Расчет минимального и оптимального угла наклона крыши в процентах и градусах в зависимости от вида крыши и кровельного материала

Зачем нужно знать угол наклона

Проектная документация зданий учитывает огромное число индивидуальных факторов, при этом специалисты пытаются принимать во внимание максимальное количество требований заказчиков. Но только при одном условии – их пожелания не оказывают негативного влияния на прочность и надежность конструкций и отвечают существующим нормативным требованиям государственных стандартов

Одним из самых важных элементов любого здания или строения считается кровля, во время ее проектирования на первое место выходит не дизайн, а безопасность, надежность и длительность эксплуатации. В современных зданиях кровля не только защищает его от атмосферных осадков, но и препятствует потерям тепловой энергии.

Каким должен быть уклон канализационной трубы – правила и расчёты

Угол наклона труб, диаметром 50 и 110 мм. Канализация основана по самотёчному (безнапорному) принципу, а вода имеет свойство течь не вверх, а вниз. Т.е. если трубы расположены горизонтально или с недостаточным уклоном, то поступающие туда стоки слишком медленно движутся либо вовсе застаиваются.

В результате может быть:

• Неприятный запах.
• Быстрое заиливание и засор.

Многие владельцы, понимая это, стараются увеличить уклон канализационной трубы, предполагая, что чем больше, тем лучше. Но и это – ошибочное решение, так как при слишком большой скорости сливания воды происходят нежелательные процессы.

Бытовые стоки неоднородны, вода не успевает полностью смыть с внутренних стенок трубы твердые частицы, они прилипают к стенке и образуют твердые отложения, в результате:

• Заиливание и засор.
• Неприятные запахи из канализации.
• Повышенный шум при движении стоков.
• Увеличение нагрузок на стенки трубы, что ускоряет износ.

Как видим, в обоих случаях получаются схожие результаты. На самом деле угол наклона канализационной трубы – давно рассчитанная, известная и определённая величина, регламентируемая ГОСТом.

На этот показатель влияют следующие параметры:

• Диаметр трубы. Угол наклона, как правило, находится в обратной зависимости от диаметра трубы.
• Наполняемость трубы. Эта величина зависит от материала изготовления трубы, и определяется скоростью движения жидкости по трубе. Рассчитывается по формуле: Y=HD,

где Y – искомая величина, H– величина уровня жидкости в трубе, а D равняется диаметру трубы. Для понимания определим, что если труба пустая, то уровень наполненности равен 0, а если полная, то – 1. Оптимальное усреднённое значение: для гладких труб из пластика – 0,5, а для труб, не обладающей гладкой внутренней поверхностью (шероховатых) – 0,6.

Величина угла наклона измеряется в сантиметрах. Например, значение 0,05 см означает, что труба должна понижаться на 5 см на 1 м длины. Точный расчёт производится по формуле:

K ≤V√Y,

где К – искомый коэффициент, V – скорость течения жидкости по трубе, Y – уровень наполняемости.

Скорость течения в безнапорной (самотёчной) канализации считается оптимальной при величине, равной 0,7-1 м/сек. Вероятно, такие расчеты выглядят достаточно сложно, но это теория, на практике всё проще. Существуют уже просчитанные и рекомендуемые параметры.

Внутренняя канализация

Угол наклона труб 160, 200 мм. Канализационная система внутри дома характеризуется большим количеством труб, отводящих стоки от различных сантехнических устройств, и стыковочных узлов.

Как правило, во внутренней канализации практикуется использование труб с диаметром, не превышающим 50 мм (для стоков из ванной, душа, мойки и т.д.) и от 100 до 160 мм (для присоединения унитаза).

Всё это подсоединяется к стояку посредством тройников или крестовин. Стояк расположен вертикально, собирает стоки со всех уровней и имеет диаметр от 100 до 160 мм.

