Несущие конструкции кровли: Несущие конструкции крыши | Строительный справочник | материалы — конструкции – Главные составляющие несущей конструкции крыши — СамСтрой

Несущие конструкции крыши | Строительный справочник | материалы — конструкции

Рис. 1. Строительные фермы: А — висячая ферма однопролетного дома; Б — ферма с подкосами; В — ферма для однопролетного дома шириной более 8 м; Г — наклонная стропильная ферма; Д — ферма для мансардной крыши.

Рис. 2. Простейшая несущая конструкция крыши

Рис. 3. Конструкции ферм для индивидуальных домов: 1 —  двухскатная ферма; 2 —  ферма со сложной формой верхнего пояса; 3 —  ферма-ножницы; 4 —  сводчатая ферма; 5 —  мансардная ферма).

Главные составляющие несущей конструкции крыши — стропильные фермы и обрешетка. Кровля — всего лишь наружная часть крыши, которая укладывается на несущую конструкцию, состоящую из стропильных ферм и обрешетки. В основе стропильной фермы чаще всего лежит треугольник, как наиболее жесткая и экономичная конструкция. Он образуется из 2-х стропильных ног (это верхний пояс фермы) и затяжки (нижний пояс). Стропильные ноги верхними концами соединяются с коньковым прогоном. Нижние концы стропильных ног, а также концы нижнего пояса крепятся на наружных стенах дома. Такая конструкция, состоящая лишь из верхнего и нижнего поясов, способна выдержать лишь очень легкую кровлю. Более тяжелые кровельные материалы нуждаются в основательной опоре. Поэтому большинство ферм снабжены дополнительными внутренними подпорками (подкосами, стойками, схватками).

Фермы двухскатных коттеджей могут быть висячими или наклонными (в зависимости от способа крепления фермы к стенам дома). Самую простую конструкцию висячих стропильных ферм используют для установки на однопролетных домах (то есть на домах без средней несущей стены (рис. 1а). Такие дома имеют внутреннюю свободную планировку и их ширина не превышает 6 метров. Стропильная ферма в этом случае опирается своими концами лишь на стены здания без промежуточных опор. Её конструкция проста: две стропильные ноги, затяжка и пара подкосов. Стропильные ноги между собой и с затяжкой соединяются шурупами или гвоздями с помощью двухсторонних угловых накладок (дощечек толщиной 25 мм).

Если ширина однопролетного дома превышает 6 м (рис. 1б), тогда необходима ферма с большим количеством подкосов. То же требование относится и к крышам, на которые приходится большая снежная нагрузка. Такая стропильная ферма имеет спаренные верхние и нижние пояса. При пролетах больше 8 м между вершиной верхнего пояса и затяжкой устанавливают «бабку» (рис. 1в).

Наклонные стропильные фермы (рис. 1г) устанавливаются для двухпролетных домиков со средней несущей стеной. Они опираются своими концами на наружные стены дома, а средней частью — на внутреннюю стену. Если ширина здания составляет 10 м, достаточно одной дополнительной опоры, а если она доходит до 15 м, тогда желательно наличие двух опор. Верхние концы стропильных ног соединяются внахлест при помощи угловых накладок. Нижние концы стропил крепятся к опорным брускам (мауэрлатам) размером 100х100 мм. Мауэрлаты в большинстве случаев заготавливаются из целых бревен, обтесанных на два канта, но иногда в целях экономии их делают из обрезков длиной 0,6 — 0,7 метра. В середине фермы устанавливается средняя стойка, на которую опирается вершина верхнего пояса фермы.

Для мансардных крыш изготавливают фермы особой конструкции (рис. 1д). Они также могут устанавливаться с креплением на внутреннюю стену (для двухпролетных домов) или без него (для однопролетных домов). Особенностью мансардных ферм является наличие междуэтажного перекрытия вместо затяжки. Это обусловлено тем, что нижний пояс служит основой для пола мансардного помещения. Верхние и нижние пояса, а также вертикальные стойки и горизонтальные схватки должны быть спаренными, выполненными из двойных брусьев. Для двухпролетной мансардной конструкции удвоение необязательно, так как она имеет дополнительную опору в центре.

В вершине стропильной конструкции крыши укладывается прогон, служащий основой будущему коньку крыши. Коньковый прогон либо делается из бревен с широким сечением, либо сколачивается из двух досок толщиной 50 мм.

Обрешетка (опалубка) —  это совокупность брусьев, перпендикулярно уложенных на стропильные ноги. Она непосредственно воспринимает нагрузку кровельного материала и в свою очередь давит на стропила, а стропила передают тяжесть крыши несущим стенам. Обрешетка может быть сплошной, когда зазор между брусьями не превышает 1 см, или разреженной с шагом в 3— 4 см. Сплошная опалубка как правило устраивается из двух слоев: первого —  разряженного и второго — сплошного из досок, уложенных под углом в 45њ по отношению к доскам нижнего слоя. Сплошная обрешетка устраивается под мягкую кровлю, плоский асбестоцементный и безасбестовый шифер, металлочерепицу и мягкую черепицу. Разреженная обрешетка вполне подходит для стальной кровли, кровли из глиняной или цементно-песчаной черепицы, а также для кровли из волнистых асбестоцементных листов. Обрешеточные брусья прибивают к стропилам гвоздями, длина которых равна толщине двух брусьев. В местах стыков и пересечений скатов (на коньке, ребрах, ендовах, разжелобках), а также по карнизным свесам всегда делают сплошную обрешетку.

Обычно несущая конструкция выполняется из лесоматериалов (досок, брусьев, жердей) из древесины хвойных пород. В кирпичных и блочных домах стропила и обрешетка могут быть сделаны из иных материалов (например, из железобетона или металла). Что касается древесной конструкции крыши, то для различных элементов выбирают древесину определенного сорта. Затяжки заготавливаются из древесины только 1 сорта; стропильные ноги и стойки — из древесины 1 или 2 сорта. Подкосы выполняются из древесины 2 — 3 сорта. В общем и целом картина заготовок для деталей несущей конструкции выглядит следующим образом: вам понадобится 3/4 объёма древесины 1 и 3 сорта и 1/4 объёма древесины 2 сорта.

Оптимальным сечением для стропил любой конструкции является сечение 50х150 мм. Оптимальным размером обрешетки для большинства кровельных покрытий являются бруски размером 50х50 мм (60х60 мм) или жерди диаметром 70 мм. Среднее расстояние между стропильными ногами составляет около 1 метра. На крышах с уклоном более 45 ° это расстояние увеличивается до 1,2 — 1,4 м и на крышах домов, расположенных в снежных районах, уменьшается до 0,8 — 0,6 метра. Более точно шаг между стропильными ногами можно определить по таблице 24, исходя из сечения стропил и расстояния между опорами несущей конструкции (стойками, подкосами, коньковым прогоном).

Шаг между брусьями обрешетки зависит от того, какой она должна быть: сплошной или разреженной. План расположения стропильных ног имеет свои особенности в зависимости от конструкции крыши и наличия промежуточных опор (стен или колонн). План простейшей несущей конструкции приведен на рис. 2 (Простейшая несущая конструкция крыши).

В настоящее время для облегчения частного строительства промышленность выпускает готовые стропильные кoнструкции, которые остается лишь собрать, уложить на наружные стены и поверх них устроить обрешеточный настил. Изготавливают несущие конструкции из древесины, железобетона или металла. Все конструкции —  сборные. Их доставляют к месту строительных работ в разобранном виде и складывают уже на месте. Складная конструкция может состоять из нескольких элементов, упакованных вместе. Некоторые конструкции довольно громоздки даже в разобранном виде, так как разбиты на три больших детали: два прикарнизных и коньковую. Другие комплектуются из более мелких плоскостей. Наиболее удобны в применении шарнирные конструкции, снабженные шарнирами либо в коньковом прогоне, либо вдоль карнизов. Шарниры позволяют несущую конструкцию без проблем складывать и раскладывать. Формы готовых стропильных конструкций отражают почти все существующие конфигурации крыш.

Главные составляющие несущей конструкции крыши — СамСтрой

Главные составляющие несущей конструкции крыши — стропильные фермы и обрешетка. Кровля — всего лишь наружная часть крыши, которая укладывается на несущую конструкцию, состоящую из стропильных ферм и обрешетки. В основе стропильной фермы чаще всего лежит треугольник, как наиболее жесткая и экономичная конструкция. Он образуется из 2-х стропильных ног (это верхний пояс фермы) и затяжки (нижний пояс). Стропильные ноги верхними концами соединяются с коньковым прогоном. Нижние концы стропильных ног, а также концы нижнего пояса крепятся на наружных стенах дома. Такая конструкция, состоящая лишь из верхнего и нижнего поясов, способна выдержать лишь очень легкую кровлю. Более тяжелые кровельные материалы нуждаются в основательной опоре. Поэтому большинство ферм снабжены дополнительными внутренними подпорками (подкосами, стойками, схватками).

Строительные фермы: А — висячая ферма однопролетного дома; Б — ферма с подкосами; В — ферма для однопролетного дома шириной более 8 м; Г — наклонная стропильная ферма; Д — ферма для мансардной крыши.

Фермы двухскатных коттеджей могут быть висячими или наклонными (в зависимости от способа крепления фермы к стенам дома). Самую простую конструкцию висячих стропильных ферм используют для установки на однопролетных домах (то есть на домах без средней несущей стены (рис. 1а). Такие дома имеют внутреннюю свободную планировку и их ширина не превышает 6 метров. Стропильная ферма в этом случае опирается своими концами лишь на стены здания без промежуточных опор. Её конструкция проста: две стропильные ноги, затяжка и пара подкосов. Стропильные ноги между собой и с затяжкой соединяются шурупами или гвоздями с помощью двухсторонних угловых накладок (дощечек толщиной 25 мм).

Если ширина однопролетного дома превышает 6 м (рис. 1б), тогда необходима ферма с большим количеством подкосов. То же требование относится и к крышам, на которые приходится большая снежная нагрузка. Такая стропильная ферма имеет спаренные верхние и нижние пояса. При пролетах больше 8 м между вершиной верхнего пояса и затяжкой устанавливают «бабку» (рис. 1в).

Простейшая несущая конструкция крыши

Наклонные стропильные фермы (рис. 1г) устанавливаются для двухпролетных домиков со средней несущей стеной. Они опираются своими концами на наружные стены дома, а средней частью – на внутреннюю стену. Если ширина здания составляет 10 м, достаточно одной дополнительной опоры, а если она доходит до 15 м, тогда желательно наличие двух опор. Верхние концы стропильных ног соединяются внахлест при помощи угловых накладок. Нижние концы стропил крепятся к опорным брускам (мауэрлатам) размером 100х100 мм. Мауэрлаты в большинстве случаев заготавливаются из целых бревен, обтесанных на два канта, но иногда в целях экономии их делают из обрезков длиной 0,6 — 0,7 метра. В середине фермы устанавливается средняя стойка, на которую опирается вершина верхнего пояса фермы.

Конструкции ферм для индивидуальных домов: 1 — двухскатная ферма; 2 — ферма со сложной формой верхнего пояса; 3 — ферма-ножницы; 4 — сводчатая ферма; 5 — мансардная ферма).

Для мансардных крыш изготавливают фермы особой конструкции (рис. 1д). Они также могут устанавливаться с креплением на внутреннюю стену (для двухпролетных домов) или без него (для однопролетных домов). Особенностью мансардных ферм является наличие междуэтажного перекрытия вместо затяжки. Это обусловлено тем, что нижний пояс служит основой для пола мансардного помещения. Верхние и нижние пояса, а также вертикальные стойки и горизонтальные схватки должны быть спаренными, выполненными из двойных брусьев. Для двухпролетной мансардной конструкции удвоение необязательно, так как она имеет дополнительную опору в центре.

