Каким должен быть наклон крыши частного дома
Уклон скатов нельзя просто сделать таким, каким хочется. Это важнейший параметр кровли, от которого зависит не только эстетика дома, но и требования к его конструкциям, вплоть до фундамента. Поэтому, чтобы правильно выбрать наклон крыши, нужно учесть сразу несколько факторов. Каких? Расскажем в статье.
Что влияет на угол наклона крыши
Уклон скатной кровли, в основном, зависит от четырех факторов:
Есть еще и второстепенные параметры. Например, оптимальные углы наклона крыши зависят от того, как часто будут обслуживать кровлю, планируется ли ставить на ней оборудование или делать озеленение. Но они обычно не имеют решающего значения.
Когда снега — много
Каждая кровля может выдержать только строго определенную максимальную нагрузку. Эта нагрузка прямо зависит от параметров стропильной системы, опосредованно — от несущей способности стен и фундамента. Превышение максимальной нагрузки приведет к обрушению крыши со всеми вытекающими из этого последствиями. Как это связано с тем, какой уклон должен быть у крыши? Все просто: с его помощью можно влиять на нагрузку.
При небольшом уклоне на крыше может нарасти большая снеговая шапка
Дело в том, что общая нагрузка на кровлю — это сумма двух составляющих в пересчете на 1 м 2 :
Именно снеговая нагрузка и, в меньшей степени, ветровая интересуют нас, когда мы определяем, какой уклон крыши нужно сделать.
Снеговая нагрузка, согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», вычисляется по формуле S0 =Sg·μ. Значение Sg — это нормативный вес снегового покрова в районе строительства и его изменить нельзя. А вот μ — поправочный коэффициент, на который прямо влияет угол наклона кровли. Рассчитывается он по-разному для разных видов крыш, но общий принцип прост: чем больше наклон кровли, тем меньше снеговая нагрузка.
Например, для односкатных и двускатных кровель μ=1, если угол ската крыши меньше 30°, и μ=0, если наклон больше 60°. Для промежуточных значений углов поправочный коэффициент вычисляют по формуле: μ = (60°−α)/(60°−30°), где α — это как раз угол наклона кровли.
Это означает, что пологая крыша с уклоном 20 градусов будет держать на себе полный вес снежного покрова, в то время как для крутой кровли, наклоненной под 65°, снеговую нагрузку можно вообще не учитывать. Все, что между крайними вариантами — наше пространство для маневра.
То есть, меняя угол ската кровли в диапазоне от 30° до 60°, мы уменьшаем или увеличиваем снеговую нагрузку. Угол, при котором сумма снеговой и постоянной нагрузки равна несущей способности стропильной системы, и есть минимально допустимый уклон кровли.
Ветер, ветер, ты могуч…
Нормативное ветровое давление, которое рассчитывают по тому же своду правил, что и снеговую нагрузку, от наклона ската крыши не зависит. От ее вида, формы, высоты и других параметров — да. Но не от уклона. Поэтому здесь — не об этом расчетном значении, а о том, как давление ветра в принципе влияет на кровлю.
Если упростить, то чем больше площадь ската и чем ближе к вертикальному его положение, тем больше парусность. То есть на рекламные щиты ветер «давит» с максимально возможной силой, на крыши с крутыми скатами — слабее, но все равно очень существенно. Поэтому в местах с высокой ветровой нагрузкой рекомендуют делать пологие кровли. Так, если уклон крыши 10 градусов, она защищена от «опрокидывания» даже очень сильным ветром. Но, к сожалению, не от срыва.
Если на кровлю с крутыми скатами ветер давит, стремясь опрокинуть ее, то пологую пытается поднять. А когда угол склона крыши небольшой, воздушные массы, обтекающие скаты, создают подъемную силу. И если эта сила станет слишком большой, крышу унесет.
Частично компенсировать этот эффект помогают слуховые окна. Только не люкарны или «кукушки», а небольшие вентиляционные окошки в верхней части фронтона или ската, закрытые решетками-жалюзи. В отличие от обычных окон, слуховые всегда открыты и выравнивают давление снаружи и внутри кровли.
