции ферм
Ферма отличается от простой стропильной системы тем, что внутри рамы устанавливают одну или две дополнительные распорки (подстропильные ноги). Их функция заключается в том, чтобы максимально разгрузить пролёт стропил. Такие стропильные системы называют висячими.
Различные решения конструкции ферм представлены на нижнем рисунке. На нижнем фрагменте рисунка представлена схема перекрытия кровлей пролёта гаража длиной от 12 до 16 метров. Такие гаражи строят для предприятий, содержащих свой автопарк.
Теплоизоляция
Утепление кровли имеет смысл, если бокс будет отапливаться. Для этого устанавливают котлы различной конструкции, электрообогреватели или протягивают трубы к радиаторам от домового котла. В любом случае, чтобы удержать тепло внутри гаража нужно утеплять не только пол, стены, но и потолок.
Так как рулонный материал утеплителя бывает шириной 1м и 1,2 м, то шаг между балками выдерживают в этом размере по осям. Утеплитель при укладке плотно занимает своё пространство, не оставляя щелей. Теплоизоляционные маты толщиной 50 мм укладывают внахлёст, в три слоя.
Во втором варианте, когда односкатная крыша гаража представляет собой железобетонные плиты, уложенные под наклоном на стены разной высоты, утепление кровли производят следующим образом:
- по периметру крыши устраивают борта высотой 150 – 200 мм. Это может быть продолжением кладки стен или специальные щиты из листового материала;
- сухую поверхность плит очищают от грязи и мусора;
- застилают плёночной пароизоляцией;
- всё засыпают керамзитом толщиной 100 – 150 мм;
- засыпку уплотняют подручными средствами;
- поверх делают стяжку из цементного раствора марки не менее М 150 и толщиной 50 мм;
- стяжку укрывают мягкой кровлей на битумной мастике.
Строительство двухскатной крыши пошагово
Монтаж мауэрлата двухскатной крыши
Мауэрлат принимает на себя всю нагрузку от крыши и передает ее на стены, поэтому в качестве мауэрлата выбирают достаточно толстый и крепки брус. Толщину выбирают исходя из толщины стены, на которую он опирается. Как правило толщину мауэрлатного бруса стремятся выбрать равной или приближенной к толщине стены.
Укладывать мауэрлат необходимо заподлицо с внешней частью стены, прочно соединив их вместе. Для соединения мауэрлата со стеной еще на этапе возведения стен закладываются (заливаются в армопояс) анкерные болты или проволока. Если в качестве крепежа используется проволока, то после укладки бруса он крепко обвязывается этой проволокой вокруг и остается в таком виде крепко закрепленной. В случае, если в стену были замурованы анкерные болты, в мауэрлате предварительно сверлятся сквозные отверстия, которыми брус насаживается на болты и затягивается сверху гайками с широкими шайбами.
Важно также не забыть уложить слой гидроизоляционного материала в виде прокладки между стеной и мауэрлатом. В качестве гидроизоляции, как правило, используется рубероид или подобные материалы. Подробнее о закреплении мауэрата рассказано в данном видео
Подробнее о закреплении мауэрата рассказано в данном видео
Установка стропил двухскатной крыши
После того как подготовлено основание, приступают к сборке стропильной системы двухскатной крыши. Монтаж стропил можно выполнить несколькими способами: устанавливать стропила сразу на крыше или некоторые элементы конструкции выполнить на земле, а затем поднять с помощью специального оборудования в место установки. Правильно выставить стропила на двухскатную крышу своими руками без помощи напарника достаточно проблематично, поэтому лучше воспользоваться помощью, чтобы не ошибиться и не свести на нет все усилия.
Чтобы проще было крепить брусья, на каждой стене стоит разметить точки крепления и соединить противоположные стены балками (лежнями), на которые будут установлены стойки для подпорки стропил. На стойки устанавливается коньковый брус, который является направляющим для установки стропильной системы. Для того чтобы соединить стропила максимально точно, чтобы весь скелет из стропил был одинаковый, пользуются шаблонами. Так вы сможете избежать провалов и перекосов в кровле.
После установки конькового бруса приступают к самой ответственной части – монтажу стропил (уже скрепленных между собой или отдельно)
При этом важно постоянно следить за уровнем и ровностью установки. Крепят стропила между собой, как правило, на гвозди или при помощи железных скоб. Распространенные схемы выставления стропил на двухскатную крышу и их крепления друг с другом показаны на рисунке ниже
Распространенные схемы выставления стропил на двухскатную крышу и их крепления друг с другом показаны на рисунке ниже.
После выполнения каркаса крыши требуется выполнить установку вспомогательных крепежей для улучшения жесткости кровли. Для этого устанавливают подкосы и средние коньки.
Предлагаем вам посмотреть видео, в котором наглядно показана установка стропил своими руками для двухскатной кровли.
Обрешетка двухскатной крыши
Обрешетка двухскатной крыши в простейшем случае представляет собой монтаж поперечных досок на стропила для укладки на нее кровельного материала. Но, как правило, современная кровля представляет собой более сложный пирог из различных слоев.
После установки обрешетки крыша накрывается слоем гидроизоляции, слои которой монтируются с напуском друг на друга, а стыки скрепляются скотчем.
Следующим шагом идет закрепление контробрешетки – планок, закрепляемых под углом 90 градусов к основной обрешетке. Это нужно для обеспечения вентилируемого зазора в пироге кровли для избавления от влаги.