Если трубопровод длинный и к нему подключены различные трубы, то сложно рассчитать наклон для каждого отдельного участка. Следует придерживаться правила и выбирать показатель от 0,015 до 0,03. Для расчёта общего уклона нужно длину трубы, ориентированной в горизонтальной плоскости, умножить на необходимый угол наклона. Т.е. если труба имеет длину 5 м и угол наклона равен 0,03 см, то точка слива должна находиться на 15 см ниже точки входа.

Наружная канализация

Наружный канализационный трубопровод доставляет стоки из дома к септику и проходит под землей. Для него используются трубы, диаметр которых превышает 100 мм.

Для определения уклона можно воспользоваться таблицей:

Как правило, усреднённое значение угла наклона для наружной канализационной системы принимается равным 0,02 см, т.е. трубопровод должен понижаться на 2 см каждый метр.

Также по возможности трубопровод не должен содержать поворотов под углом 90º, т.к. это может привести к засорам. Конфигурации трубопровода без поворотов не всегда просто добиться, в таком случае на месте поворота труб необходимо оборудовать смотровой колодец, что обеспечит доступ к трубам для контроля и на случай аварии. Ревизионные колодцы также рекомендуется устраивать каждые 20-25 м трубопровода.

При присоединении стояков внутренней канализации к наружной канализационной трубе не допускается напрямую подсоединять вертикальные стояки к горизонтальной трубе, необходимы переходы (два под углом 45º или три под углом 30º).

Использование расчетного и оптимального уровня наполняемости

Также у пластиковой, асбестоцементной или чугунной канализационной трубы обязательно должен быть рассчитан уровень наполненности. Это понятие определяет, какой должна быть скорость движения потока в трубе, чтобы она не засорилась. Естественно, от наполненности также зависит уклон. Вычислить расчетную наполненность можно при помощи формулы:

• Н – уровень воды в трубе;
• D – ее диаметр.

Минимальный допустимый СНиП 2.04.01-85 уровень наполняемости, согласно СНиПа – Y=0,3, а максимальный Y=1, но в таком случае канализационная труба полная, а, следовательно, уклона нет, значит нужно выбирать 50-60%. На практике расчетная наполняемость лежит в диапазоне: 0,3 Гидравлический расчет на наполняемость и угол уклона

Ваша цель – рассчитать максимально допустимую скорость для устройства канализационного стока. Согласно СНиП, скорость движения жидкости должна быть не менее 0,7 м/с, что позволит отходам быстро проходить мимо стенок, при этом не прилипая.

Примем H=60 мм, а диаметр трубы D=110 мм, материал – пластмасса.

Следовательно, правильный расчет выглядит так:

60 / 110 = 0,55 = Y – это уровень рассчитанной наполненности;

Далее используем формулу:

K ≤ V√ y, где:

• К — оптимальный уровень наполненности (0,5 для пластмассовых и стеклянных труб или 0,6 для чугунных, асбестоцементных или керамических труб);
• V — скорость движения жидкости (минимально берем 0,7 м/с);
• √Y – квадратный корень расчетной заполняемости трубы.

0,5 ≤ 0,7√ 0,55 = 0,5 ≤ 0,52 – расчет верен.

Последняя формула является проверочной. Первая цифра – это коэффициент оптимальной наполненности, вторая после знака равенства – это скорость движения стоков, третья – это квадрат от уровня наполненности. Формула нам показала, что скорость мы выбрали правильно, то есть минимально возможную. В тоже время увеличить скорость мы не можем, так как нарушится неравенство.

Также угол можно выражать в градусах, но тогда Вам будет сложнее переходить на геометрические величины при установке наружной или внутренней трубы. Такое измерение предоставляет более высокую точность.

Уклон канализационных труб схематически

Таким же образом несложно определить уклон наружной подземной трубы. В большинстве случаев, коммуникации наружного типа имеют большие диаметры.

Следовательно на метр будет использоваться больший уклон. При этом есть еще определенный гидравлический уровень отклонения, который позволяет сделать уклон немного меньшим, чем оптимальный.

