Крыша дома условно состоит из двух элементов: несущей конструкции, которая принимает все внешние нагрузки (вес кровли и собственных элементов) и передает их на стены дома, - ее называют крышей - и кровли. В конструкцию крыши входит и чердачное помещение - тепловой барьер между жилыми помещениями и наружным пространством. Помимо несущих и эстетических функций крыша является и своеобразной ограждающей конструкцией, отделяющей чердачное помещение от внешней среды. В крышах с мансардным помещением делается дополнительное утепление для защиты этих помещений от холода.
Кровля - внешняя оболочка крыши, защищающая все конструкции дома от атмосферных воздействий, может выполняться из шифера, рубероида, черепицы, листового металла и т. д. Для отвода атмосферной влаги кровля выполняется с определенным уклоном к внешним сторонам дома.
Виды крыш
Форма крыши жилого дома диктуется архитектурными соображениями. В индивидуальном жилом строительстве используют преимущественно скатные крыши, поверхность которых спускается к стенам под углом. Такие крыши бывают одно- и многоскатными.
Односкатные крыши чаще всего применяют для нежилых помещений - сараев, пристроек, веранд, террас и т. д. Для жилых домов односкатные крыши используются в местах, где не разрешен водоотвод и сброс снега на пешеходные дорожки.
Двускатные крыши представляют собой две наклонные плоскости, образующие в верхней части конек. С боков такая крыша ограничена фронтоном (щипцом), являющимся продолжением стены дома. Разновидностью двускатной крыши является мансардная крыша, отличающаяся ломаной конфигурацией скатов (мансарда увеличивает объем чердачного помещения, которое чаще всего используется под жилье). Наиболее распространена в малоэтажном строительстве двускатная крыша, так как ее форма позволяет использовать любые кровельные материалы без всяких ограничений.
Четырехскатные (шатровые или вальмовые) крыши сложны по конструкции и могут быть полувальмовыми, многощипцовыми и т. д. Пересекаясь вверху, скаты такой крыши образуют наклонные линии - ребра, а внизу - впалые углы, так называемые разжелобки (ендовы).
Уклон скатов кровли
Уклон скатов может колебаться от 5 до 60o в зависимости от вида кровельного материала и предполагаемой снеговой нагрузки. При этом чем больше предполагаемая снеговая нагрузка, тем больше должен быть уклон скатов. В районах с большим количеством выпадающих осадков уклон крыши делается 45o и более.
В регионах с большими и частыми ветрами большого уклона следует избегать, так как ветровые нагрузки на здание могут оказаться значительными.
Угол уклона кровли двускатных крыш рекомендуется выполнять в пределах 20-45o, а односкатных - 20-30o; напуск (свисание) кровельного материала над стенами строения - не более 0,3-0,45 м. Необходимо также учитывать и ветровые нагрузки, существенно возрастающие с увеличением угла наклона и высоты крыши. Зависимость уклона кровли для различных кровельных материалов приведена в таблице 1.
Таблица 1. Минимальные уклоны кровли в градусах
| Материал кровли | Масса 1 кв. м крыши, кг | Уклон, градусы |
|
Рулонный материал на мастиках
| 40 | 15 |
|
Волнистые асбоцементные листы
| 35 | 35 |
|
Черепица
| 60 | 50 |
|
Тонколистовая сталь
| 20 | 30 |
Уклон крыши в большой степени определяется выбранным кровельным материалом. Штучный кровельный материал, например черепицу, используют на скатах с уклоном не менее 22o, иначе вода будет просачиваться в местах стыков отдельных плиток. Уклон крыши зависит и от выделенных на ее сооружение денег. С увеличением уклона повышается расход материалов, а следовательно, и стоимость крыши. Поэтому для каждого конкретного случая подбирается оптимальный вариант.
Несущие элементы
Основными несущими элементами крыши являются мауэрлат, стропила и обрешетка. Кроме того, в конструкции крыши используются дополнительные крепежные элементы: ригели, стойки, подкосы, распорки и т. д., обеспечивающие жесткость стропильной фермы.