В вершине стропильной конструкции крыши укладывается прогон, служащий основой будущему коньку крыши. Коньковый прогон либо делается из бревен с широким сечением, либо сколачивается из двух досок толщиной 50 мм.

Обрешетка (опалубка) —  это совокупность брусьев, перпендикулярно уложенных на стропильные ноги. Она непосредственно воспринимает нагрузку кровельного материала и в свою очередь давит на стропила, а стропила передают тяжесть крыши несущим стенам. Обрешетка может быть сплошной, когда зазор между брусьями не превышает 1 см, или разреженной с шагом в 3— 4 см. Сплошная опалубка как правило устраивается из двух слоев: первого —  разряженного и второго — сплошного из досок, уложенных под углом в 45њ по отношению к доскам нижнего слоя. Сплошная обрешетка устраивается под мягкую кровлю, плоский асбестоцементный и без асбестовый шифер, металлочерепицу и мягкую черепицу. Разреженная обрешетка вполне подходит для стальной кровли, кровли из глиняной или цементно-песчаной черепицы, а также для кровли из волнистых асбестоцементных листов. Обрешеточные брусья прибивают к стропилам гвоздями, длина которых равна толщине двух брусьев. В местах стыков и пересечений скатов (на коньке, ребрах, ендовах, разжелобках), а также по карнизным свесам всегда делают сплошную обрешетку.

Обычно несущая конструкция выполняется из лесоматериалов (досок, брусьев, жердей) из древесины хвойных пород. В кирпичных и блочных домах стропила и обрешетка могут быть сделаны из иных материалов (например, из железобетона или металла). Что касается древесной конструкции крыши, то для различных элементов выбирают древесину определенного сорта. Затяжки заготавливаются из древесины только 1 сорта; стропильные ноги и стойки — из древесины 1 или 2 сорта. Подкосы выполняются из древесины 2 — 3 сорта. В общем и целом картина заготовок для деталей несущей конструкции выглядит следующим образом: вам понадобится 3/4 объёма древесины 1 и 3 сорта и 1/4 объёма древесины 2 сорта.

Оптимальным сечением для стропил любой конструкции является сечение 50х150 мм. Оптимальным размером обрешетки для большинства кровельных покрытий являются бруски размером 50х50 мм (60х60 мм) или жерди диаметром 70 мм. Среднее расстояние между стропильными ногами составляет около 1 метра. На крышах с уклоном более 45 ° это расстояние увеличивается до 1,2 — 1,4 м и на крышах домов, расположенных в снежных районах, уменьшается до 0,8 — 0,6 метра. Более точно шаг между стропильными ногами можно определить по таблице 24, исходя из сечения стропил и расстояния между опорами несущей конструкции (стойками, подкосами, коньковым прогоном).

Шаг между брусьями обрешетки зависит от того, какой она должна быть: сплошной или разреженной. План расположения стропильных ног имеет свои особенности в зависимости от конструкции крыши и наличия промежуточных опор (стен или колонн). План простейшей несущей конструкции приведен на рис. 2 (Простейшая несущая конструкция крыши).

В настоящее время для облегчения частного строительства промышленность выпускает готовые стропильные кoнструкции, которые остается лишь собрать, уложить на наружные стены и поверх них устроить обрешеточный настил. Изготавливают несущие конструкции из древесины, железобетона или металла. Все конструкции —  сборные. Их доставляют к месту строительных работ в разобранном виде и складывают уже на месте. Складная конструкция может состоять из нескольких элементов, упакованных вместе. Некоторые конструкции довольно громоздки даже в разобранном виде, так как разбиты на три больших детали: два прикарнизных и коньковую. Другие комплектуются из более мелких плоскостей. Наиболее удобны в применении шарнирные конструкции, снабженные шарнирами либо в коньковом прогоне, либо вдоль карнизов. Шарниры позволяют несущую конструкцию без проблем складывать и раскладывать. Формы готовых стропильных конструкций отражают почти все существующие конфигурации крыш.

Несущие конструкции кровли.

Крыши бывают плоские и скатные, а применительно к малоэтажному  строительству – чаще всего скатные, т.е. с наклонными поверхностями кровли. Они традиционны для снежной и часто дождливой средней полосы России, рациональны по конструкции,  хорошо защищают от непогоды и состоят из наружного покрытия – кровли и внутренней несущей части — стропильных конструкций.

Скатные крыши, покрытые различными кровельными материалами — от дранки до черепицы — придают неповторимый архитектурный облик отдельным зданиям и целым поселкам, определяют местный колорит, становясь характерной особенностью ландшафта.
Скаты крыши могут быть пологими (10-200) и очень крутыми (60-700), но в основном их уклон находится в пределах 30-450. На выбор того или иного уклона влияют разные факторы, важнейшими из которых являются климатические. В районах с большим количеством осадков предпочитают кровли с уклоном 450 и выше, а с сильными ветрами – более пологие, так как порывы ветра оказывают на скаты значительное давление. При уклоне ската в 600  снег на скате не удерживается, и снеговая нагрузка на стропила минимальна. А при пологих скатах она может в несколько раз превышать собственную массу конструкции крыши.

В зависимости от объемно-планировочного решения здания скатные крыши могут быть одно-, двух — или многоскатными (шатровыми, вальмовыми, полувальмовыми, многощипцовыми и др.).

 

Односкатная крыша, как правило, опирается на стены разной высоты и обращена к наветренной стороне для лучшей защиты от ветра, дождя и снега. Чаще всего односкатные крыши устраивают на простых пристройках к зданиям, хозяйственных бытовых постройках, летних домиках и т.д.

 

 

 

 

Двускатные крыши — самая распространённая классическая конструкция для малоэтажных зданий, простая и надежная. Это две прямоугольные наклонные плоскости, опирающиеся на продольные стены и образующие при соединении вверху конек. Двускатные крыши с традиционными четырехугольными или с круглой крышей слуховыми окнами представляют собой интересный архитектурный вариант их оформления.

 

Шатровая крыша состоит из нескольких треугольных скатов, объединяющихся вершинами, и имеет весьма сложную стропильную конструкцию. Если высота ската значительно больше его основания, то крышу называют шпилеобразной.

 

 

 

Вальмовая крыша — с виду как бы подчеркивает свою защитную функцию. Четырехскатную вальмовую крышу образуют два фасадных трапециевидных ската и два торцовых треугольных.

 

 

 

Если длина торцовых скатов меньше фасадных, то крыши называют Полувальмовыми. Характерные черты вальмовой крыши — наличие слуховых или мансардных окон.

 

 

 

Мансардная (ломаная) крыша — результат превращения чердака в жилое помещение. Она состоит из двух ломаных скатов. В верхней части, идущей от конька, пологих, а после перегиба – крутых. Мансардные крыши сегодня очень популярны, т.к. позволяют эффективно использовать площадь подкрышного пространства.

Используя различные дополнительные элементы кровли, как в конструкции крыши, так и устройстве кровельного покрытия  – слуховые и мансардные окна, элементы снегозадержания и безопасного передвижения, водосточные и антиобледенительные системы и т.п., можно улучшить ее внешнее оформления, эксплуатацию и повысить функциональность мансардных жилых помещений.

В последнее время форма крыш в индивидуальном строительстве усложняется. Двускатные крыши комбинируют с шатровыми, коническими, мансардными и др. Однако форма крыши при любом кровельном материале, чем проще, тем надежнее. Сложная форма с многочисленными скатами, без сомнения, придает крыше оригинальный силуэт, но неизбежные при этом ребра, ендовы, примыкания к выступающим над крышей элементам создают трудности по их обустройству и эксплуатации, требуют дорогостоящих конструктивных решений и материалов. В противном случае возможны разрушения элементов кровли от схода снеговых масс, протечек при оттепелях и ливнях. Поэтому конструкцию крыши чаще всего выбирают исходя из пожеланий заказчика и предложений архитектора, но обязательно с учетом климата региона строительства и эксплуатационных требований.
Выбор формы крыши зависит и от того, будет ли использовано для жилья пространство под крышей. Для обустройства мансарды крыша должна быть достаточно высокой, а стропильные конструкции — вписываться в интерьер.
Основными моментами при проектировании крыши являются выбор типа крыши и величин уклонов скатов, выбор материала кровельного покрытия и расчет конструкций стропильной системы. Причем величина уклона ската оказывает влияние и на прочностной расчет несущих конструкций и на выбор кровельного материала.  Большинство кровельных материалов оказывают непосредственное влияние на проектирование стропильной системы, поэтому выбор кровельного материала осуществляют на стадии проекта.
Расчет стропильной конструкции является важным моментом при проектировании крыши, так как неправильное определение или недооценка нагрузок могут привести не только к деформации стропильной конструкции и нарушению кровельного покрытия, но даже и к обрушению крыши.
Прочность и устойчивость крыше обеспечивают ее несущие конструкции, которые у скатной крыши состоят из стропил и обрешетки. Конструктивная схема стропил определяется формой крыши, наличием и расположением внутренних опор и длиной перекрываемого пространства.

Профессор кафедры архитектуры Московского государственного строительного университета Анатолий Иванович Герасимов полагает, что «Стропильные конструкции при кажущейся своей второстепенности оказываются на первом месте по обеспечению безопасности объектов. Необходимо уделять самое пристальное внимание не только внедрению современных методов расчета на прочность и выносливость, но и применению  в одной конструкции различных материалов, наиболее полно отвечающих нагружениям того или иного элемента. И не следует забывать, что в ряде случаев стропильная система является частью интерьера. Поэтому  стропильная конструкция должна удовлетворять требованиям не только прочности и надежности, но и эстетическим».
Стропила или стропильные фермы бывают наслонные (самый распространенный вариант) и висячие. Основная стропильная конструкция – треугольник, как наиболее  жесткая и экономичная. Сложные стропильные фермы состоят из стропильных балок (стропильных ног), затяжек, ригелей, стоек, подкосов и других дополнительных элементов.
Наслонные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной.  Они состоят из двух наклонных стропильных ног, нижними концами опирающихся на продольные брусья – мауэрлаты, верхними —  на коньковый прогон, поддерживаемый стойками, устанавливаемыми на лежень на внутренней несущей стене. Лежень и мауэрлат распределяют нагрузки на стены. Если нет внутренних продольных стен стропила опирают на внутренние поперечные стены или столбы. Расстояние между опорами не должно превышать 6,5 м. Дополнительная опора позволяет увеличивать ширину перекрываемого помещения до 12 м, а две дополнительные опоры – до 15-16 м. С увеличением пролета конструкция усложняется за счет введения дополнительных элементов — стоек, подкосов, увеличивающих поперечную жесткость и устойчивость стропильной системы в целом и превращающих стропильную конструкцию в ферму.

   Висячие стропила применяют там, где нет внутренних опор; их опирают только на наружные стены. Висячие стропила состоят из наклонных стропильных ног и затяжки – горизонтального бруса для восприятия распора от стропильных ног. Нижние концы стропильных ног опираются через затяжку на мауэрлаты, верхние соединяются между собой у конька. Простейшие висячие стропила – симметричная треугольная ферма. Величина перекрываемого пространства  при этом составляет 7-12 м. Для усиления конструкции предусматривают дополнительную горизонтальную стяжку — ригель. Висячие стропила трудоемки в изготовлении и обходятся  значительно дороже наслонных, поэтому для снижения стоимости крыши иногда создают комбинированные стропильные системы, состоящих как из висячих, так и наслонных стропил.
В деревянных и брусовых домах стропильные ноги опираются на верхние венцы, составляющие горизонтальный ряд сруба, в каркасных – на верхнюю обвязку. В каменных (кирпичных, легкобетонных) домах для опирания стропильных ног используют мауэрлаты (подстропильные брусья), служащие для закрепления концов ног и распределения давления от крыши на большую площадь каменной кладки. Если стропильные ноги ставят редко, мауэрлаты представляют собой короткие брусья (коротыши) длиной 500-700 мм; при частом расположении стропильных ног мауэрлат укладывают по всей длине стены. Все деревянные элементы стропил изолируют от каменной кладки слоем гидроизоляционного материала.
При четырехскатных или более сложных формах крыш стропильные конструкции усложняются. В местах пересечения скатов ставят диагональные стропильные ноги. На них опирают короткие стропильные ноги торцевых скатов. Верхними концами диагональные ноги опираются на консоль конькового бруса или коротыш в месте  стыка стропильных ног  у конька; нижними  — на мауэрлаты в месте их стыкования в углу. Диагональные ноги имеют большую длину и несут значительную нагрузку, поэтому их поддерживают промежуточной опорой. На мансардных крышах применяют фермы особых конструкций с межэтажным перекрытием вместо затяжки.