Резюмирую скажем, что согласно СНиП 2.04.01-85 пункт 18.2 (норма при установке систем отвода воды), при устройстве угла канализационных труб частного дома, нужно придерживаться таких правил:

1. На один погонный метр у трубы с диаметром до 50 мм, нужно выделять по 3 см уклона, но при этом у трубопроводов с диаметром 110 мм понадобится 2 см;
2. Максимально допустимое значение, как для внутренней, так и для наружной напорной канализации – это общий уклон трубопровода от основания до конца 15 см;
3. Нормы СНиП требуют обязательного учета уровня промерзания грунта для установки наружной канализационной системы;
4. Для определения правильности выбранных углов необходимо проконсультироваться со специалистами, а также проверить выбранные данные по формулам выше;
5. При монтаже канализации в ванной, можно сделать коэффициент наполненности, соответственно и уклон трубы, самым минимальным. Дело в том, что из этой комнаты вода выходит преимущественно без абразивных частиц;
6. Перед работой нужно обязательно составлять план.

Совет от эксперта:

Не стоит путать методику установки канализационных труб в квартире и доме. В первом случае часто используется вертикальный монтаж. Это когда от унитаза или душевой кабинки устанавливается вертикальная труба, а уже она переходит в магистральную, выполненную под определенным уклоном.

Такой способ может быть применен, если, к примеру, душевая или умывальник находится на чердаке дома. В свою очередь, укладка внешней системы начинается сразу же от колец унитаза, септика или умывальника.

Чтобы при установке выдержать нужный угол, рекомендуется заранее копать траншею под уклоном, а по неё натянуть бечевку. Тоже самое можно сделать и по полу.

Выбираем уклон в зависимости от используемого кровельного материала

Диапазон углов наклона крыш – 0-90°, тупоугольных конструкций не бывает по определению. При этом на практике уклон свыше 50° тоже делается крайне редко – преимущественно при декоративном оформлении (например, при сооружении разных башенок) и для скатов нижнего ряда стропил мансардной кровли.

Рисунок 4. Конструкция стропильной системы мансардной крыши

Уклон кровли может выражаться как в процентах, так и в градусах. Большинство производителей кровельных покрытий рекомендуемые значения указывают в градусах, поскольку они более понятны и для профессиональных кровельщиков, и для обычных потребителей.

Однако довольно часто в технической литературе и различных справочниках уклон обозначается в процентах. Поэтому надо иметь представление о том, как их перевести в градусы. Согласно строительным нормам 100 % равняются углу в 45°, тогда как 1° = 1,7 %. Зная эти данные, перевести уклон из процентов в градусы не составит особого труда.

Минимальный угол наклона

Все производители кровельных материалов в технической документации указывают минимальный уклон скатов кровли. Под этим параметром стоит понимать минимально допустимый угол наклона покрытия относительно горизонтального уровня.

У разных кровельных покрытий свой допустимый уклон, который определяется конструктивными и эксплуатационными особенностями материала:

Гибкая черепица – не менее 12°, при этом требуется обустройство сплошной обрешетки из обрезной доски, OSB или фанеры.

Фото 5. Крыша из гибкой черепицы

Металлочерепица – от 14°, но практика показывает, что конструкции с уклоном до 35° склонны к скоплению снеговых масс на поверхности.

Фото 6. Внешний вид крыши из металлочерепицы

Профнастил – не меньше 12°, при этом до 15° требуется двухволновой нахлест листов.

Фото 7. Кровля из профнастила

Композитная черепица – не менее 15°, укладка выполняется на разреженную обрешетку.

Фото 8. Крыша из композитной черепицы

Фальцевая кровля – от 11°, обеспечивается соединения отдельных картин методом закатывания фальцев.

Фото 9. Внешний вид фальцевой кровли

Керамическая черепица и асбестоцементный шифер – не меньше 22°, требуется сооружение усиленной стропильной системы, поскольку данные материалы имеют большой вес. Чем меньше уклон, тем больше будет нагрузка на стропила от снежного покрова и воздействий порывов ветра.

