Конструкции скатных крыш | Строительный справочник | материалы - конструкции - технологии
Опубликовано: 03.09.2018
Многощипцовые крыши представляют собой более сложные конструкции, форма которых зависит от фантазии проектировщика. Как правило, такие крыши устраивают над престижными домами, владельцы которых пытаются уйти от так надоевших стандартов. При помощи многощипцовой крыши обычно стараются как можно рациональнее использовать подкрышное пространство для оборудования мансардных помещений. Такая крыша имеет большое число ендов и ребер, в связи с чем усложняются строительные работы и повышается расход материалов. Показанная на рис. 5 многощипцовая крыша — частный случай такой конструкции, и она является ничем иным, как продуктом наложения одной на другую двухскатной ломаной и двухскатной прямой крыши.
Обычно такой конструктивный прием используют для увеличения подкрышного пространства, которое рационально используют для бытовых и хозяйственных нужд или под жилье (мансарды). Несущая часть крыши, которая образуется системой висячих или наслонных стропил, воспринимает на себя все нагрузки и передает их на каркас здания. Основным элементом несущей части являются стропильные ноги, которые вместе с другими силовыми элементами (подкосами, раскосами и т.п.) образуют фермы. В домах каркасной конструкции стропила укладывают вдоль ската, опирая их нижними концами на балки перекрытия. Верхние концы стропильных ног опирают на балку-прогон, передающую нагрузку на внутренние стойки каркаса. Общая устойчивость и жесткость стропильной системы обеспечивается раскосами, подкосами и диагональными связями (рис. 6).
Конструкция утепленной скатной кровли. Утепление кровли: мембрана, утеплитель, пароизоляция.
При узловой нагрузке в элементах фермы возникают только продольные сжимающие и растягивающие усилия. Нормальные напряжения как по длине стержней, так и по сечению распределяются равномерно, отчего несущая способность материала используется более полно. Чтобы обеспечить надежную работу ферм, применяемых в крышных системах капитальных зданий, необходимо свести к минимуму работу деревянных конструкций на растяжение. В нижнем поясе фермы этого достичь практически не удается, поэтому на лобовых врубках применяют наиболее качественную древесину 1-го сорта. Во избежание вредного влияния усушки древесины стыки и узлы ферм проектируют таким образом, чтобы усилия передавались вдоль волокон. В некоторых случаях (особенно в заводских фермах) для изготовления нижнего пояса используют профилированный металл, что позволяет устранить риск разрушения древесины при растягивающих нагрузках. Конструктивные схемы наиболее распространенных ферм для пролетов 12—24 м приведены на рис. 7.
Монтаж мембран Tyvek (Тайвек) в конструкции крыши
Постоянную нагрузку на ферму (кроме собственного веса) определяют в соответствии с проектным заданием по справочным данным и с учетом соответствующих поправочных коэффициентов надежности по нагрузке. Постоянная нагрузка считается равномерно распределенной по длине пролета фермы. Временная снеговая нагрузка определяется по СНиП или по значениям, рассчитанным для конкретного региона.
Достаточно прочные и хорошо выполненные конструкции отдельных частей каркасного здания еще не гарантируют надежность всего сооружения. Залогом надежности деревянного каркаса здания будет пространственная неизменяемость и устойчивость отдельных частей конструкции. В процессе эксплуатации на элементы крыши и всего каркаса здания могут действовать нагрузки, которые не совпадают с плоскостью несущих конструкций. Для восприятия этих нагрузок плоские конструкции должны быть закреплены в поперечном направлении специальными связями. Для этого может быть использована конструкция кровли в виде сплошного настила, образующего жесткую пластину, соединенную с прогонами. При отсутствии такого жесткого ската крыши устраивают специальные связи жесткости. На практике пространственную жесткость крыши обеспечивают комбинацией горизонтальных связей, настилами обрешетки и пола. Существенную роль в обеспечении жесткости крыши играют слуховые окна и другие архитектурные детали.
Пример такой комбинации показан на конструкции двускатной крыши (рис. 8). Пространственная жесткость крыши значительно увеличивается в многощипцовых конструкциях, пример которых приведен на рис. 9.
Красота крыши и ее пространственная жесткость могут быть достигнуты при условии полной идентичности по форме стропильных ферм и узлов сопряжения. Технологически обеспечить эту идентичность в процессе возведения крыши можно «пакетной» обработкой однотипных изделий. Для этого технологические операции производят на целой серии одинаковых деталей или используют шаблон фермы, по которому изготавливают все детали. Разметка деталей по образцу и врубка узлов — дело хлопотное и трудоемкое. Любые допущенные при этом просчеты могут привести к порче отдельных деталей или фермы в целом. Поэтому врубку поручают специалисту, имеющему большой практический опыт.