Чтобы избежать избыточного ветрового давления и подъемной силы, в регионах с нормальной ветровой нагрузкой оптимален средний наклон крыши — 30-45°.
Чем кровлю крыть будем?
У всех кровельных материалов, за исключением тех, которые предназначены для укладки на плоскую крышу, есть требования к минимальному углу наклона кровли. А у некоторых ограничен и максимальный уклон ската. Вот, какой уклон крыши должен быть, в зависимости от вида кровельного покрытия:
| Кровельное покрытие | Минимальный наклон | Максимальный наклон |
| Керамическая черепица | классическая — 22°; бобровый хвост — 30°. | 60° |
| Цементно-песчаная черепица | 22-30° | 60° |
| Металлочерепица | 9° | нет |
| Профнастил | 8-10° | нет |
| Фальцевая кровля | 7° | нет |
| Шифер | 25° | 45° |
| Ондулин | 5° | нет |
| Битумная черепица | 6° | нет |
Но не стоит воспринимать числа из этой таблицы, как запрет использовать кровельное покрытие, если угол наклона крыши меньше минимального. Просто, если вы не впишитесь в эти нормы, кровля может потечь. А если скат наклонен под намного меньшим углом, чем допустимо, вероятность протечки близка к 100%.
Впрочем, этого можно избежать. Нужно принять дополнительные меры по герметизации кровли, которые сделают ее практически водонепроницаемой:
Это все сильно увеличивает цену устройства крыши здания — у дома фактически будет два кровельных покрытия. Нижнее — рабочее, которое и защищает кровлю от протекания. А верхнее покрытие будет закрывать нижний гидроизоляционный слой от ультрафиолета и выполнять декоративную функцию.
Поэтому при расчете, сколько должен быть уклон крыши, минимальные углы монтажа кровельного покрытия нужно учитывать, в первую очередь, ради экономии на устройстве кровли. Кроме того, укладка кровельного материала на скат, уклон которого меньше минимального, часто лишает гарантии производителя.
А вот максимальный угол монтажа кровельного покрытия игнорировать нельзя. Если превысить его, то крыша рискует остаться «раздетой» при сильном ветре.
Чердак или мансарда?
Как вы собираетесь использовать подкровельное пространство?
Если планируете просто сделать на нем чердак, тогда уклон кровли значения не имеет — для хранения вещей места хватит. Другое дело, если под скатами будет мансарда. Тогда на угол наклона крыши стоит обратить внимание.
Полезная площадь под односкатной крышей зависит от угла ее наклона больше всего. Этот тип кровли опирается на две стены или подпорки возле них. Следовательно, если крыша очень пологая, то полезная площадь мансарды получается почти такой же, как у нижних этажей. За исключением небольшого участка у стены под нижней частью ската.
Для двускатной, вальмовой, шатровой крыши угол наклона ската имеет значение, если стены дома не заканчиваются в полуметре от перекрытия, а выгнаны на высоту 1,5 м, лучше 2 м. В этом случае пологая кровля не увеличивает доступное пространство — оно и так большое, — а сильно снижает расходы на отопление.
Подведем итоги
Какой должен быть уклон крыши? Зависит от четырех факторов:
Для уменьшения снеговой нагрузки скаты лучше сделать крутыми — при угле 60° и более она равна нулю. Но такую кровлю делают редко, поэтому минимально возможный уклон крыши рассчитывают, исходя из допустимой нагрузки на конструкции.
Так как для снижения парусности правильно сделать уклон крыши небольшим, этот параметр вступает в противоречие с предыдущим. Поэтому в регионах с нормальной ветровой нагрузкой оптимально делать уклон кровли 30-45°.
Кроме того, у многих видов кровельных материалов есть минимально и максимально допустимые углы монтажа. Влияет на уклон и то, что будет под кровлей: чердак или мансарда.
