Buch lesen: "Крыши и кровли", Seite 2

Конструктивные элементы крыши

Итак, любая крыша состоит из несущих элементов и кровельного покрытия. Несущие элементы, как правило, представляют собой балки – конструктивные элементы вытянутой формы (у которых длина намного превышает ширину и высоту поперечного сечения), или фермы – несущие элементы, состоящие из соединенных в неизменяемую конструкцию балок (стержней), условно расположенных в одной плоскости. Внешне ферма выглядит как решетка. Расположенные в верхней части этой решетки балки называют верхним поясом, стержни нижнего контура – нижним поясом, наклонные стержни, соединяющие между собой верхний и нижний пояса, – раскосами, а вертикально расположенные соединительные стержни – стойками.

Чаще в индивидуальном строительстве используют деревянные балки и фермы, но распространены также конструкции из стали. Применяют смешанные – металлодеревянные – фермы, в которых элементы, воспринимающие наибольшую нагрузку, выполнены из стали, а все остальные части – из дерева.

Рассмотрим отдельно конструктивные элементы скатных и плоских крыш.

Скатные крыши

Такие крыши состоят из скатов, которые при пересечении образуют ребра (углы). Смотрящее вверх ребро называют коньком, обращенный вниз угол – разжелобком, или ендовой. Часть кровельного покрытия, выступающая за периметр наружных стен, называется карнизным свесом.

Скатная кровля основана на стропильной конструкции.

Основным элементом такой конструкции являются стропила – наклонно расположенные балки, опирающиеся одним концом на верх несущей стены, а вторым – на конек крыши. Наклон стропил соответствует уклону ската. В плане стропила должны быть перпендикулярны плоскости несущей стены. Вместо стропил можно использовать стропильные фермы (рис. 2).

Стропила передают нагрузку от конструкций крыши и внешних воздействий на несущие стены или колонны здания. Возможная форма и материал стропил зависят от типа несущих опор, величины пролета и других общих конструктивных параметров здания.

Стропила или стропильные фермы опирают на горизонтально расположенные на несущей стене брус или мауэрлат.

Рис. 2. Конструкция скатной крыши: а – со стропильными балками; б – со стропильными фермами: 1) стропило; 2) затяжка; 3) мауэрлат; 4) коньковый прогон; 5) дополнительный прогон под стойками и подкосами; 6) подкос; 7) стойка; 8) стропильная ферма; 9) дополнительные связи

Стропильные фермы не нуждаются в дополнительной поддержке под коньком. Стропильные балки при необходимости (достаточно большая ширина пролета и наличие внутренних несущих стен или колонны) подпирают в верхней точке стойками и подкосами. Чтобы уменьшить число стоек, по коньку крыши укладывают балку-прогон, опирающуюся на стойки и поддерживающую верхние концы стропил. Прогон играет также роль связывающего элемента, придающего устойчивость к опрокидыванию всего конструктивного остова крыши.

Стропильные фермы с той же целью укрепляют вертикальными связями – фермами или балками, расположенными перпендикулярно самим стропильным фермам.

Крепление деревянных элементов крыши осуществляют с помощью металлических пластин, затяжек, гвоздей и путем врезки и склеивания.

 Выбор материала и типа конструкций крыши зависит от величины пролета, климатических условий в районе строительства, требований по долговечности, огнестойкости и другим свойствам возводимой постройки.

Стропила могут быть наслонными и висячими.

Основной элемент наслонных стропил – стропильные ноги, которые держат на себе обрешетку. При этом стропильные ноги обязательно опирают на стойки с подкосами, коньковый прогон и мауэрлат. Расстояние между стойками может быть принято от 3 до 5 м. Кроме перечисленных конструкций, для увеличения жесткости конструкции могут быть установлены продольные подкосы (у каждой стойки), но это не обязательное условие. Наслонные стропила применяют в зданиях с пролетами не более 16 м. Если пролет (расстояние между несущими стенами или рядами колонн) превышает 16 м, наслонные стропила могут не выдержать нагрузку от собственного веса: в таком случае они прогнутся или сломаются.

Если пролет менее 16, но более 6 м, возможно использовать стропила, однако они требуют усиления (древесина с обработкой или природной гибкостью, дополнительный металлический каркас). В зданиях с пролетами более 6 м есть смысл устроить конструкцию крыши на основе стропильных ферм.

