Крыши и кровли: основные конструкции крыш

В данной статье описаны основные конструкции крыш, элементы кровельной конструкции.

Основные сведения о конструкции крыши

Вопрос: На какие виды подразделяются конструкции крыш?

Ответ: Конструкции, ограждающие здания сверху, бывают двух видов:

- скатные или чердачные. Такие крыши, как правило, делаются в жилых и общественных зданиях. Они состоят из верхней части (кровельное покрытие), называемой кровлей, основания (обрешетка своя под каждый вид кровли), которое непосредственно поддерживает кровлю и к которой крепиться кровельный материал, и несущей конструкции - стропил, опирающихся на наружные и внутренние стены.

- плоские или бесчердачные. В данном варианте крыша и чердачное перекрытие объединены (так называемые совмещенные покрытия). Плоские крыши состоят из несущей конструкции (например, балок или железобетонных плит, одновременно выполняющих функцию потолка) и водоизоляционного ковра. Впрочем, нередко при устройстве плоских крыш выбирают и чердачную конструкцию, которая дает возведенному зданию значительные преимущества в ходе его эксплуатации.

Вопрос: Какие существуют виды скатных крыш?

Ответ: Простейшей конструкцией является односкатная крыша. Чаще всего она используется на вспомогательных зданиях (хозблоки и др.). Скат крыши, как правило, обращают к наветренной стороне, защищая тем самым здание от ветра, дождя и снега.

Самой распространенной конструкцией является двускатная крыша. Она состоит из двух скатов, направленных в противоположные стороны. Треугольные торцовые стены, образующиеся при этой форме, называются фронтонами.

Четырехскатная (вальмовая) крыша выглядит следующим образом: два ската представляют собой трапеции, а два других, со стороны торцовых стен, - треугольники (как раз они и называются вальмами). Характерные черты вальмовой крыши акцентируются наличием слуховых окон. Четырехскатные крыши, в отличие от двускатных, на первый взгляд кажутся более простыми, так как не требуют устройства фронтонов, однако их стропильная система гораздо более сложная.

Иногда четырехскатные кровли выполняются в виде полувальмовых. В этом случае боковые скаты (полувальмы) срезаются и имеют по линии уклона меньшую длину, чем основные скаты. Полувальмовые крыши применяют там, где существует необходимость защиты фронтона от неблагоприятных внешних воздействий.

Вопрос: Какой уклон крыши идеальный?

Ответ: Уклон крыш указывают в градусах по отношению к горизонтальной поверхности, например 45°, или в процентах. 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, на крышах, уклоны которых значительно больше 30°, количество снега будет меньше, так как при крутом уклоне, например 45°, снег легко сползает с крыши. Впрочем, если уклон значительно меньше обозначенного выше параметра, то снег будет легко сдуваться ветром. Но при таком уклоне в сильный ливень могут быть трудности с водостоком. Следует также учитывать, что если близко к коттеджу растут высокие деревья, защищающие его от ветра, на крыше образуются значительные снегоотложения.

Вопрос: Какова оптимальная высота чердачной крыши коттеджа?

Ответ: Высота чердака 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. Этот предельный минимум крайне необходим 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 и позволяют эффективнее использовать чердачное пространство.

Вопрос: Что представляет собой конструкция современной скатной крыши?

Ответ: В самом общем виде она выглядит следующим образом. Кровля поддерживается специальной конструкцией, состоящей из обрешетки, непосредственно несущей кровлю, и стропил, передающих нагрузку от собственного веса крыши, снега, ветра и т.д. на стены и внутренние опоры.

Конструкция стропил зависит от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, величины перекрываемого пролета и расположения чердачного перекрытия.

Наиболее простые - это наслонные стропила, которые “работают” как балки. Основным их элементом являются стропильные ноги, укладываемые вдоль ската и поддерживающие обрешетку.

Более сложные стропила выполняются в виде стропильных ферм. Они представляют собой геометрически неизменяемую систему стержней, расположенных в одной плоскости и соединенных между собой по концам. Стержни плоской фермы, расположенные по верхнему контуру, называют верхним поясом. По нижнему контуру - нижним поясом. Внутренние вертикальные стержни называют стойками, наклонные - раскосами. В совокупности внутренние стержни фермы образуют решетку.

Чтобы обеспечить устойчивость ферм против опрокидывания, перпендикулярно их плоскости (при действии ветра на торцы здания), фермы раскрепляют еще и вертикальными связями.

Стропильные фермы могут быть деревянными, стальными, смешанными.

Стропила воспринимают постоянные и временные нагрузки. К постоянным нагрузкам относятся: собственный вес кровли, а также вес обрешетки прогонов и стропил; к временным - снег, ветер и, в некоторых случаях, полезная нагрузка.

Пересечения скатов кровли образуют выступающие углы, которые называются ребрами. Верхнее горизонтальное ребро, являющееся пересечением продольных скатов, называется коньком. Пересечения скатов, образующие входящие углы, называются разжелобками или ендовами.

Карнизные и фронтонные свесы - часть кровли по периметру дома, выступающая за контур наружных стен.

