Крыши и кровли зданий малой и средней этажности

Скатные крыши и чердаки. Общие сведения

Скатные крыши являются одной из разновидностей покрытий зданий, ограждающих их сверху от различных атмосферных воздействий.

Скатными крыши названы потому, что геометрически выполняются в виде одной или нескольких наклонных плоскостей —скатов, способствующих быстрому стеканию дождевых и талых вод.

Обычно эти скаты, наклон которых достаточно велик, устраиваются над чердаком, вследствие чего их называют чердачными скатными крышами в отличие от бесчердачных (совмещенных) покрытий.

Конструктивно скаты состоят из верхнего водонепроницаемого ограждающего слоя —кровли и поддерживающей ее системы несущих элементов крыши — стропил и обрешетки.

Эти несущие элементы крыши должны обеспечивать надежность ее работы в течение всего срока эксплуатации при восприятии всех видов силовых воздействий, из которых важнейшими являются: временные снеговые нагрузки (их нормативные значения различны для районов СССР — от 0,5 до 2,5 кН/м2); временные горизонтальные ветровые нагрузки (давления скоростных напоров ветра также различны для районов СССР — от 0,27 до 1,0 кН/м^2); собственная масса конструкции; нагрузки, возникающие при эксплуатации покрытия (ремонты и т. д.).

Требования к материалам кровли вытекают из ее назначения: водонепроницаемость, морозостойкость, стойкость против воздействия солнечной радиации, стойкость к химической агрессии веществ, осаждающихся из атмосферы, и т. д. Область применения чердачных скатных крыш ограничивается в основном гражданскими зданиями малой я средней этажности. Применение таких крыш в зданиях свыше пяти этажей не рекомендуется.

Это связано с трудностями уборки снега, необходимостью отвода воды через

Внутренние водостоки (СНиП 2.08.01—85) и т. п.

Форма крыш и материал кровли играют весьма важную роль в архитектуре зданий небольшой этажности. При установлении формы крыши существенное значение имеет уклон ее скатов или, что тоже, уклон покрытий. Он определяется плоским углом-"наклона ската к условной горизонтальной плоскости и выражается в градусах, процентах, через тангенс этого угла в виде простой дроби С/4, Vio) или десятичной (0,25; 0,1 и т. д.).

Уклон покрытий тесно связан с кровельным материалом: каждому материалу присущи допустимые пределы этого уклона. Вместе с тем, устанавливая уклон, архитектор должен принимать во внимание и климатические условия места строительства. Так, в районах со значительными снегопадами желательно, избегать отложений снега, имея в виду, что при уклоне ската 60° снег не держится на кровлях, а при гладких поверхностях кровель и при углах 45° в районах со значительной величиной ветрового напора нерациональны высокие крыши; в южных районах, где значительна солнечная радиация, не рекомендуется пологая кровля темных тонов и т. п.

Для скатов чердачных крыш чаще всего принимают уклоны от 1 : 5 до 1:1 При меньших уклонах применяются другие кровельные материалы, и, как правило, другие конструктивные решения — совмещенные (бесчердачные) покрытия (более подробно рассмотрены в гл. XIII).

Такие покрытия с уклонами порядка 1 :20, 1 : 10 (5 и 10%) называют пологими, покрытия с уклоном кровель до 2,5% называют плоскими. Обычно их используют для устройства террас, открытых площадок на крышах и т. д., т. е. как эксплуатируемые плоские покрытия.

По количеству скатов чердачные крыши бывают одно-, двух-, четырех- и многоскатными. Архитектуру крыши формируют также такие ее элементы, как полувальмы, слуховые окна, наличие мансард и т. п.

Ребро двугранного угла, образуемого в вершине крыши двумя скатами, называется коньком. Треугольный скат крыши, расположенный в торце вытянутого в плане здания, называется вальмой; неполный торцовый скат — полувальмой. Если же крыша заканчивается в торце вертикальной стеной, то могут быть два решения: торцевая стена поднимается выше поверхностей ската крыши, образуя щипец; скаты крыши перекрывают торцевую стену и выступают перед ней, образуя крытый сверху треугольный участок стены — фронтон. При устройстве на этой стене горизонтального карниза, отделяющего треугольный участок, образуется тимпан фронтона.

