Точные расчеты односкатной крыши — гарантия надежности конструкции

Особенности расчёта односкатной конструкции

Расчет стропильной системы при строительстве односкатной крыши относится к наиболее простым. В первую очередь следует определить подходящий угол наклона деревянной односкатной крыши, при этом:

• угол наклона до 30° повысит снеговую нагрузку на стропильную систему и потребует регулярной очистки снега;
• крыша со скатом более 60° отличается повышенной парусностью и подвергается высоким ветровым нагрузкам.

Чтобы угол ската односкатной крыши соответствовал расчетному, следует обеспечить необходимый перепад высот противоположных стен. Расчет сечения и шага установки стропил односкатной крыши выполняется в зависимости от веса кровельного материала. Сложность конструкции и использование дополнительных элементов зависит от длины пролета, который необходимо перекрыть при возведении односкатной кровли. Если пролет не превышает 4,5 метров, установка подкосов не требуется, в остальных случаях строительство односкатной крыши связано с монтажом опорных конструкций под стропильную ногу, чтобы избежать ее изгиба под нагрузками.

Оптимальные параметры шатровой крыши

Особенностью шатровой кровли является наличие скатов треугольной формы – вальм. В отличие от классической вальмовой, диагональные стропила шатровой крыши верхней частью крепятся друг к другу, образуя единый узел в самой верхней точке. Устройство шатровой конструкции выполняется на домах со стенами одинаковой ширины. Это во многом определяет принципы расчета такой стропильной системы.

Исходя из длины стены и угла наклона ската шатровой системы (оптимальное значение – 30-40°) можно вычислить высоту конька. Затем вычисляется длина диагональных стропил, к которой следует прибавить величину карнизного свеса шатровой крыши. Полученная длина стропильной ноги дает возможность рассчитать параметры нижней части ската и определить площадь шатровой кровли. Данный способ позволяет узнать, сколько материала потребуется для строительства шатровой кровельной системы.

Специфика возведения вальмовой крыши

Расчёт стропильной системы при обустройстве вальмовой крыши имеет свои особенности

Важно правильно выполнить расчет угла наклона и сечения диагональных стропил, которые образуют треугольные скаты на торцах вальмовой кровли. Надежность вальмовой стропильной системы во многом зависит от несущей способности накосных стропил

Схема вальмовой крыши может подразумевать применение наслонных или висячих стропил, либо их сочетания. Расчет таких элементов вальмовой кровли, как подкосы, затяжки, шпренгели выполняются исходя из нагрузок, которые будет испытывать стропильная система

После предварительного расчета сечений и длины всех деталей каркаса вальмовой кровли важно сделать перерасчет с учетом веса используемого материала

Устройство ломаной крыши

Проект ломаной крыши должен отражать особенности ее стропильной системы – форму кровли, геометрические параметры, углы наклона скатов. Надежность ломаной крыши во многом зависит от несущей способности опорного каркаса, к стойкам которого выполняется крепление нижних стропил ломаной конструкции. На этот же каркас устанавливаются стропильные фермы, образующие верхнюю часть ломаной кровли.

Затяжки скрепляют стропильные ноги ломаной кровли. Кроме того, затяжки выполняют функцию основы для монтажа потолка мансарды ломаной крыши. Расчет элементов ломаной кровли выполняется с учетом вида кровельного материала и угла наклона нижних и верхних стропил.

Строительство навеса

Возведение навеса позволяет обустроить летнюю кухню, веранду у дома, беседку или площадку для барбекю. Стропильную систему отдельно стоящего или примыкающего к зданию навеса чаще всего выполняют из дерева, но возможно и применение металла, особенно в сочетании с поликарбонатом. Выбор материала зависит от назначения навеса и условий его эксплуатации.

Подготовительный этап: выбор материалов, проект, расчет наклона

Рассмотрение различных вариантов устройства кровли гаража, как правило, ограничивается сметой, а в варианте бюджетного строительства наилучшим вариантом будет устройство односкатной крыши.Начать здесь необходимо с расчета угла наклона крыши. Связанно это с тем, что при малом угле наклона возникает необходимость дополнительного усиления стропильной конструкции и устройства дополнительных подпорок.

