Конструкции скатных крыш

Виды крыш

Двухскатные крыши

Элементы вальмовой крыши

Конструкция вальмовой «датской» крыши

Сопряжение ломаных и прямых двускатных крыш. Стропильная система ломаных двухскатных крыш. Конструктивные схемы ферм. Обеспечение жесткости с помощью горизонтальных связей и сплошного настила обрешетки. Схема четырехщипцовой крыши. Треугольная ферма с соединениями на металлических зубцах. Конструкция крыши, оптимизированной под мансардное пространство. Узлы конструкций подобной крыши. Устройство обрешетки для черепицы, рулонных и плиточных покрытий.

Уклон крыши может варьироваться от 10 до 60°. Его выбор зависит от климатических условий региона, типа используемых кровельных материалов и архитектурных решений. В случае большого объема осадков уклон ставят максимальным, чтобы вода легко стекала и не застаивалась. Чем выше предполагаемая снеговая нагрузка, тем большим должен быть уклон. В регионах с частыми дождями уклон составляет 45° и более. В областях с сильными ветрами следует избегать большого уклона, увеличивая прочность конструкции высоких крыш. Также выбор уклона зависит от типа кровельного материала. Для снежных территорий рекомендуются крутые крыши простой формы, так как уклон 45° практически не допускает задержки снега. Однако, более крутые уклоны требуют большего количества строительных материалов, что увеличивает стоимость проекта. Кровля должна эффективно отводить дожди и талые воды. На современном рынке предлагается многообразие кровельных покрытий, выбор среди которых может быть сложным даже для опытных строителей, не говоря уже о новичках. Без знаний о свойствах материалов (технических, экономических и эстетических) трудно сделать обоснованный выбор, тем более что многие покрытия имеют схожие характеристики, но разные названия. Упрощая выбор, можно обратиться к таблице, где представлены наиболее популярные кровельные покрытия.

Сравнительная таблица кровельных материалов (баллы)

Конструкции скатных крыш

Количество скатов может быть различным. Односкатные крыши для жилых домов редкость; чаще они встречаются на хозяйственных постройках и в пристройках (веранды, крыльца и т.д.). Двускатная крыша является простейшим вариантом среди многоскатных конструкций и широко используется при строительстве дач и небольших жилых зданий. Скаты таких крыш формируют две наклонные плоскости и фронтоны с противоположных сторон. Уклоны могут быть равными или различаться по длине.

Рис. 1. Виды крыш: А — односкатная; Б — двухскатная щипцовая; В — шатровая; Г — полувальмовая четырехскатная; Д — четырехскатная вальмовая; Е — двухскатная полувальмовая; Ж — многощипцовая; З — мансардная полувальмовая; И — мансардная вальмовая; К — коническая щипцовая; Л — вальмовая с ломаным скатом; М — пирамидальная щипцевая; 1 — скат; 2 — щипец (фронтон); 3 — вальма; 4 — полувальма; 5 — конек; 6 — ломаный скат.

Рис. 2. Двухскатные крыши: А — неравнозначные; Б — равнозначные; 1 — фронтонный свес; 2 — стропило; 3 — обрешетка; 4 — обшивка, формирующая фронтон; 5 — карнизный свес; 6 — подкос; 7 — гидроизоляция; 8 — пароизоляция; 9 — кровля; 10 — дымовая труба; 11 — навес над балконом мансарды; 12 — ригель; 13 — коньковый брус.

Четырехскатные (вальмовые) крыши образуются соединением двух трапециедальных и двух треугольных торцевых скатов. По сути, такая крыша состоит из двускатной основы и двух вальм, закрывающих открытые участки здания. Верное соотношение размеров двускатной и вальмовой частей критически важно, так как именно оно формирует внешний вид всего строения. Полувальмовые (датские) конструкции — разновидность вальмовых крыш, где вальма достигает неполной высоты.

Рис. 3. Элементы вальмовой крыши: 1 — вальма; 2 — боковой трапециедальный скат; 3 — конек; 4 — наклонное ребро.	Рис. 4. Схема вальмовой «датской» крыши: 1 — усиленная стропильная нога; 2 — опорная доска; 3 — ригель с вкладышем; 4 — вальмовое стропило; 5 — верхняя обвязка стены; 6 — проставки; 7 — минифронтон.

