Текст книги "Современная крыша и кровля. Оригинальные идеи, новейшие материалы и технологии работ"

Валентина Ивановна Назарова
Современная крыша и кровля
Оригинальные идеи, новейшие материалы и технологии работ

Устройство крыши

Крыша здания имеет несущую и ограждающую части. Несущая часть состоит из деревянных или железобетонных стропил, деревянных, стальных строительных ферм или железобетонных панелей. Несущая часть передает нагрузку от снега, ветра и собственного веса крыши на стены и отдельные опоры. Ограждающая часть крыши состоит из следующих элементов: кровли – верхней водонепроницаемой оболочки крыши, и основания под кровлю в виде обрешетки из деревянных брусков, дощатого настила или цементного слоя по железобетонной основе.

Кровли в зависимости от материала устанавливают деревянные, из глиняной черепицы, металлочерепицы, кровельной листовой стали. Кровли из волнистых асбестоцементных листов (шифера), плоских асбестоцементных плиток, рулонных материалов – толи и рубероида в настоящее время применяются редко.

Несущая часть крыши должна обладать необходимой прочностью и устойчивостью, ограждающая часть – легкостью, устойчивостью к химическим и атмосферным воздействиям, водонепроницаемостью, малой теплопроводностью.

Крыши в домах устраивают бесчердачные и чердачные. Для проветривания и освещения чердака в крыше устраивают чердачные окна.

При устройстве бесчердачной крыши элементы чердачного покрытия и крыши совмещают в одной конструкции – покрытии, предохраняющем здание от охлаждения в зимнее время и атмосферных осадков.

Для обеспечения стока атмосферной воды поверхность из разных материалов должна иметь соответствующий уклон, который выражается отношением высоты подъема h к половине перекрываемого пролета L или в градусах угла наклона крыши к горизонту L. Например, при L=27 отношение H: L=1:2. При пологих крышах уклон иногда выражают в процентах, для этого отношения H: L умножают на 100.

В зависимости от уклона крыши бывают плоские и скатные. Плоские крыши имеют малый уклон – не более 3 %. Скатные крыши представляют собой системы пересекающихся наклонных плоскостей – скатов. Пересечения скатов крыши образуют двухгранные углы, из которых обращенные кверху называются ребрами, а обращенные книзу – разжелобками или ендовами. Верхнее горизонтальное ребро пересечения скатов крыши называется коньком.

Уклон скатных крыш принимают в зависимости от вида кровли, например, для глиняной черепицы уклон крыши составляет 1:1–1:2, для кровельной листовой стали 1:3,5 (L=16).

Скатные крыши с уклоном до 15° называют пологими, с уклоном более 15° – крутыми.

В строительстве применяют разнообразные формы крыши, которые выбирают с учетом общей конфигурации здания в плане, возможного направления отвода воды, а также индивидуальных архитектурных возможностей. Односкатные крыши в настоящее время применяются редко, их устраивают над зданиями сравнительно небольшой ширины и в случаях, когда отвод воды можно организовать только к одной из продольных стен.

Двускатная, или щипцовая крыша состоит из двух скатов, направленных в противоположенные стороны. Образующиеся треугольники в верхней части торцовых стен называют щипцами или фронтонами.

Четырехскатная крыша имеет скаты на четыре стороны. Скаты, направленные к торцовым стенам, называются вальмами, отсюда название крыш – вальмовые. Щипцовые стены в этом случае отсутствуют.

Вариантом вальмовой крыши является полувальмовая или полущипцовая крыша. Боковые скаты срезают только часть щипца и имеют вследствие этого по линии уклона меньшую, чем основные скаты, длину. Полувальма, расположенная вверху, имеет форму треугольника.

Выбор материала и типа конструкции крыши зависит от расположения в здании внутренних опор, величины перекрываемых пролетов, уклона кровли и требований, предъявляемых к крыше: огнестойкости, теплотехнических свойств и долговечности.

Простейшим типом несущей конструкции скатных крыш являются наклонные деревянные стропила. Наклонные стропила двускатной крыши опирают нижними концами на подстропильные брусья – мауэрлаты, а верхними – на горизонтальный брус, называемый верхним коньковым прогоном. Верхний прогон поддерживается стойками, установленными на внутренние опоры. Расстояние между стойками, несущими коньковые прогоны, принимают от 3 до 5 м.

