СТРОИМ КРЫШУ. Крыша, или верхняя часть здания, защищает его обитателей от дождя, снега, ветра и холода. Она состоит из кровельного покрытия, подкровельного пирога и несущей нагрузку стропильной конструкции, при проектировании и монтаже которой надо учесть массу технологических деталей.
ВЫБОР НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ
В зависимости от уклона крыши условно делят на плоские (уклон до 2,5°), пологоскатные (уклон 2,5–10°) и скатные (уклон от 10° и выше). Уклон ската назначают, отталкиваясь от климатических условий места застройки и общего архитектурно-планировочного решения коттеджа. Например, плоские и пологоскатные крыши, столь характерные для засушливого юга, не лучший вариант для снежной и дождливой средней полосы России. Это обосновано особыми требованиями к стропильной системе и узким ассортиментом кровельного материала, подходящего для плоских и пологоскатных крыш. Скажем, натуральная (керамическая, цементно-песчаная) и металлическая черепица: оцинкованные стальные листы на них практически не применяются. Кроме того, плоские и пологоскатные крыши сложно эксплуатировать в нашем климате: зимой их нужно постоянно очищать от снега, а весной, летом и осенью защищать от дождя. Именно поэтому в средней и северной климатических зонах предпочтение отдают скатным крышам, которые подходят и для летних домиков, и для особняков.
Они могут иметь разнообразную форму. Самыми простыми считаются односкатные конструкции, отводящие дождевую воду в одну сторону. Такие системы подходят для скромных дач, хозяйственных построек, навесов и т. п. На небольших домах устанавливают двухскатные крыши, представляющие собой две прямоугольные наклонные плоскости, которые нижней своей частью опираются на продольные стены и вверху образуют конек. Треугольную часть торцовой стены называют фронтоном. Чтобы увеличить пространство под крышей, двухскатные конструкции часто делают ломаными — скаты «переламываются», а угол их наклона при этом увеличивается.
Нередко в коттеджных поселках можно увидеть и четырехскатные вальмовые крыши, состоящие из двух фасадных трапецеидальных скатов и двух торцовых треугольных вальм. Если последние не доходят до карниза, крышу называют полувальмовой.
Шатровые крыши представляют собой четыре или более одинаковых равнобедренных треугольных ската, вершины которых сходятся в одной точке. Если высота ската значительно больше, чем его основание, конструкция приобретает шпилеобразную форму. Купольные или конические крыши применяют для перекрытия зданий кругового очертания.
Дома, имеющие сложный, многоугольный план, обязывают к многоскатным конструкциям, различным комбинациям односкатных, шатровых, вальмовых, конических крыш. Практика последних лет показывает, что форма крыш частных коттеджей становится все более замысловатой. Однако подобное увлечение ведет к появлению большого числа ендов и разноуровневых плоскостей, что провоцирует скопление снега, образование сосулек и протечек на различных участках. Хотя и тут имеются продуманные технические решения — установка систем снегозадержания и антиобледенения.
Кроме того, не стоит забывать об устройстве дополнительных кровель над входом, крыльцом, ступенями, въездом в гараж и галереями. Отсутствие локальных крышных конструкций в угоду внешне эффектному фасаду будет способствовать быстрому разрушению материалов, которые применялись для его сооружения и отделки.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КРЫШИ
Работы по проектированию начинают с анализа конфигурации здания, условий водостока, пожеланий заказчика и предложений архитектора. Следует учесть, что сложный проект это всегда трудоемкая и дорогостоящая реализация и непростая эксплуатации. Основными моментами при проектировании являются выбор формы крыши, прочностной расчет конструкции стропильной системы, определение состава подкровельного пирога, выбор кровельного покрытия. Неудачная крыша способна нивелировать все достижения специалистов, связанные с самим зданием, и создать массу ненужных проблем.