На заключительном этапе монтажа двухскатной крыши производят укладку кровельного покрытия, выбор которого, как было сказано в начале статьи, зависит как от нескольких факторов, включая финансовую составляющую
Внешние работы по установке крыши заканчиваются подшивкой карнизов и обустройством фронтонов, если они не являются частью стен. После этого переходят к внутренним отделочным работам и утеплению крыши, если в этом есть необходимость. Подробно об утеплении кровли мы поговорим в следующих статьях.
Стоит отметить, что построить двухскатную крышу своими руками не так сложно, главное правильно произвести расчеты и пошагово следовать пунктам инструкции, чтобы не упустить важных моментов при монтаже.
Краткая видеоинструкция по устройству двухскатной крыши представлена на видео:
Конструкция стропильной системы
Стропильная система односкатной крыши не представляет из себя ничего сложного, особенно для тех, кому знакомо устройство двухскатной. Она состоит из тех же основных опорных элементов, которые демонстрирует схема:
- Мауэрлат. Прочное, массивное основание, изготовленное из бруса сечением 150х150 мм. Мауэрлат крепят на верхнюю часть стен, чтобы он брал на себя вес кровли и перенаправлял его на фундамент. Его не устанавливают лишь в домах из бревна и бруса, в которых задачи мауэрлата выполняет верхние венцы сруба. В сооружениях из кирпича ил газосиликата по верхнему краю стены налаживается опалубка и заливается бетонная стяжка.
- Стропильные ноги. Стропила представляют собой ровные, прочные бруски из дерева сечением 50х150 мм или 100х150 мм. Они опираются на стены, образуя геометрию скатов. Шаг между двумя стропильными ногами выбирают в промежутке между 60-120 см. Нужно учитывать, что как слишком редкий, так и слишком частый шаг нежелателен: если стропил необоснованно много, конструкция получится слишком тяжелой, если мало – не выдержит веса кровельного материала.Расстояние между стропилами определяют инженерный расчет.
- Подкос. Также называемый подстропильная нога элемент дополнительной опоры. Он под углом отходит стойки, подпирая серединную часть стропила, предотвращая его прогиб. Подкосы также изготавливают из дерева, досок сечением 50х150 мм.
- Стойка. Вертикальная опора, которая одной стороной стоит на несущей перегородке, а другой подпирает стропильную ногу, перенося ее вес на фундамент здания. Шаг между стойками должен быть 1,2-1,5 м, большее расстояние не обеспечивает должной поддержки.
- Лежень. Изготавливают из того же материала, что и мауэрлат, выполняет он такие же функции стой лишь разницей, что устанавливается на внутренние опорные стены.
- Схватка. Горизонтально расположенная доска, стягивающая две стойки, предотвращающая их распирание.
- Кобылки. Используют, если длины стропильных ног недостаточно для сооружения свеса крыши. Это доски меньшего сечения, с помощью которых удлиняют стропила. Расстояние от стенды до конца кобылки должно быть не менее 40 см.
Особенности и преимущества односкатной крыши из профнастила
Перед тем как речь пойдет непосредственно о постройке такой крыши, требуется ознакомиться с ее достоинствами. Такая конструкция получается достаточно легкой за счет простой системы стропил. И этот показатель является актуальным при возведении строений с далеко не мощными несущими стенами. А потому такой тип кровли часто выбирается при строительстве сараев, гаражей и других хозяйственно-бытовых построек.
Профнастил для крыши
Также одно из главных преимуществ – это простота самой конструкции, позволяющая выполнить все работы своими руками, не привлекая специалистов. В любом случае, придется произвести ряд требуемых для проектирования расчетов, но они довольно просты и можно ограничиться несложным чертежом.
Стропильная система – самый важный элемент кровли, отвечающий за способность всей конструкции выдерживать нагрузки
Как уже было отмечено выше, такая крыша является экономной. Для ее обустройства потребуется куда меньше материалов, чем для строительства даже самой простой двухскатной крыши, так как площадь ее меньше. И потребуется не только мало профнастила или досок для стропил, но и утеплителя, гидроизоляционного и других материалов. Хотя при этом площадь строения может остаться достаточно большой.
Выбор профлиста
Еще один плюс односкатного типа крыши заключается в том, что она способна противостоять воздействию ветра и потому часто строится в регионах, где ветровая нагрузка является критической. Главное – выбрать правильное направление уклона в соответствии с розой ветров, которая уже давно определена учеными на всех территориях земного шара.
Кровля из профнастила своими руками
К плюсам можно отнести и экономию тепла внутри помещения – односкатная крыша имеет как раз ту форму, которая наилучшим образом воздействует на циркуляцию воздуха, но при этом под ней формируется особая зона, где происходит накопление нагретых воздушных масс, отдающих свою энергию материалам кровли и нагревают ее.
Почему же такую крышу рекомендовано крыть профнастилом? Все просто – этот материал является недорогим, легким, простым в монтаже, но при этом долговечным и прочным – сроки службы при правильной укладке составляют десятилетия. Также профнастил можно приобрести абсолютно любого цвета, так как цветовая гамма материала достаточно богата.
Чертеж обустройства односкатной крыши из профнастила
Главными недостатками такой кровли являются следующие:
- необходимость очистки от снежных масс зимой, так как уклон кровли мал и не дает возможности снегу сходить самостоятельно;
- во время дождя профнастил достаточно сильно шумит и если не обеспечить хорошую звукоизоляцию, то находиться под такой кровлей длительное время будет непросто.
Кровельный профнастил
