Минимальный уклон кровли из профлиста для односкатных крыш

Выбор уклона крыши

Обыкновенно при строительстве уклон кровли создается в диапазоне от 3 до 60 градусов. Крыша с минимальным значением считается плоской, в частном строительстве она применяется достаточно редко в силу особенностей российской погоды, однако, в жарком климате она предпочтительна, потому что позволяет уменьшить площадь крыши, которая накаляется от солнца. Вместе с оборудованием системы вентиляции и теплообмена, плоская крыша в жаркую погоду может эффективно защищать от перегрева.

При монтаже профнастила на кровлю рекомендуется соблюдать следующие требования по минимальному углу наклона:

• для частных (жилых) домов – от 10 градусов;
• для промышленных строений – от 8 градусов.

От наклона зависит величина нахлеста и необходимость дополнительной изоляции, с которым монтируется профилированный лист.

1. Если угол достигает 30 градусов и более, материал крепится с нахлестом не менее 15 см.
2. Если угол меньше, но не ниже 15 градусов, размер нахлеста – 20 см.
3. Если наклон пологий (менее 15 градусов), рекомендуется делать нахлест не менее 25 см. К тому же согласно строительным требованиям, требуется стыки дополнительно изолировать силиконовыми герметиками, клеем или специальной лентой.

Важно! При выборе размера нахлеста ориентироваться следует на одно: чтобы осадки не смогли попасть под материал ни в каком случае.

Нужно помнить и о том, что на пологой крыше активнее скапливается грязь. Владельцу дома с такой кровлей придется своевременно убирать мусор; в ином случае срок службы покрытия из профнастила снижается.

Расчет уклона кровли из профнастила

При расчете уклона крыши из профнастила, необходимо учитывать четыре составляющие:

• Вес утеплителя, обрешетки, контробрешетки и других слоев кровельного пирога;
• Вес самого кровельного покрытия;
• Снеговую нагрузку для вашего региона;
• Ветровую нагрузку для вашего региона.

Предположим, что мы будем крыть крышу профлистом С21-1000-0,6. Вес квадратного метра профнастила этой марки составляет 5,4 кг. В качестве теплоизоляции будем использовать базальтовые плиты толщиной 100 мм и удельной плотностью 150 кг/м³. Следовательно, масса 1 м² утеплителя составит 15 кг. Для обрешетки применяем брус 200×200 мм из сосны с шагом 650 мм, поэтому масса 1 м² обрешетки составит 28,3 кг. Массу остальных составляющих берем равной 3 кг/м².

Таким образом, масса всего кровельного пирога равна: 5,4+15+28,3+3=51,7 кг/м². Полученное значение умножаем на коэффициент 1,1 для того, чтобы обеспечить возможность изменения некоторых материалов кровельного пирога. Итого, общая масса 1 м² кровли равна 56,87 кг/м².

Теперь необходимо вычислить допустимый уклон, исходя из существующих снеговых и ветровых нагрузок. Предположим, что дом построен в Новгородской области. Она относится к III снеговому району, что можно определить с помощью карты, представленной выше.

Итак, наша снеговая нагрузка равна 180 кг/м². Однако учитывать ее необходимо с поправочным коэффициентом µ, который зависит от угла наклона кровли:

• Если наклон минимальный — угол кровли из профлиста меньше 25°, то значение поправочного коэффициента берется равным 1;
• Если угол наклона кровли из профнастила находится от 25° до 60°, то µ=(60°-α)·(60°-25°), где α — искомый уклон крыши;
• Если угол наклона крыши из профнастила больше 60°, то µ равен 0, то есть снеговая нагрузка при расчете кровли не учитывается.

Ветровую нагрузку необходимо учитывать при расчете угла наклона. Новгородская область относится к Iа ветровому району, где, как видно из карты ниже, нормальная нагрузка равна 23 кг/м².