При небольшом наклоне – в 25-30 градусов, не рекомендуется использование таких материалов, как черепица. Для металлочерепицы, шифера и профнастила необходим угол наклона 35-45 градусов, более крутую односкатную крышу для гаража проектировать не рекомендуется, поскольку в таком случае высота одной стенки будет выше на 1,5-2,5 метра, что нерационально для такого типа строения.

На выбор материала существенно влияет вариант проекта крыши. Оптимальным для односкатной крыши строения 5*8 метров (размер среднего гаража, из двух помещений: гаражного пространства и помещения мастерской-кладовки) рационально выбрать проект поперечного расположения несущих балок, с обрешеткой и гидроизоляцией с возможностью усиления с опорой на потолочные балки.

Такая конструкция позволит получить наиболее устойчивую кровлю, способную выдержать большую нагрузку при минимальном расходе материала.

Для такого вида конструкции используются стандартные балки сечением 100*50 мм или 100*60 мм, для обрешетки применяются обрезные и не обрезные доски толщиной 20, 25 или 30 мм.

В качестве покрытия могут быть использованы практически любые кровельные материалы: шифер, металлочерепица, профнастил, рулонные материалы, ондулин.

Балки для обычного, стандартного по размерам гаража (ширина порядка 4 м) имеют сечение 100х50 мм, для большей ширины гаража лучше использовать 100х200 мм или больше. Балки укладывают с шагом не больше одного метра.

К примеру, для здания 5*8 метров, при уклоне крыши 30 градусов основными показателями будут:

• угол наклона – 30 градусов;
• площадь поверхности (с учетом свесов по 50 см) – 61,48 метра квадратных;
• примерный вес кровельного материала 676,26 кг (кровля из асбестоцементных шиферных листов стандартного размера)
• количество рулонного изоляционного материала (при нахлесте 10%) стандартный рулон 1*15 метров – 4,5 рулона.

Стропила: -сечение 100*200 (материал сосна) 1018,79 кг – 1,7 метра при шаге 0,5 метра.

Обрешетка:

• количество рядов – 14;
• равномерное расстояние между досками 36,4 см;
• количество досок стандартной длины 6 метров – 21 шт;
• объем досок обрешетки – 0,47 метра кубических.

Преимущества и недостатки односкатной крыши для гаража

На фото представлен один из вариантов гаража с односкатной крышей.

Такая кровля обладает несомненными преимуществами, среди которых можно выделить:

• Экономный расход материалов и рабочей силы. На такую кровлю уйдет как минимум в два раза меньше материалов, а перекрыть ее можно или самому, или вдвоем;
• Не сложные расчеты . Основа такой кровли – равнобедренный треугольник, расчет пропорций которого прост и не требует особых знаний;
• Простота конструкции , а значит и не сложный монтаж. Простые расчеты предполагают и несложный монтаж. Для установки такой крыши гаража своими руками не потребуется сложных конструктивных элементов или специализированной техники;
• Возможность выполнения гаража в виде пристройки к дому , что позволит существенно сэкономить на материалах для стен;
• Долговечность и практичность. Выполнение всех работ с соблюдением технологий расчета и монтажа обеспечит гараж с односкатной крышей длительным сроком эксплуатации и высокой надежностью.

Не лишена такая кровля и некоторых недостатков. Среди минусов использования для гаража односкатной конструкции можно выделить:

• Высокая подверженность снеговой нагрузке. При наличии недостаточного угла уклона, она будет слишком задерживать снег, что может привести к повреждению или нарушению общей конструкции, снижению несущей способности постройки;
• Устройство односкатной крыши гаража не предполагает наличия чердачного помещения , так как при таком варианте между потолком и кровлей нет достаточного количества места;
• Отсутствие чердака обуславливает сложность в выполнении качественной термоизоляции такой крыши;
• Простота внешнего вида, что не всегда приемлемо при желании создать особый дизайн.

