Как учитывается угол наклона при расчете стропильной системы
Расчет состоит из нескольких этапов, каждый имеет свои требования и учитывает определенные условия.
Шаг 1. Расчет нагрузки на погонный метр стропильной ноги. Мы уже упоминали, что от показателей угла наклона во многом зависит распределение усилий. Стропильная нога условно принимается за балку с двумя или несколькими точками упора, от угла наклона зависят значения продольных и поперечных усилий. Каждое отдельное усилие определяется после построения эпюры как катет прямоугольного треугольника. При этом угол наклона играет важную роль, именно его значение синусов, косинусов и тангенсов используются для определения нагрузок.
Разложение нагрузки на стропила на вертикальную и горизонтальную составляющие
Для расчета суммарной нагрузки нужно расстояние между точками упора стропильных ног умножить на расстояние между стропильными ногами и на суммарную нагрузку. С учетом значения этой силы строится эпюра. Но на практике расчеты по эпюрам не нужно делать, в СНиПе есть таблицы с готовыми данными.
Шаг 2. Определение площади сечения пиломатериалов, используемых для изготовления стропильных ног. Это очень важный этап расчетов. Исходные данные надо брать из ГОСТа 24454-80, прочность материалов дана с учетом вида древесины. Для стропильных ног универсальными считаются доски толщиной 50 мм, ширина подбирается в зависимости от ранее рассчитанных нагрузок.
Таблица размеров и других параметров стропил
С учетом величины угла наклона по формулам рассчитывается ширина доски, исходные данные – толщина стропилины.
Оптимальный шаг и сечение стропил под металлочерепицу
Имейте в виду, что максимальная длина стропилины – это не общая длина, а расстояние между соседними упорами. Упорами смогут быть как вертикальные стойки, так и раскосы или различные стяжки.
Элементы стропильных систем
Еще раз напоминаем, что во время расчетов параметров стропилины надо брать максимальное расстояние, одна нога может иметь несколько опорных точек. Этот общий подход используется для расчетов на прочность любых конструкций, всегда берется самое слабое и наиболее нагруженное место. Только так можно с достаточным запасом прочности и устойчивости спроектировать стропильную систему.
Во время непосредственного строительства кровельщики могут увеличивать количество упоров или уменьшать расстояние между ними и за счет этого дополнительно повышать устойчивость конструкции. Но категорически запрещается уменьшать количество опорных элементов или увеличивать расстояние между опорными точками. Такие действия обязательно приведут к деформации крыши. Она может случиться как сразу после окончания кровельных работ, так и через несколько лет после начала эксплуатации здания.
Монтаж стропильной системы двухскатной крыши должен производиться по проекту
На основании расчетов определяется минимальная ширина доски для стропил при толщине 50 мм с учетом оптимального угла наклона скатов. Это значение никогда не будет стандартным, окончательно выбирать доску нужно с запасом по ширине. К примеру, если у вас получилось 90 мм, то доску надо брать 100 мм, если 120 мм, то ширина стропильной ноги должна быть 150 мм. За счет такого подхода компенсируется возможное уменьшение прочности пиломатериалов. Дело в том, что в мире не существует двух досок с полностью одинаковыми свойствами. На механическую прочность оказывает влияние огромное количество факторов, не поддающихся расчетам. Никто не знает, сколько именно трещин или сучков будет иметь доска на расчетном участке, есть ли заболонь или иные пороки развития древесины, как она сушилась, какие допуски по толщине и ширине и т. д.
Еще один момент – одна и та же доска изменяется свою прочность в зависимости от влажности, температуры наружного воздуха и времени эксплуатации.
Деформация древесины
Мера усадки и деформации симметричной доски зависит от распиловки
Минимальный уклон кровли из профлиста
Одной из наиважнейших задач при строительстве кровли из профлиста является выбор правильного уклона. Не все знают, что уклон кровли играет основную роль в ее прочности и степени защиты от атмосферных осадков. Небольшой уклон может пагубно отразится на ее прочности и степени защиты, а слишком большой – на ее ветроустойчивости, а правильно подобрать наклон крыши, не нарушив эстетику и дизайн дома, бывает не просто.
Минимальный уклон кровли зависит от:
- кровельного материала
- прочности стропильной системы
- климатических условий района
Минимальный и оптимальный уклон кровли из профлиста
В таблице указаны минимальный и оптимальный градус наклона для крыши, накрытой профлистом.
Необходимо знать, что при уклоне кровли менее 12 градусов, необходимо проводить герметизацию горизонтальных швов, для того, чтобы предотвратить попадание атмосферных осадков на стыках профлистов.