Как определить минимальный уклон кровли
Минимальный уклон кровли зависит от многих факторов. Только основных не меньше пяти, а есть еще и менее значимые, чье влияние незначительно, но оно есть. Поэтому универсального рецепта, вроде «делайте угол наклона ската не меньше X и все будет в порядке», нет. Минимально допустимый уклон крыши всегда нужно считать для каждого конкретного дома, иначе есть риск, что кровля не переживет ближайшую зиму. Не говоря уже о значимой переплате за чрезмерный запас прочности.
Так все работает для скатных крыш. С плоскими проще, поэтому с них и начнем.
Содержание
Плоская кровля с минимальным уклоном
Уклон плоской крыши почти никак не влияет на нагрузку, которую она должна выдерживать. Во всяком случае, его не учитывают при расчетах. Единственная задача уклона — эффективный отвод воды с крыши. То есть минимально допустимый уклон кровли — это угол наклона, при котором вода с крыши стекает достаточно быстро, чтобы избежать повреждения кровельного покрытия из-за ее застоя.
Этот угол не нужно рассчитывать, он есть в строительных нормативах. Если точнее — в СП 17.13330.2017, в первой таблице четвертого раздела этого документа. В ней приведены максимальные и минимальные уклоны кровли в зависимости от используемого вида гидроизоляции. И если максимальные углы сильно отличаются — от 2° до 14°, — то минимальный уклон для всех покрытий одинаков и равен 1°.
Минимально допустимый уклон кровли для скатной крыши
А вот для скатных крыш норматива, где можно точно посмотреть минимальный угол, нет. Поэтому его приходится определять в два этапа:
Большее значение и будет тем минимумом, который нужно посчитать.
Рассчитываем минимальный уклон для крыши по нагрузке
Главная особенность расчета уклона на этом этапе в том, что максимально возможную нагрузку как на несущие конструкции самой кровли, так и на фундамент со стенами, задают заранее. Проще говоря, задача звучит так: несущие конструкции дома могут выдержать не более Х кг на 1 м 2 крыши. Какой минимальный уклон скатов обеспечит такую нагрузку?
Если рассчитанный минимально допустимый угол кровли получается слишком большим, тогда меняют несущие конструкции здания так, чтобы они могли выдержать больший вес. И пересчитывают уклон.
Нагрузки на кровлю бывают постоянными и переменными. Об их расчете — ниже.
Постоянные нагрузки на кровлю
При расчете постоянной нагрузки важно учесть все элементы кровли. Для большей надежности ее рассчитывают с небольшим запасом прочности в 5%. В спорных случаях, например, если на крыше установлены солнечные батареи и в будущем планируется модернизация системы или увеличение количества панелей, запас делают больше — 10-15%. Но этим нельзя увлекаться, поскольку слишком большой запас прочности — это существенные дополнительные расходы впустую.
Переменные нагрузки
Переменные или временные нагрузки на кровлю считают по нормативу СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Их разновидностей довольно много, но для частных домов крайне редко учитывают что-то еще, кроме снеговой и ветровой нагрузки. Даже давление ветра рассчитывают только для некоторых регионов, где оно повышенное, поскольку обычно им можно пренебречь по сравнению с весом снегового покрова.
Снеговая нагрузка на кровлю
Вес снегового покрова — это главный параметр, который влияет на допустимые уклоны кровли. Базовая формула для его расчета проста:
Здесь S0 — это итоговая снеговая нагрузка, Sg — вес снегового покрова на горизонтальной поверхности, который зависит от района строительства, а μ — поправочный коэффициент, который зависит от формы крыши.
Значение Sg определяют по таблице:
| Снеговые районы | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| Sg, кН/м 2 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 |
При этом карта снеговых районов тоже есть в нормативе, вот она.
Как можно догадаться, сложность расчета кроется в коэффициенте μ. Для обычных двускатных и односкатных крыш он считается достаточно просто, но с усложнением формы кровли сложнее становится и расчет.
Особенно запутаны формулы для расчета коэффициента μ кровель с перепадами высот. Это связано с образованием в местах таких перепадов снеговых мешков — участков, куда ветер наметает снег. Из-за этого в снежную зиму около перепадов могут образоваться действительно впечатляющие сугробы — высота в несколько метров отнюдь не исключение для них.