Обрешетка служит для прикрепления кровельного материала, воспринимает нагрузку от кровельного покрытия и снега, давления ветра и т.п., передает нагрузку на стропила, а те в свою очередь на стены. Обрешетка может быть сплошной и разреженной. Выбор обрешетки зависит от типа кровли. Сплошной настил под гибкую черепицу обычно делают из обрезных или шпунтованных досок, водостойкой фанеры, ориентированно-стружечных плит. Поверхность сплошной обрешетки должна быть всегда проветриваемой, жесткой и гладкой, так как неровности впоследствии будут заметны на кровельном покрытии. Разреженную обрешетку устраивают для натуральной черепицы BRAAS, керамической черепицы и металлочерепицы, фальцевой металлической кровли, из пиленых брусков хвойных пород обычно сечением (30-50)х50 мм. При этом расстояние между брусками принимают в соответствии с размерами и прочностью кровельных плит и листов. Для черепичных покрытий оно зависит от длины черепицы и уклона крыши, для металлочерепицы – от длины волны и т.д. Толщину настила и сечение брусков обрешетки определяют уклон ската, вид кровельного материала и шаг стропил. Стыки брусков или досок должны располагаться на опорах, а длина их – быть не меньше двух пролетов между опорами. Вокруг дымоходов  и других выступающих элементов, в ендовах, на карнизах обрешеткой служит настил из обрезной доски сечением 25х(100-150) мм. Элементы обрешетки  (доски, бруски) прибивают к стропильным ногам оцинкованными гвоздями.
Стропила выполняют из обработанных антисептиками и антипиренами толстых досок или чаще брусьев хвойных пород первого или второго сорта. Для соединения элементов стропил используют гвозди, врубки, металлические пластины и др. крепежные детали.

Монтаж стропильной системы начинают с выравнивания стяжкой верхней поверхности несущих стен. На стяжку укладывают гидроизоляцию, а поверх нее мауэрлаты и лежень. Далее собирают подстропильную опорную конструкцию из стоек, прогонов, подкосов и устанавливают сначала крайние стропила, а затем промежуточные. Расстояние между фермами определяется конструкцией системы и несущей способности обрешетки.
При сооружении утепленной кровли кровельный «пирог» состоит из следующих слоев (снизу вверх) — пароизоляционного, теплоизоляционного, гидроизоляционного и кровельного покрытия. Для устройства паронепроницаемого барьера применяют укладываемые внахлест пленки «Ютафол Н – 110 Стандарт» (Чехия), и пленки с покрытием из алюминиевой фольги «Ютафол Н — АL». Утеплителями служат обработанные гидрофобизирующими составами волокнистые теплоизоляционные материалы из стекловолокна марок Isover и URSA и каменной ваты марок ROCKWOOL, PAROC, Isoroc. Гидроизоляционные антиконденсатные пленки имеют разное назначение. Для натуральной черепицы и материалов на битумной основе рекомендуют диффузионные мембраны «Ютафол Д — 110 Стандарт» (Чехия), а для металлических кровель — «Ютакон» (Чехия).
Чтобы несущая деревянная конструкция работала долго, необходима вентиляция подкровельного пространства. Для этого устраивают карнизные и коньковые продухи, слуховые и мансардные окна. На крышах, покрытых штучным кровельным материалом, предусматривают специальные черепицы и плитки с отверстиями. Места пересечения крыш вертикальными элементами (например, дымовыми трубами) изолируют «воротниками».
Изготовление стропильной конструкции непосредственно на стройплощадке требует больших затрат ручного труда. Пространство между кровельным покрытием и потолком заполняют утеплителем с гидроизоляцией, обязательно предусматривая воздушный зазор для вентиляции «кровельного пирога». В крышах существует жесткая взаимосвязь конструкции и материала. Форма крыши и величина уклона скатов ограничивают перечень возможных материалов в качестве кровельного покрытия. А вид выбранного материала определяет, в свою очередь, способ монтажа, срок службы, сложность или простоту эксплуатации и ремонта.
На отечественном рынке стройматериалов представлено большое разнообразие отечественных и импортных металлических, керамических, полимерных, природных кровельных материалов. Для принятия правильного решения нужно ориентироваться в свойствах претендующих на внимание  материалов, их достоинствах и недостатках.
Выбор материалов кровельной системы должен быть основан на принципе согласования сроков службы всех составляющих. Главным экономическим показателем при выборе кровельного материала является не стоимость за единицу площади конкретного кровельного покрытия, а стоимость всей кровельной системы при заданных сроке службы и эксплуатационных характеристиках. Надежность и долговечность крыши обеспечивается также правильным выполнением работ по монтажу всей кровельной системы.

 

 

 

  

стропильные системы, устройство несущей и ограждающей конструкций крыши

Крыша – необходимый элемент конструкции здания. Эти покрытия могут быть чердачными и бесчердачными, односкатными, двускатными и четырехскатными, полувальмовыми или полущипцовыми. Вне зависимости от выбора конструкции крыши дома этот элемент должен эффективно выполнять свои главные функции: защищать здание от ветра, солнца, дождя и снега, служить надежным теплоизолятором.

Крыши и кровли: элементы конструкции (с фото)

Конструкция крыши имеет несущую и ограждающую части. Несущая часть конструкции крыши состоит из деревянных или железобетонных стропил, деревянных, стальных строительных ферм или железобетонных панелей. Устройство несущей конструкции крыши передает нагрузку от снега, ветра и собственного веса крыши на стены и отдельные опоры. Ограждающая часть конструкции крыши состоит из следующих элементов: кровли — верхней водонепроницаемой оболочки крыши, и основания под кровлю в виде обрешетки из деревянных брусков, дощатого настила или цементного слоя по железобетонной основе.

Посмотрите на фото крыш дома, как выглядят несущая и ограждающая конструкции:

Кровли в зависимости от материала устанавливают деревянные, из глиняной черепицы, металлочерепицы, кровельной листовой стали. Конструкции кровель крыш из волнистых асбестоцементных листов (шифера), плоских асбестоцементных плиток, рулонных материалов — тол и рубероида в настоящее время применяются редко.

   

Несущая конструкция скатной крыши должна обладать необходимой прочностью и устойчивостью, ограждающая часть — легкостью, устойчивостью к химическим и атмосферным воздействиям, водонепроницаемостью, малой теплопроводностью.

   

По конструкции виды крыш могут быть бесчердачными и чердачными. Для проветривания и освещения чердака в крыше устраивают чердачные окна.

   

При устройстве бесчердачной крыши элементы чердачного покрытия и крыши совмещают в одной конструкции — покрытии, предохраняющем здание от охлаждения в зимнее время и атмосферных осадков.

На этих фото представлены конструкции крыш дома различных видов:

Какой градус уклона должен быть у крыши?

Для обеспечения стока атмосферной воды поверхность из разных материалов должна иметь соответствующий уклон, который выражается отношением высоты подъема h к половине перекрываемого пролета L или в градусах угла наклона крыши к горизонту L. Например, при L=27 отношение H:L=1:2. При пологих крышах уклон иногда выражают в процентах, для этого отношения H:L умножают на 100.

В зависимости от уклона крыши бывают плоские и скатные. Плоские крыши имеют градус уклона не более 3%. Скатные крыши представляют собой системы пересекающихся наклонных плоскостей — скатов. Пересечения скатов крыши образуют двухгранные углы, из которых обращенные кверху называются ребрами, а обращенные книзу — разжелобками или ендовами. Верхнее горизонтальное ребро пересечения скатов крыши называется коньком.

Уклон скатных крыш принимают в зависимости от вида кровли, например, для глиняной черепицы уклон крыши составляет 1:1—1:2, для кровельной листовой стали 1:3,5 (L=16).

В зависимости от того, какой у крыши уклон, их называют пологими или крутыми. Скатные крыши с уклоном до 15% являются пологими, с уклоном более 15% — крутыми.

Какой уклон должен быть у крыши в идеале? При выборе формы крыши следует обратить особое внимание на возможность быстрого и полного стекания дождевой и талой воды. Для уменьшения снеговых нагрузок (в Подмосковье нормативная снеговая нагрузка составляет более 100 кг/м2) следует проектировать крыши с крутыми скатами, имеющими уклон более 30°. Как показала практика, наибольшее количество снега скапливается на заветренных скатах крыш, имеющих уклон 30°, так как с наветренного ската снег сдувается ветром, переносится через конек и отлагается на заветренном скате. Однако ознакомление с проектами коттеджных домов показывает, что во многих случаях крыши, к сожалению, имеют уклон именно 30° (возможно, так проще чертить по угольнику). На крышах, уклоны которых значительно больше или меньше 30°, количество снега будет меньше, так как при крутом уклоне, например 45°, снег легко сползает с крыши, а при малом — сдувается ветром. Следует также учитывать, что если близко к коттеджу растут высокие деревья, защищающие его от ветра, то на крыше образуются значительные снегоотложения.

Форма крыш: односкатная, двускатная и четырехскатная конструкции

В строительстве применяют разнообразные формы крыши, которые выбирают с учетом общей конфигурации здания в плане, возможного направления отвода воды, а также индивидуальных архитектурных возможностей.

   

Конструкции односкатных крыш в настоящее время применяются редко, их устраивают над зданиями сравнительно небольшой ширины и в случаях, когда отвод воды можно организовать только к одной из продольных стен.

   

Конструкции двускатных (щипцовых) крыш состоят из двух скатов, направленных в противоположенные стороны. Образующиеся треугольники в верхней части торцовых стен называют щипцами или фронтонами.

   

Вальмовая четырехскатная конструкция крыши имеет скаты на четыре стороны. Скаты, направленные к торцовым стенам, называются вальмами, отсюда название крыш — вальмовые. Щипцовые стены в конструкции четырехскатных крыш отсутствуют.

   

Вариантом конструкции вальмовой крыши является полувальмовая или полущипцовая крыша. Боковые скаты срезают только часть щипца и имеют вследствие этого по линии уклона меньшую, чем основные скаты, длину. Полувальма, расположенная вверху, имеет форму треугольника.

Выбор материала и типа конструкции крыши зависит от расположения в здании внутренних опор, величины перекрываемых пролетов, уклона кровли и требований, предъявляемых к крыше: огнестойкости, теплотехнических свойств и долговечности.

Несущие конструкции скатных крыш

Простейшим типом несущей конструкции скатных крыш являются наклонные деревянные стропила. Наклонные стропила двускатной крыши опирают нижними концами на подстропильные брусья — мауэрлаты, а верхними — на горизонтальный брус, называемый верхним коньковым прогоном. Верхний прогон поддерживается стойками, установленными на внутренние опоры. Расстояние между стойками, несущими коньковые прогоны, принимают от 3 до 5 м.