Для менее опытных строителей существует целая серия накладных металлических элементов, при помощи которых стропильная ферма собирается без особого труда и с высоким качеством сопряжения элементов. Примером таких соединителей являются зубчатые пластины с выштампованными зубьями, которые забивают с двух сторон в узлах фермы, соединяя все сходящиеся элементы (рис. 10). В зависимости от сечения деревянных элементов и действующих в них усилий применяют пластины различных типоразмеров. Обычно таким технологическим приемом пользуются при изготовлении ферм в заводских условиях для домиков каркасно-щитовой конструкции.
В условиях строительной площадки при сопряжении деталей ферм чаще пользуются металлическими накладками с отверстиями, через которые заворачивают шурупы или забивают гвозди. При этом в каждую деталь фермы должно заворачиваться как минимум два шурупа или забиваться два гвоздя на глубину не менее 2/3 толщины деревянного бруска.
Основным недостатком стропильных ферм является тот факт, что их силовые элементы (стойки, раскосы, подкосы и т.п.) забирают значительную долю полезной площади подкрышного пространства. В этом случае большая часть чердака используется нерационально, и площадь мансардных помещений уменьшается. Поэтому отечественные строительные технологии все больше используют зарубежный опыт сооружения крыш, у которых стропильные ноги опираются не на балки перекрытия, а на мауэрлаты, коньковые и подстропильные балки. Методика построения таких крыш приведена на рис. 11 и 12.
Для домов каркасной конструкции вместо мауэрлатов используются бруски верхней обвязки. При данной технологии стропильные фермы изготавливают только для фронтонов. В этом случае подкосы, растяжки и другие элементы фермы, которые предназначены для ее усиления, располагаются в плоскости фронтона, и они полезную площадь подкрышного пространства не занимают. В результате пространство чердака остается свободным. Эффективность использования полезной площади чердака в данном случае целиком и полностью зависит от крутизны крышных скатов. Недостатком такой технологии является ослабление несущей способности деревянных элементов в местах врубок. Для устранения этого недостатка места врубок усиливают металлическими накладками или скобами.
Обрешетка представляет собой совокупность брусьев или досок, уложенных перпендикулярно стропильным ногам (рис. 13). Обрешетка является основанием для крепления кровельного материала и участвует в усилении пространственной структуры крыши. Прочность обрешетки должна соответствовать весу кровельного покрытия, чтобы под его тяжестью не образовалось провисание. При этом настил обрешетки должен удовлетворять следующим требованиям:
не прогибаться под тяжестью человека и кровельного материала; не иметь бугров или провесов и торчащих гвоздей; не иметь щелей шире 6 мм; доски настила шириной от 100 мм и более раскалывают по длине, предотвращая их коробление; стыки досок размещают на стропилах и располагают их в шахматном порядке.При сплошной обрешетке доски обычно укладывают на стропила параллельно коньку. Но лучше, если сначала на стропила параллельно коньку уложить через 500—1000 мм бруски или доски, а на них настелить сплошным слоем доски или тес вдоль спуска, от конька к свесу. Поскольку доски коробятся, образуя с одной стороны выпуклость, а с другой — вогнутый лоток, обрешетку следует настилать так, чтобы лотки были сверху. В этом случае протекшая через кровлю вода попадает в лоток и стекает по нему. Перед установкой обрешетки крыши укладывают карнизный настил и обшивают фронтовые свесы строгаными досками. Обрешетка непосредственно воспринимает нагрузку кровельного материала и в свою очередь давит на стропила, которые передают тяжесть крыши несущим стенам. В зависимости от вида кровли обрешетка может быть выполнена из досок, теса или из брусков, укладываемых вплотную или вразрядку.
Сплошная обрешетка устраивается под мягкую кровлю, плоский асбоцементный или безасбестовый шифер, металлочерепицу. При такой обрешетке расстояние между отдельными брусьями не превышает 1 см. Разреженная обрешетка вполне подходит для стальной кровли, для кровли из глиняной или цементно-песчаной черепицы, волнистых асбоцементных листов и т.д. Однако, в любом случае, в местах стыка и пересечений скатов (на коньке, ребрах, разжелобках и т.д.), а также по карнизным свесам рекомендуется делать сплошную обрешетку. Примеры обрешеток для рулонных, плиточных и толевых покрытий даны на рис. 14.
Для устройства обрешетки применяют древесину не ниже второго сорта и шириной не более 14 см. Более широкие доски при сильном высыхании коробятся и могут повредить кровельное покрытие. Большое количество сучков в досках обрешетки может сказаться на их прочностных характеристиках, так как доски в летнее время высыхают и сучки вываливаются. Не рекомендуется применять для обрешетки и сырые материалы, так как от сырой древесины кровля быстро изнашивается, особенно стальная. Кроме того, по мере высыхания досок гвоздевое крепление обрешетки ослабляется. Элементы обрешетки прочно крепят к несущей конструкции стропил. Первая от карниза обрешетка устанавливается выше остальных на толщину кровельного материала. Гвозди забивают ближе к кромкам досок, полностью утапливая шляпки в древесину.