Необходимость в дополнительных элементах появляется по мере увеличения пролета. Связанные между собой детали крыши образуют стропильную ферму, основу которой составляют один или несколько треугольников. Как известно, треугольник - самая жесткая геометрическая фигура.
Мауэрлат представляет собой брус, уложенный по обрезу наружных стен и предназначенный для опирания оснований несущих стропил.
К венцам сруба мауэрлат крепят металлическими скобами с заершенными концами.
В углах мауэрлат связывают врубками в полдерева и скрепляют скобами, гвоздями или стяжными болтами.
Стропила
Стропила разделяют на две основные группы: наслонные и висячие. Крыши с наслонными стропилами устраивают в домах, имеющих средние опорные стены. При этом пролет между опорами может достигать 4,5 м, а при увеличении пролета от 5 до 6 м под стропила ставят подкосы. Наслонные стропила упираются нижними концами в мауэрлат и через него передают на стену нагрузки от конструкции крыши. При такой схеме опирания на стену передаются не только вертикальные нагрузки, но и горизонтальные, возникающие вследствие работы стропил враспор. Поэтому наслонные стропила применяют в зданиях с массивными стенами, которые в состоянии воспринимать распорные нагрузки от стропил.
К достоинствам висячих стропил можно отнести возможность перекрывать большие пролеты.
Висячие стропила могут быть простой и сложной конструкции. Простая конструкция состоит из двух стропил, у которых верхние концы сходятся в коньке и прорезаются в полдерева. Нижние концы висячих стропил упирают в горизонтальный брус. Чтобы стропила не прогибались, в них врубают ригель и скрепляют скобами. При ширине пролетов 7,5-9 м используют стропильную ферму, в которую для прочности добавляют бабку, крепящуюся в коньке и в затяжке. Бабку со стропилами, подкосами и ригелями соединяют врубкой, сходной с прямым зубом. Стропила с бабками и подкосами применяют при ширине пролета до 10 м.
Для устройства свесов крыши изготавливают кобылки из досок сечением 50x100 мм и длиной, равной длине свеса плюс 0,5-0,6 м для стыка со стропильной ногой. Кобылки прибивают к стропильной ноге, выводя ее за пределы крыши.
Мансардные крыши
Мансардные крыши могут быть треугольной формы и с изломом. Простейшей конструкцией является треугольная форма с прямолинейными очертаниями. Учитывая, что нижний пояс такой фермы является и полом мансарды, его конструкцию выполняют в виде параллельных балок с сечением, способным выдержать эксплуатационные нагрузки. Горизонтальные схватки и вертикальные стойки можно делать из более тонких брусков или досок.
Мансардные крыши с изломанным скатом применяют в том случае, если габариты мансарды не позволяют использовать треугольную форму.
В домах со средней несущей стеной крышу над мансардой делают на основе стропильной фермы. Ее нижний пояс с опорой в центре нагрузки может быть более легким. Затяжками такой ферме служат балки межэтажного перекрытия.
Особенности вальмовой крыши
Особенностью вальмовой крыши является наличие дополнительных скатов, образуемых вальмовыми стропилами, которые стыкуют с коньком двускатной кровли. По существу, такая крыша состоит из двух частей: двускатной крыши, которая не полностью закрывает площадь дома по длине, и двух вальм, закрывающих незакрытые крышей площади строения. Крайние стропила основной двускатной крыши должны быть усилены, так как нагрузка на них несколько больше, чем на все остальные. Очень важно правильно выбрать соотношение размеров двускатной и вальмовой частей, так как именно от этого зависит облик всего строения. Если эти же стропила стыковать не с коньком, а с крайними стропилами основной двускатной крыши, то получится так называемая «датская крыша». Фронтонная часть вальма такой крыши не доходит до конька кровли, в результате образуется выступ, который зашивается листовым материалом. В выступе часто устраивают небольшие окошки, служащие для освещения чердачного помещения. Размеры выступа зависят от его глубины, уклона вальмы и высоты двускатной крыши по коньку.
