Конструкция крыши: просто о сложном

Никто не станет спорить, что кровля – одна из важнейших конструкций здания. Она принимает на себя большую часть негативных воздействий окружающей среды, испытывает очень серьезные нагрузки. Поэтому для благополучия жильцов конструкция крыши дома играет важную роль. Как выглядит крыша в разрезе и о правильном ее устройстве – в этой статье

Кровля здания через свои элементы передает нагрузку от собственного веса, снега или потока ветра на несущие конструкции самого дома – будь то стены или колонны. Поэтому ее правильному проектированию уделяют особое внимание.

Неточно рассчитанные стропила для крыши своими руками, уклоны или кровельный материал могут быстро повредиться сами и нанести ущерб другим конструкциям здания. Теоретически расчет крыш должен производиться по СНиП II-26-76 (1979) – «Кровли».

Однако последние изменения вносились в этот норматив в1979 г., когда многих из современных покрытий еще не было в природе.

Поэтому проектирование крыш и их конструкции в части изоляционных материалов и непосредственно кровельного материала сейчас в основном принимается либо по аналогии с заменяемыми материалами, либо на основании технических условий их производителей.

Существует множество форм крыши, поскольку каждый регион имеет свои климатические особенности и традиционные материалы для кровли крыш.

Тем не менее, если не считать различных экзотических проектов, где каждая составляющая тщательно просчитывалась и изготавливалась вручную, все крыши можно типизировать по следующим признакам:

• Уклону
• Форме кровли
• Количеству скатов
• Типу несущей конструкции
• Кровельному материалу

Однако все эти типы имеют общие элементы:

• перекрытие верхнего этажа
• несущую конструкцию кровли
• кровельный пирог – больший или меньший набор слоев, которые обеспечивают изоляцию здания от осадков, холода  ветра

По такому показателю, как угол наклона крыши, кровля может быть плоской (условное обозначение, уклон не менее 3%  необходим любой кровле для отвода осадков) или скатной.

Некоторые плоские кровли делают с «обратным» уклоном – у них водосточная система расположена внутри здания, для этого устанавливают специальные ливневые стояки, а на крыше – приемные воронки.

Уклоны, соответственно, делают в сторону воронок. При кажущейся сложности иногда это все же проще и дешевле, чем создавать сложную систему водосточных желобов и труб снаружи здания.

У плоских крыш в подавляющем большинстве случаев основанием кровли служит перекрытие последнего этажа здания, хотя встречаются и конструкции с чердаком, но это редкость – обычно вместо него устраивают технический этаж.

Чтобы создать нужный уклон для водоотведения: при наружной системе сброса иногда поднимают одну сторону плиты перекрытия последнего этажа, при обеих системах – плиту устанавливают ровно, а нужные уклоны задают при помощи цементных стяжек.

Структура плоской крыши

Важная информация! Плоская кровля – наиболее простой из вариантов конструкции крыши. Она имеет наименьшую поверхность из всех возможных, поэтому обеспечивает наименьший расход материалов. Однако в связи с малым уклоном требует отлично работающего водоотведения, а значит – и тщательного проектирования и исполнения.

Плоские крыши делятся на:

• Невентилируемые – такая крыша не имеет доступа воздуха из внешней среды. Современные изоляционные материалы позволяют практически герметично упаковать утеплитель: снизу это паробарьер, который препятствует проникновению влаги от перекрытия, а сверху – гидроизоляция. Однако при этом способе организации необходимо, чтобы:
  • Утеплитель гарантировано не имел остаточной влажности при укладке
  • Слои гидро- и пароизоляции были уложены без всяких изъянов
• Вентилируемые – это вариант кровли, при котором при помощи специальных прокладок утеплитель отделяется от гидроизоляции по вертикали. Это позволяет воздуху свободно продувать теплоизоляционный слой и удалять из него влагу

• Инверсивные – здесь используется обратный порядок изоляционных слоев: первым укладывается гидроизоляционный слой, на него – слой теплоизоляции. Не впитывающей влагу (например, пенополистирол), сверху делается защитный слой из гравия. При необходимости укладывается дополнительный защитный слой.