В процессе эксплуатации на крышу действуют постоянные и временные нагрузки. Их воспринимает и передает на стены, а также внутренние опоры стропильная система. К постоянным нагрузкам относятся масса самого кровельного покрытия и слоев тепло, паро- и гидроизоляции. Временные нагрузки (статические и динамические) возникают при воздействии на крышу снега и ветра. Надо отметить, что снеговая нагрузка, которая может многократно превосходить общую массу стропильной конструкции и всех компонентов кровельного пирога, является определяющей величиной в расчетах инженеров-конструкторов. Чем круче крыша, тем меньше на ней скапливается снега, а следовательно, и меньше снеговая нагрузка. Например, в районах с обильными снегопадами уклон скатов может достигать и даже превышать 45°, для Подмосковья же рекомендуемый уклон скатов составляет более 30°. В местностях с сильными и частыми ветрами не следует делать слишком крутые крыши — ветровая нагрузка будет достаточно высокой, поэтому придется усиливать стропильную систему.
При проектировании надо четко определиться: делаете вы мансардный этаж, холодный чердак или холодный чердак с перспективой трансформации в мансарду. Если есть мечты о романтической мансарде, то нужно обязательно предусматривать будущее превращение чердака в комфортное жилое помещение.
Стропильная конструкция зависит от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, длины перекрываемого пролета. В расчете также учитываются тип кровельного материала и переменные нагрузки. С точки зрения конструкций различают наслонные и висячие стропила. Первый вариант проще и дешевле, его применяют в домах с несущими внешними стенами, расстояние между которыми не превышает 6,5 м. В постройках, где несущие стены отстоят друг от друга на 12 или 15 м, устанавливают одну либо две промежуточные опоры. Наслонные стропила состоят из пары наклонных стропильных ног, нижние концы которых опираются на несущие стены (в брусовых или бревенчатых домах опорой служат верхние венцы, в каркасных — верхняя обвязка, в каменных — мауэрлат). Верхние концы стропильных ног соединяются и опираются на коньковый прогон, который поддерживается стойками, передающими нагрузку на лежень (продольный горизонтальный брус). В зависимости от типа кровельных и изоляционных материалов, а также массы обрешетки шаг наслонных стропил может варьироваться от 0,6 до 1,5 м.
Висячие стропила опираются только на внешние стены и применяются при ширине дома 7–12 м. Это симметричная треугольная ферма, состоящая из пары стропильных ног (верхний пояс) и горизонтальной затяжки (нижний пояс), которая воспринимает растягивающую нагрузку от стропил. Нижние углы фермы лежат на мауэрлатах, верхние соединяются коньковым прогоном. Сечение элементов фермы уменьшают, используя ригели (верхняя затяжка) и стойки. В мансардах в качестве затяжек используют балки перекрытия.
Следует избегать выполнения врезок в мауэрлате и в коньковом прогоне для опирания на них стропильных ног, так как это вызывает ослабление несущих конструкций и повышает возможность их загнивания при попадании влаги во врезку.
Стропильные системы выполняются из пиломатериалов хвойных деревьев (I-й сорт) влажностью до 22 процентов, пропитываются антипиренами и антисептиками. Разумеется, надо быть уверенным в качестве приобретаемой древесины, отсутствии синевы, иных грибков и пр. Обычно для стропил используют брус сечением 50×150; 50×200 и 70 × 200 мм (нужный параметр подбирают, исходя из расстояния между опорами, расчетной нагрузки и толщины утеплителя). Элементы стропильной конструкции жестко скрепляются врубками, гвоздями, скобами, болтами, хомутами, винтами-саморезами, а также с помощью соединительных металлических зубчатых пластин и уголков, которые запрессовываются в деревянные элементы. Уже на стройплощадке стоит убедиться, что предполагаемые к установке крепежные детали выполнены из оцинковки, а не из черного металла.
В последнее время для сооружения стропильных систем малоэтажных зданий стали применять клееные (LVL-панели) и металлические конструкции. Последние нередко выбирают для больших мансардных крыш.
Зачастую ошибки в проектировании выявляются уже на строительной площадке, а точнее на крыше. Проектировщику надо заранее продумать все примыкания дымоходов, проходных элементов, мансардных окон, чтобы эти ответственные вопросы не решались на месте малоквалифицированными кадрами. Также должен быть предусмотрен удобный и безопасный выход на поверхность кровли.
После установки стропильной системы укладывается обрешетка. Для натуральной и металлической черепицы, битумно-волокнистых листов, фальцевой оцинкованной стальной и медной кровли ее изготавливают из брусков. Шаг последних соответствует виду и размерам кровельного материала. Для гибкой (мягкой) черепицы обрешеткой служит сплошной настил из ориентированно-стружечных плит (ОСП), водостойкой фанеры, шпунтованных либо обрезных досок. Сечение брусков или толщина настила зависят от уклона ската, вида кровельного материала и шага стропил.
