При возведении небольших зданий – гаражей, хозяйственных построек, маленьких жилых домов – часто применяют вместо двускатной крыши односкатную конструкцию. У нее есть ряд преимуществ:
- простота конструкции. Как следствие – уменьшение количества конструктивных деталей, ускорение и упрощение работ;
- уменьшенная площадь кровельного настила. Соответственно, затраты на материалы уменьшаются (до двух раз);
- возможность обойтись без внутренних опор при пролете до 5…6 м;
- упрощение ремонта – за счет небольшого ската крыши находиться на ней можно без дополнительной страховки и приспособлений (относится к кровлям с углом наклона до 10 градусов);
- снижение ветровой нагрузки при наличии преобладающих однонаправленных ветров.
К сожалению, есть и минусы, основным из которых в нашем регионе стоит считать увеличение нагрузки от атмосферных осадков на пологую кровлю.
Устройство простой односкатной крыши показано на схеме ниже.
От чего зависит угол наклона односкатной крыши
Различают плоские (до 5 градусов к горизонтали), малоуклонные (5…30 градусов) и крутоуклонные (свыше 30 градусов) односкатные крыши. При этом плоские и малоуклонные крыши требуют устройства очень тщательной гидроизоляции и отвода воды – это связано с тем, что снег на таких поверхностях задерживается и начинает таять снизу, от тепла, излучаемого домом.
Снеговые и ветровые нагрузки
Эти параметры имеют большое значение при выборе угла наклона.
Считается, что с крыши, имеющей уклон менее 20 градусов, снег не сползает, остается лежать на поверхности. При большем уклоне сохранность снежного покрова зависит от типа кровельного материала. На крышах с углом наклона более 50 градусов снежный покров не задерживается, вне зависимости от покрытия, кроме определенных случаев (немедленное оледенение, сложные конструкции).
Необходимость учитывать вес снегового покрова связана с расчетом крыши на прочность, поэтому до начала проектирования необходимо уточнить снеговые нагрузки данного региона. Информацию можно найти в СП 20.13330.2016, раздел 10 «Снеговые нагрузки». Там же в разделе «Воздействия ветра» есть данные для расчета ветровой нагрузки.
Упрощенно «прикинуть» снеговую нагрузку можно по карте РФ (районирование территории по весу снегового покрова и ветровые районы). Следует понимать: эти данные упрощены и не учитывают возможных нюансов, связанных с преобладающими ветрами, характером местности и другими факторами.
Ветровая нагрузка считается в том числе с учетом высоты здания и зоны его расположения. Зона А – открытые пространства, зона В – лесные массивы, городская плотная застройка.
При высоте постройки менее 10 м допустимо не принимать во внимание ветровую нагрузку, за исключением зданий, расположенных на больших открытых пространствах.
При расчете оптимального угла наклона конструкции необходимо учитывать:
- для снижения ветровой нагрузки необходимо уменьшать угол ската;
- для снижения снеговой нагрузки (обеспечение соскальзывания снега) следует увеличивать угол.
Таким образом, принятое решение – компромисс между желанием избавиться от регулярной чистки крыши от снега и нежеланием заново настилать сорванное ветром покрытие. Примеры расчета с учетом снеговой и ветровой нагрузки показаны ниже.
Выбор типа покрытия
В зависимости от того, насколько круто скат наклонен к горизонтали, можно выбрать тот или иной кровельный материал. Иногда встречается обратная задача – кровельный материал уже выбран, теперь необходимо определить допустимый угол наклона.
Более детально перечислены допустимые и обычно применимые углы кровли для разных материалов в таблице ниже.
Внимание: для крутоуклонных крыш неприменимы тяжелые хрупкие материалы! Также необходимо учитывать надежность крепления отдельных элементов и правильно рассчитывать гидроизоляцию!
Вес кровельного материала можно принять ориентировочно по таблице ниже или выяснить самостоятельно у производителя/продавца.
Важно: при расчете стоит опираться на максимальную цифру, это даст необходимый запас прочности конструкции!
Утепление и гидроизоляция
Здесь только одно правило: чем меньше угол наклона крыши, тем тщательнее должна быть гидроизоляция. Так, для плоских и малоуклонных конструкций необходимо устраивать двухслойную изоляцию с тщательной проклейкой стыков и обязательной укладкой полотнищ (рулонов, пленки) внахлест с запасом не менее 20 см.