Висячие стропила включают в свою конструкцию только стропильные ноги, которые крепят на затяжках с помощью лобовой врубки и болтов. Верхние концы стропил соединяют прорезным шипом. Висячие стропила применяют в зданиях с пролетами менее 12 м.

Кроме рассмотренных видов стропил, различают накосные стропильные ноги, которые образуют наклонное угловое ребро в вальмовой или многоскатной крыше.

Наиболее распространенная ширина сечения стропил составляет 180 – 200 мм. Такие стропила из брусьев устанавливают с шагом 1,5 – 2 м, из досок (с большей длиной сечения) – с шагом 1 – 1,5 м.

Часть стропильных ног прикрепляют к наружным стенам с помощью скруток из проволоки, вбитых и вклеенных деревянных костылей на гвоздях, болтах или скобах.

Стропильная конструкция из железобетона строится по такому же принципу, как и деревянная, но может быть оперта только на железобетонный или кирпичный остов здания. Вместо опорных стоек применяют столбы с шагом от 4 до 6 м.

Поверх основы из стропил укладывают балки обрешетки (с настилом по ним или без настила), меньшего сечения, в поперечном стропилам (горизонтальном) направлении. Непосредственно на обрешетку укладывают кровельное покрытие. Сплошной настил по обрешетке применяется в случае использования рулонного кровельного материала или асбестоцементных плит. Настил выполняют в два слоя: рабочий (перпендикулярно обрешетке) и защитный (под 45° к коньку или параллельно ему), между слоями укладывают слой рубероида.

Уклон кровли зависит от климатических условий. При большом количестве осадков угол должен быть не менее 45°, в сухом климате – не более 30°, в других условиях – от 30 до 45°. Если для покрытия используют штучные материалы (например, сланец или черепицу), уклон должен составлять не менее 25°. Следует помнить, что увеличение угла наклона ведет к увеличению количества материалов.

Плоские крыши

Плоская кровля проще в устройстве, чем скатная. Крыша состоит из следующих слоев (начиная с нижнего).

1. Перекрытие верхнего жилого этажа или чердака (железобетонные плиты или настил из досок, с нижней стороны отделанные потолочным покрытием).

2. Пароизоляция – один или два слоя рубероида или пергамина, уложенного по мастике. Этот слой нужен для защиты от водяных паров, проникающих из помещений здания.

3. Утеплитель из плитных (например, ячеистый бетон) или сыпучих (например, керамзит или пористый шлак) теплоизоляционных материалов. На этом этапе уже можно устраивать небольшой уклон для водоотвода.

4. Цементная или асфальтовая стяжка с небольшим уклоном (до 2,5 %) для отвода воды (настил). Этот слой характерен для невентилируемой совмещенной крыши.

5. Кровельное покрытие (гидроизоляция). Для плоских крыш используют рулонные кровельные материалы (толь, рубероид и т. п.), укладывая их в несколько слоев тем способом, который подходит для выбранного материала.

6. Защитный слой из песка, просеянного (мелкого) шлака или мелкого гравия, вдавленного в слой мастики или битума поверх гидроизоляционного кровельного материала для защиты последнего от механических воздействий извне. Этот слой не обязателен.

Ограждение плоской кровли является необходимым элементом конструкции и может представлять собой более тонкое продолжение контурных стен верхнего этажа, стальную решетку или (третий вариант) два ряда кладки в полкирпича и закрепленную на них решетку. Стальное ограждение крепят на заглушки. Продолжение контурной кирпичной кладки или железобетонной стены над поверхностью крыши называют парапетом. Он нужен для защиты торца крыши от влаги. Но при этом на поверхности кровли в наиболее низком месте по уклону необходимо устроить водосток с выводом наружу через специальную трубу и желоб. Внутренний водоотвод устраивают чаще в промышленных зданиях.

Водоприемные воронки располагают на расстоянии не менее 50 мм от парапета, нижняя часть воронки связана с трубой, которая может проходить наружу через стену на уровне чердака или цоколя, при этом по всей высоте должна быть равномерно отдалена от наружных стен здания. При полностью наружном водоотводе жидкость скапливается в приемных желобах по периметру кровли и стекает по водосточной трубе с дальнейшим отводом в желоб на поверхности земли.

Теплоизоляция

Теплоизоляцию кровли можно разделить на две составные части: пароизоляцию и собственно утепление.