Монтаж стропил
Монтаж стропил начинают с установки мауэрлатов, которые укладывают по гидроизоляционному слою. Для равномерной передачи нагрузки от стропил к наружной стене для мауэрлатов отбирают бревна диаметром не менее 18 см. Крепят их к стене сруба с помощью заершенных металлических скоб, иногда для этого используют специальные анкера. При установке мауэрлатов нужно следить за тем, чтобы их верхняя плоскость была строго горизонтальной. По мауэрлату размечают положение стропил и готовят гнезда для их установки.
Висячие стропила обычно подают на перекрытие дома в собранном виде с затяжками и ригелями, выверяют их и крепят к мауэрлату: стропила из бревен крепят обратными скобами, а дощатые - скрутками из обожженной проволоки диаметром 3-4 мм к костылю, забитому в стену ниже мауэрлата. Для устройства карнизного свеса к стропильным ногам прибивают кобылки. Размеры и сечение стропил зависят от предполагаемых нагрузок (табл. 2).Чтобы воспользоваться таблицей, необходимо определить сечение стропил согласно их толщине, а затем - их длину в соответствии с прилагаемыми нагрузками. При этом за длину стропил принимают свободную длину стропильных ног, а в случае применения подкосов или стоек длина, указанная в таблице, представляет собой горизонтальную проекцию расстояния между любыми двумя опорами.
Таблица 2. Размеры и сечения стропил
| Высота досок или брусьев, см, при их толщине, см | Длина горизонтальной проекции стропил, м, при распределенной нагрузке на 1 м пог. длины стропил, кг | |||||||||||
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 |
| 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 10 | - | 4,5 | 4,0 | 3,5 | 3,0 | 2,5 | 2,5 |
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 10 | 4,5 | 4,5 | 3,5 | 3,5 | 3,0 | 2,5 |
| 17 | 16 | 14 | 13 | 12 | 12 | 11 | 5,5 | 5,0 | 4,0 | 4,0 | 3,5 | 3,0 |
| 18 | 17 | 15 | 14 | 13 | 12 | 12 | 6,0 | 5,0 | 4,5 | 4,5 | 4,0 | 3,5 |
| - | 18 | 17 | 16 | 15 | 14 | 13 | 6,5 | 5,5 | 5,0 | 5,0 | 4,5 | 4,0 |
| - | 20 | 18 | 17 | 16 | 15 | 14 | - | 6,0 | 5,5 | 5,5 | 5,0 | 4,5 |
| - | - | 20 | 19 | 18 | 17 | 16 | - | 6,5 | 6,0 | 6,0 | 5,5 | 5,0 |
| - | - | - | 22 | 21 | 20 | 19 | - | - | 6,5 | 6,0 | 6,0 | 5,5 |
Соединение элементов стропильной фермы
Элементы стропильной фермы соединяют с помощью врубок, нагелей, болтов, гвоздей, скоб и т. д. Самое надежное и прочное соединение получается креплением болтами. Чтобы избежать скольжения стропильной ноги по затяжке и раскола крайней верхней части затяжки, врубку выполняют зубом, шипом или одновременно и тем и другим на расстоянии не менее 250-300 мм от края.
Врубка двойным зубом значительно увеличивает площадь опоры стропильной ноги.
Высота первого зуба делается равной 1/5 толщины затяжки, а второго - 1/3 ее толщины. Для первого зуба упор и шип делают на затяжке, а проушину - на стропиле, для второго зуба делается только упор.
Ригель соединяют со стропильной ногой «в сковородень» «вполдерева» и крепят болтами и нагелем. Для усиления этот узел скрепляют скобами. Бабки и подкосы висячих стропил соединяют врубкой и укрепляют скобами и хомутами.
Обрешетка
Обрешетка стропил необходима для настила кровли и представляет собой ряд брусьев (досок), уложенных перпендикулярно стропильным ногам. Обрешетка воспринимает нагрузку кровельного материала и в свою очередь давит на стропила, которые передают тяжесть крыши (и снежного покрова на ней) несущим стенам. В зависимости от вида кровли обрешетку выполняют из досок, теса, брусков и т. д., укладываемых вплотную или вразрядку. При сплошной обрешетке доски обычно укладывают на стропила параллельно коньку. Но лучше сначала на стропила параллельно коньку уложить через 500-1 000 мм бруски или доски, а на них уже настелить сплошным слоем доски или тес вдоль спуска, от конька к свесу.