Для увеличения продольной жесткости конструкции стропил и уменьшения сечения коньковых прогонов укрепляют парные продольные подкосы, расположенные у каждой стойки или через одну при небольших пролетах. Для уменьшения свободного пролета стропильных ног устанавливают поперечные подкосы, опираемые на лежень внизу и подпирающие стропильные ноги вверху. В случае смещения внутренней опоры от центральной оси здания не более, чем на 1 м, стойку, поддерживающую прогон, устанавливают наклонно.

При имеющихся в здании двух капитальных продольных стен или двух рядов внутренних столбцов укладывают два верхних прогона. Стропильные ноги в этом случае по длине могут быть составными. Для увеличения жесткости конструкции необходимо устанавливать ригели.

В четырехскатных вальмовых крышах в местах пересечения скатов необходимо располагать диагональные накосные стропильные ноги (рис. 1), в некоторые врубают укороченные стропильные ноги – нарожники.

Рис. 1. Наклонные стропила в зданиях (в плане): а – с одной внутренней опорой; б – с двумя внутренними опорами; в – общий вид шпренгелей для опирания накосных стропильных ног: 1 – прогон; 2 – стропильная нога; 3 – подкос под прогон; 4 – нарожники; 5 – накосная (диагональная нога)

Диагональные стропильные ноги имеют большую длину и несут значительную нагрузку. Поэтому их поддерживают в пролете промежуточной опорой в виде подкоса или поставленной в углу здания шпренгельной конструкцией. Нижним концом диагональную стропильную ногу опирают на подстропильные брусья в углу, в месте их сопряжения или на балку, уложенную наискось на подстропильные брусья на некотором расстоянии от угла. При наличии одного прогона верхний конец диагональной ноги опирается на его консоль, а при двух прогонах – на пробоины, прикрепленные гвоздями к концам стропильных ног. Консоли прогонов используют как промежуточные опоры на косых ногах. На рис. 2 показаны детали узлов деревянных брусчатых стропил. В местах сопряжения стропилы усиливают металлическими креплениями: гвоздями, болтами, скобами.

Рис. 2. Конструктивные схемы деревянных наклонных стропил: а – общий вид; б – для двускатных крыш: 1 – чердачное перекрытие; 2 – кобылка; 3 – обрешетка; 4 – лежень; 5 – стропильная нога; 6 – верхний прогон; 7 – стойка; 8 – подкос; 9 – мауэрлат; 10 – верхний прогон; 11 – ригель; 12 – распорка

Рис. 3. Детали узлов деревянных брусчатых наклонных стропил А – Е

В зданиях, не имеющих внутренних опор, невозможно устраивать наклонные стропила. Поэтому в качестве несущих конструкций крыши применяют строительные фермы, к которым подвешивается чердачное перекрытие. Расположенные по верхнему контуры фермы, стержни образуют верхний пояс строительной фермы, по нижнему контуру – нижний пояс. Стойки – вертикальные стержни и раскосы – наклонные стержни, расположенные между верхним и нижним поясами, образуют решетку фермы. Стропильные фермы изготовляют деревянные, стальные и железобетонные. В продольном направлении фермы устанавливают на расстоянии 4–6 м друг от друга. Простейшим видом деревянной строительной фермы являются шпренгельные фермы. Шпренгельные фермы для пролетов от 10 до 12 м изображены на рис. 4. Фермы состоят из стропильных ног, затяжки, воспринимающей распор, вертикальной подвески – бабки, к которой подвешена затяжка, и подкосов.

Рис. 4. Деревянные шпренгельные фермы: а – со стальными подвесками; б – с деревянными подвесками; в – детали узлов: 1 – бабка; 2 – гвозди; 3 – стропильная нога; 4 – затяжка; 5 – аварийный болт; 6 – болты; 7 – болтовые нагели

Рис. 5. Детали узлов подвесного чердачного перекрытия: 1 – прогон; 2 – балка подвесного перекрытия; 3 – затяжка; 4 – болты; 5 – уголки 60x60; 6 – уголки для прогонов; 7 – балка; 8 – хомут для прогонов

Ввиду большой ширины здания при установке шпренгельных и строительных ферм чердачное перекрытие недопустимо перекрывать балками, опирающимися на стены. Конструкцию чердачного перекрытия подвешивают на стальных хомутах к затяжке стропил или к нижнему поясу фермы, образуя подвесные перекрытия.