Выступ крыши перед фасадом, заканчивающийся капельником, препятствующим стеканию и смачиванию водой поверхностей стены, называется свесом. Вынос (расстояние от стены) этого свеса обычно А50...60 см.

Неутепленный чердак должен обязательно проветриваться. Естественная вентиляция предохраняет его летом от перегрева, зимой от образования инея и конденсата из переувлажненного воздуха чердака. Переувлажняется воздух вследствие проникновения паров влаги снизу через неплотности чердачных перекрытий. Температура же воздуха в пределах чердака зимой существенно различна: она подогревается поступающим снизу теплом и охлаждается под кровлей с выделением конденсата (если эта температура выше 0°С) или инея (менее 0°С). Конденсат или оттаявший иней капает на чердачное перекрытие и увлажняет его, ухудшая его теплоизоляционные свойства. Для борьбы с этим необходимы меры по защите утеплителя и в том числе интенсивное проветривание чердака. Для этого применяются: слуховые окна, равномерно размещенные вдоль здания так, чтобы обеспечить сквозное проветривание (низ слухового окна располагают на 1... 1,2 м выше ; верха чердачного перекрытия); вентиляционные отверстия под карнизом; вытяжные трубы (если это требуется), размещаемые по коньку крыши. В зоне, прилегающей к карнизу, утеплитель покрывается водозащитной коркой, предохраняющей его от намокания стекающими каплями конденсата.

Конструкции чердака проектируются так, чтобы был обеспечен свободный проход высотой не менее 1,6м и шириной не менее 1,2 м (на отдельных участках протяженностью до 2 м допускается высота 1,2 м) вдоль чердака; в самых низких местах у наружных стен высота должна быть не менее 0,4 м, для обеспечения периодического осмотра и при необходимости ремонта конструкции

Стропильные конструкции

Стропильными конструкциями (или просто стропилами) называют, совместно с обрешеткой, несущий остов крыши. Эти термины происходят от деревянных конструкций плотницкой работы. Нынче они же распространяются и на несущие конструкции крыши из металла и из железобетона. Конструкции подразделяются на две основные группы: насланные и висячие стропила.

Основным элементом наслонных стропил являются наклонные одно-, двух- и многопролетные балки, располагаемые вдоль скатов (стропильные ноги), работающие на изгиб по балочной схеме. Помимо этих элементов наслонные стропила включают также систему прогонов, стоек, подкосов, лежней, поддерживающих стропильные ноги и передающих нагрузку на нижерасположенные стены или столбы.

Наслонные стропила применяют в тех случаях, когда в здании имеются два или несколько рядов вертикальных опор (стен или столбов) расстояние между которыми (L) не превышают J5... 8 м; такие пролеты легко перекрыть наклонными балками (стропильными ногами) из досок, брусьев или бревен, располагаемыми вдоль скатов на расстояниях друг от друга в осях (шаге стропил) порядка 0,8... 1,2 м и более. Величина шага устанавливается расчетом. Внутренние стены и столбы доводят обычно только до уровня, превышающего верх чердачного перекрытия на 15... 20 см: нет смысла загромождать конструкциями пространство чердака. Их заменяет система стоек (шаг 4... 6 м), покоящихся на лежнях и поддерживающих верхний продольный брус — прогон. Стропильные ноги укладываются на прогоны, а нижние концы этих ног на подстропильные брусья — мауэрлаты. Для жесткости и устойчивости стропил между стоиками и прогонами вводят подкосы, разгружающие прогоны и образующие с ними подстропильную раму. Подкосы применяют также и для разгрузки стропильных ног. Расстояние между опорами L (пролет балки стропил без подкоса) обычно не превышает 5 .:. 5,5 м; при введении же подкоса стропильная балка превращается в двухпролетную (li и /2) и расстояние L можно увеличить до 8 м (бив).