Для увеличения продольной жесткости конструкции стропил и уменьшения сечения коньковых прогонов укрепляют парные продольные подкосы, расположенные у каждой стойки или через одну при небольших пролетах. Для уменьшения свободного пролета стропильных ног устанавливают поперечные подкосы, опираемые на лежень внизу и подпирающие стропильные ноги вверху. В случае смещения внутренней опоры от центральной оси здания не более чем на 1 м, стойку, поддерживающую прогон, устанавливают наклонно.

При имеющихся в здании двух капитальных продольных стен или двух рядов внутренних столбцов укладывают два верхних прогона. Ноги стропильной конструкции крыши в этом случае по длине могут быть составными. Для увеличения жесткости конструкции необходимо устанавливать ригели.

Конструкция стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

В четырехскатных вальмовых крышах в местах пересечения скатов необходимо располагать диагональные накосные стропильные ноги, в некоторые врубают укороченные стропильные ноги — нарожники.

   

Диагональные стропильные ноги в стропильной конструкции вальмовой крыши имеют большую длину и несут значительную нагрузку. Поэтому их поддерживают в пролете промежуточной опорой в виде подкоса или поставленной в углу здания шпренгельной конструкцией. При конструкции стропильной системы вальмовой крыши нижним концом диагональную стропильную ногу опирают на подстропильные брусья в углу, в месте их сопряжения или на балку, уложенную наискось на подстропильные брусья на некотором расстоянии от угла. При наличии одного прогона верхний конец диагональной ноги опирается на его консоль, а при двух прогонах — на пробоины, прикрепленные гвоздями к концам стропильных ног. Консоли прогонов используют как промежуточные опоры на косых ногах. В местах сопряжения стропилы усиливают металлическими креплениями: гвоздями, болтами, скобами.

   

В зданиях, не имеющих внутренних опор, невозможно устраивать наклонные стропила. Поэтому в качестве несущих конструкций крыши применяют строительные фермы, к которым подвешивается чердачное перекрытие.

Расположенные по верхнему контуру фермы, стержни образуют верхний пояс строительной фермы, по нижнему контуру — нижний пояс. Стойки — вертикальные стержни и раскосы — наклонные стержни, расположенные между верхним и нижним поясами, образуют решетку фермы. Стропильные фермы изготовляют деревянные, стальные и железобетонные. В продольном направлении фермы устанавливают на расстоянии 4—6 м друг от друга. Простейшим видом деревянной строительной фермы являются шпренгельные фермы. Фермы состоят из стропильных ног, затяжки, воспринимающей распор, вертикальной подвески — бабки, к которой подвешена затяжка, и подкосов.

   

Ввиду большой ширины здания при установке шпренгельных и строительных ферм чердачное перекрытие недопустимо перекрывать балками, опирающимися на стены. Конструкцию чердачного перекрытия подвешивают на стальных хомутах к затяжке стропил или к нижнему поясу фермы, образуя подвесные перекрытия.

   

При наличии подвесного чердачного перекрытия подвески или бабки висячих стропил, работающие на растяжение, иногда выполняют из стальных тяжей. К затяжке деревянных висячих стропил подвешены в перпендикулярном к ней направлении на хомутах из полосовой стали деревянные прогоны. Перпендикулярно к прогонам подвешены деревянные балки, между которыми уложено облегченное межбалочное заполнение. Для уменьшения нагрузки при монтаже конструкции крыши на висячие стропила или стропильную ферму следует выбирать конструкцию для подвесного перекрытия, имеющую небольшой собственный вес.

   

В стальных фермах подвесное чердачное перекрытие изготовливают несгораемым по стальным балкам. Между балками укладывают сборные железобетонные плиты, по ним — легкий утеплитель и армопенобетонные или армопеносиликатные плиты. При устройстве утепления подвесного чердачного перекрытия необходимо предусмотреть защиту стальных балок от охлаждения, поскольку вследствие конденсации водяных паров будет происходить ржавление нижней полки балок, и возможно образование нежелательных желтых полос. В целях повышения огнестойкости и долговечности несущие конструкции скатных крыш целесообразно выполнять из железобетона, а железобетонные несущие конструкции скатных крыш рекомендуется выполнять бесстропильными из крупноразмерных панелей заводского изготовления.

Кабельная система против обледенения крыш

Кабельная система против обледенения крыш заключается в том, что по периметру крыши протягивают электрический кабель, который работает при температурном режиме воздуха от 0°С до -15 ?С и при наличие воды или льда на крыше. Система снабжена температурным и влажностным датчиками, которые устанавливают по краю крыши с южной стороны. С помощью датчиков регулируют включение и отключение кабельной системы.

Более дорогие системы управления позволяют не только включать и отключать нагрев, но и задавать время работы в зависимости от температуры: крыша прогревается тем дольше, чем сильнее мороз.

Перед установкой системы следует обратить внимание на качество кабеля. Кабель должен иметь мощную внутреннюю оплетку и надежный слой изоляции из стойкого материала для обеспечения механической прочности кабеля и электробезопасности системы.

Торец двускатной крыши и высота чердачного перекрытия

В большинстве проектов форма крыши коттеджа — двускатная. Торец крыши дома может заканчиваться вертикальной кирпичной стенкой треугольного очертания с карнизом по верхней кромке и пояском по нижней части, то есть решаться в виде фронтона. Конечно, не классического, как например над колоннами Большого театра в Москве или храма Парфенон в Афинах, но весьма выразительного, с хорошими пропорциями, возможно, с окном и декоративными деталями. Такой торец двускатной крыши позволяет дать хорошее естественное освещение и проветривание в помещениях, размещенных на чердаке, а также делает конструкции стропил единообразными, хотя и получается некоторое увеличение объема кирпичной кладки.

   

Другой вариант образования крыши у торцевой стены — вальмовое решение, то есть с наклонными треугольными скатами. Такая крыша не увеличивает объем кирпичной кладки чердака, но при этом усложняется конструкция стропил. Иногда, например, по замыслу архитектора, торцевой скат срезает не весь торец двускатной крыши, а только верхнюю или нижнюю ее часть. В этом случае неполный торцевой скат называют полувальмой, а крышу — полувальмовой. Для образования вальм широких домов устанавливают диагональные стропильные ноги, а по ним — укороченные стропилины (нарожники). Сопряжение элементов в деревянных стропилах производится скобами, гвоздями или болтами.

   

Высота чердачной крыши определяется шириной дома, уклоном, конструкцией крыши и необходимостью обеспечить свободный противопожарный проход высотой не менее 1,6 м вдоль всего помещения. Важно проследить, чтобы в самых низких местах, у наружных стен было не менее 0,4 м от верха засыпки чердачного перекрытия до мауэрлата. Это необходимое требование для периодического осмотра и ремонта нижних частей стропил, наиболее подвергающихся продуванию, промерзанию, увлажнению, а также для обеспечения противопожарной безопасности. Заметим, что высокие крыши не только меньше задерживают снег, но позволяют эффективнее использовать чердачное пространство.

Установка стропил двухскатной крыши (с видео)

Несущая часть крыши чаще всего образуется системой наклонных деревянных стропил. Обычное их название — стропильные ноги. Они устанавливаются под углом, равным углу наклона ската кровли, и опираются нижними концами на наружные кирпичные или блочные стены через подкладку в виде продольного бруса (мауэрлата), прикрепленного к стене для равномерного распределения нагрузки.

   

При установке стропил двухскатной крыши между стеной и мауэрлатом прокладывается два слоя рубероида. Верхние концы стропил опираются на подконьковый брус или на промежуточные прогоны, передающие нагрузку на внутренние несущие стены через систему стоек. Общая устойчивость стропильной системы обеспечивается раскосами, подкосами и диагональными связями.

   

Стропильные ноги располагаются через каждые 0,8—2,0 м в зависимости от их сечения, материала кровли и других условий. Нижние концы стропильных ног через одну следует крепить к стене скрутками из проволоки, чтобы предохранить крышу от возможного срыва при сильном ветре. Скрутку закрепляют за костыль или ерш, забитый в шов кладки на 250-300 мм ниже мауэрлата.

   

В домах с бревенчатыми или брусчатыми стенами стропила соединяются скобами со вторым верхним венцом. В целях доступности мауэрлатов и нижних концов стропильных ног для осмотра и ремонта их располагают на расстоянии 35-40 см от перекрытия.

   

В тех случаях, когда при установке стропил на крышу они опираются только на две наружные стены (если нет промежуточных опор), они называются висячими и представляют собой простейший тип стропильных ферм, к которым подвешивают (если оно есть) чердачное перекрытие. В висячих стропилах при пролетах более 6 м между верхними концами стропильных ног зажимают подвесную бабку (вертикальный брус). Во избежание провисания конструкции к нижнему концу бабки подвешивают с помощью хомутов из полосовой стали горизонтальную затяжку и прогон для опирания балок чердачного перекрытия. При пролетах до 12 м в конструкцию стропил вводят подкосы, уменьшающие расчетную длину стропильных ног.

Через какой промежуток устанавливают стойки под прогоны и стропила?

Стойки под прогоны устанавливаются на внутренние стены через каждые 3-4 м, при этом под стойки укладывают доски (лежни) и прокладки из рубероида или толи.

   

Критерии усложнения стропильной системы связаны с конструктивными ограничениями или дополнительными требованиями, предъявляемыми к крыше некоторыми типами кровли. Например, 1 м2 обычной черепицы весит около 50 кг, поэтому при использовании этого материала стропильная система должна быть рассчитана на максимальную нагрузку. Расход пиломатериалов, а следовательно, и стоимость крыши в данном случае возрастут на 15-20%. Мягкая черепица легче керамической в пять раз, но зато для нее необходимы сплошная обрешетка из досок или фанеры, применение подкладочных ковров при малых уклонах, а это делает экономию мнимой.

Посмотрите видео «Установка стропил крыши», чтобы лучше представить технологию процесса:

При устройстве свесов кровель и карнизов, в целях экономии бруса крупного размера, нижний конец стропильной ноги наращивают короткими досками — кобылками (40 х 120, 50 х 100 мм), которые к тому же легче пропустить через кирпичную кладку.

Конструкции крыш коттеджа: самые распространенные вопросы

Выбирая форму и конструкцию крыши, у неопытных строителей возникает ряд вопросов: самые распространенные и ответы на них даны ниже.

На какие виды специалисты подразделяют конструкции крыш?

Конструкции, ограждающие здания сверху, бывают в основном двух видов: скатные или чердачные; плоские или бесчердачные, в которых крыша и чердачное перекрытие совмещены (так называемые совмещенные покрытия). Последние состоят из несущей конструкции (например, балок или железобетонных плит, одновременно выполняющих функцию потолка. Для отвода атмосферных осадков крыши всегда делают с уклоном. В зависимости от потребностей в конструкцию покрытия включают еще пароизоляционный и теплозащитный слой. Плоские бесчердачные покрытия широко применяются в строительстве жилых многоэтажных и общественных зданий, в зданиях производственного и сельскохозяйственного назначения. В домах коттеджного типа в отечественной практике они встречаются крайне редко. Бывают бесчердачные крыши и криволинейной, арочной формы, например в бассейнах, спортзалах и выставочных павильонах.

Какие конструкции крыш коттеджа предпочтительнее?

Для домов коттеджного типа, как правило, применяют чердачные или скатные крыши. Они состоят из верхней части (оболочки), называемой кровлей, основания (обрешетки или сплошного настила), которое непосредственно поддерживает кровлю, и несущей конструкции — стропил, опирающихся на наружные и внутренние стены. Крыши больше, чем другие элементы дома, подвергаются атмосферным воздействиям. Расходы по их содержанию и ремонту значительно отражаются на стоимости эксплуатации всего дома. Поэтому конструкции крыш должны обладать прочностью и долговечностью, соответствующим классу здания. Крыша выявляет силуэт коттеджного дома, как бы венчает его, придает законченный вид и выразительность его архитектурному решению. Она, как элегантная шляпа, завершающая и нередко определяющая образ модно одетого человека.