Справка

• Ширина стропил с подпорками либо прогонами 100–150 мм, а без опор 200 мм. Длина зависит от угла наклона, но не должна превышать 5 метров, ибо возможно провисание.
• Для обрешётки кровли из металлочерепицы подойдёт доска 30×100 мм. Гибкая кровля или металлическая, может быть с большим шагом, поэтому используем доску 30×100–150 мм.
• Шаг по осям для металлочерепицы 350 мм. Для других материалов это значение можно увеличить.
• Стандартные размеры ОСП 250×125 сантиметров.
• Рабочая ширина листа металлочерепицы 110 см (общая 118 см). Длина зависит от условий заказа, минимальная 1 метр.
• Для мауэрлата используем доску 50×150 мм, а если нужно равномерно распределить нагрузку, то брус 150х150 мм.
• Для теплых помещений обязательно нужно использовать контробрешётку толщиной не менее 30 мм, гидроизоляция
• Толщину утеплителя для нашего региона нужно рассматривать от 100мм до 250мм

Как правильно рассчитать угол наклона

Для расчета уклона крыши используется уклономер (существует множество видов устройства, начиная от аналоговых и заканчивая цифровыми). Механический прибор отличается простотой и удобством, его можно приложить к поверхности и снять показания. Точность у электронного угломера выше, значения отображаются на дисплее, который располагается на панели.

При нахождении угломера в горизонтальном положении деление указывает на нулевую отметку. Для определения угла наклона располагают прибор перпендикулярно относительно конька и фиксируют показания (они указаны в градусах).

Применять угломер следует лишь в случаях, когда можно приложить его к основанию (если стропильная система готова). В противном случае пользуются таблицей, которая представлена выше.

Для определения угла наклона требуется разделить высоту подкровельного пространства на ½ ширины здания (включая фронтонные и карнизные свесы).

На видео представлен угломер Семенова и принцип работы с ним.

Видео: как рассчитать угол наклона и высоту крыши

В данном видео-уроке показано, как выполняется расчет угла наклона и высоты крыши.

Расчет суммарной нагрузки на кровлю

При определении суммарного воздействия на кровлю требуется учесть:

• снеговую нагрузку;
• ветровую нагрузку;
• вес кровельного материала;
• вес утеплителя;
• вес пленок (гидроизоляционная, полиэтиленовая, пароизоляционная);
• вес обрешетки;
• общую нагрузку на крышу.

Нагрузка на стропильную систему не должна превышать 300 кг/м² (иначе потребуется изменение угла наклона или придется производить замену покрытия).

Таблица: сечение стропил и шаг установки в зависимости от общей нагрузки на кровлю

Нагрузка на крышу, кг/м²	Длина проекции стропил, м	Угол наклона, °	Шаг стропильных ног, м	Сечение стропил, см	Длина стропил, м	Наибольшее расстояние между опорами стропил, м	Высота крыши, м	Высота положения затяжки, м
160	3	25	1.8	5х12	3,3	2,15	1,4	0,9
30	5х13	3,45	2,3	1,7	1,15
35	5х13	3,65	2,45	2,1	1,4
40	5х14	3,9	2,6	2,5	1,7
45	5х16	4,25	2,85	3,0	2,0
194	25	5х13	3,3	2,15	1,4	0,9
30	5х14	3,45	2,3	1,7	1,15
35	5х14	3,65	2,45	2,1	1,4
40	5х15	3,9	2,6	2,5	1,7
45	5х16	4,25	2,85	3,0	2,0
238	25	5х13	3,3	2,15	1,4	0,9
30	5х14	3,45	2,3	1,7	1,15
35	5х15	3,65	2,45	2,1	1,4
40	5х16	3,9	2,6	2,5	1,7
45	5х14-2 шт*.	4,25	2,85	3,0	2,0
279	25	5х14	3,3	2,15	1,4	0,9
30	5х15	3,45	2,3	1,7	1,15
35	5х16	3,65	2,45	2,1	1,4
40	5х17	3,9	2,6	2,5	1,7
45	5х15-2 шт*.	4,25	2,85	3,0	2,0
279	25	1.5	5х13	3,3	2,15	1,4	0,9
30	5х14	3,45	2,3	1,7	1,15
35	5х15	3,65	245	2,1	1,4
40	5х16	3,9	2,6	2,5	1,7
45	5х17	4,25	2,85	3,0	2,0

Примечание: * указывает на соединенные между собой 2 доски.

Особенности создания и эксплуатации

Большим плюсом такого вида кровли в постройках является возможность самостоятельного ее возведения.