В следующей таблице указан горизонтальный нахлест при различных углах уклона кровли из профлиста:
Кроме расчета угла кровли, иногда уклон рассчитывают в относительных величинах, далее мы рассчитаем на реальных примерах обе величины.
Как рассчитать уклон кровли по схеме в градусах
Давайте на примере обычной двухскатной крыши рассчитаем угол уклона. На схеме видно, что А – это угол уклона левого ската, а В – второго. Для того, чтобы их рассчитать, нам необходимо знать высоту кровли h и длину горизонтальной проекции скатов с и d.
Если кровля симметрична, то длины с и d будут равны и чтобы их найти, нам необходимо будет длину стены разделить пополам.
Пример расчета угла уклона кровли с помощью схемы
Из моей схемы видно, что кровля у нас симметричная, т.е. углы А и В будут одинаковы. Давайте теперь попробуем рассчитать углы на реальном примере.
Допустим, у нас есть следующие значения:
- Длина стены = 12м
- Высота кровли h = 3м
Теперь необходимо рассчитать с и d. В нашем случае с = d = 12/2 = 6м, то есть с и d у нас по 6 метров.
На схеме мы видим прямоугольный треугольник, и чтобы найти его угол А, необходимо рассчитать тангенс этого угла. Из геометрии помним, что тангенс угла равен отношению противолежащего катета к прилежащему. Противолежащим катетом является высота кровли (h), а прилежащим катетом является (с).
В нашем случае, тангенс угла равен 3/6 = 1/2 или 0,5.
С помощью инженерного калькулятора или таблицы тангенсов вычисляем угол, который в нашем случае будет равен примерно 27 градусов.
Уклон кровли в относительных величинах
Иногда уклон кровли измеряют не в градусах, а в относительных величинах. В этом случае достаточно разделить высоту кровли (h) на горизонтальную проекцию ската (с).
Если взять предыдущий пример, то у нас получится, что уклон равен 1/2. Ну а если необходимо в выразить уклон в процентах, то 0,5 нужно умножить на 100%, и получится 50%.
Достоинства и недостатки различных уклонов кровли из профлиста
При небольшом уклоне, так же как и при большом, у кровли из профлиста будут проявляться свои достоинства и недостатки.
Маленький уклон кровли (12-20градусов)
Достоинства такой кровли:
- ветроустойчивость
- простота монтажа
- небольшой расход материала
Недостатки кровли с маленьким уклоном из профлиста:
- возможность попадания осадков в стыковочных местах
- зимой большая нагрузка от снега
- возможно, придется зимой чистить крышу вручную
- проблематичный мансардный этаж
Большой уклон кровли из профлиста ( >45 градусов)
Достоинства кровли с большим уклоном:
- исключено попадание осадков в стыки профлиста
- увеличенное чердачное пространство
- зимой снег залеживаться на профлисте практически не будет
Недостатки большого уклона кровли:
- неудобство монтажа профлиста
- огромная парусность такой крыши
- постоянное скатывание снега с кровли из профнастила
Минимальный уклон кровли из профлиста Минимальный уклон кровли из профлиста, читайте и подписывайтесь на Stroitelstvo.Guru!
Особенности стропильной системы с небольшим наклоном ската
Вовремя проектирования плоских кровель с минимальным наклоном архитекторами принимаю все меры для повышения устойчивости конструкции. Из множества существующих вариантов решения проблемы выбираются те, которые требуют минимальных финансовых вложений.
Что рекомендуется предпринимать, чтобы снизить себестоимость и увеличить надежность крыши?
Уменьшать шаг стропильных ног
Это позволяет применять для их изготовления обыкновенные доски толщиной не более 50 мм. Экономические расчеты показывают, что намного выгоднее уменьшить шаг примерно на 10–15 см, чем изготавливать стропильную систему из толстых пиломатериалов.
Стропила из обрезной доски
Использовать дополнительные упоры
Не все стропильные системы позволяют применять этот метод, но при малейшей возможности проектировщики предусматривают их. Дело в том, что для изготовления упоров можно использовать самые дешевые материалы, в том числе и б/у. На них действуют только вертикальные усилия, а пиломатериалы отлично держат их. Доски имеют небольшие значения сопротивляемости на изгиб, на сжатие работают очень хорошо.