Утепление крыши зависит от региона проживания, его температурного диапазона, планируемой эксплуатации помещений под кровлей, отопления здания в целом и других нюансов. Расчет теплоизоляции здесь подробно излагаться не будет.
Тип и удельный вес выбранных материалов необходимо определить заранее, это требуется для расчета сборной нагрузки от «кровельного пирога» на общую конструкцию и несущие стены.
Шаг 4. Вычисляем точный угол ската
Углом односкатной крыши принято называть угол, под которым стропила и скат крыши наклонены к горизонтальной плоскости потолка. Причем отнеситесь серьезно к этой схеме, если вы хотите обеспечить вашей крыше правильную механическую прочность:
Угол наклона скатов измеряется в процентах и градусах. Но, если с градусами еще более-менее понятно (спасибо школьному курсу геометрии), то что такое проценты? Проценты – это отношение разницы высоты конька и карниза к горизонтали ската, умноженное на 100.
Есть еще один интересный момент: многие архитекторы специально рассчитывают угол односкатной кровли так, чтобы он был равен углу возвышения солнца в данной местности в середине весны. Тогда можно до миллиметра рассчитать, когда и какая будет тень, что важно для планирования террас перед домом и других мест отдыха.
Определение угла наклона
Учитывая изложенные выше факторы – снеговую и ветровую нагрузку, выбранный тип материала – и зная примерную конструкцию здания, можно определить угол крыши. Более детально правила расчета изложены в статье. Далее на основании этой информации рассчитывается сборная нагрузка (от собственного веса и внешних нагрузок) на стропильную конструкцию. По результатам расчета определяется шаг стропил и их сечение.
Пример расчета нагрузки на стропила
Строительство планируется в Иркутске, дом с высотой 5,6 м будет располагаться в низине, явно выраженных преобладающих ветров нет. Данный район относится к снеговому району 2 и ветровому 3. Соответственно, снеговая нагрузка составляет 120 кг/м.кв., а ветровая 30 кг/м.кв. Суммарная нагрузка 150 кг/м.кв.
Материал кровли – металлочерепица с весом 4 кг/м.кв. Для нее допустим уклон от 12 градусов, но большинство производителей рекомендует для односкатной крыши 20…30 градусов. Если принять 20 градусов, необходимо обеспечить качественную гидроизоляцию, что добавляет к весу квадратного метра покрытия 2…5,5 кг/м.кв. Поскольку верхняя часть дома планируется как жилая, необходимо также утепление. В качестве термоизоляции принимаем базальтовую вату плюс подшивку изнутри гипсокартоном. Примерный вес квадратного метра такого утепления – около 4,5…5 кг.
Необходимо также принять во внимание вес деревянной обрешетки под металлочерепицу, это еще не менее 10…12 кг, и вес самих стропил.
Таким образом, суммарная нагрузка на квадратный вес крыши от собственной массы и внешних нагрузок составит (без учета веса стропил, поскольку пока неизвестно их сечение и шаг): 4+5+5+12+150=176 кг/м.кв.
Определение шага стропил и их сечения
Для вычисления этих данных есть расчетные формулы. Однако при отсутствии инженерного образования и желания высчитывать коэффициенты можно использовать табличные значения.
Для выяснения высоты балки (стропила) можно опираться на известный уже угол наклона и расчетную длину, которая определяется по тригонометрическим формулам.
Разница между высотой одной и второй опорных стен крыши для пролета, например, 4 м и угла наклона 20 градусов составит:
L_bc=L_cd×tgA=6×0,364=2,18 м
Длина стропильной ноги (стропила):
L_c=L_bc÷sinA=2,18÷sin20=6,4
С учетом вылета в обе стороны не менее 500 мм (обязательный свес крыши) принимаем длину стропила 7,4 м.
Для двухопорных стропил принята таблица
Пролеты свыше 6 м принято опирать на три точки – две несущие стены и шпренгельную ферму, например, или с опорой на лежень. Пролеты 4,5 м применимы в мансардах, террасах, банях, верандах, а также различных пристройках. В жилых постройках, как правило, расстояние между опорами равно или превышает 6 м.