По сути, при строительстве крыши основным инструментом будет являться рулетка и карандаш, ведь практически все элементы не требуют сложных манипуляций с инструментами. В отличие от двускатной или четырехскатной крыши в этом варианте нет сложных соединений стропильной конструкции.

Доски, балки укладываются максимальными длинами, гидроизоляционное покрытие раскатывается без особых усилий, а шифер не требует точного раскроя. Кроме этого, подачу материала можно производить изнутри помещения, существенно сокращая время и силы.

Несмотря на простоту конструкции, такая кровля имеет свои особенности эксплуатации:

• при строительстве обязательно устройство ветровых досок;
• внутренние коммуникации вентиляции гаража должны выходить наружу через стены, а деревянные элементы по возможности, кроме антибактериальной обработки должны быть обработаны антипирогельным составом;
• при аномально большом снежном покрове придется принять меры к очистке крыши от снега, а при активном таянии снега на шиферном покрытии нужно быть вдвойне аккуратнее.

Особенностью такого вида кровли является и технология возведения на различных видах стен:

• при возведении на кирпичных, железобетонных или блочных стенах, возможно обойтись без мауэрлата, закрепив стропильную конструкцию с помощью анкерных болтов;
• на деревянных, каркасных и сборно-щитовых конструкциях стен рекомендуется использовать верхнюю балку каркаса или стены в качестве мауэрлата или устанавливать его поверх;
• в любом случае рекомендуется делать свес не менее 50 см со всех сторон крыши.

Особенности конструкции односкатной крыши

Техническое определение односкатной крыши полноценно отражает суть устройства. В ее составе есть лишь одна скатная плоскость, сформированная самобытной стропильной системой. Оба края стропильных ног имеют под собой надежную опору, потому безоговорочно относятся к разряду наслонных.

Элементы системы укладываются отдельно, устанавливаются на разные по высоте стенки, с которыми соединяются через мауэрлат. Последний из указанных составляющих крыши не похож на стандартную деревянную раму. Его роль играют два бруса, уложенных параллельно на каменные стены, аналогично расположенные бревна сруба или противоположные стороны обвязки каркасных построек.

Иногда, чтобы не запутаться в терминологии, вышележащий отрезок мауэрлата называют коньковым брусом. Однако коньковый перелом он не формирует, а работает как опора.

Функция опор для устройства крыши с одним скатом выполняется:

• Непосредственно кирпичными, пенобетонными и деревянными несущими конструкциями.
• Рядом опорных столбов, предназначенных или непредназначенных для последующей обшивки.

Конструктивная простота не мешает односкатным сооружениям включать внушительное количество разновидностей и подкатегорий. По аналогии с прочими скатными собратьями они могут быть утепленными и холодными. Односкатные крыши строят с чердаком или без него.

В чистом виде чердачные варианты встречаются нечасто, т.к. противопожарными нормами запрещено устраивать чердак ниже 1,6 м. Конструкции с одним скатом в основном пологие: наиболее распространенные величины уклона варьируют от 5º до 15º.

Чердак при таких пропорциях может быть устроен только в случае, если между кровельной системой и потолочным перекрытием будет устроена жилая полумансарда или подобное помещение для хозяйственных нужд.

Односкатные крыши сооружаются:

• Над пристроенными к основному зданию террасами, банями, входными крыльцовыми группами, гаражами и др.
• Над отдельно стоящими бытовыми и жилыми строениями.

В сфере оснащения крышами пристроек односкатные представляют максимально приемлемое техническое решение, исключающее вероятность накопления снежного мешка. В случае архитектурной необходимости альтернативой им могут послужить вальмовые конструкции. Они привлекают интересной формой, но разочаровывают увеличенными затратами и более сложной технологией сооружения.

Благодаря разнице в высоте опорных стенок отвод осадков со ската происходит самопроизвольно. Это значит, что в организации внутреннего стока нет нужды. Чаще всего к низкой стороне односкатной крыши крепится водосточный желоб, превосходно справляющийся с задачами водоотведения в летний и демисезонный период. Зимой на пологих скатах может скапливаться снег. Залежи осадков удаляют по правилам очищения плоских крыш.

Уклон односкатной крыши может быть обеспечен:

• Традиционно разными по высоте стенами или рядами опорных столбов.
• Половинчатыми фермами заводского или собственноручного производства, установленными на стены или ряды столбов равной высоты.
• Прикрепленными к стене основного здания опорными конструкциями, расположенными выше уровня противоположной стены пристройки.