Стропила на опорах
Надежно герметизировать стыки
Плоские крыши односкатные, на них нет ендов, это намного упрощает процесс строительства конструкций и уменьшает вероятность появления протечек. Но такие конструкции имеют свои проблемы – большую вероятность подрыва листов металлической черепицы порывами ветра. Объясняется это тем, что значительная скорость движения воздушных масс вдоль плоскости покрытия создает разрежение над ней. Соответственно, появляются значительные усилия, отрывающие листы от обрешетки. Саморезы для фиксации металлической черепицы имеют резиновые прокладки для герметизации отверстий. Если их часто сжимать/разжимать, то из-за усталости материала образуются микротрещины. В дальнейшем они увеличиваются в размерах и могут вызывать протечки воды.
Саморезы для металлочерепицы
Для плоских крыш протечки более опасны, чем для скатных по двум причинам.
- Первая – малое чердачное пространство плоской крыши намного усложняет периодический контроль ее состояния, протечки часто обнаруживаются лишь после того, как негативные последствия заметны во внутренних помещениях. Запоздалая ликвидация проблем значительно увеличивает стоимость ремонтных работ.
- Вторая – естественная вентиляция подкровельного пространства плоских крыш значительно хуже, чем скатных. Вследствие этого испарение влаги требует больше времени, деревянные конструкции мокрые, что ускоряет развитие гнилостных процессов.
Дом с плоской кровлей
Уменьшить шаг между саморезами
Производители рекомендуют вкручивать саморезы в шахматном порядке через волну. Но эта рекомендация оправдана на скатных кровлях с углом наклона не менее 20°. Для плоских крыш профессиональные мастера советуют уменьшать расстояние между метизами. Делается это для того, чтобы увеличить надежность фиксации листов металлической черепицы и исключить вероятность их подрыва ветром.
Одна из рекомендуемых схем крепления листов металлочерепицы на обрешетку
Три основных фактора, влияющих на кровельный уклон
У строителей принято эту величину (угол, под которым скат крыши расположен относительно горизонта) измерять в градусах или в процентах. Для получения точного результата пользуются геодезическим инструментом. Чтобы было ясно, то 0 градусов соответствует абсолютно плоской крыше, а большие значения угла – остроугольной кровле. Для скатных крыш он как правило колеблется в пределах от 11 до 45 . При строительстве надо просчитать, каким должен быть этот угол
А для этого необходимо обратить внимание на следующие вещи
Ветровые нагрузки
Если в вашей местности преобладают сильные ветра, то не стоит задумываться о проекте с острой крышей. Из-за высокой парусности кровли с большим уклоном она больше подвержена разрушающему воздействию ветра. В этом случае лучше сделать крышу более пологую (чем меньше будет наклон ската, тем безопаснее), а стропила под нее соорудить прочные, усиленного типа. Хоть и значительно дороже обойдется строительство, зато крыша будет значительно лучше защищена от ветра.
Однако при строительстве крыши дома следует учитывать не только силу ветра, но и его направление. Так, для металлочерепицы желательно, чтобы ветер дул прямо в плоскость листов. Если же его порывы зайдут с торцов, то листы кровли будут с большей вероятностью гнуться и отрываться. Поэтому в зависимости от преобладающего направления ветра необходимо соответствующим образом поворачивать скаты крыши.
Количество осадков и снеговые нагрузки
Если вы проживаете в такой климатической где снежный покров зимой бывает достаточно солидным, то крышу делают с минимальным уклоном кровли 45 градусов (можно и больше, но не менее). Это необходимо для соскальзывания снега вниз, иначе он слежится на кровле, образуя слишком большой слой, способный продавить покрытие.
А вот если кровля имеет достаточный угол (около 45 градусов), можно и об усилении стропил не беспокоиться. Как, впрочем, и о системе задержания снега. Однако ветровые нагрузки для такой крыши усиливаются. Поэтому окончательный выбор делают, учитывая все климатические условия.
Надо заметить, что не только снег, но и дождь, и град, и палящие солнечные лучи периодически будут испытывать вашу крышу на прочность. Если местность солнечная, а дождей в году выпадает немного, то можно ограничится и плоской крышей с уклоном, близким к минимуму.
Материал кровельного покрытия
Материал, которым кроют крыши, может быть гладким или шершавым. В последнем случае вода стекать с крыши будет хуже, задерживаясь на ее поверхности (как и снег). А вот с гладенького покрытия вся влага стечет моментально. Существуют и другие конструкционные параметры от которых зависит минимальный и максимальный уклон.