Многощипцовые крыши

Представляют собой более сложные конструкции, форма которых зависит от креативности проектировщика. Такие крыши обычно устанавливаются на престижных домах, владельцы которых стремятся избежать стандартных решений. При этом многощипцовые крыши позволяют более рационально использовать пространство мансард. Однако они требуют большего количества материалов и усложняют строительные операции. На рисунке показан пример многощипцовой конструкции, где одна двускатная крыша накладывается на другую.

Рис. 5. Сопряжение ломаной и прямой крыши: 1 — коньковый брус; 2 — брус балки; 3 — стропила; 4 — рама двери; 5 — фронтон мансарды; 6 — гидроизоляция; 7 — обрешетка; 8 — кровля.	Рис. 6. Стропильная система ломаной крыши: А — коньковый узел; Б — «стропило-стяжка-стойка»; В — «стропило-потолочная балка»; Г — «потолочная балка-стойка-подкос»; Д — «стойка-подкос».

Этот конструктивный прием позволяет увеличить пространство под крышей для бытовых и производственных нужд или для жилья (мансард). Несущая часть крыши, образуемая висячими или наслонными стропилами, принимает нагрузки и передает их каркасу здания. Основные элементы несущей части — стропила, работающие вместе с другими силовыми элементами (подкосами, раскосами и т.п.), чтобы формировать фермы. В каркасных домах стропила укладывают вдоль ската, поддерживая их на перекрытиях.

Из-за узловой нагрузки в элементах фермы возникают только поперечные вытягивающие и сжимающие усилия. Напряжения равномерно распределяются по длине и сечению, позволяя максимально использовать несущую способность материала. Для качественной работы ферм в крышах капитальных зданий важно минимизировать растяжение деревянных конструкций. Но в нижнем поясном узле этого не достичь, поэтому на соединениях необходимо применять древесину высшего сорта. Для уменьшения усушки древесины стыки и узлы проектируют так, чтобы нагрузки передавались вдоль волокон.

Рис. 7. Конструктивные схемы ферм: А — треугольная; Б — на лобовых рубках; В — многоугольная; Г — пятиугольная.	Рис. 8. Обеспечение жесткости: 1 — горизонтальные связи; 2 — стропильная ферма; 3 — настил пола; 4 — настил обрешетки; 5 — балка перекрытия.

Постоянные нагрузки, кроме собственного веса, устанавливаются согласно проектной документации. Временные снеговые нагрузки берутся по СНиП.

Качество и прочность несущих конструкций не всегда гарантируют надежность здания. Для этого важно обеспечить пространственную устойчивость отдельных частей конструкции. В процессе использования крыша и каркас здания подвергаются нагрузкам, которые могут не совпадать с плоскостью несущих конструкций. Поэтому плоские конструкции следует укреплять поперечными связями. Сплошная обрешетка формирует жесткую пластину, соединенную с прогонами, и при ее отсутствии устанавливаются специальные связи. Практически пространственную жесткость крыши обеспечивают горизонтальные связи и настилами.

Рис. 9. Четырехщипцовая крыша: 1 — стропило; 2 — ендова; 3 — обрешетка; 4 — зажим; 5 — ригель; 6 — накладки; 7 — конек.	Рис. 10. Треугольная ферма с металлическими соединениями: 1 — стропило; 2 — пластины.

Пример комбинации такой конструкции показан на двускатной крыше. Пространственная жесткость в многощипцовых конструкциях значительно увеличивается, как показано на примере.

Эстетика крыши и ее жесткость достигаются идентичностью форм стропильных ферм и узлов соединения. Это возможно при производстве «пакетной» обработки однотипных изделий. Если использовать шаблон, можно изготавливать все детали одновременно. Ошибки в разметке могут привести к повреждениям отдельных частей конструкции. Поэтому для этого важно привлекать опытных специалистов.