В качестве кровельного покрытия односкатных крыш используются преимущественно рулонные мягкие материалы, профлист, кровельная жесть, металлочерепица. Если требует архитектурный облик усадьбы, применяются пластик, сланцевая плитка, керамическая или цементно-песчаная черепица.

Заметим, что монтаж штучной кровли производится только при значении угла наклона, допущенного производителями материала. Незначительные по крутизне конструкции с одним скатом не покрывают дранкой, соломой, тростником из-за возможности быстрого загнивания.

Какой угол наклона должен быть в том или ином случае

По своей функциональности односкатные крыши разделяют на три главных разновидности: вентилируемые, невентилируемые и смешанные. Каждый из них стоит рассмотреть более подробно.

Конструкция вентилируемого типа

Такими крышами обустраивают закрытые сооружения. В роли вентиляции выступают продухи и специально отведенные просветы между слоями изоляции, через которые воздух уносит капельки влаги за пределы утеплителя.

Без такого вентилирования влага начнет накапливаться внутри утеплительного материала, от чего он начнет отсыревать и разрушаться. Спустя некоторое время придет в негодность весь кровельный пирог. У односкатной крыши вентилируемого типа есть ряд ограничений. Угол наклона такой кровли может находиться лишь в диапазоне от 5 до 20 %, в противном случае, воздушные потоки не смогут достаточно хорошо циркулировать сквозь продухи.

Невентилируемая конструкция

Чтобы понять, какой скат должен быть у односкатной крыши, нужно рассмотреть крышу без вентиляции. Как правило, такие постройки возводят на трассах и хозяйственных сооружениях. Зачастую у таких крыш угол находится в пределах от 3 до 6%, однако, каких-либо жестких ограничений по уклону нет.

Таким крышам вентиляция по большому счету не нужна, так как воздушные массы в помещениях, в которых нет стен или в них широко раскрыты двери, и так довольно хорошо циркулируют, выводя на улицу любые водяные испарения. Хотя, в таких постройках, влага и так сама по себе практически не собирается.

Конструкция смешанного типа

Такие крыши комбинируют характеристики двух предыдущих типов конструкции. В данном случае уклон кровли придается теплоизоляцией. Выходит довольно экономично, но в зимний период потребуется довольно часто чистить кровлю от снега.

Конструкция у такой односкатной крыши несколько иная: кроме профнастила, дополнительно укладывают утеплитель в два слоя и делают качественную гидроизоляцию.

Кроме того, угол определяется типом соединения стропил с мауэрлатом или стенами.

Шаг стропил

Расстояние между стропилами односкатной крыши рассчитывают в зависимости от того, какой выбран материал, а также сечение. Такие расчеты стоит делать на этапе проектирования, используются строительные нормативы, правила.

Расчет для вышеуказанного варианта крыши очень простой. Здесь не существует стоек, а также раскосов, в результате учитывается исключительно стропила односкатной крыши.

Обычно, для такой крыши, применяется материал из дерева хвойных пород, фактор влажности которых составляет приблизительно 20-22 процента. Такие доски должны характеризоваться ровностью, отсутствием синевы.

Каждый кровочный материал характеризуется своими особенностями, поэтому отличается и шаг стропил:

При использованиипрофнастиларасстояние зависит от размера листа. Обычно, шаг балок составляет не меньше 60 см и до 90 см. При большем расстоянии используются дополнительно доски с большим сечением- 150 мм

Важно учесть применение обрешетки, сечение которой должно составлять 30*100 мм, а монтирование проводится с учетом пролета не меньше 50 см.
Керамическая черепицачасто применяется, но учитывается ее вес. Балки для такой системы предварительно просушиваются

При определении размера шага следует учитывать длину досок. При максимальной длине стоит делать минимальное расстояние между стропилами. Это же правило используется при минимальной длине балок – большое расстояние шага. Обычно, безопасным шагом считается 80 см.

Подметаллочерепицу, которая используется намного чаще, нежели два вышеуказанных материала, используются балки с маленьким сечением. Шаг в таком случае равняется числу от 60 до 90 сантиметров. Брус стоит использовать с сечением около 50*150 мм.