Поэтому, если у вас сложная кровля, крайне желательно привлечь для расчета минимального угла ее наклона специалиста. Ошибка в вычислениях нагрузки обойдется вам намного дороже, чем услуги профессионального проектировщика.
Относительно простые формулы и схемы расчета снеговой нагрузки для односкатных, двускатных и арочных крыш мы собрали в таблицу.
| Вид кровли | Схема и формула расчета |
| Односкатная |  µ=1 при уклоне меньше 30°;µ=0 при уклоне больше 60°;µ=(60°-α)/(60°-30°) для остальных углов. |
| Простая двускатная |  Коэффициент µ рассчитывается так же, как и для односкатной кровли. |
| Двускатная с переходными мостиками или светоаэрационными устройствами по коньку |  Значение µ сначала считают по общей формуле для односкатных и двускатных крыш, после чего умножают его на соответствующий коэффициент. |
| Арочная |  |
В целом, чем больше угол наклона кровли, тем меньше снеговая нагрузка. А для очень крутых кровель с минимальным уклоном скатов больше 60° ее можно вообще не учитывать.
Ветровая нагрузка
Ветровое давление на крышу дома намного меньше веса снегового покрова. Оно бывает даже отрицательным, когда ветер работает на подъем кровли. То есть при расчетах ветровое давление может уменьшить общую нагрузку, а не увеличить. Но, в среднем, ветровая нагрузка все же увеличивает общий распределенный вес, пусть и ненамного. Поэтому ее желательно учитывать при расчете минимального уклона кровли.
Вычисляют ветровую нагрузку wm по формуле:
Здесь w0 — табличное значение ветрового давления, которое зависит от региона строительства; k(ze) — коэффициент, отражающий местность и высоту здания; c — аэродинамический коэффициент.
Значение w0 берут из таблицы ниже.
| Ветровые районы | Ia | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| w0, кПа | 0,17 | 0,23 | 0,3 | 0,38 | 0,48 | 0,6 | 0,73 | 0,85 |
Карта ветровых районов России выглядит так.
Коэффициент k(ze) тоже приведен в таблице в нормативе.
| Высота ze, м | Тип местности | ||
| А | В | С | |
| ≤ 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
| 60 | 1,7 | 1,3 | 1,0 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 100 | 2,0 | 1,6 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,9 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,1 | 1,8 |
| 250 | 2,65 | 2,3 | 2,0 |
| 300 | 2,75 | 2,5 | 2,2 |
Местность типа А — это открытые пространства с единичными препятствиями высотой меньше 10 м. Тип B — это местности, которые равномерно покрыты препятствиями больше 10 м высотой, к примеру, леса или кварталы с малоэтажной застройкой. Тип С — плотно застроенные городские кварталы, включающие здания высотой более 25 м.
Аэродинамический коэффициент c, как и µ, зависит от типа кровли. В частности, для двускатных домов c равен 0,8 для наветренной и -0,5 для подветренной стороны. Для расчета нагрузки берется больший коэффициент.
При сложении снеговой и ветровой нагрузки меньшую из них умножают на коэффициент 0,9. Они переменные, и вероятность совпадения максимальных значений обеих нагрузок по времени настолько мала, что ее нет смысла учитывать при расчете.
Минимальный наклон кровли в зависимости от кровельного покрытия
Ограничение по минимальному углу наклона есть у любого покрытия для скатной кровли. Это связано с наличием стыков, которые могут протечь даже у самых надежных кровельных материалов, если вода на крыше слишком медленно стекает или застаивается.
Минимальный уклон для распространенных кровельных материалов смотрите в таблице ниже.
| Вид кровельного покрытия | Минимальный уклон кровли |
| Шифер | 25° |
| Ондулин | 5° |
| Битумная черепица | 6° |
| Фальцевая кровля | 7° |
| Керамическая черепица | 22° (классика) и 30° (бобровый хвост) |
| Металлочерепица | 9° |
| Профнастил | 8-10° |
| Цементно-песчаная черепица | 22-30° |
Если расчетный минимальный уклон вашей крыши меньше, чем допустимый для выбранного кровельного материала, лучше либо увеличить его, либо поменять вид покрытия. Но если изменить уклон нельзя, а использование конкретного кровельного материала принципиально, есть еще один выход.