Для освещения и проветривания чердака и для выхода на кровлю устраивают слуховые окна.

Вопрос: Как правильно установить стропильные ноги?

Ответ: 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. Между стеной и мауэрлатом прокладывается 2 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.

Вопрос: Как монтируются висячие стропила?

Ответ: В тех случаях, когда стропила 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 12м в конструкцию стропил вводят подкосы, уменьшающие расчетную длину стропильных ног.

Вопрос: Из древесины каких пород и какого сорта выполняется несущая конструкция крыши?

Ответ: Используется древесина хвойных пород. Что касается сортности, то для различных конструктивных элементов выбирают древесину определенного сорта. Затяжки изготовляются из древесины 1 сорта, стропильные ноги и стойки - из древесины 1 и 2 сортов. Подкосы выполняются из древесины 2-3 сортов.

Вопрос: Какие сечения для несущих элементов крыши являются оптимальными?

Ответ: Для стропил любой конструкции оптимальным будет сечение 50х150мм (необходимо учитывать шаг), для обрешетки: бруски обрешетки - 50х50мм, доска 32х150мм в зависимости от вида кровельного материала.

Вопрос: Что собой представляют готовые стропильные конструкции?

Ответ: Отечественная промышленность выпускает для частного строительства готовые конструкции стропил. Их остается лишь собрать, установить на наружные стены и поверх устроить обрешеточный настил. Изготавливают несущие конструкции из древесины, железобетона или металла.

Все элементы конструкций - сборные. Наиболее удобны в применении те из них, что снабжены шарнирами либо в коньковом прогоне, либо вдоль карнизов. Шарниры позволяют без проблем складывать или раскладывать несущую конструкцию крыши.

Формы готовых стропильных конструкций отражают почти все существующие конфигурации крыш.

Вопрос: Как учитывается вид кровельного материала при устройстве стропильной системы?

Ответ: Критерий усложнения стропильной системы связан с конструктивными ограничениями или дополнительными требованиями, предъявляемыми к крыше некоторыми типами кровли. Например, 1м2 керамической 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 5 раз, но зато для нее необходимы сплошная обрешетка из досок или фанеры, применение подкладочных ковров при малых уклонах, а это делает экономию мнимой.

Вопрос: Зависит ли конструкция обрешетки от вида кровельного материала?

Ответ: Сплошная обрешетка устраивается под гибкую битумную черепицу. Разреженная или шаговая - вполне подходит для стальной кровли, кровли из глиняной или цементно-песчаной черепицы, волнистых асбестоцементных листов. Однако в любом случае в местах стыка и пересечений скатов (на коньке, ребрах, ендовах, разжелобках), а также по карнизным свесам рекомендуется делать сплошную обрешетку.

Вопрос: Каким образом устраивают сплошную обрешетку?

Ответ: Для получения сплошной обрешетки к стропилам через разряженную обрешетку крепится ОСП-3 (ориентировано стружечная плита) или влагостойкая фанера (не менее 9 мм толщиной.

Вопрос: Как устраивают свесы кровель и карнизов?

Ответ: При устройстве свесов кровель и карнизов, в целях экономии бруса крупного размера, нижний конец стропильной ноги наращивают короткими досками - кобылками (40х120, 50х100 мм), которые к тому же легче пропустить через кирпичную кладку.

Вопрос: Что собой представляет гибкая черепица?

Ответ: Этот кровельный материал состоит из нескольких слоев. В основе стеклоткань (или полиэстер), пропитанная битумом с полимерными модифицированными добавками. На нижнюю поверхность наносят слой кремниевого песка, который предотвращает склеивание при хранении и транспортировке и самоклеящейся резинобитум (он служит как для адгезии, так и для гидроизоляции кровли). Сверху битумно-полимерная плитка покрыта окрашенными минеральными гранулами, они придают кровле цвет, защищают от воздействия ультрафиолета и механических повреждений. Материал без проблем переносит резкие перепады температур. Такой вариант кровли хорошо подходит для сложных крыш с наклоном не менее 11,3°.

Вопрос: Как устраивается кровля из гибкой черепицы?

Ответ: Перед монтажом материал не менее суток держат в помещении при температуре +20°С. Работы проводятся при температуре не ниже +5 °С.

Сплошная обрешетка из ОСП должна быть сплошной, без зазоров. Перепад по высоте не должен быть более 1-2 мм.  Во избежание цветовых отклонений используется кровельная плитка вперемежку из 4-6 упаковок. Укладывают битумную черепицу предварительно сняв с ее нижней поверхности защитную плитку, крепится ершенными гвоздями с широкой шляпкой. По истечении некоторого времени после укладки под воздействием солнечных лучей резинобитум склеивает верхние плитки с нижними, образуя герметичное покрытие.

Вопрос: Почему среди российских застройщиков так популярны металлочерепичные кровли?