Нагрузка, действующая непосредственно на кровлю, вычисляется по следующей формуле:

W=Wn·Kh·C

Здесь Wn — нормальная нагрузка для выбранного региона, Kh — коэффициент, учитывающий высоту здания, и С — аэродинамический коэффициент, который может находится в пределах от -1,8 до 0,8, в зависимости от уклона крыши. Поскольку рассчитать его довольно сложно, для нашей формулы возьмем наибольший — 0,8, что позволит упростить подсчеты в сторону большей прочности кровли.

Итак, предположим, что наш дом находится на открытой местности и имеет высоту выше 5 метров, тогда Kh будет равен 1, а ветровая нагрузка — 23·1·0,8=18,4 кг/м².

Таким образом, с учетом массы кровельного пирога и влияния ветра, нагрузка на кровлю будет равна 56,87+18,4=75,27 кг/м². Так как предельная несущая способность профлиста С21-1000-0,6 при шаге опор 1,8 м и использовании второй схемы опирания равна 253 кг/м², необходимо выбрать такой уклон кровли из профлиста, чтобы посчитанная нами нагрузка, с учетом снеговой, была меньше этого значения.

Поскольку 75,27+180=255,27 кг/м², что очевидно, больше, чем 253 кг/м², уклон крыши из профнастила в нашем случае не может быть меньше 25°. Так как делать угол больше 60° тоже нецелесообразно, получаем, что необходимое нам значение находится в пределах от 25° до 60° — то есть µ нужно вычислить по формуле.

Вычисляем минимальный уклон для профнастила кровельного С21 при наших условиях:

180·(60-α)·(60-25)+75,27=253

Решив это простое уравнение, получаем, что α=25,441°. Таким образом, допустимый минимальный уклон кровли из профлиста при заданных нами параметрах будет равен 26°. Для большей надежности здание, расположенное в данных условиях и имеющее указанный кровельный пирог, лучше снабдить кровлей с наклоном в 30°. Хотя можно остановится и на минимальном значении, учитывая то, что на предыдущих шагах расчета уклона кровли из профнастила были несколько раз использованы повышающие коэффициенты.

Ветровая нагрузка, расчёт

Наибольшую опасность для покрытия крыши профлистами представляют ветер и снег. Нередки случаи срыва целых скатов кровли при возникновении сильного порыва ветра. Скопление снега может деформировать профнастил, ослабив его к наступлению летнего сезона. Лавинообразное падение снега может привести к повреждению авто, либо же травме находящегося под карнизом жильца.

При проектировании крыши важно знать в общем особенности местного климата, подробно розу ветров и значение ветрового давления, количество осадков в зимний период, снеговую нагрузку. Снег и ветер несут наибольшую опасность для покрытия крышиИсточник absolut35.ru

Снег и ветер несут наибольшую опасность для покрытия крышиИсточник absolut35.ru

Обратив внимание на карту зон ветрового давления РФ можно заметить, что наибольшее ветровое давление создаётся преимущественно в приморских зонах, у берегов чёрного, каспийского, баренцева морях. Тогда как в континентальной части России, за исключением высокогорья, ветровое давление достигает значений не более 42 кг/м²

Карта с зонами ветрового давления РФИсточник criptopia.ru

Чтобы рассчитать ветровую нагрузку, действующую непосредственно на кровлю, необходимо кроме знания расчётного ветрового давления, иметь значение коэффициента, учитывающего аэродинамику, который часто принимают максимальным 0,8 и высотный коэффициент, зависящий от высоты здания и открытости территории.

Определение высотного коэффициента:

Таким образом, при расчёте крыши, к примеру, в тверской области на открытой местности, для дома высотой 9 метров, ветряная нагрузка будет равна: 32*1*0,8 = 25,6 кг/м²

К данной нагрузке прибавляется ранее рассчитанный вес кровельного пирога: 25,8 + 58 = 83,8 кг/м²

Какие силы воздействуют на кровельное покрытие

Крыша любого дома находится под воздействием внешней среды. Она изнашивается от частых дождей, деформируется от значительных перепадов температуры. Дуют ветры, трещат морозы, обжигает горячее солнце, и кровля теряет свои функциональные свойства.