Новые технологии предлагают металлические соединительные элементы, благодаря которым стропильные фермы собираются легко и качественно. Например, используются зубчатые пластины с выпуклыми зубьями, которые забиваются в узлы конструкции, соединяя все элементы. Размеры пластин зависят от сечения древесины и усилий на них. Этот подход часто используется при производстве ферм в заводских условиях для каркасных домиков.

На строительной площадке для соединения деталей чаще применяются металлические накладки с отверстиями под шурупы или гвозди. Каждая деталь должна быть креплена минимум двумя крепежами.

Главный недостаток стропильных ферм — это то, что их силовые элементы занимают полезную площадь мансардного пространства. Поэтому опыт отечественных строителей перенимает зарубежные технологии, где стропила опираются на мауэрлаты и балки. Далее представлены методы строительства таких крыш.

Рис. 11. Оптимальная конструкция крыши для мансарды: А — узел «балка-стойка-подкос»; Б — стропильно-коньковое соединение; В — узел «стропило-подкос-стойка».	Рис. 12. Узлы конструкции: А — узел «балка-стойка-подкос»; Б — стропильно-коньковое соединение; В — узел «стропило-подкос-стойка».

Для каркасных домов вместо мауэрлатов используют верхние обвязочные бруски. Такая технология предполагает изготовление стропильных ферм только для фронтонов. Подкосы и другие усилительные элементы располагаются в плоскости фронтона и не занимают область мансарды. Эффективность использования чердачного пространства полностью зависит от угла наклона крыши. Однако слабым местом этой технологии являются зоны врубок на деревянных элементах, которые усиливаются металлическими накладками.

Обрешетка состоит из брусьев или досок, положенных поперек стропил. Она служит основой для крепления кровельного материала и усиливает пространственную структуру крыши. Прочность обрешетки должна соответствовать весу покрытия, чтобы избежать провисаний. Обрешетка должна соответствовать следующим требованиям:

• не прогибаться под тяжестью человека и материалов;
• не иметь бугров, провисов или выходящих гвоздей;
• щели шириной не более 6 мм;
• доски шириной более 100 мм раскалываются по длине, что предотвращает коробление;
• стыки размещаются на стропилах в шахматном порядке.

При сплошной обрешетке доски укладывают на стропила вдоль конька. Более эффективно, если устанавливать между стропилами через 500—1000 мм бруски, а затем настелить плотно по сплошному направлению вдоль скатов. Доски могут деформироваться, создавая выпуклости и вогнутости, поэтому следует их укладывать так, чтобы лотки были сверху. Это позволит воде стекать.

Перед установкой обрешетки крыши следует сделать карнизный настил и обшить фронтовые свесы строгаными досками. Обрешетка воспринимает нагрузку кровельного материала и давит на стропила, передавая вес крыши на несущие стены. Обрешетка может быть выполнена из досок, теса или брусков, укладываемых плотно или вразрядку, в зависимости от типа кровли.

Сплошная обрешетка устанавливается под мягкие покрытия, плоский шифер и металлочерепицу, где расстояние между брусьями не превышает 1 см. Разреженная обрешетка подходит для стальной, глиняной, цементной или волнистой асбоцементной кровли. В местах пересечений скатов рекомендуется делать сплошную обрешетку. Примеры обрешеток для различных покрытий представлены на рисунках.

Рис. 13. Устройство обрешетки для черепицы: 1 — стропила; 2 — бруски; 3 — расстояние между досками (100 см); 4 — угол наклона стропил (35—45).	Рис. 14. Обрешетки для рулонных, плиточных и толевых покрытий: 1 — стропила; 2 — обрешетка; 3 — стальные листы; 4 — рубероид; 5 — рулонное покрытие.

Для обрешетки используется древесина не ниже второго сорта и шириной не более 14 см. Широкие доски могут коробиться, повреждая кровельное покрытие. Большое количество сучков ослабляет прочность, поэтому не стоит использовать сырую древесину, так как она быстро изнашивается. Каждая доска надежно крепится к стропилам. Первая обрешетка должна быть выше остальных на толщину кровельного материала, а гвозди забиваются ближе к краям, полностью утапливая шляпки.