Соответственно с учетом длины стропила выбирается сечение балки и шаг между ними.
Следует учитывать: под длиной стропила в данном случае понимается расстояние между точками опоры!
То есть в приведенном примере – длина всей стропильной ноги 7,5 м и пролет 6 м допустимо использование опирания на несущие стены (через мауэрлат) и подстропильную ногу. Тогда сечение при шаге 140 см следует принимать 100х200 мм, а при шаге 90см допустимы 75х200 мм. Желательно все же увеличивать сечение балки на 10…15% для получения необходимого запаса прочности.
Проверить нагрузочную способность крыши, правильность выбранного угла с выбранными параметрами можно в одном из онлайн-калькуляторов. Там же можно получить данные о том, сколько материалов потребуется для строительства такой крыши.
Как видно из приведенного скриншота с упрощенным чертежом здания, пункты «Расчет стропил», «Расчет обрешетки», «Снеговая нагрузка» раскрывающиеся, в них необходимо подставить выбранные данные.
Результат расчета показан ниже.
Как видно из результата, предлагается при данной нагрузке, кровельном материале, размерах и шаге стропил выбрать сечение балок равным не 75х200 мм, как предлагается в нормативах, а 70х230 мм. Однако это минимальное значение, к тому же такое сечение не является стандартным. Поэтому – с учетом запаса на прочность – лучше отдать предпочтение сечению 100х200 мм.
Важно: помимо обычных стропил (балок) можно использовать треугольные фермы. Это значительно увеличит нагрузочную способность конструкции, но подобные элементы требуют профессионального расчета.
Определяем высоту, на которую требуется поднять стену
Чтобы обеспечить найденный угол уклона односкатной кровли, необходимо одну из стен поднять выше. Насколько выше узнаем, вспомнив формулы расчета прямоугольного треугольника. По ним находим и длину стропильных ног.
Как высчитать параметры односкатной крыши
При расчете не забудьте, что длина получается без учета свесов, а они нужны чтобы защитить стены дома от осадков. Минимальный свес — 20 см. Но при таком маленьком выступе за пределы здания смотрится односкатная крыша куцей. Поэтому обычно делают свесы не менее 60 см на одноэтажных зданиях. На двухэтажных они могут быть и до 120 см. В данном случае ширина свеса определяется исходя из эстетических соображений — крыша должна смотреться гармонично.
Пример рисунка в ScratchUp
Проще всего определить насколько надо продлить кровлю в дизайнерских программах, позволяющих прорисовать здание в масштабе и «поиграться» со свесами. Отображаться все должно в 3-х измерениях (наиболее популярная программа ScratchUp). Покрутите в ней разные размеры свесов, определитесь, с каким смотрится лучше (это если проекта нет), а потом заказывайте/делайте стропила.
Как выбрать проект стропильной системы для дома с односкатной крышей
Как уже говорилось, для односкатной крыши, в зависимости от характера несущих стен и пролета, можно выбрать разные типы стропил и узлы их крепления.
Для пролетов до 4,5 м (гаражи, подсобные строения, пристройки, веранды и прочее) однозначно стоит выбрать самый простой и удобный способ – опирание на две несущие стены через мауэрлат.
Кирпичная стена, мауэрлат из бруса по гидроизоляции, крепление с помощью выпиленных пазов и уголков
Более детально данный вариант крепления и другой (справа) с продольным стягивающим брусом, на шпильках
При этом для упрощения конструкции рекомендуют интересный способ крепления – с мауэрлатами только по опорным стенам, без увязки бруса в четырехугольник.
При этом для упрощения конструкции рекомендуют интересный способ крепления – с мауэрлатами только по опорным стенам, без увязки бруса в четырехугольник.
Если строение деревянное, идет врубка стропила в верхний венец или также в мауэрлат (при каркасной конструкции). Для бревенчатой постройки выполняются пропилы под стропильные ноги в верхнем бревне (как на фото внизу).
Технология выполнения висячих стропил
- Устанавливают мауэрлат и балки перекрытия. Висячая стропильная система не имеет вертикальных и горизонтальных опор, поэтому стойки и прогоны ставить не нужно. Для удобства размечают центр крыши, по которому будет проходить конек, с помощью временно прибитых по центрам фронтонов досок. Один край доски должен обозначать центр крыши. На досках отмечают высоту крыши по коньку.