Снег и ветер

Снег не страшен, если не так часто случается. Но если он идет неделю, то образует достаточно тяжелый покров. Если его вес будет в районе 100-500 кг/кв. м., ненадежная крыша может не выдержать такую тяжесть. В России есть районы, где вес снежного покрова доходит до 400 кг/кв. м.

Причиной обвала крыш может стать и высокий коэффициент связывания снежной массы с кровлей. При очень низком уклоне крыши, снег не съезжает на землю, остается на поверхности и слеживается. Это может спровоцировать аварийную ситуацию. А вот крутая крыша подвержена опасному влиянию сильного ветра.

Карта районов снеговой нагрузки

Перепады температуры

Они случаются, как правило, в первые месяцы весны и перед зимними холодами, поздней осенью. Неустойчивая в своем температурном режиме погода позволяет проникать влаге в мелкие поры кровли, где она замерзает и, расширяясь, образует трещины.

Град

Величина града бывает иногда такого размера, что крыши, крытые черепицей или шифером разлетаются на мелкие кусочки. И это не очень приятное атмосферное явления весьма частый гость в России. Засвидетельствованы случаи небывалого размера града — диаметром 10 см.

Солнце

Оно способно не только менять цвет кровельного покрытия, но и разрушать верхний слой, выжигая его. К примеру, черепичные крыши, жаркое солнце может размягчить и оплавить. С потерей верхнего слоя появляются трещины, и кровля постепенно разрушается.

Виды профнастила

Существуют разные виды профнастила. Есть профлист обычный — оцинкованный, есть цветной — с нанесенным поверх цинкового покрытия слоем полимера. У полимерного покрытия роль двойная — оно и защищает от внешних воздействий,  и придает материалу более декоративный внешний вид. Простой оцинкованный профнастил используют в качестве кровельного материала в основном на временных постройках, цветной имеет вполне солидный вид, его можно увидеть на крышах жилых домов и дворовых построек.

По назначению

Профнастил делают из листового металла разной толщины. Самые тонкие предназначены для оформления стен, но могут укладываться на крышу при частой обрешетке и небольших снеговых нагрузках. Маркируются листы этой группы буквой «С».

Из самого толстого металла делают материал с повышенной несущей способностью. Его маркируют буквой «Н», используют в качестве кровельного материала в местностях с повышенной ветровой или снеговой нагрузкой. Есть еще универсальный профлист — он обозначается «НС». Может применяться как для стен, так и для устройства кровли (количество снега должно быть средним). 

После буквенной кодировки профлиста стоят цифры: С8, Н35, НС20. Они обозначают высоту волны в миллиметрах, которая сформирована в данном материале. В примере это 8 мм, 35 мм, 20 мм соответственно. На крышу укладывают профнастил с высотой волны не менее 20 мм.

Маркировка и размеры профлиста

Форма волны  у несущего металлопрофиля часто более сложная — в ней добавлены дополнительные бороздки для повышения жесткости.

По типу покрытия

При всей внешней схожести цена у профнастила одного и того же типа может существенно отличаться. Дело, чаще всего, не в наглости производителя или продавца, а в разных технологиях и материалах, которые используются при производстве. Например, защитное покрытие может быть цинковое и алюмоцинковое. Второй вид защиты появился недавно, оборудование дорогое, но долговечность металла, покрытого алюмоцинком гораздо выше.

Также на долговечность покрытия влияет способ формирования волны. Существуют две технологии — холодная прокатка и с эмульсией. При холодной прокатке лист просто продавливается катками без какой-либо подготовки. Чтобы при этом не повредилось нанесенное ранее покрытие, требуется дорогое оборудование. Соответственно, профлист холодной прокатки стоит дороже.

Цветной профнастил имеет много слоев

При формировании волны с эмульсией, поверхность металла смачивают жидкостью (маслом, водой, специальной жидкостью) и после отправляют под валки. Если после прокатки такой лист не высушить, а отправить в печь обжига — для закрепления краски, то места, которые были влажными, быстро начнут ржаветь. Увидеть данный дефект заранее невозможно, приходится надеяться на то, что технология не нарушена. Зато профлист, изготовленный по этой технологии дешевле.