Он заключается в использовании специальных гидроизоляционных материалов с проклеенными или даже сваренными стыками. То есть из гидроизоляции нужно, фактически, создать второе, полностью герметичное кровельное покрытие, которое защитит утеплитель от протечек через стыки. При этом основной материал кровли, например, керамическая черепица, будет выполнять скорее декоративную функцию.
Расчет угла наклона крыши
Крыша дома должна быть надежной и красивой, а возможно это при правильном определении ее угла наклона для данного вида кровельного материала. Как рассчитать угол наклона крыши — в статье.
Назначение подкровельного пространства
Перед расчетом угла наклона крыши надо определиться с тем, как будет использоваться чердачное помещение. Если вы планируете сделать его жилым, угол наклона придется делать большим — чтобы помещение было просторнее, а потолки выше. Второй выход — делать ломанную, мансардную кровлю. Чаще всего такую крышу делают из двухскатной, но может она иметь и четыре ската. Просто во втором варианте очень уж сложной получается стропильная система и без опытного проектировщика просто не обойтись, а большинство предпочитает делать все самостоятельно, своими руками.
Чем выше конек, тем больше полезная площадь подкровельного пространства. Но одновременно увеличивается и площадь крыши
При увеличении угла уклона кровли стоит помнить несколько вещей:
Угол наклона отображен через отношение высоты конька и половины ширины здания
Это не значит, что крыши с малым уклоном лучше. Они обходятся по материалам дешевле — меньше площадь кровли, но имеют свои нюансы:
Так что кровли с малым уклоном — тоже не подарок. Вывод: рассчитать угол наклона крыши надо так, чтобы найти компромисс между эстетической составляющей (дом должен смотреться гармонично), практической (при жилом подкровлельном пространстве) и материальной (расходы необходимо оптимизировать).
Угол наклона в зависимости от кровельного материала
Крыша на доме может иметь практически любой вид — может иметь низкие скаты, может — почти отвесные. Важно при этом правильно рассчитать ее параметры — сечение стропильных ног и шаг их установки. Если вы хотите уложить на крышу определенный вид кровельного материала, принимать во внимание надо такой показатель, как максимальный и минимальный угол наклона для данного материала.
| 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° |
Минимальные углы прописаны в ГОСТе (смотрите таблицу выше), но часто производители дают свои рекомендации, так что желательно определиться с конкретной маркой еще на стадии проектирования.
Чаще угол ската крыши часто определяют исходя из того, как сделаны они у соседей. С практической точки зрения это правильно — условия у близлежащих домов аналогичны, и, если соседские крыши стоят хорошо, не текут, можно взять за основу их параметры. Если же по соседству нет крыш с тем кровельным материалом, который вы планируете использовать, можно начать расчеты со средних значений. Они приведены в следующей таблице.
| Тип кровлеьного материала | Рекомендуемый угол наклона минимальный/максимальный | Какой наклон ската делают чаще всего |
|---|---|---|
| Кровля из толя с посыпкой | 3°/30° | 4°-10° |
| Двухслойная толевая | 4°/50° | 6°-12° |
| Цинковая с двойными стоячими фальцами | 3°/90° | 5°-30° |
| Шпунтованная черепица с 4-мя желобками | 18°/50° | 22°-45° |
| Голландская черепица | 40°/60° | 45° |
| Обычная керамическая черепица | 20°/33° | 22° |
| Профнастил и металлочерепица | 18°/35° | 25° |
| Асбоцементный шифер | 5°/90° | 30° |
| Искусственный шифер | 20°/90° | 25°-45° |
| Солома или камыш | 45°/80° | 60°-70° |
Как видите, в графе «как делают» в большинстве случаев есть солидный диапазон. Так что имеется возможность варьировать внешний вид здания даже с одинаковой крышей. Ведь кроме практической роли крыша еще и украшение. И при выборе угла ее наклона немаловажную роль играет эстетическая составляющая. Сделать это проще в программах, дающих возможность отобразить объект в объемном изображении. Если воспользоваться этой методикой, то рассчитать угол наклона крыши в данном случае — выбрать его из определенного диапазона.