Подрезку досок можно делать и в процессе укладки кровли. Выступающие концы обрешетки отрезают по линии, проведенной с помощью ровного бруска. Пилу устанавливают так, чтобы линия среза находилась в одной плоскости с верхом обрешетки. При необходимости ребра на стыке досок обрешетки скругляют рубанком.
Сплошную обрешетку делают под мягкую кровлю.
Разреженная обрешетка выполняется для стальной кровли, глиняной или цементно-песчаной черепицы, а также для волнистых асбестоцементных листов. Обрешеточные брусья прибивают к стропилам гвоздями длиной, равной толщине двух брусьев.
Карнизные свесы также придают крыше определенную индивидуальность. Существует несколько форм карнизных свесов, образованных стропильными ногами. Край крыши обязательно должен выступать за плоскость стены: у деревянных зданий такой свес должен быть не менее 55 см. Этот выступ необходим для защиты верха стены от сырости.
Если затяжки, в которые врублены стропильные ноги, выпущены за край стены, то их следует обшить снизу досками, т. е. сделать карниз.
Без карниза на чердаке возникают сквозняки, в щели зимой забивается снег, поселяются голуби и летучие мыши. Без карниза быстрее остывает печная труба и выстуживаются помещения.
Довольно часто стропильные ноги не выходят за пределы стен. Они могут быть при этом врублены в мауэрлаты, верхний венец бревен сруба (например, при устройстве деревянного дачного или охотничьего дома), а иногда и в балки потолочного перекрытия. В этом случае стропила приходится удлинять на величину необходимого карнизного свеса, прибивая к концам «кобылки», обрезки досок нужной длины, на которые затем крепятся доски карниза.
Если балки мауэрлата уложены по внутреннему краю стены и стены толстые, то свес следует выровнять, прибивая в соответствующих местах к стропилам доски, установленные на ребро.
Чтобы крыша не «поднялась» при сильном ветре, стропила обязательно скрепляют со стеной. Если дом выполнен из бревен, стропила скрепляют металлическими заершенными скобами со вторым, а лучше - с третьим или четвертым венцами сруба.
Слуховые и мансардные окна
Слуховые и мансардные окна в вальмовых крышах используют для освещения чердака. Размеры слуховых окон рассчитывают исходя из условий нормальной освещенности чердака, а их форма диктуется архитектурными соображениями. Кроме своей основной функции эти окна служат и для проветривания, поэтому их располагают на противоположных скатах крыши.
В двускатных крышах слуховые окна обычно не делают, так как освещение чердака осуществляется через оконные проемы во фронтонах. Оконные переплеты выполняют только для передней части окон, а боковые стороны зашивают фанерой, вагонкой или другими листовыми материалами. Иногда боковые стороны слуховых окон зашивают вагонкой в виде жалюзи.
Кровля слухового окна является продолжением основной кровли и выполняется из того же материала.
Снизу бокового свеса слухового окна закрепляют полоску кровельного железа, чтобы стекающая по крыше вода не проникала внутрь через стык «окно-кровля».
Окна криволинейных контуров используют в случаях, когда кровля выполнена из мелкоштучных материалов, например, из черепицы. Такой прием позволяет сделать кровлю выразительной и оригинальной.
В современных кровлях, например из металлочерепицы, мансардные окна выполняют в одной плоскости с крышей. Они должны обладать высокой герметичностью, так как находятся под постоянным воздействием атмосферной влаги. Производят такие окна фирмы, специализирующиеся на изготовлении окон из металлического или металлопластикового профиля с надежным уплотнением створок.
Кровля деревянного дома
В принципе для кровли деревянного дома подходят все виды кровельных материалов, используемые в индивидуальном домостроении. Это может быть традиционный гонт, волнистый шифер, сталь листовая, черепица или современные строительные материалы. Однако все эти материалы больше подходят для домов каркасной конструкции. Для сруба лучше всего использовать кровельный материал природного происхождения. Действительно, трудно представить сруб из оцилиндрованных бревен с кровлей из волнистого шифера.