Не усложняют ли лишние конструктивные красоты функции, которые должна выполнять крыша?

При разработке проекта коттеджа форме крыши следует уделить немалое внимание, в том числе ее внешней привлекательности. Вместе с тем не следует допускать и излишне сложных очертаний, которые, не прибавляя красоты дому, усложняют конструктивное решение, делают дороже строительство, эксплуатацию и ремонт. К тому же это может привести к образованию на крышах больших снеговых мешков и как следствие — протечек. Уклон крыш указывают в градусах по отношению к горизонтальной поверхности, например 45°, или процентах.

Какие нагрузки должна выдерживать кровля в средней полосе России?

Нормативная нагрузка колеблется от 70 до 200 кг/м2 горизонтальной проекции покрытия. Кроме постоянной нагрузки от собственного веса, конструкция крыши должна выдерживать временные нагрузки (снеговой покров, давление ветра с наветренной стороны и разрежения с подветренной стороны), а также нагрузки, возникающие при эксплуатации (ремонте, очистке от снега и другие).

Какие случаются деформации в кровельных несущих конструкциях?

Деформации и другие недостатки в кровельных несущих конструкциях, встречаются в процессе эксплуатации. В деревянных: нарушения соединений между элементами, разрушение гидроизоляции мауэрлатом, загнивание и прогиб стропильных ног, обрешетки и других элементов; в железобетонных: разрушение защитного слоя бетона, коррозия арматуры, прогибы, трещины и др.; в кровлях из листовой стали: ослабление гребней и фальцев, коррозия, пробоины и свищи, разрушение окрасочного или защитного слоя; в кровлях из асбестоцементных плиток черепицы и других штучных материалов: повреждения и смещения отдельных конструкций, недостаточный напуск друг на друга и ослабление крепления элементов кровель к обрешетке. Все они устраняются по мере выявления, не допуская их дальнейшего развития.

ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ — «КРОВЛИ»

ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ — «КРОВЛИ»

---

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ

УТЕПЛЕНИЕ СКАТНОЙ КРОВЛИ и МАНСАРДЫ

УТЕПЛЕНИЕ ПЛОСКОЙ КРОВЛИ

ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ПЛОСКИХ КРОВЕЛЬ

ДРЕНАЖНЫЕ МЕМБРАНЫ ДЛЯ ПЛОСКИХ КРОВЕЛЬ

ПАРОИЗОЛЯЦИЯ ПЛОСКИХ КРОВЕЛЬ

ПАРОИЗОЛЯЦИЯ СКАТНЫХ КРОВЕЛЬ

 

Понятия Кровля и Крыша часто подменяют друг друга, однако, следуя официальным определениям, мы получим следующую информацию:

Крыша — верхняя ограждающая конструкция здания, воспринимающая внешние воздействия, а также выполняющая несущие, гидроизолирующие и теплоизолирующие функции. Любая крыша включает в себя несущую конструкцию (деревнный или металлический несущий каркас), пароизоляционные и ветрозащитные мембраны (при необходимости), гидроизоляцию.

Кровля – материал покрытия крыши, собственно гидроизоляционный слой.

Различают два вида крыш: скатные и плоские (эксплуатируемые).

 

 

Скатная кровля

Скатная кровля — система наклонных плоскостей (скатов), которая состоит из стропильной конструкции, и комплекса необходимых материалов, призванных обеспечить комфортные условия проживания или эксплуатации здания. В данный необходимый комплекс входят:

 

-кровельные гидроизоляционные покрытия, такие как: различного рода черепичные и листовые покрытия (цементно-песчаная, керамическая, битумная или металлическая черепица, медный или оцинкованный профилированный лист, гофрированный лист и т.п.)
-теплоизоляционные материалы (минераловатные утеплители)
-подкровельные пленки и мембраны

 

Стропильная конструкция

Стропильная конструкция — это система деревянных или реже металлических каркасных элементов, связанных между собой, формирующих общий вид кровли и отвечающих за ее жесткость и несущую способность. При расчете стропильной конструкции учитываются ветровые и снеговые нагрузки, вес всей конструкции, а также полезная нагрузка т.е. вес возможного оборудования внутри конструкции. Полезная нагрузка учитывается при устройстве мансардных кровель или если внутри чердачного помещения возможна установка технического оборудования. Снеговые нагрузки принимают из расчета 180 кг/м2 в горизонтальной проекции. При углах наклона кровли более 60⁰, значениями снеговых нагрузок можно пренебречь. Расчетная величина ветровой нагрузки — 35 кг/м2. Поправку на ветер вносят при уклоне кровли более 30⁰. Нормы снеговой и ветровой нагрузок приведены для средней полосы, куда входит Подмосковье, по (СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия).

 

Влажность деревянных элементов стропильной конструкции не должна превышать 18-22%.

Итак, приведем основные названия элементов стропильной конструкции. Определения, приведенные ниже, даны для деревянной конструкции, хотя и для металлических каркасов они также верны.

Стропила — длинные наклонные деревянные балки, формирующие скаты кровли и углы их наклона. Могут также иметь название — стропильные ноги. Геометрические размеры стропил зависят от нагрузок, описанных выше, которые необходимо просчитывать заранее, но в основном сечение стропил 50х150 или 50х200 мм.

 

Мауэрлат — мощный брус, устанавливаемый на самом верху длинной стены здания и параллельно ей. На мауэрлат приходится опора всех стропил.

 

Прогон или затяжка — длинная поперечная балка, связывающая нижние концы двух стропил. Прогон и два стропила образуют треугольник (в самом простом варианте) называемый фермой.

 

Ригели, стойки — соединительные элементы стропильной конструкции, обеспечивающие ee жесткость и разгружающие стропила. Ригель параллелен прогону и связывает два стропила около верхней точки их пересечения. Стойка перпендикулярна прогону и связывает его с одной из стропил фермы.

 

Ендова — внутренний угол, образованный при пересечении перпендикулярных скатов кровли. При конструировании кровли этот узел требует особого внимания, как с точки зрения разработки, так и последующего его монтажа. Дело в том, что большое количество ендов (внутренних углов) на кровле затрудняет таяние снегового покрова и способствует образованию снеговых карманов. Снеговая нагрузка в этих узлах может доходить до значений 300-400 кг/м2. Поэтому при большом количестве ендов необходимо предусмотреть их принудительных подогрев.

 

Конек — верхнее ребро, образованное при пересечении параллельных скатов кровли.

 

Обрешетка — деревянные бруски сечением, как правило, 50х50 мм, устанавливающиеся на стропила и параллельно им. Назначение обрешетки — обеспечение воздушного зазора (50 мм) между кровельным покрытием и теплоизоляционным слоем, а также крепление паропроницаемой мембраны, устанавливаемой между обрешеткой и стропилами.

 

Контробрешетка — деревянные бруски или обрезные доски, а также листовые материалы (OSB, влагостойкая фанера), в зависимости от типа кровельного покрытия. Контробрешетка устанавливается поверх обрешетки и перпендикулярно ей и стропилам. Существует два типа контробрешетки — сплошная и каркасная.

 

Сплошная контробрешетка применяется при использовании в качестве кровельного покрытия различного рода битумных черепичных материалов. Применение сплошной контробрешетки при применении битумной черепицы обусловлено тем, отдельные ее мягкие и гибкие части (гонты) требуют жесткого основания по всей площади кровли. Наиболее качественным материалом для контробрешетки является OSB. Этот тип материала представляет собой жесткую плиту, изготовленную путем прессования стружечных элементов, относительно большого размера и водоотталкивающих смол. Минимальная толщина таких плит для применения их в качестве контробрешетки — 9 мм. Так же можно применять для контробрешетки влагостойкую слоеную фанеру. Влагостойкая фанера имеет маркировку — ФСФ. И, наконец, еще одним материалом для контробрешетки служит обыкновенная обрезная доска, которая монтируется без зазоров, подобно устройству пола.  

 

Каркасная контробрешетка служит основанием для кровельного покрытия такого как, различного рода черепичные и листовые материалы, за исключением, указанных выше битумных черепиц. Материалом контробрешетки служит брус сечением 50х50 мм, который монтируется перпендикулярно стропилам. Шаг между брусьями обрешетки составляет 200 -300 мм и зависит от длины черепичного элемента.

 

Общей рекомендацией для стропильной конструкции может быть то, что все ее элементы должны быть обработаны антисептирующими и противопожарными составами.

 

Теплоизоляционные материалы.

Теплоизоляция является одним из важных элементов скатной кровли, поэтому выбору теплоизоляции надо уделить особо пристальное внимание. Одним из самых распространенных решений на сегодняшний день является выбор теплоизоляции на основе минераловатных утеплителей, изготовленных из волокон базальтовых пород . 

В пользу этого типа утеплителей говорит ряд значимых факторов, а именно: 

— Устойчивость утеплителя к статическим нагрузкам. Теплоизоляционные материалы не должны изменять свои геометрические размеры в течение их срока эксплуатации, т.е. не давать усадки под воздействием собственного веса и конденсируемой влаги в полости плиты. На данную физическую характеристику влияют объемный вес теплоизоляционного материала (отношение массы волокна к его занимаемому объему), оптимальное значение которого должно быть в пределах 27-35 кг/м3, а также длина самого минерального волокна.
Длинные волокна теплоизоляционного материала в переплетении между собой дают гибкую, упругую структуру. При снятии внешней нагрузки на подобный материал он принимает свои первоначальные геометрические размеры. Упругий теплоизоляционный материал, установленный между элементами каркасной конструкции, заполняет собой все пространство каркаса, тем самым не позволяя образовываться, так называемым, мостикам холода.

 

— Способность утеплителя к самовентиляции, т.е. способность беспрепятственно выводить конденсируемую влагу из полости теплоизоляционного материала. На данную характеристику влияют гидрофобизирующие (водоотталкивающие) составы, которыми должны быть пропитаны волокна материала. Равномерное распределение гидрофобизирующих составов обеспечивает паропроницаемость по всей полости плиты и не позволяет скапливаться влаге на отдельных ее участках.

   

— Минимальные выделения химических веществ из утеплителя. Как известно связывающим составом минеральных волокон утеплителя являются химические смолы, и со временем происходит эмиссия (улетучивание) паров этих составов. Чем меньше процент содержания связывающих составов, тем теплоизоляционный материал экологичней. Длина минерального волокна, описанная выше, также влияет на концентрацию связующих составов. При короткой длине волокна требуется большее количество связующих составов, для того чтобы скрепить эти волокна, что повышает процент эмиссии.

 

— Высокие теплотехнические характеристики при оптимальном объемном весе. Одной из важнейших характеристик, обеспечивающей высокие теплоизоляционные свойства является способность постоянно удерживать теплый воздух во внутренних полостях плиты. Показатель концентрации волокон плиты, выраженный через объемный вес, равный 27-35 кг/м3, надежно предотвращает замещение теплых масс воздуха внутри плиты на холодные внешние массы и оптимально подходит для каркасных конструкций и скатных кровель.

 

— Высокие противопожарные и огнеупорные характеристики утеплителя. Температура плавления базальтового волокна составляет 1000 0С. Подобного показателя не обеспечивает ни один из других типов утеплителей.

 

— Высокие звукоизоляционные характеристики. Большое количество мелких воздушных полостей внутри плиты утеплителя, играют роль надежного звукоизолирующего материала. Применяя различные толщины изоляционных плит в сочетании с другими конструктивными элементами, возможно добиться снижения шума на 30-60 Дб.