- Выполняют шаблон. Для этого доску прикладывают нижним концом к мауэрлату, а верхним – к отметке высоты крыши. Размечают верхний запил по краю доски, обозначающему центр крыши, и нижний, по мауэрлату, не более чем на 1/3 ширины доски. Прикладывают шаблон с обеих сторон, уточняя симметричность стропил.
- По шаблону выполняют необходимое количество стропильных ног. Раскладывают их попарно. Две стропильных ноги, образующие ферму, ставят верхними срезами друг к другу и скрепляют накладкой из металла или косынкой из доски на саморезы или шпильки. Нижнюю часть крепят к мауэрлату на уголки и саморезы и гвозди.
Односкатная крыша с начала до конца своими руками
Итак, расчеты выполнены, определены:
- угол наклона;
- кровельный материал;
- способы тепло- и гидроизоляции;
- сечение стропил;
- шаг стропил;
- способ их крепления.
Теперь необходимо приступить непосредственно к работе.
Укладка мауэрлата
Этот этап необходим для каркасных зданий, построек из газобетона, пенобетона, кирпича, газоблоков, камня, монолитного или сборного железобетона, а также для зданий из панелей любого типа (в том числе СИП).
Один из вариантов показан в видео.
Выбор подходящего сечения бруса (бревна).
Фактически эта балка только перераспределяет точечные нагрузки от стропил на всю верхнюю опорную плоскость несущей стены, поэтому большого значения сечение не имеет. Но следует соблюдать общее правило – чем больше общая нагрузка на крышу и ее собственный вес (см. расчет выше), тем больше должно быть сечение мауэрлата. Обычно принимают брус 100х200 мм или больше. Для бревна обязательно стесывают плоскость, чтобы опора максимально плотно прилегала к несущей стене.
Выбирают способ крепления мауэрлата к стене.
Чаще всего используют шпильки, причем их закладывают в кладку (блоки, кирпич) или заливку армирующего пояса. Техника закладки шпилек показана в видеоуроке.
При этом, чтобы шпильки не вырывало из кладки или пояса, их стопорят снизу – куском приваренной арматуры, шайбой, отогнутым концом или как-то еще.
Важно: чтобы не было проблем с накручиванием гаек на шпильки, на время окончания кладки или заливки армирующего пояса их резьбовые концы желательно защитить от налипания раствора с помощью пленки.
Возможно также крепление мауэрлата на анкерные болты. Их длина подбирается так: толщина мауэрлата плюс не менее 10 диаметров болта. Анкерные болты забиваются в кладку (монолит) через отверстие в мауэрлате и затягиваются. Чтобы площадь опоры была больше, затяжка выполняется через шайбы увеличенного диаметра.
Третий способ – с помощью проволоки. Она закладывается в кладку (монолит) за 0,5…0,7 м до верхнего уровня стены, ее длина выбирается так, чтобы хватило на обвязку балки и закрутку, а толщина принимается не менее 2…3 мм.
Устраивается гидроизоляция
Для этого используют рулонные материалы – в основном рубероид в два слоя. Его можно уложить непосредственно на поверхность несущей стены или прикрепить любым способом (клей, скобы) к мауэрлату. Если в стене уже закреплены шпильки, удобно «накалывать» слой изолятора на них. Но при этом необходимо защитить от влаги места соприкосновения стены и шпильки с помощью обмазочных материалов. Допустимо обмазывать шпильку на высоту, равную 1/3…4/5 толщины балки. Обратите внимание – гидроизоляция не обязательно закрывает всю ширину стены, но полоса должна быть шире мауэрлата как минимум на 20%.
Рекомендуется поверх гидроизоляции проложить джутовую ленту – она уплотнит стык и послужит дополнительной защитой от промерзания, после чего следует уложить и закрепить мауэрлат выбранным способом.
Пошаговая инструкция по установке стропил односкатной крыши
Выше были уже показаны некоторые варианты крепления стропил к мауэрлату или верхнему венцу. Детально эта информация изложена в статье. Но стоит уточнить отдельные моменты.
Угол опирания стропильной ноги на балку должен быть строго 90 градусов.