Еще есть разные полимерные покрытия. Они создают пленку разной толщины и плотности, с разными свойствами.

• Полиэстер (глянцевый и матовый). Профлист с покрытием из полиэстера имеет относительно невысокую цену (самый дешевый из цветных) и хорошие характеристики — покрытие пластично, длительное время не меняет свой цвет. Матовый полиэстер не имеет на поверхности бликов, она смотрится как бархатистая. Этого достигают другой техникой нанесения и более толстым слоем. Это покрытие — наиболее устойчивое к механическим повреждениям.
• Пластизол. Имеет повышенную стойкость к агрессивным средам, но плохо переносит ультрафиолет. Кровля из профнастила с покрытием из пластизола быстро выцветет (два-три года).
• Пурал — к полиуретану добавляют полиамид и акрил. Покрытие получается более однородным, срок службы без изменения цвета — от десяти лет. Недостаток — высокая цена.
• ПВДФ — состав из поливинилфторида и акрила. Покрытие дорогое, но долго служит даже в агрессивной среде. Этот кровельный материал можно использовать на морских побережьях. Еще одно его замечательное свойство — он может самочищаться. Малейший дождик, и крыша из профнастила с ПВДФ покрытием блестит, как новая.

Разные виды покрытия обеспечивают разные характеристики

В обычных условиях делается кровля из профнастила с покрытием из полиэстера. По соотношению цены и качества он оптимален.

Типы

Существует три типа крыш, выполненных из профнастила.

Малоуклонные

При таком виде уклона крыши значительно увеличивается расход материала. Это приводит к дополнительным финансовым затратам. Расход обусловлен большим нахлестом одного листа на другой (горизонтально и вертикально) порядка 20 см. К тому же необходимо дополнительно защитить стропила от влажности. Для этого целесообразно использовать специальный мембранный материал. Эта мера необходима для обеспечения гидроизоляции покрытия. Угол наклона малоуклонной конструкции обычно составляет меньше 14 градусов.

Среднеуклонные

Это более экономный вариант установки конструкции. Угол наклона среднеуклонной кровли составляет от 15 до 30 градусов. При этом нахлест одного листа профнастила на другой делается гораздо меньше. Это позволяет значительно сэкономить на стройматериале. Следовательно, финансовые затраты снижаются.

Крутоуклонные

Наклон подобной конструкции кровли составляет более 30 градусов. Монтаж профнастила производится с минимальным нахлестом. Данный тип установки конструкции кровли здания является самым экономным и менее затратным.

В чем измеряется угол уклона

Уклон кровли градусы/проценты

Измеряется уклон кровли в градусах или процентах. Их соотношение указаны в таблице на рисунке 2. Измеряется угол уклона с помощью уклономера или математическим способом.

Уклономер это рейка с рамкой, между планками которой есть ось, к которой прикреплен маятник + шкала деления. Если рейка находится в горизонтальном положении, на шкале будет ноль.

Для определения угла наклона крыши, рейку держат перпендикулярно коньку. На шкале маятник покажет, какой уклон у данной крыши в градусах.

Математическим путем эта величина находится следующим образом. Что такое угол наклона ската – отношение между высотой конька и половиной заложения крыши (ширина здания деленая на два).

Чтобы получить значение в процентах, полученное число умножаем на 100.  Далее, если надо узнать значение уклона в градусах, переводим по таблице. Чтобы было понятней рассмотрим на примере.

Ширина здания 7 м, высота конька 0,6 м. Получаем: 0,6:(7/2)=0,17, теперь умножаем 0.17х100=17%. Смотрим по таблице: 17%=10 градусов. То есть угол наклона кровли будет 10 градусов.

Обозначение уклона кровли на чертежах может быть как в градусах, так и в процентах. Наклон обозначается английской буквой «i».

Некоторые могут обозначать в промилях, но говорят это не очень удобно.

