Определение угла наклона вальмовой крыши: критерии выбора, оптимальные и минимальные значения

Вальмовая четырехскатная крыша — одна из самых распространенных для использования в домах, имеющих в плане простой прямоугольник.

К недостаткам чердачной системы такой крыши в большинстве случаев относится малый объем чердака и стесненность, затрудняющая его использование в качестве дополнительного помещения, а также возможность проводить обслуживание стропильной системы.

Поэтому важно правильно рассчитать угол наклона такой кровли, соблюдая как требования к внутренним пропорциям, так и устойчивость к атмосферным воздействиям.

От чего зависит уклон?

Одним из основных параметров вальмовой крыши является угол наклона плоскостей, образующих чердак. В своем классическом виде она состоит из четырех наклонных плоскостей — двух треугольных (которые называются «вальмы») и двух трапецеидальных. Более подробно об устройстве вальмовой кровли мы писали здесь.

Вершины треугольных плоскостей, опирающихся на торцевые (поперечные) стены, соединяются так называемым коньком, к которому с двух сторон параллельно примыкают короткие стороны трапеций, образующих боковые плоскости крыши. Если вальма, начинаясь от конькового бруса, не доходит до карниза, крышу называют полувальмовой.

Уклон четырехскатной кровли проектировщики принимают сообразуясь с:

• 

  климатическими условиями местности, в которой возводят строения, к числу которых относят воздействие снеговых, ветровых, дождевых, собственных, эксплуатационных нагрузок;

• материалом, выбранным для устройства кровли, часто это бывает металл, искусственные или натуральные кровельные материалы других видов;
• другими условиями, изложенными в нормативных документах для кровельных работ, таких как СНиП, СП, инструкции, рекомендации.

Конфигурацию крыши обычно выбирают в зависимости от размеров и назначения строения. Это могут быть вальмовые, шатровые, полувальмовые (когда нижняя грань вальмы не доходит до карниза, а опирается на обрезанную часть фронтона или щипца) и другие виды.

Вальмовые крыши используются в сооружениях самых разнообразных типов, к числу которых относят:

• многоэтажные многоквартирные дома;
• коттеджи или частные особняки;
• садовые домики;
• производственные или административные здания;
• торгово-развлекательные комплексы;
• сельскохозяйственные строения.

Уклон зависит от необходимости обустройства подкровельного пространства. Для жилой мансарды кровлю нужно делать более крутой, для нежилого чердака достаточно малоуклонной.

Значения этих видов воздействий принимаются в соответствии с рекомендациями Строительных Норм и Правил (СНиП 2.01.07-85 в его актуализированной версии от 2016 года — Свод правил СП 20.13330.2016), называемых «Нагрузки и воздействия».

Нормативные документы содержат таблицы, графики для различных климатических регионов бывшего СССР. Имеются в виду максимальные ветровые нагрузки, а также снеговые и дождевые, воздействующие на строительные объекты в зависимости от района строительства.

Так же учитывается устройство организованного (при помощи горизонтальных желобов и вертикальных водосточных труб) или неорганизованного (самотёк) удаления жидких осадков или талого снега с верхней поверхности крыши.

В соответствии с собранными данными рассчитывается деревянная или из стального проката стропильная система вальмовой крыши вместе с рекомендуемыми уклонами.

При проектировании кровли и выборе ее финишного покрытия нужно учитывать:

• Чем выше располагается конек (крутая крыша), тем больше ее парусность с воздействием соответствующих ветровых нагрузок и в меньшей степени от воздействия атмосферных осадков — снег и дождь сразу же скатываются с такой крыши, не задерживаясь на ее поверхности.
• При пологой крыше — на нее в меньшей степени воздействует ветер, однако снег, может накапливаться и своим весом вызывать существенное силовое воздействие на конструкции дома — стропила, стены, фундаменты, а также во время оттепелей приводить к образованию сосулек.

В местностях с сильными ветрами рекомендуется устраивать вальмовые кровли с наклоном 25-30°, в маловетренных 30-45°.

Финишное покрытие кровли современных строений, где установлены вальмовые крыши, зависит от целей использования, утепленности чердачного помещения и других факторов.

От типа кровельного покрытия зависит в первую очередь уклон вальмовой крыши. Для металлических кровель он может быть более пологим, для кровель другого типа — более крутым. Правильный выбор делается на основе СНиП II-26-76 «Кровли» в его актуализированной версии СП 17.13330.2017, в зависимости от финансовых возможностей заказчика, а также стоящих перед ним целей и задач.

Основные типы кровельных материалов и допустимые уклоны:

1. 

   Металлические кровли:

   • оцинкованная кровельная жесть на фланцах – 18-30°;
   • стальной профилированный настил – 15-30°;
   • металлочерепица – 14-90° (о строительстве вальмовой кровли из металлочерепицы читайте тут).
2. Кровли из других материалов, пригодных для использования в кровельных работах:
   • асбестоцементный волнистый или плоский шифер – 22-45°;
   • классическая керамическая черепица – 11-50°.