Если с одной стороны не планируется делать свес крыши (прилегание к стене) или предполагается сделать свес на кобылках, удобно выполнять подрезку стропильной ноги, как показано на рисунке ниже, и крепить ее уголками, гвоздями, подшивными брусками или любым другим способом.
При этом для большего удобства можно фиксировать к стене (мауэрлату) балку уже с прикрепленной кобылкой – например, при помощи забитого в кладку (монолит) ерша и проволочной скрутки.
При этом подрезка стропила выполняется по следующей схеме.
В остальных случаях проще применять фигурные вырезы в стропильных ногах так, чтобы они ложились на мауэрлат с вылетом, обеспечивающим нужный свес крыши.
Другой вариант – пропилы в самом мауэрлате.
Также можно опирать стропильные ноги дополнительно на кирпичную кладку (на рисунке сверху справа) или вынос балки перекрытия (снизу справа).
Если свес слишком велик и прочности стропила недостаточно, можно устроить подкровельные опоры с дополнительной балкой-мауэрлатом.
Утеплитель и гидроизоляция
Эти этапы выполняются практически одновременно. Изоляционный материал может закладываться между стропилами изнутри, с подшивкой листовым материалом (например, базальтовая вата и гипсокартон), с обязательной установкой пароизоляционной пленкой между утеплителем и обшивкой. Возможно также вначале смонтировать обшивку поверх пароизоляции и потом с внешней стороны уложить утеплитель. Слои «кровельного пирога» показаны на примере простой двускатной крыши, для односкатной тот же порядок укладки.
Гидроизолирующая мембрана (пленка) расстилается поверх стропил и теплоизоляции, крепится скобами к стропилам.
Обязателен порядок укладки снизу вверх по скату, с нахлестом полотнищ не менее 15…20 см. Поверх пленки/мембраны монтируются контррейки, далее сплошная или разреженная обрешетка под монтаж металлочерепицы.
Утепление кровли
Кровельный пирог устраивается с учётом завершающего покрытия. Пирог включает в себя утеплитель, паро- и гидроизоляцию. Чтобы утеплить строение, подойдёт смесь бетона и глины, шлаки цемента и другие материалы. Довольно часто строители применяют многослойные материалы, например, минеральную вату. Утеплительные плиты бывают:
- плитными;
- рулонными.
Перед прокладкой утеплителя надо выполнить гидроизоляцию. Материал выкладывается поверх составных элементов кровли.
Перед выполнением утепления нужно проложить гидроизоляцию
Это целесообразно делать в случае, если толщина материала для теплосбережения меньше высоты стропила. Если утеплитель по толщине соответствует высоте опорного элемента, плёнку следует монтировать на верхние части брусков, которые применяются для увеличения высоты подпорок.
Гидроизоляцию надо монтировать поперёк ската с нахлёстом 100 мм. Между гидроизоляцией и крышей надо оставить вентиляционный зазор в 50 мм или более. Для этого поверх плёнки монтируются бруски 50х50 мм.
Утеплитель понадобится разрезать на отдельные полосы и расположить между планками. Монтировать материал нужно враспор, для этого его ширина должна превышать расстояние между поблизости размещёнными подпорками на 30 мм. Затем нужно расположить пароизоляционный материал в нижней части стропил и зафиксировать его гвоздями с головками без выступа. Пароизоляция монтируется с нахлёстом примерно в 8–10 см. Для герметичности полотна рекомендуется соединять самоклеящейся лентой.
Гидроизоляция плоской или малоуклонной односкатной крыши
Этот вопрос достаточно важен, поэтому рассмотрим его отдельно. Плоские или почти плоские односкатные крыши, которые обычно застилают рулонными кровельными материалами, требуют усиленной гидроизоляции.
Поэтому для них вначале выполняется первичная гидроизоляция поверх ровной поверхности (плиты или сплошного настила на балках перекрытия), потом монтируется утеплитель под стяжку, далее – еще два или более слоев гидроизоляции.
Необходимый для стока дождевой воды уклон обеспечивается так называемой «разуклонкой», то есть насыпью из керамзита, которая позволяет увеличить толщину стяжки с одной стороны и уменьшить с другой.
Для ремонта или улучшения свойств плоской кровли часто пользуются жидкими битумно-полимерными мастиками, наносимыми в два-три слоя.
