Конструкция крыши

Крыша – это часть здания, относящаяся к несущим конструкциям, которая располагается над чердачным перекрытием. Основная функция крыши – защита внутренних помещений от воздействий окружающей среды: дождя, снега, колебаний температуры наружного воздуха, солнечной радиации и ветра. Кроме того, крыша – это украшение дома, придающее ему архитектурную выразительность и законченность. Крыша может полностью изменить внешний вид дома – придать ему любой стиль, сделать его зрительно более воздушным или, наоборот, приземленным.

Форма крыши

Выбор формы крыши зависит от целого ряда факторов, влияющих на ее эксплуатационные качества. В первую очередь, это климат природной зоны, в которой ведется строительство.

Если дом строится в районах с большим количеством осадков, то желательно возводить высокую крышу с уклоном ската 45° и выше. Таким образом, на ней не будут скапливаться вода и снег. Вместе с тем высокие крыши воспринимают ветровые нагрузки, и в районах с сильными ветрами нуждаются в усилении несущих конструкций. В таких местах лучше возводить крышу с более пологим скатом.

Также уклон крыши зависит от выбора материала для устройства кровли. Для разных материалов – штучных, рулонных и листовых – он разный. Рациональный уклон скатов от 20 до 60 градусов. Меньшие и большие уклоны требуют дополнительных мероприятий для обеспечения надежности и безопасности. Стоит помнить, с увеличением уклона крыши возрастает расход материалов и ее общая стоимость.

При выборе формы крыши также не стоит забывать, что чем проще кровельная конструкция, тем она надежнее. Чем меньше стыков и углов имеет крыша, тем дольше она служит. Сложные архитектурные формы придадут крыше оригинальный вид, но потребуют дорогостоящих конструктивных решений и материалов.

Чердачные и бесчердачные крыши

Крыши бывают чердачные и бесчердачные (совмещенные). Совмещенная крыша – это особый настил, выполняющий функции гидроизоляции, помещающийся на чердачном перекрытии и практически не имеющий уклона. Материалом для него служит нескольких слоев рубероида, промазанных битумной мастикой. Вода с крыши стекает благодаря внутренним водостокам. Бесчердачные крыши могут быть холодными (над неотапливаемыми строениями) и теплыми (над отапливаемыми зданиями).

 Чердачная крыша – это конструкция, состоящая из наружной кровли и строительных ферм, которые её поддерживают. Наличие в конструкции чердака определяет крыши как теплые, так как его устройство обеспечивает теплоизоляцию за счет воздушного пространства, образуемого поверхностью крыши, наружными стенами и перекрытием верхнего этажа. Чердак защищает здание от холода, обеспечивает вентиляцию и влагообмен различных элементов конструкции. Также его устройство существенно увеличивает надежность и срок службы дома. Чердаки используются для наблюдения за состоянием кровли и стропил, хорошего сквозного проветривания всей конструкции.

Чердак можно использовать в качестве дополнительного хозяйственного помещения. Они необходимы для размещения в них дымовых труб, при печном отоплении. В последнее время чердачное помещение все чаще используется для устройства в нем мансарды.

К чердачным помещениям предъявляется ряд противопожарных требований, главное из которых заключается в том, чтобы габариты чердака допускали возможность беспрепятственного перемещения человека – высота чердака должна быть не менее 1,6 м.

Видов крыш существует очень много. Но все они изначально делятся на две большие группы: плоские и скатные. Плоская кровля довольно проста в устройстве. На плоских крышах не применяют в качестве кровельных штучные и листовые материалы. Здесь необходимы материалы, допускающие устройство сплошного ковра (битумные, битумно-полимерные и полимерные материалы, а также мастики). Этот ковер должен быть эластичным настолько, чтобы воспринимать температурные и механические деформации основания кровли.

Основными функциями плоской крыши, как и любой другой, являются защита здания от атмосферных осадков и теплоизолирующая функция. Помимо этого, плоская крыша часто выполняет и другие функции: она может служить солярием, садом, спортплощадкой, террасой жилого дома или общественного здания и даже автостоянкой.

Плоские крыши могут быть как с чердаком, так и без него.

Плоская бесчердачная крыша обычно не нуждается в механической очистке от снега. Таяние снега в течение всей зимы происходит за счет тепла, проводимого крышей из помещения. Недостатком плоских бесчердачных крыш является невозможность регулярного наблюдения за влажностным состоянием утеплителя и герметичностью гидроизолирующего слоя.

Плоские чердачные крыши стоят дороже бесчердачных, зато обладают целым рядом преимуществ: чердак позволяет регулярно следить за герметичностью водоизоляционного ковра и за влажностным состоянием теплоизоляции, а в случае необходимости производить ее просушку, например, проветриванием через слуховые окна.

***

Скатные крыши делятся на несколько видов, которые отличаются между собой как формой, так и устройством стропильной системы. Скат – это плоскость крыши, расположенная под уклоном. 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.

Самой простой в этой категории считается односкатная крыша. По сути, это та же плоская кровля, только расположенная под углом к земле. Односкатная крыша своей плоскостью (скатом) опирается на наружные стены, которые находятся на разных уровнях. Наклон, как правило, обращают к наветренной стороне, чтобы защитить дом от ветра, дождя и снега.

Односкатные крыши недороги и экономичны, потому что устройство их несущей конструкции очень простое. Кроме того, они позволяют максимально использовать внутреннее пространство постройки. Такая крыша обычно используется для строительства хозяйственных построек: гаражей, сараев и навесов, но иногда они встречается и в коттеджах.