Инверсивная кровля имеет ряд преимуществ перед прочими вариантами: здесь при необходимости эксплуатировать крышу необязательно устраивать бетонную стяжку, что резко снижает вес крыши, гидроизоляция надежно защищена от механических нагрузок, воздействия жары, мороза и ультрафиолета.

Также конструкции крыш с малыми уклонами делят на неэксплуатируемые – где пребывание людей допускается только в целях обслуживания самой кровли (сброса снега, листьев, ремонта и т.п.), и эксплуатируемые – на них устраивают террасы, размещают зоны отдыха и спортплощадки, высаживают растения.

Это очень разумное использование пустующего пространства, как для городской многоэтажки, так и для коттеджа. Однако, такая крыша значительно сложнее и по процессу оборудования, и по своему устройству. В нее добавляется несколько новых слоев.

Скатные крыши

Наиболее разнообразная группа конструкции крыш – скатные. Это и неудивительно – ведь плоскость можно устроить только одну, а наклонные между собой можно сочетать бесконечно.

Такие крыши бывают очень красивыми, особенно за счет сочетания углов скатов.

Совет! При выборе крыши для дома не стоит увлекаться слишком сложными формами. Чем больше у кровли углов (особенно вогнутых) – тем выше стоимость ее возведения и эксплуатации, да и на сроках строительства более вычурный проект отразится не лучшим образом.

Чтобы понимать, о каких отличиях идет речь в разных типах скатных крыш, необходимо владеть терминологией. При этом существуют два уровня – несущие конструкции и непосредственно кровельное покрытие – у каждого есть свой набор стандартных элементов. http://alloescort.dk.

Поскольку классифицируют крыши по внешнему виду, а он проявляется в форме кровли, то первым делом – что есть что снаружи:

Основные классы крыш – это односкатные, двускатные, четырехскатные (вальмовые и полувальмовые) и многощипцовые (имеющие более 2 фронтонов и сложную конфигурацию кровли). Также любой из видов скатных крыш может иметь прямую (ровную по каждому из скатов) или ломаную кровлю.

Крыши с ломаной кровлей – это те, где в пределах одного или более скатов меняется угол ее уклона. При этом перелом может быть как в сторону увеличения уклона, как в классической мансардной кровле, так и в сторону его уменьшения, как у фахверков.

Поскольку кровельное покрытие лежит на несущих конструкциях – стропильной системе, то понятно, что чем сложнее конфигурация кровли – тем сложнее будет и эта система.

Это приводит к росту объемов работ, повышенному расходу материалов и увеличению нагрузки на несущие конструкции всего здания. На таких крышах сложнее реализовать систему водоотведения. Также кратно возрастает площадь материалов, которые используются для организации кровельного ковра.

Стропильная система

Скелетом крыши служит стропильная система. Она воспринимает на себя нагрузки от кровельного материала (его собственный вес, давление накопившегося зимой снега, ветровую нагрузку) и передает их на несущие конструкции здания.

Назначение главных элементов стропильной системы:

• Стропильные ноги служат для крепления и удержания кровельного материала
• Затяжка – горизонтальный элемент, не позволяющий стропилам разъехаться
• Прогон (слега) – брус, опирающийся на стойки и затяжки и идущий вдоль ската крыши, перпендикулярно стропилам. Служит для равномерного распределения веса кровли между стропилами
• Стойка – промежуточный опорный вертикальный элемент, передающий вес стропильной системы на внутренние несущие стены или плиту перекрытия
• Лежень – брус, идущий по перекрытию, создает пояс жесткости совместно с прогоном и стойками, а также распределяет нагрузку от них равномерно вдоль несущей конструкции здания
• Мауэрлат (подстропильный брус) – обвязка по верху несущих стен, к которой крепятся нижние края стропильных ног. Передает нагрузку от стропил на внешние несущие стены

Существуют два основных типа стропильных систем: висячие стропила и наслонные. Разница между ними – в принципе передачи давления несущим конструкциям.