Ответ: В российском климате конкурентоспособность любой металлической крыши в среднеценовом сегменте рынка не вызывает никаких сомнений. Ведь металл отлично переносит температурные перепады в межсезонье, а в условиях наших снежных зим выдерживает повышенную нагрузку снега и льда в углублениях крыши и водосточных желобах, сохраняя при этом герметичность в стыках.

Вопрос: Каковы плюсы и минусы кровельного покрытия из металлочерепицы?

Ответ: У каждого из кровельного покрытия есть свои преимущества. Если говорить о металлочерепице, то ее прочность, надежность и красота, а также возможность осуществить монтаж своими силами делают это кровельное покрытие все более популярным среди владельцев индивидуальных загородных домов. Металлочерепицу используют при обустройстве крыш коттеджей, многоэтажных общественных зданий, промышленных и торговых объектов и даже во время реконструкции.

Квадратный метр такой кровли весит всего 5 кг. Ее просто монтировать: бригаде из двух-трех человек для монтажа крыши площадью в 100 м2 потребуется не более двух дней.

Производители обещают, что при правильной эксплуатации крыша, покрытая таким материалом, не потребует какого-либо ремонта на протяжении 15 - 20 лет. А общий срок службы металлочерепицы может превысить 30 лет.

Вопрос: Как определить качество металлочерепицы?

Ответ: Полимерное покрытие должно быть ровным, прилегать плотно и не иметь механических повреждений, вздутий и потеков. Попросите у продавца небольшой кусок (примерно 10х10 см) и самостоятельно проведите тестирование. Ножом сделайте на испытуемом образце несколько параллельных глубоких прорезов на расстоянии одного сантиметра друг от друга и столько же перпендикулярных им. Если края прорезов и места их пересечения останутся ровными, не будут “лохматиться”, можно не сомневаться - это качественный продукт. Рваный, неровный край - знак того, что лучше отказаться от покупки и обратиться к другому продавцу.

Вопрос: Как правильно хранить металлочерепицу?

Ответ: Если металлочерепицу приходится держать на улице, пачки заводской упаковки необходимо укладывать на ровном месте на брусья 50х150мм  шагом 0,5м. При хранении более 1 месяца листы следует распаковать и переложить одинаковыми рейками, табель высотой до 0,7м.

Вопрос: Каковы основные правила устройства кровли из металлочерепицы?

Ответ: Монтаж кровельных листов на двускатной крыше необходимо начинать с торцевых участков. Монтаж можно начинать как с левого, так и правого торца. Когда начинают слева, то следующий лист устанавливают под последнюю волну предыдущего. Край выравнивают по карнизу и крепят с выступом от карниза на 40 мм.

Чтобы качественно смонтировать металлочерепицу, необходимо сначала закрепить несколькими саморезами ее верхнюю часть, затем выровнять строго по карнизу и только потом окончательно закрепить. Первый лист крепят у конька. Затем укладывают второй, но таким образом, чтобы нижние края обоих составляли ровную линию. После этого их, опять же внахлест, соединяют одним винтом по верху волны под первой поперечной складкой. Если куски не стыкуются, то в этом случае сначала следует приподнять один лист над другим, затем, слегка наклоняя его и двигаясь снизу вверх, уложить складку за складкой и сшить их крепежом по верху волны под каждой поперечной складкой. Нужно соединить таким образом 3-4 листа между собой, затем получившийся нижний край выровнять строго по карнизу. После этого можно прикрепить листы к обрешетке окончательно.

Вопрос: Как правильно выполнить крепление элементов металлочерепичной кровли?

Ответ: Профильные листы крепятся саморезами с окрашенной восьмигранной головкой, снабженной уплотнительной шайбой с ЭПДМ резинкой. Их ввинчивают в прогиб волны профиля под поперечной волной перпендикулярно к листам. Для этого, как правило, используются винты размером 4,80х28 мм. На каждый квадратный метр потребуется не менее шести крепежей. При этом необходимо помнить, что по краю лист нужно крепить только в каждой второй поперечной волне.

Вопрос: Каковы оптимальные решения проблем обустройства “сложных” мест металлочерепичной кровли?

Ответ: После укладки листов металлочерепицы в местах ендов можно установить сверху декоративную планку. Торцевую планку крепят к деревянному основанию самонарезающими винтами. Эта планка покрывает торец поверх волны профиля.

Конек крыши должен закрываться коньковыми элементами после укладки всех рядовых кровельных листов и укладки уплотнительной ленты. Такие детали должны фиксироваться самонарезающими винтами на каждой второй профильной волне. Между коньком и листами покрытия рекомендуется устанавливать специальную профильную уплотнительную прокладку. Коньковую планку монтируют с шагом винтов 200 - 300 мм.

Для предотвращения скатывания снега зимой на уровне несущей стены по всему периметру карниза следует разместить снегозадержатели. Их нужно крепить сквозь лист к сплошной обрешетке большим саморезом М8х60 в прогиб волны, через резиновую прокладку. Все места среза, сколов и повреждений защитного полимерного слоя должны быть окрашена специальной ремонтной краской-спрей, поставляемыми в комплекте с металлочерепицей для предохранения листов от кромочной коррозии.