Расчет угла наклона ↑
Конструкция должна отвечать таким требованиям: быть достаточно прочной, обеспечивать надежную защиту от атмосферных осадков, обладать хорошей термо- и звукоизоляцией
Важно также, чтобы был доступ для ремонта и эксплуатационного обслуживания. Как рассчитать угол наклона крыши, чтобы выполнялись все эти условия? Специалисты рекомендуют применять простые варианты ее устройства, к которым относятся односкатные, двускатные, вальмовые (и полувальмовые), мансардные. Односкатные наиболее удобны для веранд, пристроек и хозяйственных строений
Принцип создания односкатной – такой же, что и других видов: выполняется монтаж стропил, обрешетки, после чего – укладка кровельного материала. Последнее играет решающую роль: для профнастила требуется угол от 8-11 градусов (лучше делать 20), для металлочерепицы – минимум 25, для шифера и фальцевой кровли – 35 градусов
Односкатные наиболее удобны для веранд, пристроек и хозяйственных строений. Принцип создания односкатной – такой же, что и других видов: выполняется монтаж стропил, обрешетки, после чего – укладка кровельного материала. Последнее играет решающую роль: для профнастила требуется угол от 8-11 градусов (лучше делать 20), для металлочерепицы – минимум 25, для шифера и фальцевой кровли – 35 градусов.
Если климатические условия позволяют, лучше делать кровлю с уклоном в 45 градусов: это позволит пренебречь расчетами, связанными с массой снега. Это практически идеальная односкатная крыша: угол наклона не затруднит ее монтаж и облегчит обслуживание (снег не будет накапливаться на ее поверхности). Но в данном случае придется усилить стропила и обрешетку, так как давление ветра на конструкцию увеличивается в 5 раз. Следует также учитывать, что это потребует больших расходов на материалы – примерно в 1,5 раза.
Как видно из графика, каждому наклону соответствует определенная группа кровельных гидроизоляционных материалов. Всего их – 11, при этом наклонные линии соответствуют углу наклона ската. Жирной линией обозначается, как относится высота конька к ½ ее заложения. Видно, что отрезок h равен половине горизонтального отрезка, обозначенного дробью ½. Цифры в вершинах полукруглых шкал соответствуют углу наклона (в градусах), вертикальная шкала тоже обозначает в процентах. Выбирая какую-либо конфигурацию крыши, следует придерживаться данных рекомендаций и приобретать подходящие для облюбованного варианта кровельные материалы.
Для того чтобы было ясно, как производится расчет угла наклона крыши, приведем пример вычисления наименьшего угла уклона перекрытия с гидроизоляцией из черепицы. На графике находим полукруглую кривую, соответствующую данному покрытию: это будет кривая, обозначенная цифрой 2. Отслеживая ее до места пересечения с вертикальной шкалой, обнаруживаем, что минимальный уклон такой кровли равен 50%.
Учитывая тот факт, что уклон ската – это отношение высоты конька к ½ его заложения, вычисляем уклон. То есть, при высоте конька h = 4 м и заложении, равном L = 15 м, уклон будет определяться, как h:(L/2) = 4:(15/2) = 0,53. Для отображения в процентах умножаем полученный результат на 100 и получаем 53%. Такое значение этого параметра гарантирует хорошее отведение дождевой воды. Минимальный уклон в ендове – 1%.
Требования к уклонам
Уклон крыши – это угол, который образовывается между стропилами и перекрывающей плоскостью (материалом покрытия кровли).
Фото — Угол наклона крыши
Часто мастера рассчитывают этот показатель при помощи простого уравнения:
i = h / (1/2L)
Здесь мы видим следующие значения:
h – по традиционному определению, это высота, в данном случае, это определение высоты коньковой доски над материалом перекрытия;
L – это расстояние, которое перекрывается данным участком крыши, или другими словами, ширина здания
Важно помнить, что если у Вас ломаная кровля, то данное значение варьируется от одного ската к другому, поэтому расчеты немного усложняются.. Фото — Оптимальные уклоны кровли. Фото — Оптимальные уклоны кровли
Фото — Оптимальные уклоны кровли
Как пример, если Ваш дом шириной 10 метров, а конек высотой 4, то размер наклона кровли будет составлять:
(1/10*2) / 4 = 0,2, либо если нужно преобразовать данное число в проценты, то умножьте его на 100, получится 20 %. Угол также выражается в градусах, от конвертации его значение не меняется и сейчас одинаково популярны все системы. Градусы предпочтительнее использовать, т.к. в них мы видим реальную величину геометрического значения.
