Конструкции скатных крыш

Уклоны крыш могут колебаться от 10 до 60°. Уклоны подбирают в зависимости от климатических условий местности, в которой ведется строительство, от вида кровельных материалов, а также из архитектурных и экономических соображений. Так, например, при обилии атмосферных осадков уклон крыши делают как можно большим, чтобы вода легко стекала по скатам, не проникая между стыками кровельного покрытия. При этом, чем выше предполагаемая снеговая нагрузка, тем большим должен быть уклон скатов. В районах с обильным количеством выпадающих осадков уклон крыши выдерживают 45° и более. В регионах с сильными и частыми ветрами большого уклона следует избегать, так как ветровые нагрузки на здание могут оказаться значительными. В этих районах конструкции высоких крыш необходимо усиливать. Кроме того, уклон крыши во многом зависит от выбора кровельного материала. В снежных районах крыши желательно делать крутыми и простой формы. При уклонах крыши в 45° и более снег на ней практически не задерживается. Однако следует учитывать, что на крутую кровлю расходуется больше строительных материалов, а это приводит к удорожанию строительства. Кровля должна обеспечивать отвод дождевых и талых вод. В качестве кровельного покрытия могут быть использованы легкие рулонные кровельные материалы, мягкие кровли или более тяжелые, такие как черепица. 

Конструкции скатных крыш
Количество скатов в крыше может быть самым разнообразным. Односкатные крыши для жилых домов применяют крайне редко. Такую форму крыш чаще всего используют для хозяйственных построек или для пристроенных к дому помещений (веранда, крыльцо, терраса и т.п.). Двускатная крыша является самым простым конструктивным решением из многоскатных конструкций и часто используется при строительстве садовых домиков и небольших жилых домов. Скаты таких крыш формируются из двух наклонных плоскостей и фронтонов с противоположных сторон. Уклоны скатов могут быть как равнозначными, так и неравнозначными, длина скатов тоже может быть различной.

Формы крыш: А — односкатная; Б — двухскатная щипцовая; В — шатровая; Г — полувальмовая четырехскатная; Д — четырехскатная вальмовая; Е — двухскатная полувальмовая; Ж — многощипцовая; З — мансардная полувальмовая; И — мансардная вальмовая; К — коническая щипцовая; Л — вальмовая с ломаным скатом; М — пирамидальная щипцовая; 1 — скат; 2 — щипец (фронтон); 3 — вальма; 4 — полувальма; 5 — конек; 6 — ломаный скат.

Двухскатные крыши: А — неравнозначные; Б — равнозначные; 1 — фронтонный свес; 2 — стропило; 3 — обрешетка; 4 — обшивка, формирующая фронтон; 5 — карнизный свес; 6 — подкос; 7 — гидроизоляция; 8 — пароизоляция; 9 — кровля; 10 — дымовая труба; 11 — навес над балконом мансарды; 12 — ригель; 13 — коньковый брус. 

Четырехскатные (вальмовые) крыши образуются от соединения двух трапециедальных и двух треугольных торцевых скатов. По существу такая крыша состоит из двух частей: двускатной крыши, которая не полностью закрывает площадь дома по длине, и двух вальм, закрывающих незакрытые площади строения. Очень важно при этом выбрать правильное соотношение параметров двускатной и вальмовой частей, так как именно от этого зависит облик всего строения. Разновидностью вальмовых крыш являются полувальмовые (датские) конструкции, у которых вальма занимает неполную высоту.

 

Слагаемые вальмовой крыши: 1 — вальма (треугольный скат); 2 — боковой трапециедальный скат; 3 — конек; 4 — наклонное ребро. 

 

Конструкция вальмовой «датской» крыши: 1 — усиленная стропильная нога; 2 — опорная доска; 3 — усиливающий ригель с вкладышем; 4 — вальмовое стропило; 5 — верхняя обвязка стены; 6 — проставки; 7 — минифронтон.  

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. 

 Сопряжение двускатной ломаной и двускатной прямой крыши: 1 — коньковый брус основной ломанной крыши; 2 — коньковый брус прямой крыши балкона; 3 — стропила прямой крыши; 4 — рама двери балкона; 5 — фронтон мансарды; 6 — гидроизоляция; 7 — сплошная обрешетка; 8 — кровля. 

Стропильная система ломаной двухскатной крыши: А — коньковый узел; Б — узел «стропило-стяжка-стойка»; В — узел «стропило-потолочная балка»; Г — узел «потолочная балка-стойка-подкос»; Д — узел «стойка-подкос»; 1 — стяжка мансарды; 2 — прогон; 3 — стойка; 4 — стропило основное; 5 — стойка промежуточная; 6 — подкос; 7 — вкладыш; 8 — балка потолочная; 9 — стропило коньковое; 10 — ригель; 11 — накладка коньковая; 12 — гвозди; 13 — скобы. 

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.

Конструктивные схемы ферм: А — треугольная; Б — треугольная на лобовых рубках; В — многоугольная; Г — пятиугольная на лобовых врубках. 

Обеспечение жесткости комбинацией горизонтальных связей и сплошного настила обрешетки: 1 — горизонтальные связи; 2 — стропильная ферма; 3 — настил пола; 4 — настил обрешетки; 5 — балка перекрытия; 6 — затяжка усиления. 

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.

Конструктивная схема четырехщипцовой крыши: 1 — стропило: 2 — ендова (разжелобок); 3 — обрешетка; 4 — скоба; 5 — ригель-затяжка; 6 — коньковые накладки; 7 — конек; 8 — упоры.

Треугольная ферма с соединениями на металлических зубчатых (просечных) пластинах: 1 — стропило; 2 — пластины. 

Обрешетка представляет собой совокупность брусьев или досок, уложенных перпендикулярно стропильным ногам. 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. 

 Устройство обрешетки для черепицы: 1 — стропила; 2 — бруски сечением 50x50 мм; 3 — расстояние между досками обрешетки (100 см); 4 — угол наклона стропил 35—45. 

 Обрешетки для рулонных (А), плиточных (Б) и толевых (В) покрытий: 1 — стропила; 2 — обрешетка; 3 — стальные листы; 4 — рубероид (толь); 5 — рулонное покрытие; 6 — асбоцементные плитки; 7 — защитное покрытие. 

Для устройства обрешетки применяют древесину не ниже второго сорта и шириной не более 14 см. 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.