Следует добавить, что начавшие ныне широко использоваться уже упоминавшиеся элементы снегозадержания на крыше должны крепиться не за обрешетку, а за несущую нагрузку стропильную конструкцию. Продумать конкретно, как они будут фиксироваться на крыше, тоже необходимо на этапе подготовки проектной документации.
ВЕНТИЛЯЦИЯ КРОВЛИ
При устройстве кровли особое внимание следует уделить вентиляции подкровельного пространства. Утеплитель от паров влаги, поднимающихся из отапливаемого помещения, снизу защищают слоем пароизоляции, которая отсекает основную массу пара от проникновения в подкровельное пространство. А ту часть пара, которая неизбежно проникнет в утеплитель, нужно вывести прежде, чем она успеет нанести вред конструкции. В нормально проветриваемом подкровельном пространстве конденсат не образуется, так как тепло и избыточная влажность оттуда своевременно удаляются.
Если вентиляция не предусмотрена, то утеплитель со временем намокнет, стропила и обрешетка начнут гнить, и, как следствие, сократится срок службы всей кровельной системы. Для борьбы с влагой устанавливаются коньковые и скатные вентили, которые обеспечат быстрое удаление конденсата из подкровельного пространства.
Они бывают разных типов:
• для кровли с углом наклона более 35° используются плоские вентили, практически незаметные на кровле;
• для более пологой кровли используются вентили в виде трубы (300–500 мм) от засыпания их снегом.
В конструкциях с холодным чердаком утеплитель укладывается по перекрытиям потолка верхнего этажа, а в строениях мансардного типа теплоизоляционные материалы заполняют пространство между стропилами.
Набор защитных материалов и конструктивные решения могут быть различными, но принцип вентиляции неизменен: для отсечения влажного воздуха перед утеплителем со стороны помещения устраивают паронепроницаемый барьер, а выше утеплителя, перед кровельным покрытием от карниза к коньку, создают конвективный воздушный поток, снизу вверх идущий по вентиляционному зазору.
Вентилируемый промежуток между утеплителем и обрешеткой кровли должен быть не менее 5 см (для крыши мансардного типа). В домах с холодным чердаком подкровельным пространством является все помещение. Вход воздуха снизу крыши осуществляется в щели, оставленные в подшивке карниза, а выход у конька через установленные подкровельные вентили. В России уже хорошо знают выпускаемые в Финляндии вентили под торговой марки VILPE®. Они крепятся на любых кровлях из металла, мягких битумных материалов и распространенных видах натуральной черепицы. Как показала многолетняя практика эксплуатации, вентили надежно удаляют конденсат из подкровельного пространства, тем самым продлевая срок службы всей крыши. Основной особенностью всех товаров VILPE® является наличие так называемого проходного элемента, который обеспечивает герметичность соединения вентиля с кровлей и подбирается в зависимости от типа кровельного покрытия.
Во время сильных косых дождей или снежных буранов в подкровельное пространство может попадать вода или снег. Кроме того, даже при качественно выполненной пароизоляции небольшое количество пара все-таки иногда проникает в утеплитель. Для защиты теплоизолятора и стропильной конструкции предусматривают подкровельную гидроизоляцию. На ее выбор влияют климатические условия, уклон ската, тип кровельного материала и сложность крыши. Обычно применяют специальные ветрозащитные паропроницаемые мембраны. Они хорошо пропускают пары наружу и в то же время исключают попадание внутрь воды. Мембраны укладывают со стороны стропильных ног с нахлестом 15–50 см и крепят тонкими деревянными рейками, гвоздями, специальными скобами или клеем.
При проектировании кровли архитекторы и инженеры-конструкторы отталкиваются от сложившихся местных строительных традиций, выбранного архитектурного стиля или руководствуются собственными творческими пристрастиями. В любом случае при сооружении крыши исполнители должны строго следовать всем техническим проектным решениям, изложенным в подготовленной техдокументации. Кроме того, в ряде случаев несущая стропильная система будет являться частью интерьера мансарды. Поэтому она должна удовлетворять не только требованиям по прочности, жесткости и долговечности, но и эстетическим критериям будущих владельцев коттеджа.
Николай Киселёв
