Стропильные системы

     Чердачные, скатные крыши состоят из деревянного каркаса и кровли.

     При выборе формы крыши приходится учитывать  многие факторы, которые влияют на ее эксплуатационные качества. Так, в соответствии с требованиями пожарной безопасности высота чердачного помещения должна быть не менее 1,6 м. В снежных районах крыши следует делать с большим уклоном, а форму лучше всего выбирать без западающих углов и разжелобков. В районах с сильными ветрами крыши нуждаются в усилении несущих конструкций.

     Вообще, уклон крыши — это один из основных параметров, определяющих ее конструкцию. Значение этого параметра может варьироваться в пределах 15 — 45°. Тот или иной уклон придается крыше в зависимости от климата местности, в которой строится дом, и от вида используемого кровельного материала. Минимальный уклон — 15-20° — допустим при использовании металлической кровли; для асбестоцемента ой кровли достаточно уклона 20 — 30°; самого, большого уклона требует черепица — 35 — 45°. Произвольно уменьшать уклон крыши не рекомендуется. Увеличивать уклон можно, но до определенных пределов (он не должен быть более 70°). Существует прямая зависимость между шириной перекрываемого пролета, уклоном крыши и ее высотой: чем шире перекрываемый пролет и больше требуемый уклон, тем выше должна быть крыша. 

     3. Основные сведения  о стропильном каркасе крыши

     «Скелетом»  крыши является стропильный каркас.

     В малоэтажных домах индивидуальной застройки несущей конструкцией обычно является деревянный стропильный  каркас. Деревянный каркас крыши состоит из следующих конструктивных элементов: мауэрлата, стропил, затяжек, стоек, подкосов и ригелей.

     Мауэрлат (плотники обычно называют его матицей) представляет собой брус сечением не менее 10 х 10 см или бревно, обтесанное с нижней стороны. Мауэрлат служит опорой для стропил и равномерно распределяет нагрузку от каркаса и кровли на наружные стены. В рубленых домах роль мауэрлата обычно выполняет верхний венец сруба.

     Стропила  принимают на себя вес кровли, снега  и давление ветра, поэтому древесина для их изготовления не должна иметь никаких изъянов: гнили, червоточин, выпадных сучков, трещин в зонах соединения, трещин вне зон соединения. Размер сечения стропил подбирается в зависимости от их длины и расстояния между ними.

     Самый простой каркас у односкатных  крыш, он состоит из наслонных стропил, которые опираются на мауэрлаты, уложенные по верху разновысоких стен, сверху стропил набивается обрешетка.

     У каркасов многоскатных крыш стропила висячие, нижними концами они  опираются на стены, а верхние концы стропил сходятся друг с другом в коньке. Стропила можно крепить прямо к мауэрлату, но если нужно перекрыть большой пролет, а также при использовании тяжелых кровельных материалов нагрузка может оказаться чрезмерной. В подобных случаях в конструкцию каркаса включаются дополнительные элементы. При этом собираются стропильные фермы, из которых затем и монтируется каркас.

     При врубке стропильных ног в мауэрлаты на балках чердачного перекрытия устраивается временный дощатый настил. Далее укладывается на место мауэрлат или заменяющие его бруски. Затем на мауэрлате и концах стропильных ног делают врубки и закрепляют стропильные ноги.

     Таким путем устанавливаются две крайние пары стропил (по одной паре на каждой стороне здания). Затем между ними по коньку натягивается шнур либо укладывается слега или доска, по которой выравниваются все промежуточные пары стропил, устанавливающиеся далее.

     Стропильные фермы собираются внизу, а затем поднимаются на дом и устанавливаются. Верхушки (коньки) ферм соединяются между собой коньковым прогоном. Конструкция ферм может быть простой и сложной. Простая ферма представляет собой две стропильные ноги, упирающиеся в горизонтальный брус, — затяжку. В сложной конструкции присутствуют другие элементы — стойки, подкосы, ригели. Работа по сборке ферм значительно ускорится, если сборку производить по шаблону, сколоченному из досок. Существует множество способов соединений элементов стропильного каркаса между собой. Если каркас крыши монтируется только из стропильных ног, то они соединяются с мауэрлатом или верхним венцом сруба на шип. При соединении стропила с затяжкой, чтобы его конец не скользил по затяжке, его врубают одинарным или двойным зубом с шипом и без него. Во избежание скола древесины на конце затяжки врубку следует выполнять с отступом от края в 25 — 30 см. Если же соединение необходимо выполнить в край затяжки, то его стропильную ногу врубают. Для надежности соединения усиливают болтами или металлическими скобами. Ригель в стропильные ноги врубают полусковороднем вполдерева и крепят нагелем. Для большей надежности соединения можно вместо нагеля использовать болт либо усилить узел металлической скобой. Стойку со стропильными ногами и подкосами, а также подкосы со стропилами соединяют на зуб с шипом и фиксируют соединение хомутами и скобами. С помощью хомута соединяют и стойку с затяжкой. Кстати, если затяжка делается составной, то ее части сращивают зубом, металлическими накладками и болтами, а место сращивания совмещают с узлом крепления затяжки со стойкой.