Влияние климатических факторов
На угол наклона кровли влияет количество снега, выпадающее за зиму в конкретном регионе. Также при проектировании учитываются ветровые нагрузки.
Карта снеговых нагрузок РФ
Все более-менее просто. По данным многолетних наблюдений вся территория РФ разделена на зоны с одинаковой снеговой и ветровой нагрузкой. Эти зоны нанесены на карты, закрашены разными цветами, так что ориентироваться несложно. По карте определяете местоположение дома, находите зону, по ней — значение ветровой и снеговой нагрузки.
Расчет снеговых нагрузок
На карте снеговых нагрузок стоит две цифры. Первая используется при расчете прочности конструкции (наш случай), вторая — при определении допустимого прогиба балок. Еще раз: при расчете угла наклона кровли пользуемся первой цифрой.
Основная задача расчета снеговых нагрузок — учесть планируемый уклон кровли. Чем круче скат, тем меньшее количество снега может на нем удержаться, соответственно, меньшее сечение стропил или больший шаг их установки потребуется. Для учета этого параметра вводятся поправочные коэффициенты:
Как видим из списка коэффициентов, изменяется значение только на крышах с углом наклона 25° — 60°. Для остальных это действие смысла не имеет. Итак, чтобы определить действительную снеговую нагрузку на планируемую крышу, берем значение, найденное по карте, умножаем на коэффициент.
И все это крыша должна выдержать
Расчет ветровых нагрузок
Влияние снега высчитать просто — чем больше снега в регионе, тем больше возможные нагрузки. Предсказать поведение ветра намного сложнее. Можно только ориентироваться на преобладающие ветра, местоположение дома и его высоту. Эти данные при расчете угла наклона кровли учитываются при помощи коэффициентов.
Карта ветровых нагрузок РФ
Положение дома относительно роза ветров имеет большое значение. Если дом стоит между более высокими зданиями, ветровые нагрузки будут меньше, чем в том случае, когда он находится на открытой местности. Все дома по типу расположения делят на три группы:
Дом считается принадлежащим к данной зоне, если указанное окружение находится на расстоянии не менее 30-кратной высоты дома. Например, высота дома 3,3 метра. Если на расстоянии 99 метров (3,3 м * 30 = 99 м) находятся только небольшие одноэтажные дома или деревья, он считается принадлежащим к зоне «Б» (даже если территориально находится в крупном городе).
В зависимости от зоны, вводятся коэффициенты, учитывающие высоту здания (приведены в таблице). Потом их используют при расчете ветровой нагрузки на крышу дома.
| Высота здания | Зона «А» | Зона «Б» | Зона «В» |
|---|---|---|---|
| менее 5 метров | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| от 5 м до 10 м | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| от 10 м до 20 м | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
Но это еще не все. Надо еще учесть аэродинамические составляющие ветра (при определенных условиях он стремиться сорвать крышу). В зависимости от направления ветра и его воздействия кровлю, ее делят на зоны. В каждой из них возникают разные нагрузки. В принципе, в каждой зоне можно ставить стропила разного размера, но так не делают — это неоправданно. Для упрощения расчетов рекомендуют брать показатели из самых нагруженных зон G и H (смотрите таблицы).
Коэффициенты для учета аэродинамической составляющей ветровой нагрузки
Найденные коэффициенты применяют к рассчитанной выше ветровой нагрузке. Если коэффициента два — с отрицательной и положительной составляющей, считается оба значения, а потом они суммируются.
Итак, выводы. Рассчитать угол наклона крыши — это, Скорее, выбрать один из возможных вариантов. Важно только чтобы выбор этот оказался правильным.