Также эти мастики используют для гидроизоляции примыканий кровли, например, к парапету. Однако в целом кровли с уклоном менее 5…10 градусов в одноэтажных частных домах используются редко – климат нашей страны не располагает к подобному стилю застройки. Чаще подобные варианты применяются в многоэтажном строительстве.
При малоуклонных крышах удобна также гибкая черепица. Она укладывается поверх слоя гидроизоляции и дает надежную защиту от атмосферных осадков.
Область применения и преимущества
Дома с односкатной крышей снижают финансовые и материальные затраты
Строительство односкатной крыши своими руками накладывает некоторые ограничения на возможность применения для тех или иных зданий. Устройство возможно для следующих случаев:
- монтаж гаражной кровли;
- устройство кровли над хозяйственными постройками;
- монтаж стропильной системы небольших зданий.
Односкатная крыша своими руками имеет такие преимущества:
- уменьшение расхода материалов;
- снижение финансовых затрат и трудоемкости;
- устойчивость к ветровым нагрузкам.
К недостаткам относят ограниченную область применения и сложность обустройства мансарды в подкровельном пространстве.
Укладка кровельного покрытия
На односкатных крышах эта процедура выполняется так же, как и на любых других, за одним исключением: отсутствие конька или соединений скатов. Поэтому кровельный материал укладывается так, чтобы он со всех сторон немного заходил за край крыши, или же используются доборные элементы, а именно карнизные и торцовые планки.
Шифер и керамическая черепица монтируются с заходом за пределы стропильной системы на 2…10 см (в зависимости от размеров монтажной единицы). Снизу свесы крыши могут подшиваться различными листовыми и панельными материалами.
Материалы, необходимые для монтажа
Для устройства односкатной крыши понадобится минимальный набор инструментов – это молоток, ножовка или пила, топор, нож, строительный степлер, измерительный уровень и шуруповёрт. Оборудование лучше использовать на аккумуляторах, чтобы не тянуть электропровода по всей конструкции. Необходимые материалы:
- сухой брус с показателем влажности менее 20% и минимальным размером 100х100 мм для мауэрлата и 50х70 мм на стойки;
- обрезная доска 1 сорта из хвойных и лиственных пород дерева;
- крепёжные элементы: гвозди, саморезы, скобы, анкерные болты;
- пароизоляционный, гидроизоляционный и утеплительный материал;
- финишное покрытие кровли с крепежами.
Также понадобятся доборные элементы для подшивки карниза и водосточная система.
Снегозадержатели на односкатную крышу
Эти приспособления необходимы для любых крыш с углом наклона менее 45…55 градусов к горизонтали. При этом более плоские крыши сильнее нуждаются в установке задержателей снега или снегорезов, поскольку их отсутствие может привести к лавинообразному сходу снежного покрова.
Более полная информация о типах, особенностях использования и необходимом количестве снегозадержателей изложена здесь.
Общие характеристики профнастила
Профнастил создается из холоднокатаной рулонной стали, которая впоследствии обрабатывается цинковым сплавом и наружным покрытием. Для покрытия металлических листов могут использоваться полимерные составы или различные лакокрасочные изделия. Последним этапом создания профнастила является профилирование – процесс придания металлу определенной формы профиля, которая обеспечивает прочность и несущую способность готовых изделий.
Все профильные листы делятся на три основных категории:
- Стеновые. Изделия этой группы имеют минимальную прочность, которая обуславливается небольшой толщиной металла и низким профилем. Стоимость стеновых листов невелика, но и использовать их можно только для создания вертикальных поверхностей или небольших навесов.
- Несущие. Такие листы имеют усиленные ребра жесткости, за счет которых обеспечивается высокая прочность и несущая способность. Высота профиля несущих листов может доходить до 114 мм, что позволяет использовать данный вид изделий при монтаже кровельных конструкций с большой площадью и длинными пролетами.
- Универсальные. Как следует из названия, универсальные профильные листы подходят для решения широкого круга задач. Характеристики таких листов варьируются в довольно широких пределах, и при желании всегда можно подобрать оптимальный вариант.
Независимо от вида, профильные листы можно использовать в кровельных конструкциях, если высота профиля превышает 20 мм, а минимальный уклон для профнастила составляет 8 градусов.