Фото 10. Крыша из керамической черепицы

Фото 11. Шиферная кровля

Таблица 1. Сводные данные по минимально допустимым значениям наклона для крыш из разных материалов

Оптимальные значения наклона скатов

С точки зрения финансовых затрат на кровельное покрытие и конструктивные элементы стропильной системы лучше конструировать пологие кровли – расход строительных материалов в этом случае будет минимальным.

Однако оптимальный угол наклона скатов для кровли следует подбирать с учетом и климатических условий региона:

Фото 12. Большой снежный покров на кровельном покрытии

• Для регионов с сильными ветровыми нагрузками – 15-20°. Такие конструкции отличаются минимальной парусностью, что снижает вероятность разрушения крыши под воздействие резких и сильных порывов ветра.
• Для местности со значительными осадками и сильными ветрами подбирается среднее значение угла – от 20 до 45°.

Какие факторы влияют на выбор наклона кровли

Несмотря на то что человечество постоянно развивается и уже не зависит от природных обстоятельств, все-таки именно эти условия зачастую влияют на выбор наклона.

Атмосферные осадки, скопление которых грозит провалом крыши или появлением сырости и грибка. Если в данном регионе постоянные дожди, ливни, грозы и снегопады являются обычным делом, то уклон кровли должен быть увеличен. Быстрое избавление крыши от воды — залог долговечности строения.

В регионах с сильными ветрами, например в степях, как никогда важно найти золотую середину. Слишком высокую крышу ветер может попросту завалить, а плоскую — сорвать. Самый оптимальный уклон кровли — от 30 до 40 градусов

В регионах с сильными порывами ветра — от 15 до 25 градусов

Самый оптимальный уклон кровли — от 30 до 40 градусов. В регионах с сильными порывами ветра — от 15 до 25 градусов.

При выборе уклона кровли в обязательном порядке стоит учитывать эти два серьезных фактора. Разобравшись в этом вопросе, дальнейшая работа по настилу будет значительно упрощена.

По ГОСТу и СНиПам, которые действуют на территории Российской Федерации, следует измерять угол кровли только в градусах. Во всех официальных данных или документах используется только градусное измерение. Однако рабочим и строителям «на местности» проще ориентироваться в процентах. Ниже приведена таблица соотношения градусной меры и процентной — для более удобного использования и понимания.

Пользоваться таблицей достаточно просто: узнаем исходное значение и соотносим его с нужным показателем.

Для измерения существует очень удобный инструмент, называемый уклономером. Это рейка с рамкой, посередине ось и шкала деления, к которой прикреплен маятник. На горизонтальном уровне прибор показывает 0. А при использовании его вертикально, перпендикулярно коньку, уклономер показывает градус .

Помимо этого инструмента, широкое распространение получили также геодезические, капельные и электронные приборы для замера уклона. Рассчитать градус уклона также можно и математическим способом.

Чтобы рассчитать угол уклона, необходимо выяснить две величины: В — вертикальная высота (от конька до карниза), С — заложение (горизонталь от нижней точки ската до верхней). При делении первой величины на вторую получается А — угол уклона в градусах. Если вам нужен показатель угла кровли в процентах, обратитесь к таблице выше.

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

Как рассчитать нагрузку разного типа?

Кровельная нагрузка делится на 2 типа:

Постоянная. Такой нагрузкой считается вес стропильной системы, кровельного материала, слоя тепло и гидроизоляции, всех элементов кровли. Сюда же относят вес дымоходной трубы, спутниковых антенн для телевизора, обшивка чердака (если таковой имеется).
Чтобы рассчитать постоянную нагрузку на крышу, нужно просуммировать вес всех выше перечисленных элементов.

Временная. К временной нагрузке относят вес снежного покрова зимой, периодическое воздействие ветра.
Здесь порядок расчетов будет в разы сложнее предыдущего вида, поскольку придется учесть данные в конкретном регионе о силе, направлении ветра, возможный объем снега

Причем во внимание следует брать не только средние данные, но и предельные шквальные погодные проявления.