Натуральная древесина и явно искусственного происхождения шифер вступают между собой в противоречие, что приводит в конечном счете к отсутствию гармонии. Совершенно по-другому будет смотреться этот же дом с кровлей из гончарной черепицы.
Мелкая рябь глиняной черепицы идеально сочетается с природной фактурой натурального дерева, создавая единую композицию: стены - крыша.
При выборе кровли важно учитывать не только качество материала, но и трудоемкость его монтажа. В одном случае будущий владелец дома сможет покрыть крышу самостоятельно, следуя инструкции, в другом - эта работа по силам только бригаде специалистов.
Нормативы на уклоны различных видов кровель
Вид кровельного материала напрямую зависит от угла ската крыши. Мягкое покрытие допускается даже при нулевом уклоне, но использовать его при слишком большом угле ската опасно: в жаркие дни мастика может растаять и рулонные материалы сползут вниз. Для штучных материалов и металлической кровли уклон менее 10o чреват протечками при сильных ливнях с ветром.
Нормативы на уклоны для некоторых видов кровель приведены в таблице.
Минимальные уклоны кровли в градусах
| Материал кровли | Масса 1 кв. м крыши, кг | Уклон, градусы |
|
Рулонный материал на мастиках
| 40 | 15 |
|
Волнистые асбоцементные листы
| 35 | 35 |
|
Черепица
| 60 | 50 |
|
Тонколистовая сталь
| 20 | 30 |
Кровля из шифера
Волнистые асбоцементные листы (шифер) настилают на обрешетку из деревянных брусков. Причем интервал между брусками обрешетки для различных листов может быть разным. Так, для малоразмерных листов типа ВО («Волнистые обыкновенные») он составляет 50-55 см, а для листов УВ («Унифицированные волнистые»), СВ («Средне-волнистые») и ВУ («Волнистые усиленные») - 75-80 см. Расстояние между стропильными ногами в любом случае должно быть равно 2 метрам.
В начале кровельных работ в каждом листе просверливают отверстия под крепежные шурупы (гвозди).
Основных способов укладки шиферной кровли два. При первом способе листы в каждом последующем ряду смещаются относительно кромок листов, уложенных ранее на одну волну. Второй способ более сложный, так как в нем применяется срезка примыкающих углов во всех укладываемых выше листах. Укладку шифера производят справа налево с перекрытием в одну волну. Если использовать перекрытие последующих рядов не на одну, а на две-три волны, то необходимо контролировать плотность прилегания листов по всей плоскости, чтобы исключить появление щелей.
Кровля из гончарной черепицы
Кровлю из гончарной черепицы на Руси применяют с давних времен. Такая кровля не «шумит» при дожде и ветре, не раскаляется под полуденным солнцем и сохраняет в мансардном помещении комфортные условия. Обработанная при высокой температуре черепица приобретает хорошую стойкость к атмосферным явлениям, кровля из этого материала отличается прочностью и долговечностью.
Особенно привлекательно смотрится черепица на деревянном доме. Однако во второй половине ХХ столетия в нашей стране предпочтение отдавали шиферной кровле. Скорее всего, это было связано с простотой укладки шифера и его дешевизной.
Кровля из черепиц достаточно тяжелая, поэтому конструкция крыши под этот материал должна быть усиленной.
В это же время в странах Западной Европы, наоборот, использовали черепицу и полностью игнорировали шифер. Дело в том, что основой шифера являются цемент и асбест, вредные для здоровья. В последнее время в нашей стране возвращается интерес к кровле из гончарной черепицы как экологически чистому материалу.
При выборе материала для черепичной кровли нужно помнить, что структура черепка в изломе должна быть однородной, без расслоений, а цвет - однотонным. Черепица должна быть нормально обожжена и при легком постукивании издавать чистый не дребезжащий звук. Кроме того, черепица не должна иметь известковых включений.
Современная промышленность изготавливает пазовую штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную, коньковую черепицу и др.
Укладка черепичной кровли
Черепицу, как и все мелкоштучные кровельные материалы, укладывают внахлест. Существует два вида нахлеста: одинарный для пазовой ленточной или штампованной черепицы, каждый лист которой имеет паз и фальц (гребень), п