Если при этом длина стропильной ноги превышает стандартную длину лесоматериалов, ее проектируют составной. На внутренних опорах подкосы нужно устанавливать с двух сторон — для погашения распора у основания стойки; угол между подкосом и стойкой не должен превышать... 45°.

У наружных стен во избежание срыва кровли ветром стропильные ноги через одну крепят проволочной скруткой (4... 6 мм) к костылю или ершу, заделанным либо в стену, либо к балочным элементам чердачного перекрытия. Диагональные (или накосные) стропильные балки, укладываемые в местах накосных ребер крыши, опираются в коньке либо на коньковый прогон, либо на прибоины стропильных ног. Стропильные ноги, устанавливаемые в углах, врубаются в диагональные балки, располагаясь с ними в одной плоскости. Эти диагональные балки имеют большую длину и большие нагрузки и потому поддерживаются дополнительными опорами в пролете в виде подкосов, стоек, шпренгелей. Стропильные ноги и накосные стропильные балки не должны соприкасаться с каменной кладкой карнизов стен во избежание загнивания. Для устройства обрешетки на карнизных свесах применяются деревянные антисептированные доски шириной 2 5... 40 мм, прикрепленные гвоздями сбоку к стропильным ногам и как бы продолжающие их вдоль ската в сторону свеса, такие прибоины называются кобылками. На диагональных стропильных балках эти кобылки прибиваются с двух сторон — вдоль двух скатов

Все размеры стропильных ног, обрешетки, подкосов и других определяются расчетом. Ширина досок, применяемых для стропил, обычно равна 40... 50 мм, брусьев —60... 140 Мм. Мауэрлаты выполняют из брусьев 140X160 или 160X180 мм либо из бревен 1 8 0... 200 мм, отесанных на два канта. Лежни имеют те же сечения при установке их на стены и расчетные сечения при установке на столбы. И мауэрлаты, и лежни антименные стены с подкладкой толя.

Из деревянных стропил в настоящее время в массовом строительстве чаще применяют дощатые главным образом из сборных укрупненных элементов заводского изготовления — в виде готовых к монтажу щитов. Стропильный щит состоит из стропильных ног, брусковой обрешетки и диагональных раскосов, придающих щитам жесткость. В простейшем случае щиты укладывают непосредственно на мауэрлаты и коныковые прогоны.

Не получили широкого распространения сборные надлонные железобетонные стропила несмотря на то, что они долговечны, экономичны, несгораемы. Стропильные ноги этих стропил выполняются в виде железобетонных балок прямоугольного или таврового сечения. По стропильным ногам можно применять обрешетки из дерева, металла, железобетонных брусков. В двух последних случаях шаг стропильных ног можно увеличить до 2... 3 м и целесообразнее применять типы кровли, которые по долговечности соответствовали бы несущим элементам крыши — например, волнистые асбестоцементные листы усиленного профиля с креплением на металлических кляммерах. При деревянных обрешётках 5 к стропильным ногам крепятся на скобах или болтах деревянные бруски, к которым прибивается обрешетка.

При применении сборных железобетонных плит ребра играют роль стропильных ног, а тонкостенные плиты являются элементом кровли.

Висячие стропила применяют в тех случаях, когда в здании внутренние опоры стены или столбы отсутствуют и вследствие значительного расстояния между наружными стенами устройство наслонных стропил с образованием скатов невозможно. В этих случаях пролет между наружными стенами перекрывают стропильными фермами. Применение в чердачных крышах этих ферм имеет целью решить одновременно два вопроса: при отсутствии внутренних вертикальных опор образовать одно-, двускатную крышу и при тех же условиях подвесить несущие конструкции чердачного перекрытия.

Стропильной фермой называют такую несущую конструкцию, которая состоит из системы стержней, шарниросоедененных своими концами. Места соединения называют узлами ферм. Стержни наружного контура образуют верхние и нижние пояса ферм. Расположенные внутри контура вертикальные стержни называются стойками (или подвесками), наклонные стержни — подкосами (или раскосами). Все стержни совместно, образуют решетку, вследствие чего фермы называют решетчатой конструкцией.