Снеговая

Давление, которое снег будет оказывать на крышу, зависит от показателя наклона ската. Для Москвы и области снеговая нагрузка при угле наклона ската в 30 градусов будет около 130 кг на 1 кв. м.

В средней полосе России с небольшими периодическими снегопадами хватит уклона в 30-35 градусов. Своим ходом снег сможет сходить с односкатки уже под углом 15 градусов и выше. Верхним пределом наклона считается показатель в 60 градусов. Делать крышу круче не рекомендуется.

Для точного вычисления снеговой нагрузки используется формула:

• Sg – масса снега на 1 квадратный метр кровли, что выпадает в заданном регионе.
• µ – коэффициент на поправку, учитывается угол наклона ската. Для крыш с показателем до 25 градусов составляет 1, свыше 25 градусов коэффициент будет 0,7.

Ветровая

Для расчета ветровой нагрузки на 1 квадратный метр понадобится формула:

• Wo – сила ветра в определенном регионе согласно общепринятым нормативам.
• k – коэффициент поправки, который учитывает рельеф региона, высоту над землей.

Чтобы получить общий показатель ветровой нагрузки, полученный результат умножают на площадь кровли.

Поэтому опытные строители рекомендуют к полученному результату добавлять еще 20%.

Для местности с частыми сильными бурями делать слишком крутую или пологую крышу не стоит – ее может сорвать резкий порыв ветра. Плоскость ската необходимо направить в наветренную сторону.

Выполнение работ

Для разбора старой канализации нужно:

1. определить трудные места, где потребуется дополнительная работа. К примеру, место, где трубопровод проходит через стену;
2. с использованием зубила демонтировать старые трубы. Нельзя допустить попадание чугунных частиц в главную магистраль;
3. если менять магистральный стояк не нужно, то трубу отпилить посредством болгарки.
4. После демонтажа работы прекращаются до полного остывания соединительных частей.

Что касается монтажа пластикового трубопровода – есть два способа. Первый основывается на монтаже с помощью клея:

1. нарезать трубы на нужные длины;
2. края зачистить наждачной бумагой, обезжирить;
3. в необходимых местах нанести клей;
4. соединить;
5. оставить до полного высыхания – 1 час.

Второй способ:

1. нарезать трубы, зачистить их;
2. нагреть паяльное устройство до 260 градусов;
3. зафиксировать соединитель и трубу на паяльнике;
4. соединить в разогретых местах;
5. проверить швы.

Калибровка пузырькового уровня

Удобно калибровать только тот уровень, у которого блоки колб закреплены винтами или есть система их поворота. Процедура выглядит так:

• уровень устанавливается на пенопластовый лист, погруженный в наполненную водой ванну или корыто;
• отмечается смещение пузырька;
• производится поворот колбы до размещения пузырька воздуха четко между рисками верности горизонта;
• уровень поворачивается по вертикали на 180 градусов и снова устанавливается на лист.

Регулировки продолжаются до момента, когда приспособление в любом направлении не начнет показывать верность горизонта с одинаковым положением пузырька. После этого блоки колб фиксируют полным затягиванием винтов.

Недорогие модели, у которых нет винтов для регулировки положения колб, практически не поддаются калибровке, но есть варварский метод. После установки на плавающий лист пенопласта отмечают край колбы, к которому уходит пузырек. Уровень достают и легкими ударами молотка и отвертки пытаются сместить элемент в креплениях или деформировать его. Таким способом можно разбить колбу. Но если этого не случилось и удалось немного улучшить точность прибора, после регулировки цилиндрик намертво заливают в гнезде суперклеем.

Похожие записи:

Рейтинг лучших зарядных устройств для батареек в 2021 году Проекты одноэтажных домов 3d-полы: современные технологии, рекомендации дизайнеров, фото готовых интерьеров Стремянка своими руками из дерева Идеи дизайна совмещенного туалета с ванной комнатой в хрущевке Как правильно обклеить арку обоями в квартире: пошаговое описание и идеи. как обклеить арку обоями: выбор обоев, технология, дизайн как наклеить обои на квадратную арку