При наличии подвесного чердачного перекрытия подвески или бабки висячих стропил, работающие на растяжение, иногда выполняют из стальных тяжей. На рис. 1 изображены детали узлов подвесного чердачного деревянного перекрытия. К затяжке деревянных висячих стропил подвешены в перпендикулярном к ней направлении на хомутах из полосовой стали деревянные прогоны. Перпендикулярно к прогонам подвешены деревянные балки, между которыми уложено облегченное межбалочное заполнение. Для уменьшения нагрузки на висячие стропила или стропильную ферму следует выбирать конструкцию для подвесного перекрытия, имеющую небольшой собственный вес.

В стальных фермах подвесное чердачное перекрытие изготовляют несгораемым по стальным балкам. Между балками укладывают сборные железобетонные плиты, по ним – легкий утеплитель и армопенобетонные или армопеносиликатные плиты. При устройстве утепления подвесного чердачного перекрытия необходимо предусмотреть защиту стальных балок от охлаждения, поскольку вследствие конденсации водяных паров будет происходить ржавление нижней полки балок, и возможно образование нежелательных желтых полос. В целях повышения огнестойкости и долговечности несущие конструкции скатных крыш целесообразно выполнять из железобетона, а железобетонные несущие конструкции скатных крыш рекомендуется выполнять бесстропильными из крупноразмерных панелей заводского изготовления.

Кабельная система против обледенения крыш заключается в том, что по периметру крыши протягивают электрический кабель, который работает при температурном режиме воздуха от 0 °C до -15 °C и при наличие воды или льда на крыше. Система снабжена температурным и влажностным датчиками, которые устанавливают по краю крыши с южной стороны. С помощью датчиков регулируют включение и отключение кабельной системы.

Более дорогие системы управления позволяют не только включать и отключать нагрев, но и задавать время работы в зависимости от температуры: крыша прогревается тем дольше, чем сильнее мороз.

Перед установкой системы следует обратить внимание на качество кабеля. Кабель должен иметь мощную внутреннюю оплетку и надежный слой изоляции из стойкого материала для обеспечения механической прочности кабеля и электробезопасности системы.

Строение крыши

Невозможно представить себе нормальное жилище без крыши. И не зря выражение «есть крыша над головой» означает, что у человека есть дом. Но функциональная ценность крыши не уменьшает и не заслоняет ее декоративные достоинства, особенно для дачных домиков. Часто крыша составляет почти половину дома, а если взять домик типа «шалаш», то это одна сплошная крыша.

Крыша имеет следующие элементы (рис. 6):

• скаты – (наклонные плоскости);

• конек – самый высокорасположенный внешний угол крыши;

• наклонные ребра – внешние наклонные углы, образующиеся в результате пересечения скатов вальмовых или многощипцовых крыш;

• разжелобки или ендовы, которые также образуются на стыках скатов, но в отличие от ребер имеют внутренне-угловой характер;

• карнизные свесы – горизонтальные свесы по бокам дома;

• фронтонные свесы – наклонные свесы над фронтонной поверхностью;

• система водостока, представленная горизонтальными желобами и вертикальными водосточными трубами;

• дымовая труба.

Рис. 6. Строение крыши: 1 – скаты; 2 – конек; 3 – наклонное ребро; 4 – разжелобок; 5 – карнизный свес; 6 – фронтонные свесы; 7 – желоб; 8 – водосточная труба; 9 – дымовая труба

Карнизные свесы, как правило, образуются стропильными ногами. Существует несколько форм карнизных свесов: свес заподлицо со стеной; карнизный вынос; подшивной свес; кирпичный свес (карниз); свес со сборной железобетонной плитой.