Наиболее целесообразный способ загружения такой конструкции — приложение нагрузок в узлах. В этом случае стержни работают только на сжатие или растяжение в отличие от стропильных ног-балок, работающих на изгиб. Так, при приложении нагрузки к верхнему узлу треугольной фермы наклонные элементы верхнего пояса работают на сжатие и в местах их опирания на наружные стены может возникнуть распор, если для его восприятия не сделать горизонтальный нижний стержень (затяжку), работающий на растяжение. Шарнир но соединенная в узлах треугольная система — простейшая ферма — укладывается через прокладки на стену с передачей стене только вертикальных опорных реакций.

Описанный характер работы этой фермы возможен в том случае, если на верхние узлы таких ферм укладывается продольный прогон, поддерживающий обычные наслонные стропильные ноги, укладываемые другим концом на мауэрлат (узел А). В этих случаях фермы ставятся на расстоянии не менее 3... 4 м друг от друга. При другом способе загружения висячих стропил на стержни верхнего пояса непосредственно опирается обрешетка, т. е. эти стержни становятся стропильными ногами и они работают не только на сжатие (как элемент ферм), но и на изгиб (как стропильная балка). Шаг таких ферм должен соответствовать шагу стропильных ног. Такой способ загружения целесообразен при расстояниях между опорами не более 6 м. При таких значениях L балки 5 чердачного перекрытия укладываются автономно непосредственно на наружные стены, т. е. вне всякой связи с вышележащей конструкцией крыш.

При пролетах порядка 8... 10м балки чердачных перекрытий во избежание неоправданного увеличения их размеров нуждаются в промежуточной опоре — продольном брусе 7. Этот прогон можно подвесить к висячим стропилам. Для этого в состав треугольной фермы нужно ввести подвеску 6; ее также называют «висячая бабка», В месте пересечения подвески с затяжкой образуется новый узел фермы, сокращающий размер затяжки и предотвращающий ее провисание. Последующие увеличения пролетов L требуют уменьшения расчетной длины стержней верхнего пояса (вводятся подкосы) и уменьшения расчетной длины балок чердачных перекрытий 5. Для этого вводятся дополнительные подвески с прогонами и т. д. При пролетах свыше 8 м экономически и технически целесообразнее висячие стропильные фермы ставить реже (через 3 ... 5 м), в узлах ферм располагать прогоны, по которым укладывают обычные наслонные стропила (первая схема загружения из вышерассмотренных).

Материал висячих стропил скатных крыш — в основном дерево в виде досок, брусьев, бревен. Растянутые элементы иногда выполняются из стальных стержней (фермы называют металлодеревянными). Редко применяются и металлические фермы.

Кровли

Основное назначение кровли — изоляция чердачного помещения от атмосферных осадков и ветра. Для устройства кровли применяются различные материалы, при выборе которых учитывается допустимый уклон кровли, а также строительные и экономические характеристики.

Металлическая кровля выполняется из оцинкованных или черных листов кровельной стали стандартных размеров: шириной 510... 710 мм, длиной 710...3000 мм, толщиной от 0,25 до 2 мм.

Листы соединяют между собой с помощью фальцев, которые бывают двух типов — стоячие и лежачие. Стоячие располагают вдоль скатов крыши, лежачие — поперек и в ендовах. Лежачие фальцы загибают в направлении стока воды; при небольших уклонах и в ендовах их делают для надежности двойными. Листы кровельной стали с заранее отогнутыми краями (так называемые «картины») укладывают на обрешетку крыши следующим образом. На расстоянии, равном длине картины, укладывают доски 50X200 мм, на которых картины скрепляются с помощью лежачего фальца. Между досками устанавливают обрешетку из брусков с шагом 250... 300 мм. В ендовых и у карнизного свеса на всей его длине обрешетку выполняют из досок без зазоров. Это делается для предотвращения срыва кровли ветром (на карнизном свесе) и для тщательной заделки кровли в ендове. Точно так же выполняют обрешетки при многих других типах кровель. Кровлю крепят к обрешетке кляммерами. Это узкая полоска кровельной стали, один конец которой прибивается под кровлей к обрешетке, другой запускается в стоячий фальц. Таким образом, никаких отверстий для крепежных изделий в листах кровли не делается. Для образования и закрепления свеса кровли к обрешетке через 700 мм прибивается Т-образный костыль из полосовой стали. Он имеет вынос на 100 мм от обрешетки, под который подгибают кровельную сталь с образованием капельника.