В СНиП II-26-76, данная величина указана в процентах. То есть кому как удобно, на данный момент не существует строгих правил по этому поводу.

Выбор материалов в зависимости от угла наклона

Теперь рассмотрим минимальное значение угла наклона крыши для наиболее распространенных кровельных материалов.

Минимальный угол наклона кровли для кровельных материалов:

1. Мембранные покрытия. Можно использовать для крыш любой конструкции. Минимальный уклон 2 градуса.
2. Рулонные материалы. При укладке 3-х и более слоев минимальный угол составит 2-5 градусов. Если планируется улаживать два слоя или меньше, угол будет 15 градусов.
3. Ондулин – 6 градусов.
4. Мягкая черепица. Можно использовать при угле наклона 11 градусов, но при этом материал укладывается на сплошную обрешетку.
5. Профнастил. Минимальный угол наклона составит 12 градусов, но при этом рекомендуется дополнительно промазывать стыки герметикам.
6. Металлочерепица – 14 градусов.
7. Шифер, черепица. Чтобы влага не задерживалась на крыше и не просачивалась внутрь кровли в местах стыка, минимальный угол наклона должен составлять 22 градуса.

С материалами разобрались. Теперь перечислим некоторые моменты, которые следует обязательно учитывать при строительстве крыш с малым уклоном.

А именно:

• Правильно оборудовать водосточную систему. Она может быть внутренней (приемники воды расположены на самой крыше и уклон делается в их сторону) и наружные (сток воды за пределы крыши, по желобам).
• При уклоне кровли меньше рекомендуемого на 10, следует монтировать водонепроницаемую нижнюю кровлю.
• Чем меньше угол ската крыши, тем больше подкровельный вентиляционный зазор.
• Если уклон кровли менее 10 градусов, вентилирование должно быть от ската к скату.
• Если в качестве кровельного покрытия используется битумная черепица, а угол наклона крыши составляет 6 градусов, специалисты рекомендуют гидроизоляционные мембраны по всему основанию кровли.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод: уклон кровли минимальный это не единое значение для всех крыш. Для каждого кровельного покрытия эта величина своя, но и она при определенных условиях может быть уменьшена.

Но использование материалов, при наклонах меньше рекомендуемых, значительно повышает затраты на устройство крыши, хотя эстетически это не всегда оправданно.

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.

1. 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.
2. 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

Недостатки

Недостатков у данного варианта крыш довольно много. Во время сильного проливного дождя влага стекает с такой крыши медленнее, чем с более крутых крыш. Вода будет проникать в стыки и трещины. Поэтому строительство кровли с незначительным наклоном требует тщательной герметизации (особенно стыки и места нахлеста профлистов).

Для покрытия данного типа кровли оптимальным вариантом будет использование только несущего профнастила, более прочного и с высоким профилем. Покрытие крутой кровли можно выполнить из любого профнастила. Подойдут универсальный, стеновой и несущий профлисты. Осадки на таких покрытиях не задержатся.

При установке кровли с незначительным наклоном, угол которого составляет меньше 12 градусов, значительно увеличивается расход стройматериала. При этом нужно увеличить нахлест одного листа на другой, потребуется дополнительная герметизация стыков и нахлестов. Однако если угол уклона кровли составляет от 12 до 15 градусов, вполне можно обойтись и без герметика. Поэтому оптимальным углом для уклона кровли, выполненной из профнастила, считается угол от 12 до 30 градусов.

Несмотря на то, что для установки крутой кровли потребуется достаточно большое количество досок, значительная экономия получится на покупке профнастила. Можно приобрести менее дорогие варианты профлиста с небольшой высотой профиля. При минимальном угле уклона кровли монтаж жилой мансарды абсолютно невозможен. Установка кровли с минимальным углом уклона подразумевает монтаж более сложной конструкции стропильной системы. Конструкция должна быть более прочной и надежной, чтобы выдержать значительную нагрузку и большой вес. Придется уменьшить шаг между стропилами и выбрать более прочный материал. Это отразится на весовой нагрузке на несущие.