Наслонные стропила опираются на внешние несущие стены сверху, через мауэрлат, оказывая давление на стены сверху вниз. При необходимости внутри крыши устанавливаются дополнительные опоры.

В зависимости от ширины здания таких опор может быть одна или две. При этом максимальное расстояние между точками опирания стропил на внешние стены может быть 14 м.

В этой конструкции стойка работает на сжатие, при необходимости также устанавливают подкосы, и они удерживают стропила от прогиба или перелома посредине. При большой длине пролета стропила дополнительно укрепляют затяжками.

В случае крыши конструкции с висячими стропилами система, напротив, работает на разрыв. Висячими их называют, поскольку опираются стропила лишь на внешние несущие стены, без опор внутри дома.

Задача затяжки здесь – предотвратить «разбегание стропильных ног, устанавливается здесь она на нижних концах стропил. При увеличении пролета ставят дополнительную стяжку, или ригель, на некотором расстоянии от верхнего края стропил.

При еще больших пролетах в центре устанавливают вертикальную бабку с подкосами. Работает это так: стропила стремятся разорвать нижнюю затяжку.

При этом усилие от них передается на бабку (сверху вниз), а через нее – на затяжку. Таким образом возникает «обратная тяга» – сила сжатия, которая прогибает затяжку, и тянет концы стропил к центру. Подкосы помогают передать давление средней части стропил на ту же затяжку.

Совет! Крыша следует конфигурации основных несущих конструкций здания, как минимум – внешних стен. Поскольку кровли со сложным рельефом потребуют соответствующей стропильной системы, стоит посчитать приобретения и убытки еще при составлении планировки будущего дома. Зачастую целесообразней отказаться от архитектурных излишеств. Даже простой козырек над колодцем – работает надежнее.

Стропила устанавливаются, в зависимости от расчетных нагрузок, через каждые 600 –2000 мм, при этом либо каждая их пара, либо через какие-то промежутки связываются дополнительными элементами – теми же ригелями. Такие связки называют фермами. При больших размерах кровли это сложная и долгая работа, если выполнять ее на месте, прямо при установке.

Для повышения точности размеров и увеличения скорости строительства (а также – снижения расходов) используют фермы заводского производства, изготовленные промышленным способом.

Конец – делу венец

И все эти сложности необходимы для того, чтобы разместить на крыше здания последнюю деталь – кровельный пирог. Именно он предохраняет все внутреннее пространство дома от дождя, снега и ветра. Скатная крыша благодатна тем, что на ней можно уложить любой вид кровельных покрытий.

 Выглядит этот, действительно праздничный для любого домовладельца, пирог в разрезе следующим образом:

•  Несущая балочная конструкция
• Пароизоляционный слой
• Утеплитель
• Стропило
• Обрешетка
• Гидроизоляция
•  Кровельный материал

Поскольку о несущих конструкциях нужно было заботиться заранее, главное – выдержать правильный порядок слоев. Принцип здесь таков: чем ближе слой к внешней среде, тем выше должна быть его влагопроницаемость в направлении наружу.

Паробарьер в одностороннем порядке выпускает влагу из дома, но ее не впускает. Но далее следует слой утеплителя, который теряет свои свойства при намокании.

Поэтому следует:

• Установить надежную гидроизоляцию с пропусканием испарений утеплителя наружу
• Обеспечить хорошую вентиляцию подкровельного пространства

Естественно, если неправильно смонтирован кровельный материал – то и крыша потечет очень быстро, поэтому его укладке следует уделить особое внимание.

При правильном расчете и устройстве любая конструкция крыш работает хорошо и служит долго. Однако следует учитывать те особенности, которые каждая из них имеет – и в доме всегда будет тепло и сухо.