Фото — Теорема расчета угла кровли
Чтобы не путаться самому и не усложнять работу строителям (если Вы заказываете услугу у определенной компании), можно воспользоваться нашей таблицей, в которой, зная данные в процентах или градус уклона, Вы можете подобрать соответствующий угол:
| Значение градуса | Процент уклона | Значение градуса | Процент уклона | Значение градуса | Процент уклона |
| 1 | 1,8 | 16 | 28,7 | 31 | 60 |
| 2 | 3,4 | 17 | 30,5 | 32 | 62,4 |
| 3 | 5,2 | 18 | 32,5 | 33 | 64,9 |
| 4 | 7 | 19 | 34,4 | 34 | 67,4 |
| 5 | 8,8 | 20 | 36,4 | 35 | 70 |
| 6 | 10,5 | 21 | 38,4 | 36 | 72,6 |
| 7 | 12,3 | 22 | 40,4 | 37 | 75,4 |
| 8 | 14,1 | 23 | 42,4 | 38 | 78,9 |
| 9 | 15,8 | 24 | 44,5 | 39 | 80,9 |
| 10 | 17,6 | 25 | 43,6 | 40 | 83,9 |
| 11 | 19,4 | 26 | 48,7 | 41 | 86 |
| 12 | 21,2 | 27 | 50,9 | 42 | 90 |
| 13 | 23 | 28 | 53,1 | 43 | 93 |
| 14 | 24,9 | 29 | 55,4 | 44 | 96,5 |
| 15 | 26,8 | 30 | 57,7 | 45 | 100 |
Крыша должны проектироваться вместе со всем строением, но как Вы понимаете, в процессе строительства, от полученных показаний можно немного отойти. Если возникла такая необходимость, то Вы можете изменить высоту конька для изменения угла уклона. После того, как Вы рассчитали нужный уклон, нужно вычислить, какая высота конька будет для Вас оптимальной. Чтобы узнать это значения, нам опять понадобится таблица, по которой определяют коэффициент высоты коньковой доски:
| Градусы уклона крыши | Коэффициент |
| 5 | 0,8 |
| 10 | 0,17 |
| 15 | 0,26 |
| 20 | 0,36 |
| 25 | 0,47 |
| 30 | 0,59 |
| 35 | 0,79 |
| 40 | 0,86 |
| 45 | 1 |
| 50 | 1,22 |
| 55 | 1,45 |
| 60 | 1,78 |
Чтобы обработать значение, полученное в таблице, Вы должны умножить градус с половины перекрытия, который выясняли в первой таблице, на коэффициент из второй. Получится величина, которая характеризует высоту конька кровли. Точно такое же действие проводится для определения рекомендуемый высоты конька у односкатной кровли, только в таком случае необходимо рассчитывать брать полную площадь перекрытия.
Если у Вас вальмовая или крыша-конверт, то торцевые стороны меряются от середины, до места, на которое опирается скат. Чтобы вывести высоту конька по определенному участку крыши, необходимо по длине каждой стены, где идет скат кровли, прорисовать специальные метки или установить маяки из гвоздей или шурупов. Желательно располагать их четко по центру стены. Между маяками, которые расположены друг напротив друга, нужно натянуть нить или монтажную ленту.
При помощи метра или уровня находим центр бечевки и монтируем на него тонкую планку, которая по отношению к перекрытию будет расположена под углом 90 градусов. Обязательно проверяйте это уголком, уровнем или строительным транспортиром. После двигая веревку по планке, Вы сможете измерить угол стены, и увидеть, где находится оптимальный уклон крыши. Когда определите место, пометьте его при помощи маркера, мела или гвоздя. Если в этом месте Вы отпилите планку, то у Вас будет готовый шаблон, при помощи которого можно будет нарезать любое количество полностью соответствующих Вашим требованиям коньковых досок.
Фото — Градус крыши и её стиль
Расчет угла наклона крыши – это достаточно сложная и кропотливая работа, даже минимальный недочет может стать причиной плохой вентиляции, стоков вод, разрушения кровельного и подкровельного пространства.Видео: устройство крыши
Что такое уклон
Уклоном кровли называется угол, который образовывается между кровельным материалом и перекрытием.
Уклон крыши и кровельный материал
В документах он обозначается в процентах или градусах. Вычисляют его математическим делением расстояния от самой вышей точки а пересечении стропил, которая называется коньком на одну вторую всей ширину здания. От уклона кровли зависит:
каким материалом
будет покрываться здание;
конструкция каркаса
кровли и его основных частей;
насколько крыша сможет противостоять
атмосферным явлениям;
стоимость
работы мастеров кровельщиков;
вес
всех используемых слоев.
На заметку!
Если уклон крыши из металлочерепицы изменить из 22 до 45 градусов, то скат увеличится на 20%. А это значительно отразится на стоимости кровельных материалов, а так же на весе всей конструкции. При этом уклон необходимо определять в процессе проектирования всего здания, чтобы иметь представление о нагрузке на фундамент.