Водосточная система в малоэтажном здании бывает с наружным организованным и неорганизованным водоотводом. В районах с суровыми зимними морозами, когда существует угроза замерзания воды в наружных водосточных системах, может быть рекомендован внутренний водоотвод, когда вертикальные водосточные трубы располагаются внутри здания, вдали от наружных стен, а отвод стоков производится в сеть дворовой канализации.

Конструкции крыш

Чердачная скатная крыша состоит из несущих конструкций и кровли. Между такой крышей и чердачным перекрытием находится чердак, который может использоваться для размещения каналов вентиляции и различных трубопроводов (при больших объемах чердаков, там могут встраиваться помещения и иного назначения). Несущие конструкции скатных крыш могут быть выполнены из железобетона, стали, дерева в виде стропил, стропильных ферм и панелей.

Зимой в чердачное помещение через перекрытие верхнего этажа (чердачное перекрытие) из расположенных ниже помещений проникают тепло и влага. Чем теплее чердак и чем теплопроводнее материал кровли, тем больше образуется конденсата. Весьма важным и эффективным мероприятием против переувлажнения чердачного пространства является его проветривание через вентиляционные отверстия под карнизом (приток) и в коньке (вытяжка), а также через слуховые окна.

Бесчердачные крыши подразделяются на невентилируемые, частично вентилируемые и вентилируемые наружным воздухом. Невентилируемые крыши применяют в тех случаях, когда исключается накопление влаги в покрытии в период эксплуатации. Основными элементами совмещенной крыши являются настил, утеплитель, пароизоляция и кровля. Частично вентилируемые крыши имеют в материале верхней части панелей поры или каналы.

Вентилируемые крыши имеют сплошные воздушные прослойки высотой 200–240 мм.

Устройство теплоизоляции крыши

Как правило, в домах с чердачными крышами кровля является защитой здания от атмосферных воздействий, чердачные помещения не используются как жилые и, не требуют для эксплуатации в зимнее время создания в них положительных температур. Исключение составляют только дома с мансардами, где весь объем чердака утепляется и он используется как обычные жилые помещения. В домах с холодными чердачными крышами утепляется только чердачное перекрытие являющееся полом чердака и потолком жилых помещений. Если чердак или мансарда используются в качестве жилых (или рабочих) помещений, то по скатам крыши прокладывается теплоизоляционный материал.

Дома с плоскими крышами, не имеющие чердаков, или имеющие скатные крыши, где жилые или служебные помещения расположены непосредственно под крышей (так называемые совмещенные покрытия), обязательно имеют теплоизолированные крыши, чтобы не допустить слишком больших теплопотерь, т. к. через потолки помещение может терять до 50 % тепла.

Чердачное перекрытие (чердачные полы) утепляются изнутри чердака. Утеплять скаты сложнее. При новом строительстве дома теплоизоляционный материал можно уложить либо поверх обрешетки, либо между стропильными ногами со стороны чердачного помещения. Первый способ – более надежен, во втором случае ваш дом будет быстрее прогреваться и дольше сохранять тепло. Если дом эксплуатируется, то первый вариант сразу исключается и остается только один вариант – утепление изнутри.

Если утепляется плоская крыша, то приемлемы оба способа утепления: наружный и внутренний. Однако устройство наружной теплоизоляции требует от кровельщика большего профессионализма: внутреннюю прокладку теплоизоляции, при которой утеплитель приклеивается к потолку, может выполнить даже рабочий не очень высокой квалификации, это под силу даже новичку.

Иногда при теплоизоляционных работах может появиться необходимость изоляции водосборника или водопроводных труб, установленных или проходящих по чердаку.

Укладка теплоизоляционных материалов (плит, рулонов, сыпучих утеплителей) не требует особых навыков. Удобны в работе минераловатные плиты прямоугольной или клиновидной формы, которые легко укладываются и хорошо состыковываются между собой. При укладке рулонных и сыпучих утеплителей необходимо знать некоторые профессиональные секреты, позволяющих ускорить работу.

В соответствии с ГОСТ-16381-77 теплоизоляционные материалы классифицируются по следующим основным признакам:

• форма и внешний вид;

• структура;

• вид исходного сырья;

• средняя плотность;

• жесткость;

• теплопроводность;

• горючесть.