     Крыши зданий должны иметь свес, что необходимо для защиты стен от дождя и снега, поэтому размеры затяжек и  стропил необходимо рассчитать так, чтобы они выходили за линию стены. Если стены толстые и свес большой, а балки (мауэрлаты) уложены по внутреннему краю стен, то, чтобы избежать прогиба кровли, стропильные ноги наращивают «кобылками». Их необязательно делать из бруса, обычно их изготавливают из досок, поставленных на ребро. Чтобы крышу не снесло ветром, стропила крепят к стене с помощью металлических хомутов или свитых из проволоки тросиков, которые закрепляют за вбитый в стену штырь или ерш. Конек сбивают из досок шириной 20 см. При монтаже стропильного каркаса на домах с печным отоплением или газовыми котлами необходимо соблюдать требования пожарной безопасности: наименьшее допустимое расстояние от деревянных элементов здания до внешних стенок каналов дымоходов и печных труб составляет 40 см. После того как стропила установлены, приступают к устройству карнизов. Карнизы закрывают нависающие над стенами свесы кровли и одновременно служат украшением здания. В кирпичных домах карнизы, как правило, также делаются из кирпича; они устраиваются еще на этапе возведения стен. В деревянных домах карнизы оборудуют, обшивая свисающие концы стропильных ферм тесом. Фермы стропильного мансардного каркаса отличаются от ферм обычного каркаса тем, что в их состав включается большее число элементов. Так, у них по две стойки, которые опускаются из места перелома стропильных ног, и еще одна, соединяющая конек с верхней затяжкой; кроме того, фермы собираются с двумя затяжками — верхней и нижней, причем нижняя затяжка у фронтонных ферм сплошная. 

     4. Обрешетка

     После установки стропильного каркаса  по скатам крыши необходимо настелить обрешетку, к которой будет крепиться кровля. Техника выполнения этого этапа работ зависит от вида кровельного материала.

     Сплошная  обрешетка устраивается под мягкую кровлю. Фактически она представляет собой дощатый настил. Для обрешетки данного вида доски следует выбирать по возможности обрезные, без сучков и неровностей, шириной не более 140 мм. При таком способе обрешетки нужно учесть одну особенность: доски еще во время хранения начинают коробиться, образуя с одной стороны лоток — вогнутость, подобие желоба, а с другой — горб (выпуклость). С учетом данного факта обрешетку следует настилать лотками вверх: при этом дождевая вода, проникшая через кровлю, будет попадать на лоток и стекать вниз. В противном же случае, попадая на горб, вода стечет на стыки досок и просочится на чердак. Укладываются доски горизонтально, то есть параллельно коньку. Торцевые стыки досок должны располагаться в шахматном порядке и приходиться точно на стропила.

     Под мягкую кровлю обрешетку желательно делать в два слоя: первый слой из досок или жердей, называемый рабочим настилом, кладется вразрядку с шагом 30 — 50 см, поверх него под углом 45° к рабочему настилу набивается второй сплошной слой из реек шириной 50 — 70 мм и толщиной 20 — 25 мм. Гвозди в доски обрешетки нужно забивать вблизи кромок, утапливая шляпку. К торцам свесов следует прибить лобовые доски с заранее закругленными кромками: эти доски обеспечивают плавный перегиб мягкого материала кровли.