Из-за разницы температур на крыше со стороны помещений образуется конденсат, отрицательно сказывающийся на состоянии конструкций. Для защиты конструкций от этого конденсата и нужна пароизоляция. Обеспечить ее можно двумя способами:

✓ оставив зазор между кровельным покрытием и слоем утеплителя;

✓ уложив под утеплителем слой из водонепроницаемого тонкого материала (фольги, полиэтиленовой пленки).

Второй вариант пароизоляции заранее предусмотрен во многих качественных современных теплоизоляционных материалах: плиты утеплителя производят с пароизоляционным слоем, который при укладке плит должен быть обращен вниз, в сторону помещений.

В качестве кровельного утеплителя используют плиты из минеральной ваты, пенополистирола, вспененного стекла, стекловолокна, пенобетона (толщина плит не менее 25 мм, оптимально – около 100 мм), рулонные и сыпучие материалы.

Наиболее популярны пенополистирольные плиты, однако они имеют такие недостатки, как горючесть и малая паропроницаемость. Вспененное стекло является весьма качественным материалом для утепления плоской крыши, но в то же время довольно дорогим. Стекловата, распространенная в России, обладает высоким водопоглощением и недостаточными прочностными свойствами. Сочетает в себе положительные свойства этих материалов минеральная вата: это негорючий, прочный, хорошо паропроницаемый, долговечный материал с низкой теплопроводностью и водопоглощением и хорошей звукоизоляцией. Различные виды плит из минеральной ваты могут быть применены в различных типах крыш.

Теплоизоляционные плиты стыкуют друг с другом и крепят к несущему основанию на гвозди, шурупы, клей или мастику.

В зданиях с плоской крышей может быть устроена как наружная, так и внутренняя теплоизоляция. Наружную изоляцию выполняют из жестких плит, укладывая их на несущую конструкцию по слою пароизоляции и укрывая слоем гидроизоляции. Перед укладкой гидроизоляционного кровельного слоя можно придавить плиты утеплителя слоем гравия или тротуарной плитки: на таком основании возможно устройство эксплуатируемой кровли. Часто применяют внутреннюю теплоизоляцию – со стороны потолка. При этом плиты приклеивают или прибивают к деревянным планкам, укрепленным на потолке по периметру. Но наиболее популярный способ теплоизоляции плоской крыши – двухслойная система. При этом нижний слой (толщиной от 7 до 20 см) выполняет функцию основного теплоизоляционного слоя, а верхний (толщиной 3 – 5 см и повышенной прочности) перераспределяет нагрузку.

Наружная теплоизоляция плоской крыши должна производиться после расчета, определяющего, какой дополнительный вес сможет выдержать несущая конструкция крыши.

В зданиях со скатной кровлей и отапливаемым чердаком утепляют скаты крыши с применением жестких или полужестких плит утеплителя, предварительно замерив или уточнив по чертежам расстояние в створе между каждой парой стропил: толщина плит утеплителя должна быть на 1 – 2 см больше этого расстояния, чтобы можно было прикрепить плиты утеплителя снизу к стропильным балкам (если поместить их между стропилами, могут образоваться «мостики холода» – невидимые глазу щели, пропускающие внутрь низкие температуры и отрицательно влияющие на «здоровье» конструкции крыши). При необходимости, снизу к стропилам крепят дополнительную обрешетку, на которую уже приклеивают или прибивают тепло изоляционный материал. Таким образом, между кровлей и утеплителем остается зазор (в промежутках шага стропил), обеспечивающий вентиляцию.

Толщина плит утеплителя должна быть на 2 – 5 см меньше ширины сечения стропильных балок.

В зданиях со скатной кровлей и неотапливаемым чердаком утепляют пол чердака с применением рулонных (войлок, минеральная вата) или сыпучих (керамзит, шлак, гранулы из сланцевого материала, полистирола, шерсти или пробки) материалов. По сыпучим материалам с предварительным устройством стяжки укладывают дощатый настил. Расчет таких материалов составляет примерно 100 кг на 1 м² утепляемой поверхности.

При наличии карнизных свесов предусматривают специальную теплоизоляцию карнизов, чтобы исключить появление «мостиков холода». Утепление карниза не отличается от утепления скатов, однако следует организовать более тщательную гидроизоляцию.