   

Пароизоляционный слой

 

Пароизоляционные пленки необходимо применять во всех случаях использования минераловатных утеплителей в конструкциях скатных крыш. Их функция — защищать теплоизоляционный слой от проникновения водяных паров, образующихся во внутренних помещениях в результате жизнедеятельности людей (приготовление пищи, стирка, уборка, и т.п.) и поднимающихся к кровле за счет диффузии и конвекционного переноса.

 

Пароизоляционные пленки размещаются с внутренней части стропильной конструкции перед утеплителем и препятствуют проникновению водяного пара из внутреннего пространства объекта в теплоизоляцию, что приводит к значительному снижению конденсации воды в слоях изоляции.

 

Пароизоляцией может служить обычная полиэтиленовая пленка, однако лучше применять специализированные пленки , обеспечивающие большую долговечность. Пароизоляционные пленки устанавливаются таким образом, чтобы края пленок заходили друг на друга (в нахлест) на 10-15 см. Иногда, для лучшей изоляции, имеет смысл проклеивать места нахлеста специальными двусторонними скотчами.

 

Паропроницаемый гидроизоляционный слой

 

Паропроницаемые гидроизоляционные пленки применяются при устройстве скатных крыш со всеми видами покрытий. Они являются вторым рубежом защиты теплоизоляционного слоя от наружной влаги (снег, капли воды, конденсат), которая может проникать под кровельное покрытие при экстремальных погодных условиях (сильный ветер или косой ливень). Пароизоляционные гидроизоляционные пленки также должны обеспечивать выведение паров конденсируемой влаги, образовавшихся внутри теплоизоляции.

 

Паропроницаемые пленки устанавливаются над теплоизолирующим слоем с небольшим воздушным зазором (до 5 см), обеспечивающим дополнительную вентиляцию теплоизоляционного слоя.

 

ПЛОСКАЯ КРЫША

 

Плоская крыша представляет собой пирог, состоящий из основания, пароизоляционного, теплоизоляционного и гидроизоляционного слоёв. Максимальный уклон плоской кровли не должен превышать 25 градусов.

 

Основными функциями плоской крыши, как и любой другой, являются защита здания от атмосферных осадков и теплоизолирующая функция. Плоскую крышу можно разделить на два вида: плоскую мягкую и инверсионную.

 

Плоская мягкая крыша

 

Мягкие крыши за последнее время получили огромное распространение на строительных объектах. Основные преимущества — возможность закрывать большие кровельные площади здания в короткие сроки, относительно небольшой вес, простота монтажа. Плоская мягкая крыша состоит из пароизоляционного, теплоизоляционного, гидроизоляционного слоев и крепежных элементов, обеспечивающих фиксацию всех этих слоев.

 

Пароизоляционный слой защищает теплоизоляционный слой от проникновения водяных паров, образующихся во внутренних помещениях и поднимающихся к кровле за счет диффузии и конвекционного переноса, в результате эксплуатации внутреннего помещения.

 

Теплоизоляционный слой выполняет две функции. Первая функция — это обеспечение, собственно, теплоизолирующих свойств и вторая функция — это распределение возможной нагрузки в процессе эксплуатации кровли. Под эксплуатацией мягкой плоской кровли понимается ряд мероприятий, связанных с ее уборкой или обслуживанием оборудования, находящегося на ней, без применения тяжелой техники.

 

Кровельная теплоизоляция.

 

Наиболее распространенной теплоизоляцией для мягких крыш являются минераловатные плиты на основе базальтового волокна, способные нести механическую нагрузку. Высокая механическая прочность каменной ваты обеспечивается её уникальной структурой — тончайшие волокна материала расположены хаотично в горизонтальном и вертикальном направлениях и под различными углами друг к другу. Это один из основных факторов, косвенно влияющих на показатели прочности на сжатие (кПА) и сопротивления на отрыв слоев утеплителя на базальтовой основе. Часто приходится наблюдать ошибочное мнение — при оценке прочностных показателей изделий отталкиваются только от значений их плотности, практически не имеющих ничего общего с прочностью на сжатие у современных теплоизоляционных материалов.

 

Плиты для мягкой кровли могут быть применены, как в однослойном варианте, так и в варианте двухслойного утепления. Для однослойного варианта применяются жесткие плиты несущей способностью — 50 кПа. Для двухслойного случая применяют плиты с разными техническими характеристиками. Нижний слой, как правило, толще, но менее плотный, чем верхний слой. Значения прочности на сжатие для нижнего слоя соответствуют 30-40 кПа.

 

Верхний слой должен иметь прочность на сжатие — 60-80 кПа., его толщина варьируется от 20 до 50 мм.

 

Двухслойная конструкция теплоизоляционного пирога позволяет решить сразу несколько задач:

— Распределение различных функций на каждый из слоёв. Превалирующая функция верхнего слоя

— воспринимать внешние нагрузки и равномерно перераспределять их по внутренним плитам, при этом обеспечивая внешний тепловой барьер. Основная задача нижнего слоя — собственно теплоизолирующая функция уменьшение веса теплоизоляции. Для удовлетворения требуемых значений показателей теплопроводности и нагрузки в однослойной конструкции необходимо подобрать утеплитель большей толщины, нежели суммарный показатель толщин в двухслойной конструкции. Это приводит на больших площадях, для которых в основном и применяется плоская кровля, к увеличению нагрузок на несущие конструкции и следовательно к уменьшению срока эксплуатации

— Уменьшение себестоимости двухслойной конструкции из-за возможности применения теплоизоляции меньшей суммарной толщины, чем в однослойной

— Увеличение срока службы теплоизоляции. Специализация теплоизоляционных слоев позволяет распределить внешнюю нагрузку на каждый из них по назначению применения, тогда как использование одного слоя для решения задач теплоизоляции и механической прочности увеличивает нагрузку на материал и сокращает срок его службы

— Устранение мостов холода на стыках теплоизоляционных плит. В двухслойных теплоизоляционных системах швы нижнего слоя плит закрываются верхним слоем теплоизоляции, т.е. инсталляция каждого слоя осуществляется со смещением относительно другого

 

Актуальная проблема теплоизоляции — защита от попадания в неё влаги. При попадании её в воздушные полости плиты, воздух вытесняется водой, что приводит к ухудшению теплоизоляционных способностей материала. Повышение влажности каменной ваты на 1% ведёт к увеличению её теплопроводности на 12%. В воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара и, проходя через паропроницаемые материалы теплоизоляции под действием разницы давлений водяных паров внутреннего и наружного воздуха, влага должна испаряться наружу. Обязательное условие работоспособности всех систем утепления — повышение значения паропроницаемости используемых материалов от слоя основания к внешнему слою (т.е. в данном случае от пароизоляции к гидроизоляции). И хотя все качественные современные утеплители на каменной основе являются гидрофобными и с высоким показателем паропроницаемости, на сегодняшний момент это условие систем утепления для кровель не выполнимо из-за низкого значения паропроницаемости у всех существующих видов гидроизоляции. Поэтому влага, из проходящего сквозь утеплитель воздуха, скапливается внутри кровли между слоями утеплителя и у границы утеплителя с гидроизоляционным слоем.

 

Финский производитель теплоизоляционных материалов — компания PAROC успешно решил задачу путём вентиляции кровли. Компания PAROC выпускает не имеющий аналогов материал с воздушными пазами — PAROC ROS 30g, ROS 40g. При инсталляции, воздушные пазы плит объединяются в единую вентиляционную систему. Ветровое давление и перепад давлений вследствие разности высот и температур, заставляют влажный воздух двигаться по пазам каналов, а затем через выводящие дефлекторы он выводится наружу здания.

 

Гидроизоляционный слой

Гидроизоляционным слоем для мягкой плоской кровли служит огромное количество мембран, которые широко представлены на строительном рынке. Одно из лидирующих мест в данном направлении принадлежит финской компании ИКОПАЛ , впервые выпустившей на рынок гидроизоляционную мембрану с функцией вентиляции на битумной основе. Гидроизоляционные мембраны на плоских мягких крышах крепятся сверху утеплителя путем приварки и/или механической фиксации.

 

Крепежные элементы

Крепежные элементы для мягких кровель, в основном, состоят из двух элементов: первый — это пластиковый полый стержень на верхнем конце, которого имеется широкая шляпка, как у гриба, второй элемент это металлический саморез, либо металлический дюбель, в зависимости от основания, который вставляется внутрь пластикового стержня.

Материал, из которого изготовлен пластиковый стержень — жесткий ПВХ. Этот материал не подвержен разрушению при отрицательных температурах.

Металлический саморез или дюбель должен быть оцинкованным или иметь другое защитное покрытие против коррозии.

 

Крепежные элементы должны подбираться следующим способом:

Длина пластикового стержня должна быть на 2-3 см меньше теплоизоляционного слоя. Это требование обусловлено тем, что при внешней нагрузке на мембрану рядом с местом крепления, на уже смонтированном участке кровли, при несоблюдении вышеуказанного требования, создаются растягивающие нагрузки в местах сваривания мембраны, что может повлечь дальнейшее разрушение сварного шва.

 

Металлический саморез или дюбель должны входить в основание на 3-4 см. Т.е. общая длина металлического крепежного элемента составляет 60-70 мм.

 

ИНВЕРСИОННЫЕ КРОВЛИ

 

Другим конструкционным решением плоской кровли может стать, так называемая, инверсионная кровля . Данный тип кровли способен нести высокие механические нагрузки при высоких теплоизоляционных показателях. Ее отличие от мягкой плоской кровли заключается в том, что утепляющий слой расположен не под гидроизоляционным ковром, а над ним. Такая конструкция позволяет предохранить гидроизоляционный слой от разрушающего воздействия ультрафиолетовых лучей, резких перепадов температуры, циклов замораживания и оттаивания, а также механических повреждений, что обеспечивает увеличение срока службы инверсионной крыши по сравнению с традиционной мягкой кровлей. Конструкция инверсионной кровли позволяет использовать ее в качестве эксплуатируемой плоской крыши, которая может использоваться как стоянка автотранспорта, парковая зона с зелеными насаждениями, и т.п.

 

На железобетонной плите покрытия по стяжке (или без нее) устраивают гидроизоляционный ковер, поверх которого укладывают плиты утеплителя. На теплоизоляцию настилают ковер из фильтрующего материала, а затем насыпают гравий. Если крыша эксплуатируемая, то можно уложить тротуарную плитку. Рекомендуемый уклон инверсионных кровель 2,5-5%.

 

В процессе эксплуатации крыши талая или дождевая вода через гравийный слой протекает вниз, проходит через фильтрующий материал, частично через стыки между плитами утеплителя и стекает по гидроизоляционному ковру в водоотводящие устройства.

 

Гидроизоляционный слой

 

Кроме специальных гидроизоляционных мембран, на инверсионных крышах используют специальные дренажные мембраны , обеспечивающие отвод воды от низлежащих слоев крыши.

 

Теплоизоляционный слой

 

Для утепления инверсионной крыши применимы только негигроскопичные материалы, способные сохранять высокие теплоизоляционные характеристики во влажной среде. Этим требованиям удовлетворяют утеплители на основе экструдированного пенополистирола с замкнутыми порами, имеющие близкое к нулю водопоглощение, хорошие теплозащитные характеристики во влажной среде и достаточную прочность.

Несущие конструкции крыши

Рис. 1. Строительные фермы: А — висячая ферма однопролетного дома; Б — ферма с подкосами; В — ферма для однопролетного дома шириной более 8 м; Г — наклонная стропильная ферма; Д — ферма для мансардной крыши.

Рис. 2. Простейшая несущая конструкция крыши

Рис. 3. Конструкции ферм для индивидуальных домов: 1 —  двухскатная ферма; 2 —  ферма со сложной формой верхнего пояса; 3 —  ферма-ножницы; 4 —  сводчатая ферма; 5 —  мансардная ферма).