     Обрешетка под черепичную и металлическую  кровлю, а также под кровлю из асбестоцементных листов (шифера) обычно выполняется из мерных брусков сечением 60 х 60 мм. Расстояние между брусками обрешетки под черепицу и шифер рассчитывается с учетом размеров черепков и листов шифера. Бруски обрешетки под металлическую кровлю располагают друг от друга на расстоянии 20 — 25 см, но через каждые 139 см вместо бруска прибивают доски такой же высоты, как и бруски (50 мм), и шириной до 140 мм для стыковки на них фальцев картин. В обрешетке, настеленной под волнистые листы, четные бруски (они будут располагаться под серединами листов) должны иметь высоту 63 мм, что достигается подстилкой под них слоев толя, рубероида или планок нужной толщины.

     При настилке обрешетки под черепичную и металлическую кровлю такой  разницы между брусьями делать не нужно. Последний, или карнизный брусок должен быть выше рядовых на 25 — 35 мм, его можно заменить толстой доской с прибитой уравнительной рейкой.

     5. Современные кровли

     Современные крыши – это, прежде всего, новые  материалы и технические решения, улучшающие такие показатели, как надежность, долговечность и эстетический вид. Выбор материалов кровельной системы должен быть основан на принципе согласования сроков службы всех составляющих. Главным экономическим показателем при выборе кровельного материала является не стоимость за единицу площади конкретного кровельного покрытия, а стоимость всей кровельной системы при заданных сроке службы и эксплуатационных характеристиках. Надежность и долговечность крыши обеспечивается также правильным выполнением работ по монтажу (обустройству) всей кровельной системы. Крыша - важнейший элемент конструкции дома, обеспечивающий защиту от воздействий окружающей среды и во многом определяющий внешний облик здания. Поэтому архитекторы и строители уделяют особенное внимание проектированию и монтажу кровли. Конструкция крыши и выбор кровельного материала определяется на стадии проекта и зависит от дизайна фасада здания и технологии настила кровли. Плоская кровля бывает как с чердаком, так и без него (совмещенные покрытия), а несущим покрытием чаще всего служит профилированный стальной лист или железобетонная плита. В России такие кровли широко распространены как в жилищном, так и в промышленном строительстве. Однако известно, что именно плоские кровли серийных панельных многоэтажек из-за конструктивных недостатков и низкого качества исполнения отличаются неудовлетворительной гидроизоляцией и повышенными теплопотерями.

     Скатную кровлю поддерживает специальная конструкция, состоящая из обрешетки, непосредственно несущей кровельное покрытие, и стропил, передающих нагрузку веса кровли, снега, ветра и прочего на стены и внутренние опоры. У скатной кровли есть немаловажное преимущество - возможность устройства под ней дополнительного мансардного или чердачного помещения. В устройстве современной кровли каждый конструктивный элемент несет определенные защитные функции. Кровельное покрытие - верхний элемент кровли, предохраняющий здание от атмосферных осадков, то есть выполняющий гидроизолирующую функцию. Если рассматривать стадии эволюции крыш эконом- и бизнес – класса, то в самом начале существовали соломенные и камышовые кровли, деревянная дранка. Затем появился асбестоцементный волнистый лист, стальной оцинкованный профнастил, металлочерепица.

     Все многообразие современных материалов для кровельных покрытий может быть классифицировано следующим образом: черепица, шифер, мягкие кровли, металлические кровли.

     У любого кровельного материала есть свои особенности, которые и определяют рамки его применения. Так, чрезвычайно надежную и эффективную черепицу уже многие столетия используют для скатных крыш. Гораздо менее стойкий, но дешевый и простой в монтаже шифер подходит как для скатных кровель, так и для кровель с минимальным уклоном.

     Металлические кровли используются для двух типов  крыш: из листовой (рулонной) оцинкованной стали или из профилированного листа - в плоских кровлях, а металлочерепица и покрытие из цветных металлов (медь, алюминий, цинк-титановый сплав) - в скатных.

     Мягкая  кровля - условное название конструкции, для устройства которой применяют рулонные материалы, полимерные мембраны, мастичные материалы, мягкую (битумную) черепицу. Современные мягкие кровельные материалы, образующие на поверхности крыши сплошной герметичный ковер, могут обеспечивать водонепроницаемость даже на плоских кровлях.

      Заключение

     В ходе данной работы была изучена эволюция крыши во всех направлениях от конструкции  и формы до материалов.

     Были описаны исторические аспекты развития формы крыш.

     Дан обзор основных конструктивных элементов крыши, описана технология ее последовательного устройства

     Изучение  данной темы расширило кругозор автора, послужило приобретению знаний в  области развития и современных  технологий в устройстве крыши.