Оптимальные значения

Углы наклона кровли, при использовании разных видов финишных покрытий, зависят от рекомендаций изготовителя, а также СП 17.13330.2017 «Кровли».

Выбор этих значений определяется различной степенью герметизации внутренних помещений от атмосферных осадков, ветра и пыли в зависимости от материала кровли.

Использование рулонных битумно-полимерных кровельных материалов в вальмовых крышах допускается только лишь в виде подложек под основное покрытие, придающих дополнительные герметизирующие свойства. Эти материалы раскатываются параллельно карнизу поверх обрешетки с нахлестом смежных полотнищ от 15 до 20 сантиметров.

Также уклон выбирается в зависимости от назначения чердачного помещения. Чем круче крыша, тем меньше свободного пространства остается под кровлей.

Оптимальными значениями для вальмовых крыш считаются уклоны в пределах 20-45°. При этом угол трапециевидных скатов и вальм может отличаться.

Минимальные значения

Минимальный уклон нормативы не рекомендуют делать менее 10° (в этом случае, крыша может уже считаться плоской), даже если это позволяет производитель кровли (в большей степени это относится к металлическим кровельным покрытиям).

В этом случае доступ для обслуживания чердака и стропил с кровлей будет либо невозможен, либо крайне ограничен, также непростым делом будет устранение со стороны чердака аварийных протечек в случае их возникновения.

Минимальный уклон для кровельных покрытий:

Кровля с разными уклонами скатов

Иногда при проектировании с использованием эксклюзивного дизайна, крышу строения с целью оригинальности принимают нарочито перекошенной с искаженным осями симметрии. Таких домов становится все больше, и они действительно выделяются на фоне строений с традиционными геометрическими формами.

Распространенные варианты:

• полувальмовая датская;
• полувальмовая голландская;
• комбинированная — гибрид вальмовой и двухскатной крыш.

При использовании таких покрытий угол наклона наименее крутой плоскости должен быть не менее принятого для стандартной вальмовой крыши с тем или иным видом внешнего покрытия, то есть для металлической 30°, для остальных — не меньше 30°.

Как рассчитать?

Для выбора углов наклона используют все тот же свод правил СП 17.13330.2017 «Кровли». Для расчета несущих элементов стропильной системы и их сечений предназначен СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» в актуализированной редакции СП 64.13330.2017.

Для расчета углов наклона вальмовой кровли лучше всего воспользоваться каким-либо онлайн калькулятором, который легко найти в интернете. В основу расчетов обычно заложен один и тот же математический алгоритм.

Исходными данными для таких калькуляторов являются:

• длинная ширина ската (продольная);
• короткая (поперечная или торцовая);
• длина конька;
• высота торцевого треугольника (перпендикуляр, опущенный из верхней точки схода до его основания — короткой ширины ската);
• высота трапецеидальных плоскостей — длина линии, перпендикулярной коньку и длинной (продольной) ширине ската;
• размер вылета крыши (величина, на которую периметр крыши в горизонтальной проекции превышает размеры периметра плана дома).

Рассчитать вальмовую систему можно и вручную, используя построения и формулы, из школьных учебников по геометрии и тригонометрии, с использованием тех же исходных данных, что и для автоматического расчета. Для точного расчета можно воспользоваться формулой:

На выходе должны получиться размеры треугольников и трапеций, а также определена высота конька над чердачным перекрытием. Нужно лишь следить за тем, чтобы размеры наклонных сторон (бедер) трапеции совпадали с размерами наклонных сторон треугольников (вальм), а все вместе они сходились в коньке на одинаковой отметке.

Только в этом случае образуются одинаковые углы наклона внутрь чердака отдельных плоскостей вальмовой крыши от карниза здания относительно вертикалей ограждающих стеновых конструкций.

Расчет геометрической конфигурации, размеров, углов наклона вальмовой крыши автоматически не влечет расчета ее несущей способности.

Несоблюдение рекомендаций и последствия

При несоответствии реальных уклонов и соответствующего материала кровельного покрытия, а также ошибках и несоблюдении рекомендаций производителей кровли и проектировщиков, в чердачные подкрышные помещения могут попадать атмосферная влага, пыль, споры сорных растений, грибка, плесени, личинки древоядных насекомых.

Слишком большая крутизна (угол наклона), высота покрытия и его парусность потребует увеличения сечения элементов стропильной системы вальмовой крыши.

В пологих кровлях может происходить замачивание обрешетки, нижерасположенных конструкций и, как следствие, развитие коррозионных процессов, а также биологического загрязнения и ослабления несущей способности деревянной стропильной системы вследствие ее гниения и поражения грибком.

Заключение

От величины угла вальмовой кровли напрямую зависит, можно ли будет использовать подкровельное пространство. Именно уклон определяет, будет ли кровля эксплуатируемой или неэксплуатирумой.

Кроме того, угол влияет на площадь крыши, а значит и на стоимость строительства. Напрямую зависит от уклона и нагрузка на стропильную систему. Поэтому при проектировании важно найти оптимальную величину.