Главные составляющие несущей конструкции крыши — стропильные фермы и обрешетка. Кровля — всего лишь наружная часть крыши, которая укладывается на несущую конструкцию, состоящую из стропильных ферм и обрешетки. В основе стропильной фермы чаще всего лежит треугольник, как наиболее жесткая и экономичная конструкция. Он образуется из 2-х стропильных ног (это верхний пояс фермы) и затяжки (нижний пояс). Стропильные ноги верхними концами соединяются с коньковым прогоном. Нижние концы стропильных ног, а также концы нижнего пояса крепятся на наружных стенах дома. Такая конструкция, состоящая лишь из верхнего и нижнего поясов, способна выдержать лишь очень легкую кровлю. Более тяжелые кровельные материалы нуждаются в основательной опоре. Поэтому большинство ферм снабжены дополнительными внутренними подпорками (подкосами, стойками, схватками).

Фермы двухскатных коттеджей могут быть висячими или наклонными (в зависимости от способа крепления фермы к стенам дома). Самую простую конструкцию висячих стропильных ферм используют для установки на однопролетных домах (то есть на домах без средней несущей стены (рис. 1а). Такие дома имеют внутреннюю свободную планировку и их ширина не превышает 6 метров. Стропильная ферма в этом случае опирается своими концами лишь на стены здания без промежуточных опор. Её конструкция проста: две стропильные ноги, затяжка и пара подкосов. Стропильные ноги между собой и с затяжкой соединяются шурупами или гвоздями с помощью двухсторонних угловых накладок (дощечек толщиной 25 мм).

Если ширина однопролетного дома превышает 6 м (рис. 1б), тогда необходима ферма с большим количеством подкосов. То же требование относится и к крышам, на которые приходится большая снежная нагрузка. Такая стропильная ферма имеет спаренные верхние и нижние пояса. При пролетах больше 8 м между вершиной верхнего пояса и затяжкой устанавливают «бабку» (рис. 1в).

Наклонные стропильные фермы (рис. 1г) устанавливаются для двухпролетных домиков со средней несущей стеной. Они опираются своими концами на наружные стены дома, а средней частью — на внутреннюю стену. Если ширина здания составляет 10 м, достаточно одной дополнительной опоры, а если она доходит до 15 м, тогда желательно наличие двух опор. Верхние концы стропильных ног соединяются внахлест при помощи угловых накладок. Нижние концы стропил крепятся к опорным брускам (мауэрлатам) размером 100х100 мм. Мауэрлаты в большинстве случаев заготавливаются из целых бревен, обтесанных на два канта, но иногда в целях экономии их делают из обрезков длиной 0,6 — 0,7 метра. В середине фермы устанавливается средняя стойка, на которую опирается вершина верхнего пояса фермы.

Для мансардных крыш изготавливают фермы особой конструкции (рис. 1д). Они также могут устанавливаться с креплением на внутреннюю стену (для двухпролетных домов) или без него (для однопролетных домов). Особенностью мансардных ферм является наличие междуэтажного перекрытия вместо затяжки. Это обусловлено тем, что нижний пояс служит основой для пола мансардного помещения. Верхние и нижние пояса, а также вертикальные стойки и горизонтальные схватки должны быть спаренными, выполненными из двойных брусьев. Для двухпролетной мансардной конструкции удвоение необязательно, так как она имеет дополнительную опору в центре.

В вершине стропильной конструкции крыши укладывается прогон, служащий основой будущему коньку крыши. Коньковый прогон либо делается из бревен с широким сечением, либо сколачивается из двух досок толщиной 50 мм.

Обрешетка (опалубка) —  это совокупность брусьев, перпендикулярно уложенных на стропильные ноги. Она непосредственно воспринимает нагрузку кровельного материала и в свою очередь давит на стропила, а стропила передают тяжесть крыши несущим стенам. Обрешетка может быть сплошной, когда зазор между брусьями не превышает 1 см, или разреженной с шагом в 3— 4 см. Сплошная опалубка как правило устраивается из двух слоев: первого —  разряженного и второго — сплошного из досок, уложенных под углом в 45њ по отношению к доскам нижнего слоя. Сплошная обрешетка устраивается под мягкую кровлю, плоский асбестоцементный и безасбестовый шифер, металлочерепицу и мягкую черепицу. Разреженная обрешетка вполне подходит для стальной кровли, кровли из глиняной или цементно-песчаной черепицы, а также для кровли из волнистых асбестоцементных листов. Обрешеточные брусья прибивают к стропилам гвоздями, длина которых равна толщине двух брусьев. В местах стыков и пересечений скатов (на коньке, ребрах, ендовах, разжелобках), а также по карнизным свесам всегда делают сплошную обрешетку.

Обычно несущая конструкция выполняется из лесоматериалов (досок, брусьев, жердей) из древесины хвойных пород. В кирпичных и блочных домах стропила и обрешетка могут быть сделаны из иных материалов (например, из железобетона или металла). Что касается древесной конструкции крыши, то для различных элементов выбирают древесину определенного сорта. Затяжки заготавливаются из древесины только 1 сорта; стропильные ноги и стойки — из древесины 1 или 2 сорта. Подкосы выполняются из древесины 2 — 3 сорта. В общем и целом картина заготовок для деталей несущей конструкции выглядит следующим образом: вам понадобится 3/4 объёма древесины 1 и 3 сорта и 1/4 объёма древесины 2 сорта.

Оптимальным сечением для стропил любой конструкции является сечение 50х150 мм. Оптимальным размером обрешетки для большинства кровельных покрытий являются бруски размером 50х50 мм (60х60 мм) или жерди диаметром 70 мм. Среднее расстояние между стропильными ногами составляет около 1 метра. На крышах с уклоном более 45 ° это расстояние увеличивается до 1,2 — 1,4 м и на крышах домов, расположенных в снежных районах, уменьшается до 0,8 — 0,6 метра. Более точно шаг между стропильными ногами можно определить по таблице 24, исходя из сечения стропил и расстояния между опорами несущей конструкции (стойками, подкосами, коньковым прогоном).

Шаг между брусьями обрешетки зависит от того, какой она должна быть: сплошной или разреженной. План расположения стропильных ног имеет свои особенности в зависимости от конструкции крыши и наличия промежуточных опор (стен или колонн). План простейшей несущей конструкции приведен на рис. 2 (Простейшая несущая конструкция крыши).

В настоящее время для облегчения частного строительства промышленность выпускает готовые стропильные кoнструкции, которые остается лишь собрать, уложить на наружные стены и поверх них устроить обрешеточный настил. Изготавливают несущие конструкции из древесины, железобетона или металла. Все конструкции —  сборные. Их доставляют к месту строительных работ в разобранном виде и складывают уже на месте. Складная конструкция может состоять из нескольких элементов, упакованных вместе. Некоторые конструкции довольно громоздки даже в разобранном виде, так как разбиты на три больших детали: два прикарнизных и коньковую. Другие комплектуются из более мелких плоскостей. Наиболее удобны в применении шарнирные конструкции, снабженные шарнирами либо в коньковом прогоне, либо вдоль карнизов. Шарниры позволяют несущую конструкцию без проблем складывать и раскладывать. Формы готовых стропильных конструкций отражают почти все существующие конфигурации крыш.

Кровельные конструкции — Журнал Кровли

На рынке кровельных материалов России уже несколько лет как прижилось выражение «кровельный пирог». Однако многие либо не понимают, что за этим стоит, либо знают лишь основные варианты конструкций «пирога» без их разновидностей. Попробуем раскрыть эту тему несколько шире, обратившись к стандартам, принятым в Европе.

Использование и требования

Элементарная функция любой кровельной конструкции – защита от осадков в виде дождя, снега, талой воды и льда. Несущая конструкция кровли должна также выдерживать ветровые и снеговые нагрузки, а кроме того, и эксплуатационную нагрузку, возникающую при передвижении по ней людей во время проведения ремонтных работ. К задачам кровли относится и защита от огня. Простое использование чердачного пространства требует защиты от проникающего через кровлю снега и грязи. При более требовательном использовании должна быть также обеспечена защита от жары и холода и шумового воздействия. В случае использования помещения в качестве жилого, необходимо решать задачу теплоизоляции и сохранения комфортной влажности внутри помещения. И, наконец, ко всему вышеперечисленному добавляются актуальные задачи пассивной выработки электроэнергии и соблюдения экологических требований. Таким образом, помимо климатических условий, выбор конструкции в большой степени определяется характером ее использования.

Конструктивные принципы

Сегодня существуют технические возможности для того, чтобы реагировать на самые разнообразные требования, предъявляемые к кровле, целым комплексом конструктивных решений, которые можно точно согласовать между собой. Конструктивные принципы заключаются в том, чтобы реализовать выполняемые кровлей задачи в каждом слое конструкции.
Современное состояние кровельной техники может быть определено следующей градацией:

• Однослойные конструкции, которые отводят поступающую влагу и сырость только через один слой кровельного покрытия
• Двухслойные конструкции, которые подразумевают создание дополнительного защитного слоя с помощью подкровельной мембраны или нижней защитной кровли.
• Конструкции из трех и более слоев, в которых различные изоляционные слои разделены вентиляционными слоями.
• Кровельные сэндвич-панели / модульные конструкции, которые интегрируют в одном элементе все строительно-физические требования.

Этот подход – реагировать на разнообразные требования с помощью создания различных слоев – кажется логичным и целесообразным, но он связан с определенными дополнительными затратами при монтаже. Большее количество слоев увеличивает количество необходимых примыканий и, тем самым, количество источников возможных дефектов. Принцип модульной конструкции помогает решению этих проблем. Рассмотрим проблематику вентилируемых и невентилируемых конструкций.

Термины и определения

Вентилируемые крыши – вентилируемая теплоизоляция (крыши с двухслойной вентиляцией)

Под вентилируемыми кровлями понимаются вентиляционные воздушные слои, которые расположены непосредственно над изоляцией. Более точно можно обозначить эти конструкции как «вентилируемая теплоизоляция».

Невентилируемые кровли – невентилируемая теплоизоляция (крыши с однослойной вентиляцией)

Непосредственно над теплоизоляцией вентилируемый воздушный слой отсутствует. Это означает, что на поверхность утеплителя уложена диффузионная мембрана или сплошной деревянный настил с диффузионной мембраной.

Временная кровля

Временная кровля (гидроизоляционный слой) монтируется перед укладкой кровельного материала и может продолжительное время защищать здание от атмосферных осадков до момента покрытия кровли. После этого она образует с кровельным материалом один конструкционный элемент.

Нижняя кровля

Под нижней кровлей понимается самостоятельный гидроизоляционный слой, который и без верхнего кровельного покрытия представляет собой водонепроницаемую кровлю.

Покрытие и изоляция

Под покрытием понимается укладка элементов со свободным нахлестом, под изоляцией – водонепроницаемое склеивание или сварка полотен. Таким образом, в контексте временной и нижней кровли можно еще более точно разграничить понятия «временной кровли» и «временной изоляции», так же как и понятия «нижнего настила» и «нижней изоляции».

Вентилируемые – невентилируемые

Правила Немецкого союза кровельщиков рекомендуют выполнять мансардные помещения как «вентилируемые конструкции», т.е. с вентилируемой (сверху) теплоизоляцией. Однако замечено, что в кровельных пространствах, подверженных различным климатическим воздействиям, теплый влажный воздух перемещается от нагретой части кровли в более холодные области кровельной конструкции, находящиеся не с солнечной стороны, и там отдает влагу (до 100 г/м2 за 24 ч). Это особенно проявляется в тех случаях, когда гидроизоляционный слой над воздушной прослойкой способен впитать лишь небольшое количество влаги (например, гладкие подкровельные пленки), так что накопленная конденсационная вода пропитывает находящуюся ниже теплоизоляцию.