При использованииондулинастоит понимать, что этокровля мягкого типав форме листов. Балки следует ставить с расстоянием, которое не будет меньше 60 сантиметров, но и не больше 90 сантиметров. Сечение бруса – 50*200, а также можно применять 50*150 мм. При использовании меньшего сечения можно ожидать негативных моментов, так как такое сечение не сможет обеспечить высокой прочности ногам.
Под шифер, который используется очень редко, используются стропильные ноги с сечением 50*100,50*150. Шаг – не меньше 60 сантиметров, а также не больше 80. В этом случае шаг отличается в зависимости от конструкции крыши.

Таблица шага стропил

От чего зависит выбор наклона ската кровли?

В стандартах СНиП указано, что крышу полагается считать плоской, если угол ее наклона находится в пределах 2-12 градусов. Для односкатной конструкции специалисты определяют минимум в 10-12 градусов. Но будет грубой ошибкой принимать эти цифры, как стандарт для абсолютно всех строений, так как разные условия могут диктовать разные показатели.

Вот, что думают об этом практикующие мастера:

1. Чем больше площадь крыши, тем выше должен быть рассчитанный уклон ската, так как вероятность провисания кровли под снегом увеличивается.
2. Угол зависит и от планируемого кровельного материала. Например, для профнастила крутизна ската рассчитывается от 20 до 45 градусов (иногда и выше), в то время как мягкая кровля требует минимального уклона – 5-20 градусов;
3. На выбор угла влияет выбор типа кровли. Существуют вентилируемые и не вентилируемые крыши. Первые проектируются для жилых домов и могут иметь максимальный угол наклона, вторые же пригодны для гаражей, террас и построек открытого типа. Угол наклона не вентилируемой крыши может быть от 2 до 10 градусов;
4. Обязательно учитываются такие особенности, как тип здания и размер крыши. Например, если в жилом помещении есть внутренние несущие перегородки, то можно не поднимать односкатную крышу слишком высоко, а установить на лежни надежные стойки для поддержания веса кровли с небольшим уклоном;
5. И, главное! На угол уклона влияют погодные особенности региона , в котором проходит строительство. Так, ветреные районы требуют минимального уклона, а в условиях снежных зим лучше делать скат кровли круче, чтобы снег не задерживался на крыше.

Распространённые виды кровли

Наиболее известны такие типы крыши, как:

• односкатная — опирается на две стены, находящиеся на разных уровнях высоты, и сооружается специально для объектов хозяйственного назначения и небольших строений;
• двускатная — состоит из двух соединённых под углом скатов, площадь которых может быть неодинаковой;
• шатровая — собирается из четырёх скатов в форме равнобедренного треугольника, в результате чего имеет сходство с пирамидой и идеально подходит для квадратных домов;
• вальмовая — создаётся из двух трапециевидных и двух треугольных скатов;
• мансардная — используется для создания комнаты на чердаке и образуется за счёт изменения формы крыши, например, с помощью ломаных линий;
• многощипцовая — сооружается на зданиях, построенных в виде многоугольника.

ВЫВОДЫ:

• Стропильная система на основе металла применяется в основном при возведении зданий общественного или промышленного назначения.
• Металлические конструкции обладают значительной прочностью и могут выдерживать большие нагрузки.
• Нередко устраивается комбинированный тип стропильных систем, в которых наряду с металлом используются также деревянные детали.
• Второй вариант – стропильные системы полностью на основе металла.
• Сегодня самой передовой технологией применения металлических элементов является технология с использованием легкого стального каркаса.
• Основные достоинства металлических систем: пожаробезопасность, экологичность, длительность эксплуатационного срока.
• Недостатки конструкции: неспособность сохранять тепло, тяжелый вес, трудоемкость работы, дороговизна.
• Главные элементы ферм: верхний и нижний пояса, решетка.
• Фермы отличаются в соответствии с формами поясов и особенностями решеток.
• Материалом для изготовления элементов ферм, как правило, является парный облегченный оцинкованный профиль.
• Точность расчетов определяет надежность конструкции.
• Вид металлических систем и их конструкция определяются величиной кровельного уклона.

Метки: крыша, профильный, скатный, стропило, труба