Вторыми по уровню сложности считаются двускатные крыши. Двускатные крыши состоят из двух плоскостей которые также опираются на стены, но уже расположенные на одном уровне. Крыша образована двумя скатами, направленными в противоположные стороны. Угол наклона и размер свеса может быть одинаковым по всей протяженности крыши, или изменяться в зависимости от необходимости. Треугольные торцевые стены двускатной крыши называются фронтонами или щипцами, поэтому саму кровельную конструкцию иногда называют щипцовой.

Двускатные крыши – это классический вариант для небольших коттеджей. Они недороги и удобны, их скаты обычно делают не очень крутыми. Двускатная крыша позволяет использовать любые материалы для кровли.

Если торцевые стены двускатной крыши заменить самостоятельными скатами, такая кровельная конструкция будет называться вальмовой. Вальмовая (четырехскатная) крыша образуется от соединения двух трапецевидных скатов и двух треугольных торцевых скатов, называемых вальмами.

Вальмы делают крышу более устойчивой при сильном ветре. На первый взгляд четырехскатные вальмовые крыши кажутся более простыми, на самом деле стропильная система вальмовой кровли отличается более сложным устройством.

Бывает, что вальма не доходит до карниза, получается нечто среднее между вальмовой и обычной двускатной крышей. Такой вид кровли называется полувальмовым. Такое устройство используется для защиты фронтона от неблагоприятных внешних воздействий. Обычно в них делают слуховые окна.

***

Если все четыре ската сделать одинаковой треугольной формы и соединить их вершинами, такая крыша будет называться шатровой. Шатровые крыши могут иметь и шесть и восемь скатов и даже больше. Главное, чтобы все они были одинаковой формы и сходились в одной точке. Шатровая форма крыши уместна лишь на домах с квадратным планом – при прямоугольном плане скаты крыш имеют разный уклон. По сложности шатровая крыша не уступает вальмовой. Обычно ее устраивают над домами со сложной планировкой.

Мансардная (ломаная) крыша состоит из двух ломаных скатов, расположенных с двух сторон дома. Верхние части скатов обычно расположены под небольшим углом к перекрытиям дома, а нижние наоборот – образуют большой угол. Мансардные крыши устраивают в случаях, когда чердачные помещения используют для жилья или они имеют служебное назначение.

Наконец самой сложной кровельной системой по праву считается многощипцовая. Она сочетает в себе целый ансамбль остроконечных вершин и треугольных торцевых стен. Многощипцовые крыши обычно устанавливают на здания со сложной архитектурой и выполненные в старинном стиле. Сложная стропильная система многощипцовых крыш делает их наиболее дорогими.

Конструкция крыши

Основные элементы, из которых состоит крыша – это деревянные балки (стропила) или сборные фермы, представляющие собой несущие конструкции. Конструкция стропил зависит от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, величины перекрываемого пролета и расположения чердачного перекрытия.

В качестве составного элемента крыши стропила выполняют очень важную функцию: они принимают на себя всю тяжесть кровли и распределяют ее по несущим конструкциям дома. 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.

Монтаж стропильной системы обычно начинается с выравнивания верхней поверхности несущих стен. Сделав бетонную стяжку, на нее укладывают гидроизоляцию, а поверх кладут мауэрлаты – специальные брусья, на которые ложатся стропила, благодаря чему давление кровли равномерно распределяется по стене. Далее собирается подстропильная опорная конструкция из стоек, прогонов и подкосов. Потом устанавливаются стропильные ноги, – сперва крайние, а затем промежуточные. Расстояние между стропильными фермами определяется конструкцией системы и несущей способностью обрешетки.

Стропила по конструкции разделяют на два типа. Наиболее простые - это наклонные стропила, элементы которых работают как балки. Наклонные стропила используются, если пролет крыши (расстояние между опорами) не превышает 6,5 м.

Висячие стропила используются в том случае, когда пролет крыши составляет 7-12 м, и нет дополнительных опор. В отличие от наклонных они передают на мауэрлат только вертикальное давление.

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 фермы раскрепляют еще и вертикальными связями.

***

По материалу различают деревянные и железобетонные стропила. Деревянные стропила применяют в качестве несущих конструкций при строительстве временных зданий, зданий сельскохозяйственного назначения, при строительстве малоэтажных деревянных или кирпичных зданий и в сельской местности. Железобетонные стропила используют при строительстве зданий с большими пролетами (производственные здания).

В качестве материала для деревянных стропил обычно выбирают брусья хвойных пород, которые хуже поддаются гниению.

Чтобы крыша выполняла свои функции и была устойчивой к различного рода воздействиям, необходимо обеспечить оптимальное сочетание конструкционных материалов.

Другими очень важными составными частями крыши являются кровельное основание, гидро- и теплоизоляционный слои и кровля.

Кровля – верхний элемент крыши из водонепроницаемых материалов, защищающий здание от атмосферных осадков.

Защитный слой – элемент кровли, предохраняющий кровельный ковер от механических повреждений и воздействия солнечной радиации.

Теплоизоляция служит для защиты здания о холода и перегрева солнцем. Теплоизоляция бывает монолитной, сборной и из сыпучих материалов. Монолитную теплоизоляцию выполняют из плит на основе легких ячеистых бетонов и пенопластов. Теплоизоляцию из сыпучих материалов устраивают из керамзита, перлита и др.

Пароизоляция защищает утеплитель от увлажнения проникающими из помещения водяными парами. Ее устраивают под теплоизоляцию, наклеивая на несущие конструкции. Пароизоляция бывает окрасочной или оклеечной в один или два слоя, в зависимости от степени влажности воздуха в помещении.

По материалам журнала "Стройка. Уральский выпуск"