Вентилируемая изоляция

С того времени как был установлен описанный выше факт, проверенная временем вентилируемая конструкция оценивается более критично.

Вентилируемая изоляция по-прежнему имеет право на существование благодаря следующим безусловным преимуществам:

• Летняя теплоизоляция может быть улучшена благодаря отведению нагретых воздушных масс по нижнему вентилируемому каналу.
• Поступающая влага, будь то просачивающаяся по причине обильных осадков вода, конденсат, возникающий при резком падении температуры на нижней части настила, или же просочившаяся сквозь пароизоляцию и изоляционный слой влага, из внутреннего простран-ства конструкции может быть отведена за счет конвективного движения воздуха в нижнем зазоре
• Вентилируемые конструкции вносят свой вклад в снижение негативных последствий ошибок и различного рода происшествий при проведении работ, особенно при укладке пароизоляции и выполнении ее примыканий.
• Дощатый настил, который зачастую размещается над воздушным слоем, улучшает шумоизоляцию крыши.

Однако следует назвать и недостатки вентилируемой изоляции:

• Большая потеря тепла из-за потока воздуха над минеральным утеплителем с открытыми порами, что требует большую толщину теплоизоляционного материала.
• В случае межстропильной изоляции зависимость высоты стропил от суммы высот изоляционного материала и воздушного слоя может привести к чрезмерному увеличению размера стропил.
• Воздушный зазор можно считать «влажным» из-за попадания в него влажного внешнего воздуха, особенно в летний период. Кроме этого, через открытый нижний зазор в конструкцию могут проникать вредные насекомые, поэтому необходимо применение химической защиты дерева.
• Обеспечение достаточной вентиляции над крупными проходными элементами (окна, трубы, дормеры), а также в области хребта и ендовы связано с большими трудозатратами.
• Необходимые для поддержания вентиляции нижнего зазора входные и выходные отверстия также предполагают большие трудозатраты.
• При интенсивной вентиляции нижнего зазора увеличивается риск конвективного проникновения теплого и, следовательно, влажного воздуха из внутреннего помещения в утеплитель, что может привести к повышенной конденсации пара.
• Через нижний вентиляционный зазор происходит постепенное засорение утеплителя пыльцой, копотью и пылью, что может способствовать повышенному влагонакоплению в теплоизоляционном слое.

Холодные (чердачные) крыши

Конструкции без теплоизоляции применяют в чердачных помещениях или строениях, не предназначенных для проживания (например, склады). Подкровельная пленка или подкровельный слой могут задерживать ветер, грязь и задуваемый снег. Нижняя кровля еще более функциональна, нежели подкровельная пленка. При ее использовании допустимо немного отклониться в меньшую сторону от нормативных показателей наклона кровли. В зимнем домостроении нижняя кровля выполняет ценную функцию, когда из-за погодных условий основное кровельное покрытие еще не может быть уложено. В некоторых климатических зонах гидроизоляционныхсвойств деревянного настила вместе с лежащим на нем гидроизоляционным полотном уже достаточно. С помощью такой конструкции можно также удовлетворить требования в отношении простой звукоизоляции.

Изоляция над несущей конструкцией (утепление над стропилами)

У этой конструкции много преимуществ. Несущая конструкция видна из внутреннего помещения, она подвержена лишь небольшим колебаниям температуры и влажности. Теплоизоляционный слой проходит без прерываний по всей площади стропил, а толщина его может выбираться независимо от несущей конструкции. Еще одно преимущество этой конструкции состоит в том, что пароизоляция может быть уложена на одном уровне и непрерывно. Вентиляционное пространство создается контробрешеткой необходимой толщины. Однако при использовании минеральной ваты, как правило, требуется монтаж опорной конструкции для контробрешетки. Эти прогоны прерывают теплоизоляцию, и должны поэтому быть изготовлены из слабо проводящего тепло материала. Создание дополнительного прогонного слоя, выполняемого обычно из дерева, связано с определенными материальными затратами. При такой конструкции оптимально применение прочного утеплителя из полиуретана или пенополистирола. Общая высота конструкции крыши с утеплением над стропилами является наибольшей из всех существующих. Особые требования предъявляются к пароизоляционному слою: он обязательно должен быть нескользкими выдерживать высокие сосредоточенные механические нагрузки, связанные с перемещением кровельщиков по пленке в ходе работ. Поэтому ведущие производители создают специальные продукты для таких крыш.

Изоляция между несущими элементами (утепление между стропилами)

Несмотря на то, что высота всей конструкции в этом случае может быть сокращена, полностью функциональной конструкция будет только тогда, когда высота стропильных ног будет значительно выше, чем необходимая толщина теплоизоляции. Это связано с тем, что стропильные ноги потенциально являются мостиками холода. Чем больше сечение стропил и меньше шаг их установки, тем выше тепловая неоднородность конструкции и больше потери тепла. При использовании двухслойной схемы вентиляции высота стропильных ног должна выбираться с учетом необходимой высоты вентиляционного зазора между утеплителем и гидроизоляционной пленкой. Необходимо также учитывать особенности укладки пленки – с провисом или натягом. Данная конструкция остается наиболее распространенной, она подходит и для нового строительства, и для реконструкций. Недостаток ее заключается в том, что изоляционный слой полностью прерывается стропильными ногами, а также велик риск конвективного переноса влажного воздуха из мансарды в конструкцию крыши. Чем интенсивнее вентиляция в нижнем зазоре, тем выше риск увлажнения теплоизоляции проникающей из теплого помещения парообразной влагой.

Изоляция между и под несущей конструкцией

Эта конструкция весьма надежна и проста в устройстве. Как правило, она применяется при новом строительстве, когда высота стропильной конструкции недостаточна, а требуемая высота всей конструкции крыши должна быть как можно меньшей. Для крепления пароизоляции и внутреннего отделочного слоя необходима дополнительная подконструкция. Внутренний слой утеплителя обычно укладывается между каркасными брусками / профилями внутренней отделки, перекрывая стропильные ноги и значительно снижая риск образования мостиков холода. Если в качестве внутреннего слоя применяются плиты из базальтовой ваты, то они служат также дополнительной пожаробезопасной изоляцией несущей стропильной конструкции.

Изоляция под несущей конструкцией

Если высота имеющейся несущей конструкции слишком мала, теплоизоляция должна быть расположена под несущей конструкцией. Утеплитель должен быть достаточно прочным и подходить для крепления пароизоляции и внутренней отделки, иначе он будет прерываться каркасной подконструкцией под отделку. Необходимо также принимать во внимание потерю объема внутреннего помещения, так как вся конструкция довольно высока. Одним из существенных недостатков такой конструкции является расположение всех несущих элементов во внешней среде с переменной температурой и влажностью. Новые требования к вентиляционному сечению для вентилируемых кровельных конструкций (не требующих подтверждения расчетами) содержатся в новой норме DIN 4108, так же как и указание на максимальное сопротивление теплопередаче внутреннего слоя в 20% от всей конструкции (утеплителя, расположенного перед пароизоляционным слоем со стороны теплого помещения).

Невентилируемая изоляция (полная теплоизоляция стропил / однослойная схема вентиляции)

Недостатки вентилируемых конструкций соответствуют преимуществам невентилируемых утепленных конструкций:

• Отсутствует конвективный перенос тепла воздушным потоком над изоляционным слоем, являющийся причиной потери тепла.
• В случае применения межстропильной изоляции вся высота стропил может быть использована для теплоизоляционного слоя (т.е. увеличения его толщины, а значит, снижения затрат на эксплуатацию дома в целом).
• Так как теплоизоляция, покрытая диффузионной мембраной, не подвергается воздействию влаги извне, от химической защиты дерева можно отказаться.
• Отсутствуют конструктивные преграды для нормальной вентиляции крыш слож-ной формы с ендовами, примыканиями, слуховыми и мансардными окнами.
• Oтпадает необходимость в трудозатратах на создание входных и выходных (вентиляционных) отверстий вдоль ендов и примыканий.

Однако необходимо организовать один вентиляционный воздушный слой под кровельным покрытием. Этот слой служит для отведения тепла, талой воды, а также влаги, просачивающейся через штучный кровельный материал в случае выпадения чрезмерно обильных осадков. Кроме того, он способствует высушиванию увлажненных элементов крыши (утеплителя, стропил, настила и обрешетки). Водоотводящий слой над изоляцией должен быть диффузионно открытым с максимальным показателем эквивалентной толщины сопротивления диффузии водяного пара Sd <= 0,2 м, чтобы влага, которая может находиться в теплоизоляции и деревянных элементах крыши, могла быть свободно выведена за счет диффузии.

Однако у невентилируемых изоляционных слоев есть и недостатки:

• Как правило, отсутствует сплошной деревянный настил, что приводит к снижению защиты от внешнего шума.
• Нельзя исключать, что диффузионная проницаемость гидроизоляционной мембраны, находящейся над теплоизоляцией, со временем понизится из-за ее загрязнения (данное предположение не подтверждено для многослойных мембран с микропористой закрытой структурой, но вполне возможно при использовании однослойных мембран). Талая вода и слои льда, временно скопившиеся на поверхности мембраны, также повышают сопротивление диффузии. Если же пароизоляция под утеплителем имеет дефекты или повреждения, это может привести к типичному увлажнению теплоизоляции и повреждению всей конструкции.
• Высокая остаточная влажность утеплителя и стропил также может привести к временному образованию конденсата в толще конструкции, однако он будет выведен из крыши после первых и продолжительных оттепелей весной.
• Наконец, невентилируемая изоляция не может обойтись без пароизоляции с эквивалентной толщиной сопротивления диффузии воздушного слоя Sd >= 100 м. Это означает, что все стыки и примыкания должны быть выполнены без погрешностей. При реализации ручным способом в случае межстропильной изоляции на наклонной кровле этого можно добиться только при чрезвычайно тщательном исполнении и использовании системных аксессуаров – клеев, лент и уплотнительных паст. Как правило, конструкции с утеплителем между несущей конструкцией с одним вентиляционным зазором выглядят следующим образом: 

Теплоизоляция между стропильной конструкцией 

Создание и реализация слоев ручным способом обладает в случае межстропильной изоляции с невентилируемым теплоизоляционным слоем всеми перечисленными выше преимуществами и недостатками. В условиях труда, при которых приходится работать над головой и под наклонной поверхностью, легко допустить ошибки. К этому добавляется и та проблема, что герметичные стыки с имеющимися конструктивными элементами зачастую выполняются специалистами из других отраслей. Поэтому новая норма DIN 4108 требует определенного соотношения показателя эквивалентной диффузионной толщины воздушного слоя Sd для слоев вне и внутри теплоизоляции. Для определенных конструкций (например, невентилируемая кровля) норма предписывает показатель Sd >= 100 м для внутреннего слоя. Чтобы предотвратить потерю изолирующего эффекта в случае намокания утеплителя, можно рекомендовать выбор теплоизолирующего материала с водоотталкивающими свойствами. Непременными составными частями такой конструкции являются вентилируемый зазор и высокая диффузионная открытость уложенной на утеплитель ветрозащитной мембраны. В отношении теплосопротивления под пароизоляционным слоем новая норма DIN предписывает максимальный показатель в 20% от значения всей конструкции.

Утепление над несущей конструкцией

Перечисленные выше проблемы говорят в пользу конструкции, в которой слой утеплителя расположен над несущей конструкцией. Конструкция с утеплителем поверх стропильных ног с одним вентиляционным зазором выглядит следующим образом: Этот вариант конструкции способствует оптимальной укладке пароизоляции и снижает риски ошибок при ее реализации. Кроме того, здесь действуют преимущества, перечисленные для вентилируемых изоляционных слоев. Остаются, однако, трудозатраты на закрепление основания настила и повышенная высота конструкции, которая, тем не менее, лишь в редких случаях накладывает какие-либо ограничения.