В отличие от ряда других строительных материалов марка теплоизоляционного материала устанавливается не по показателю прочности, а по величине средней плотности, которая выражается в кг/м³ (r). По этому показателю теплоизоляционные материалы имеют следующие марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500. Марка теплоизоляционного материала представляет собой верхний предел его средней плотности. Так, изделия марки 100 могут иметь r=75-100 кг/м³.

За последние годы в нашей стране отмечается резкое ужесточение требований к теплотехническим характеристикам ограждений и это не случайно. Энергия – самое большое богатство человечества и экономия энергии (электрической, тепловой и т. п.) – залог экономического возрождения страны.

Согласно Постановлению № 18–81 Министерства строительства РФ от 11.08.1995 г., начиная с 1.09.95 г. проектирование, а с 1.06.1996 г. новое строительство и реконструкция должны вестись в соответствии с изменениями № 3 СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника». По этим нормам с 01.06.2000 г. показатели расчетного сопротивления теплопередаче возрастают в 1,5–1,8 раза. На эти вопросы необходимо обращать самое серьезное внимание.

Таким образом, перед устройством или реконструкцией кровли вопросы достаточности принятого проектом или существующего слоя утеплителя должны быть проверены и при необходимости их толщины увеличены.

Учитывая то, что конструкции старой крыши обычно имеют высоту около 150 мм, то если кровлю оставляют на прежнем листе, а требуемый вентиляционный зазор между кровлей и утеплителем (не менее 50 мм) невозможно увеличить в верхнем направлении, в промежутке с балкой остается запас на изоляцию не более 100 мм. В этом случае утеплитель необходимо укладывать с нижней стороны балок.

Учитывая также то, что чердачные помещения сами по себе низкие, нижняя дополнительная изоляция конструкций должна быть как можно тоньше.

Минимальная толщина теплоизоляционного материала составляет 25 мм. Для основательного утепления помещения лучше использовать материалы толщиной 100 мм.

При устройстве теплоизоляции необходимо решить также и вопрос устройства пароизоляции. В первую очередь это касается утепления скатов.

Пароизоляция обеспечивается:

• зазором между кровельным покрытием и теплоизоляционным слоем;

• наличием особого пароизоляционного слоя (полиэтиленовой пленки или фольги).

Некоторые теплоизоляционные материалы в готовом виде на внутренней поверхности имеют основание из фольги, предназначенное для обеспечения пароизоляции крыши. Большая разница в температуре снаружи здания и внутри без устройства вентиляционных отверстий в кровле и слоя пароизоляции может привести к образованию сырости в кровельном ковре и под ним. Как следствие этого – загнивание несущих конструкций, выпадение конденсата в теплоизоляционном слое, подтеки на потолке и т. п., т. е. процесс преждевременного разрушения здания.

До проведения мероприятий по утеплению крыши и чердачного помещения необходимо провести осмотр несущих конструкций крыши на предмет выявления гнили, плесени, мха, паразитов и отсыревших балок. Если такие дефекты будут обнаружены, до начала работ по устройству теплоизоляции необходимо отремонтировать конструкции стропил, иначе впоследствии при новых признаках разрушения и протекания кровли, все равно необходимо будет провести полный ремонт, но теперь уже с разборкой недавно уложенных паро– и теплоизоляционных слоев.

Следующим элементом подготовительных работ является проверка состояния электропроводки, проложенной на чердаке. При обнаружении повреждений проводки все дефекты должны быть немедленно устранены.

Если здание эксплуатируется, то плоская крыша может быть утеплена снаружи жесткими теплоизоляционными плитами. Поверх брусьев несущей конструкции 2 укладывается сплошное основание из панелей 3, на которые укладываются теплоизоляционные плиты 5, а по ним – тротуарные плиты. При этом необходимо профессионально проверить выдержат ли дополнительную нагрузку несущие конструкции и не даст ли впоследствии течь само кровельное покрытие (рис. 7).

Рис. 7. Наружное утепление плоской крыши: 1 – потолок; 2 – брусок несущей конструкции; 3 – деревянная панель; 4 – гидроизоляционное покрытие; 5 – теплоизоляционный слой; 6 – бетонная плита