Удобство использования кровельной стали в том, что ей можно придать разные формы, что она имеет небольшую массу, и в том, что обеспечивает надежную гидроизоляцию даже при уклонах 12... 15%. Не случайно при многих других видах кровли ответственные места (ендовы и т. п.) выполняют из кровельной стали.

Недостатки — большой расход металла, необходимость периодической окраски через 3 ... 4 года (в том числе и оцинкованной, которую первый раз надо красить уже через 8... Шлет).

В массовом жилом строительстве наибольшее распространение получили кровли из асбестоцементных волнистых листов. Листы бывают нескольких типов, отличающихся размерами: обыкновенного профиля (высота волны 30 мм, толщина 5,5мм, длина 1200, ширина 686 мм), усиленного (соответственно 50; 8; 2800 и 1000 мм), среднего и унифицированного профилей (соответственно размеры: 4 5... 54; 6... 7,5; длина 1750, 2000 и 2500 мм; ширина 980, 1125, 1300 мм). В малоэтажном строительстве в основном применяют листы обыкновенного, среднего и унифицированного профилей. Усиленный профиль также изредка применяется в случаях устройства железобетонных стропил при большом шаге обрешетки (до 1360мм).

Листы укладывают по обрешетке из брусков 50X50 мм (с шагом 370 . . . 525 мм и более) с напусками: внахлестку поперек ската на 0,5 волны и вдоль ската. Величина нахлестки вдоль ската зависит от уклона кровли: при уклоне 33% — не менее 100... 120 мм, а при меньшем уклоне— не менее 200 мм. Крепление плит осуществляется оцинкованными шурупами или гвоздями с антикоррозионной шляпкой через отверстия, рассверленные в гребне волны. Под шляпкой эластичные шайбы из резины или рубероида предохраняют кровлю от протечек. Конек покрывают специальными фасонными элементами или досками. Свес кровли при организованном наружном водоотводе выполняют из кровельной стали, подводимой под асбестоцементные листы с устройством желоба. Существуют специальные профильные элементы из асбестоцемента для обрамления дымовых труб, ребер, ендов и т. п. Чаще же эти места выполняют из кровельной стали.

Кровлю из плоских асбестоцементных листов устраивают по сплошной или разреженной (с зазором 10... 20 мм) обрешетке из досок толщиной 25 мм. Рядовые плитки имеют размеры 400X400 и 300X300 мм. Кроме того, применяют одновременно и краевые, фризовые и коньковые плитки. Плитки крепят к настилу гвоздями, а между собой с помощью специальных противоветренных кнопок и скоб. Кровля имеет ряд преимуществ — долговечность, небольшую массу, негорючесть; однако она трудоемка и не применима при уклонах менее 30°.

Черепичные кровли наиболее долговечны. Благодаря большому разнообразию они позволяют получать богатую цветовую гамму и выразительность форм. Их недостаток— большой вес. Область применения этих кровель ограничена допустимым уклоном — не менее 30 ... 45° в зависимости от вида черепицы. В нашей стране наиболее распространены три вида: пазовая (штампованная и ленточная), плоская ленточная. Штампованная имеет пазы и гребни по краям, обеспечивающие водонепроницаемость сопряжений, при напуске черепицы на черепицу вдоль одной из боковых сторон и верхней на нижнюю. Обрешетку выполняют из брусков сечением 50X50 или 50X60 мм с шагом, соответствующим размеру черепицы, с учетом ее напуска (330, 260 мм и т. п.). Черепица имеет уступ с внутренней стороны, которым она «цепляется» за обрешетку. В другом уступе предусмотрено отверстие («серьга») через которое черепица дополнительно привязывается вязальной проволокой к обрешетке, чтобы ее не снесло ветром. Конец и ребра покрывают коньковой черепицей. Неплотности заделываются сложным или глиняным раствором. Для перемещения по кровле, для доступа к трубам и т. п. крыши оборудуют стремянками, крепящимися к металлическим скобам, выпущенным из конькового прогона.

Пазовая ленточная черепица имеет пазы только по краям, которые перекрывают только боковые швы. Это позволяет иметь кроющую длину в два ряда больше, чем у плоской ленточной (333 мм против 160 мм).

Плоская ленточная черепица проще по своей конструкции, чем пазовая. С нижней стороны она имеет только один выступ — шип, которым цепляется за бруски обрешетки. При укладке плоской черепицы особое внимание следует обратить на то, чтобы каждый шов между двумя черепицами находился над серединой плоскости нижележащей черепицы. Черепицу вдоль ската укладывают в два слоя с полным перекрытием швов, в том числе с небольшим напуском через слой. Недостаток ленточной черепицы — ее вес (60... 80 кг/м2 кровли).

Кровлю из естественного шифера выполняют так же, как кровлю из плоских асбестоцементных плит, прибивая гвоздями к обрешетке. Размеры естественного шифера достаточно разнообразны.

Кровли из рулонных материалов в скатных крышах применяют в основном для хозяйственных построек. Их делают из толя, рубероида. При уклоне более 15° — в два слоя, при меньшем уклоне — в три. Обрешетку выполняют в виде двойного дощатого настила. Нижние слои рулонных материалов (толь-кожа, пергамин) крепят к настилу специальными широкошляпочными гвоздями, верхние слои (толь с бронирующей насыпкой, бронированный рубероид) наклеивают на мастиках. Швы перекрывают при этом на 60 мм (трехслойные наклеивают перпендикулярно скату). В зависимости от уклона и материала кровель применяют мастики с разными свойствами по тугоплавкости и морозостойкости.

Весьма декоративны кровли из бронированных рубероидных плиток, покрытых цветной минеральной крошкой, впрессованной в покровный битумный слой. Плитки пришивают широкошляпочными гвоздями к сплошной обрешетке, к которой предварительно пришит слой пергамина. Плитки пришиваются с напуском в два-три слоя.

В районах, богатых лесом, применяют (в малоэтажном строительстве) деревянные кровли — тесовые; гонтовые и т. п. Уклон таких кровель не ниже 50°.

Организованный наружный водоотвод обязателен для зданий в 3 .. 5 этажей. При большей этажности применяют внутренний водосток. При неорганизованном водоотводе (до двух этажей включительно) вынос карниза должен быть не менее 0,6 м, а над входами и балконами обязательно устраивают козырьки.

Организованный наружный водоотвод осуществляется желобами, расположенными в нижней части кровли, и навесными водосточными трубами. Желоба бывают накладными, навесными и в .виде карнизов из железобетона. Накладные желоба состоят из изогнутой полосы кровельной стали, которая с помощью крюков из полосовой стали крепится к металлической Кровле. Уклон таких желобов достигается за счет постепенного уменьшения расстояния желоба от кромки крыши, причем у места слива дождевой воды в воронку водосточной трубы оно минимально. Лоток в этом месте направляет в воронку дождевую воду, откуда она поступает в водосточную трубу, далее в городскую ливневую канализацию.

Навесные желоба из кровельной стали подвешиваются на металлических крюках, которые крепятся к стропильным ногам или к кобылкам кровельной конструкции. Уклон желоба 1 . . .2% достигается за счет увеличения провисания крюков, причем дождевая вода поступает в воронку водосточной трубы сразу с двух сторон. В отличие от накладных желобов, которые применяются чаще на металлических кровлях, навесные желоба можно применять при любых кровельных покрытиях.

Карнизные желоба, как правило, выполняются из железобетона и имеют специальный профиль. Уклон в таких желобах создаётся дополнительным слоем бетона на дне желоба. Закрепляется карнизный железобетонный желоб в стене дома с применением анкера, заделанного в стену.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: