Альтернативные конструкции кровель Любая кровля должна быть прежде всего прочной, долговечной. Альтернативные строительные технологии предлагают строительство кровли из естественных местных натуральных материалов. Кровлей в альтернативном строительстве могут служить различные местные натуральные материалы: дерн, солома, камыш, черепица, гонт.

Правильно выполненная кровля из натуральных материалов долговечна и дешева. Подобная органичная архитектура создает гармонию с природной средой.

Дерновая кровля (Living Roof) Камышовая кровля Черепичная кровля Гонтовая кровля Дерновая кровля (Living Roof) Дерновая кровля имеет древнюю историю. В настоящее время альтернативная технология строительства дерновой кровли возрождена и сейчас ее часто называют Living Roof (живая крыша), т.к. на крышах в настоящее время устраивают не только лужайки, но и целые сады.

Рис. 1. Дом Р.Роя Earthwood Building School с дерновой кровлей и стенами, построенными по технологии cordwood masonry.

Сады на крышах являются порождение больших городов. В шумном и хаотичном городе остро чувствуется потребность в небольшом тихом уголке. Родоначальником садов на крышах является Берлин. В 1867 году берлинский архитектор Карл Рабитц удивил публику на всемирной выставке в Париже. Его зелёные насаждения на крыше парижская публика восприняла с восторгом. Тогда-то и вошло в архитектурный обиход понятие "живая крыша".

Рис. 2. Дерновая крыша в разрезе.

Преимущества дерновой кровли:

эстетические особенности дерновой кровли позволяют дому органично вписываться в окружающую среду;

живая крыша создает особенный микроклимат; при строительстве дерновой кровли используются местные натуральные и дешевые материалы.

Недостатки дерновой кровли:

очень большой вес, требующий прочной конструкции стропил и опорных колонн или стен; большая трудоемкость ремонта в случае недостаточно качественного устройства гидроизоляции.

Пример. Дерновую кровлю дома Р.Роя, изображенного на рис. 1, имеющую вес 94,3 т, поддерживают 16 колонн из бревен диаметром 40 см, а в центре - мощная дымовая труба.

Камышовая кровля Дом с камышовой кровлей являет собой яркий пример органичной архитектуры. В наше время возрождение традиций изготовления камышовой кровли обусловлено стремлением к созданию экологически чистого жилья, но у этой альтернативной строительной технологии есть, конечно, достоинства и недостатки.

Рис. 1. Экстерьер дома с камышовой кровлей.

Широкое распространение камышовая кровля получила, прежде всего, благодаря здоровому климату в доме с такой кровлей. Камыш обеспечивает эффективную теплоизоляцию и создает атмосферу необыкновенного уюта. Даже в сильные морозы температура воздуха на чердаке не достигает точки росы, при которой на поверхности потолка скапливается сконденсировавшаяся влага, т.к. при толщине камышовой кровли 35 см коэффициент теплопроводности составляет 0,32 Вт/(град*м2).

В летний период "мягкая" камышовая кровля защищает помещения от перегрева - в доме царит приятная прохлада. Камышовая кровля хорошо защищает дом и от дождевой воды. Даже при длительном дожде вода проникает в кровлю всего на 3...5 см.

Один из основных достоинств камышовой кровли является длительный срок ее службы. Чем круче скат, тем лучше стекает вода и тем долговечнее крыша, покрытая камышом. В европейских странах принято сооружать крыши с камышовой кровлей с уклоном не менее 50°. Считается, что при правильном проведении работ камышовая крыша прослужит 40...50 лет. За основу расчета принимается средняя величина выветривания камышовой кровли, равная 3...5 см в 10 лет.

Одним из основных недостатков камышовой кровли является пожароопасность, т.к. температура воспламенения камыша составляет 300°С. Попытки повысить огнестойкость материала пропиткой его огнезащитными составами признаны не соответствующими биологическим требованиям. Использование автоматических систем с устройствами пожарной сигнализации и дождевальными установками сильно удорожает строительство.

Оформление крыши с камышовой кровлей

Рис. 2. Дымовая труба размещена по линии конька камышовой кровли.

Для крыш с камышовой кровлей характерны красиво изогнутые линии слуховых окон, изящные переходы разжелобков, удачное размещение дымовых труб. Все переходы между сопрягаемыми элементами камышовой кровли обычно имеют округлую форму за счет укладки в этих местах более толстых (в 1,5...2 раза) слоев камыша. Дымовую трубу желательно размещать таким образом, чтобы линия конька проходила по ее центру.

Черепичная кровля Черепица - керамический материал, получаемый из глиняных масс путем формования и последующего обжига.

Сырьем для получения черепицы служат легкоплавкие глины типа кирпичных, но более жирные и палстичные, так как черепица имеет небольшую толщину.

Глиняную черепицу применяют для покрытия кровель в основном малоэтажных зданий.

Рис. 1. Землебитный дом с черепичной кровлей.

Преимущества глиняной черепицы:

огнестойкость; долговечность; незначительные эксплуатационные расходы; неограниченность сырья.

Недостатки глиняной черепицы:

значительная масса; хрупкость; трудоемкость изготовления; ручной способ укладки;

необходимость придания кровле большого уклона (50°) для обеспечения быстрого и свободного стока воды.

В настоящее время вырабатывают следующие типы черепицы:

пазовая штампованная; пазовая ленточная; плоская ленточная; волнистая ленточная; S-образная ленточная; коньковая желобчатая.

В зависимости от назначения черепица может быть:

рядовая - для покрытия скатов кровли; коньковая - для покрытия коньков и ребер; разжелобочная - для покрытия разжелобов; концевая (половинки, косяки) - для замыкания рядов; специального назначения.

К глиняной черепице предъявляются следующие требования:

черепица должна быть правильной формы с гладкими поверхностями и ровными краями, без отбитостей, трещин и известковых включений;

допускаются искривления поверхности и ребер черепицы не более чем на 3 мм; отбитие или смятие шипов допускается не более 1/3 высоты шипа; отклонения линейных размеров по длине должны составлять не более 5 мм; по ширине - не более 3 мм

(исключение составляет пазовая штампованная черепица); цвет черепицы должен быть однотонным, а структура черепицы в изломе однорядной; черепица должна быть нормально обожжена, о чем свидетельствует чистый, недребезжащий звук,

издаваемый при легком постукивании металлическим предметом; глубина пазов (фальцев) черепицы должна быть не менее 5 мм, высота шипов для подвески

штампованной черепицы - не менее 10 мм, ленточной - не менее 20 мм.

Гонтовая кровля Гонт получил огромную популярность в США, где им издавна не только покрывали кровлю, но и выполняли внешнюю облицовку стен каркасных домов. Это так называемый гонтовый стиль, в котором построен и знаменитый "маленький" коттедж (арх. Х. Девис). Этот внешне обычный американский каркасный дом имеет тщательно продуманную планировку и органично вписывается в природную среду.

Рис. 1. Знаменитый "маленький" коттедж арх. Х. Девиса (гонтовый стиль).

Гонт, применяемый для кровли, представляет собой клинообразную дощечку с пазом (шпунтом), расположенным вдоль завышенной кромки.

Рис. 2. Деревянный гонт.

Дощечка выпиливается вдоль волокон древесины и скос гонта в этом случае проходит поперек волокон. Дощечку выпиливают размером 500, 600, 700 мм по длине и 70, 80, 90, 100, 110 и 120 мм по ширине. Высота широкого ребра 15 мм, низкого - 3 мм. В высоком ребре устраивается трапециевидный паз глубиной 12 мм, шириной по кромке 5 мм, а на дне 3,5 мм.

Для изготовления гонта применяют древесину ели, сосны, пихты, кедра, осины. Древесина осины отличается стойкостью во влажной среде.

На продольных кромках гонта пороки древесины (обзол, отщепы, отколы) не допускаются.

Гонт перед укладкой обрабатывают антисептирующими и огнезащитными составами.

Конструкции крыш Конструктивные решения крыш зависят в основном от применяемых материалов. Использование для устройства крыш круглого материала, хотя и имеет многовековую традицию, но в настоящее время чаще всего используется обработанная древесина в виде брусьев и досок.

На кровлю действуют нагрузки от снега, собственного веса конструкций и кровельных материалов, а также ветра (рис. 1).

Рис. 1. Внешние воздействия на покрытие:I - чердак; II - чердачное перекрытие; III - несущая конструкция; IV - кровля; 1 - постоянные нагрузки (собственный вес); 2 - временные нагрузки (снег, эксплуатационные нагрузки); 3 - ветер (давление); 4 - ветер (отсос); 5 - воздействие температур окружающей среды; 6 - атмосферная влага (осадки, влажность воздуха); 7 - химически агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе; 8 - солнечная радиация; 9 - влага, содержащаяся в воздухе чердачного пространства.

Чердачные скатные крыши Расстояние между несущими конструкциями кровли Соединения деревянного каркаса Использование башмака колонны Использование башмака балки Использование крепежных уголков Прямые соединительные пластины Бесчердачные крыши

Чердачные скатные крыши

Чердачная скатная крыша состоит из несущих конструкций и кровли. Между такой крышей и чердачным перекрытием, находится чердак, используемый для размещения вентиляционных каналов (коробок), разводов

трубопроводов и т.п. При значительных уклонах чердачные пространства нередко используются для встроенных в них помещений.

В чердак зимой через чердачные перекрытия из помещений верхнего этажа проникают тепло и влага. Чем теплее чердак и чем теплопроводнее материал кровли, тем больше образуется конденсата (инея). При повышении наружной температуры конденсат тает, вызывая загнивание деревянных конструкций и коррозию металлических элементов. Увлажнение чердака может происходить также в результате проникания влажного воздуха из лестничных клеток, в связи с чем важное значение приобретает плотность притвора дверей и люков, ведущих на чердак.

Весьма важным и эффективным мероприятием против увлажнения чердачного пространства является его проветривание. Для этого устраивают вентиляционные отверстия под карнизом (приточные отверстия) и в коньке (вытяжные отверстия), а также слуховые окна. Несущая часть состоит из стропил, ферм, прогонов, панелей и других элементов (рис. 2, 3).

Рис. 2. Принципиальное решение несущей конструкции вальмовой крыши с применением ферм.

Рис. 3. План расположения ферм и стропил при устройстве четырехскатной вальмовой крыши:1 - дымовая труба.

В одноэтажных однопролетных домах шириной до 6 м крыши можно возводить с использованием простейших стропильных ферм, сбитых из досок сечением 50 х 150 мм (рис. 4, а). Их легко изготовить заранее, накладывая одну на другую, а затем установить, раскрепив диагональными ветровыми связями с внутренней стороны. Стропила и нижний пояс (затяжку) соединяют между собой на гвоздях или шурупах с помощью двухсторонних накладок из досок толщиной 25 мм.

Рис. 4. Конструктивные схемы и узлы двухскатных дощатых крыш:а, б - висячие стропила (фермы) для одноэтажных однопролетных зданий;в - наклонные стропила для одноэтажных двухпролетных зданий;г - висячие стропила (фермы) для мансардных однопролетных зданий;д - то же с ломаной крышей;е - то же для мансардных двухпролетных зданий.

При пролетах свыше 6 м, а также при больших снеговых нагрузках стропильную ферму необходимо усилить дополнительными внутренними раскосами (рис. 4, б). По конструктивным соображениям ее удобнее делать с двойными нижним и верхним поясами. В этом случае все элементы фермы (стропила, затяжку, подкосы и концевые вставки) можно делать из досок одинаковой толщины. Места примыкания подкосов к верхнему и нижнему поясам, а также стык досок затяжки следует усилить дощатыми накладками. Соединение отдельных элементов таких ферм лучше производить на шурупах или болтах.

Использование большепролетных стропильных ферм в одноэтажных домах позволяет отказаться от устройства средней несущей стены (вместе с фундаментами) и получить в доме свободную внутреннюю планировку. Вместе с тем, не следует забывать, что применение таких ферм может быть рекомендовано только при грамотном конструировании и тщательном выполнении заготовочных и монтажных работ.

Для одноэтажных двухпролетных зданий (со средней несущей стеной) двускатную крышу обычно делают, используя наслонные стропила, опирающиеся одним концом на наружную стену, а другим - на прогон или средние стойки (рис. 4, в). На коньке стропила соединяют между собой гвоздями внахлест либо с помощью дощатых накладок. При длине стропильных ног свыше 4 м устраивают подкосы. Наружные концы наслонных стропил опирают на подкладной распределительный брус (мауэрлат) сечением не менее 100 х 100 мм. Для удобства опирания снизу каждой стропильной ноги прибивают упорный брусок. Каждую вторую стропильную ногу крепят к наружной стене или к чердачным балкам ветровыми связями (проволочные хомуты, дощатые накладки).

Крыши в домах с мансардными помещениями при отсутствии средней опоры конструктивно решают так же, как стропильные фермы. Своеобразной затяжкой таких ферм являются балки междуэтажного перекрытия, в которые упираются стропила. Простейшая конструкция мансардной крыши - треугольная ферма прямолинейного очертания (рис. 4, г), применяемая при устройстве мансарды в однопролетных домах шириной до 6 м. Учитывая, что нижний пояс такой фермы является полом мансарды, его конструкцию принимают в виде двух параллельных балок сечением не менее 50 х 150 мм каждая. Горизонтальные схватки и вертикальные стойки также лучше делать спаренными из более тонких досок - это упрощает в дальнейшем обшивку стен и потолков мансарды.

Конструкция мансардной крыши с изломанными скатами (рис. 4, д) более сложная в изготовлении и может быть оправдана лишь при узких пролетах, когда габариты мансарды трудно вписать в простую треугольную форму крыши.

В домах со средней несущей стеной крышу над мансардой тоже делают на основе стропильных ферм (рис. 4, е), однако, ее нижний пояс, имеющий опору в центре нагрузки, может быть более легким.

Оптимальное сечение для стропил любых крыш (так же, как и для балок перекрытий) 50 х 150 мм.

Расстояние между несущими конструкциями кровли

В деревянных конструкциях расстояние между фермами составляет 0,9...1,0 м. При большой снеговой нагрузке на пологих крышах это расстояние следует уменьшать до 0,8...0,6 м, а на крышах с уклоном более 45° его можно увеличить до 1,2...1,4 м. Если крышу возводят со стропильными фермами, нижним поясом которых являются балки чердачного или междуэтажного перекрытия, то расстояние между ними следует принимать с учетом конструкции пола или потолка. При сооружении вальмовых и шатровых крыш могут применяться более легкие фермы и стропила при меньших уклонах кровель, чем в двухскатных крышах. Вальмовая крыша, собранная из готовых ферм (с расстоянием между ними 1200 мм), показана на рис. 2 и 3.

Если пролеты слишком большие, то нужно проверить по чертежу ширину опорной поверхности ферм и при необходимости уменьшить расстояние между ними таким образом, чтобы расчетное давление на опорное соединение не было превышено.

Если ферма оказывается на месте, где проходят дымовые трубы, то ее переносят и располагают так, чтобы она находилась на расстоянии не менее 100 мм от трубы. Расстояние между фермами, оказавшееся большим в месте прохода группы труб, заполняется сплошной решеткой.

Конструкции ферм, изготовленных из одной части и двух частей, показаны на рис. 5. Фермы, состоящие из двух частей, применяют при длинных пролетах, а также в том случае, когда дом стоят на склоне и крыша имеет разные уровни (рис. 5, б и в).

Рис. 5. Примеры установки ферм:а - при опоре ферм на верхний пояс каркаса наружных стен в однопролетном решении;б - при выполнении конструкции крыши из полуферм, опирающихся на балки, в двухпролетном решении;в - при выполнении конструкции крыши из полуферм, расположенных в разных уровнях, в двухпролетном решении.

Если в доме будет использоваться чердак, то фермы заменяют конструкцией из рам (рис. 6).

Рис. 6. Деревянные фермы для дома с мансардным этажом:а - применение ферм в двухпролетном решении с дополнительным усилением перекрытия деревянными балками;б - принципиальная схема опорного узла фермы;в - схема установки ферм при однопролетном решении.

Дополнительно к конструкции, состоящей из ферм, применяют несущую стену, чтобы прогибы несущих элементов оставались в допустимых пределах. Чтобы увеличить ширину чердака, каркас наружной стены дома с мансардным этажом можно приподнять. В чердачном помещении высотой от 0,6 м и выше отделку стен, полов и потолков выполняют так же, как и на жилом этаже. Однако в комнате для того, чтобы там можно было поместить необходимую мебель, оборудование и проложить арматуру около стен, свободная внутренняя высота должна быть около 0,8 м.

Соединения деревянного каркаса

Части каркаса соединяют с помощью гвоздей или специальных соединительных элементов, которые изготовляют из листовой оцинкованной стали толщиной 2...4 мм.

Рис. 7. Типы угловых соединительных элементов.

Эти элементы имеют изогнутую форму и соединительные кронштейны с отверстиями. Преимуществом таких элементов является прочность крепления, поэтому их можно использовать в соединениях, несущих большие нагрузки. Кроме того, они не портят внешний вид дома и при их применении можно избежать растрескивания древесины, т.к. исключается использование гвоздей большей толщины, чем предусмотрено.

Для соединения частей каркаса служат гребенчатые гвозди, имеющие конусообразную форму шляпки. Благодаря этому гвоздь утапливается в отверстии. Соединения, выполненные таким образом, при увеличении на них нагрузки снижают до минимума возможные продольные и поперечные смещения.

Использование башмака колонны

Рис. 8. Тип башмаков колонны:а - регулируемый B;б - регулируемый DB;в - регулируемый IB;

г - регулируемый I.

Рис. 9. Использование башмака колонны:а - модель П-образного крепления;б - модель Т-образного крепления;1 - оцинкованные болты (вместо болтов могут применяться шурупы с шестигранными головками); 2 - диапазон регулировки высоты.

Башмак (рис. 8, а, г) закрепляют (заанкеривают) в бетон или крепят (рис. 8, б, в) болтами к основанию. Высоту установки при необходимости можно регулировать. Допуск регулирования в вертикальном направлении +25 мм. Тип башмака колонны подбирают с учетом нагрузки на нее.

Использование башмака балки

Рис. 10. Типы башмаков балки:1 - обычный; 2 - тип 1; 3 - тип B; 4 - тип 2; 5 - специальный.

Башмак служит для соединения балок к колоннам или другим балкам. Применяются главным образом два типа башмака. В первом случае крепежные крылья вертикальной части загнуты внутрь, при этом башмак может оставаться видимым (рис. 10, типы 2 и 4). Во втором случае башмаки балки, попадающие под облицовку, снабжены крыльями, загнутыми наружу, при этом их легче крепить к основанию (рис. 10, типы 1, 3, 5).

Рис. 11. Соединение конструкций с помощью крепежных элементов.

Использование крепежных уголков

Рис. 12. Использование угловых крепежных элементов при установке балок или стропил крыши.Гвозди расположены наиболее выгодно с точки зрения нагрузки.

Крепежные уголки применяют, например, при соединении стены или верхнего стягивающего бруса с кровельной фермой. Крепежное профилирование делает пластину устойчивой к изгибам.

Прямые соединительные пластины

Рис. 13. Прямые пластины для гвоздевых соединений деревянных элементов:1 - оцинкованная сталь; 2 - ребристые гвозди.

Эти элементы используются при выполнении креплений в стыковых швах, в которых на соединение направлены нагрузки, связанные с растяжением.

Бесчердачные крыши

Бесчердачные крыши подразделяются на:

невентилируемые; частично вентилируемые; вентилируемые наружным воздухом.

Невентилируемые крыши применяют в тех случаях, когда исключается накопление влаги в покрытии в период эксплуатации. Такие покрытия могут выполняться с теплоизоляцией, совмещенной с несущей конструкцией.

Основными элементами совмещенной крыши являются:

настил; утеплитель; пароизоляция; кровля.

Пароизоляционный слой в виде одного или двух слоев рубероида или пергамина на мастике предусматривают для защиты теплоизоляции от увлажнения водяными парами, проникающими со стороны внутренних помещений. В качестве утеплителя применяют плитные или сыпучие теплоизоляционные материалы. Поверх теплоизоляции делают выравнивающий слой (стяжку) из цементного раствора. По стяжке устраивают кровлю. Ее выполняют из рулонных кровельных материлов в несколько слоев. Наклеивают их на холодную или горячую мастику. Для защиты гидроизоляционного ковра от повреждений делают защитный слой в виде насыпок из песка или мелкозернистого гравия, втопленного в верхний слой мастики, или слоя рубероида.

Частично вентилируемые крыши имеют в материале панели каналы, расположенные в верхней толще панели.

Вентилируемые крыши имеют сплошные воздушные прослойки, осушающие покрытие зимой и предохраняющие его от перегрева солнечными лучами летом.

Конструкция совмещенной крыши состоит из нескольких слоев материалов:

несущий элемент, например, железобетонная плита, которую снизу отделывают под потолок помещения верхнего этажа;

пароизоляция из одного или двух слоев рубероида на мастике; утеплитель - плиты ячеистого бетона или засыпка из керамзита, шлака и подобных высокопористых

материалов; кровля из рулонного материала, выполняемая из рубероида, бикроста и т.п.; защитный слой, выполняемый из мелкого гравия или просеянного шлака, втопленного в окрасочный слой

битума.

При невентилируемой крыше по утеплителю устраивают стяжку.

Типы крыш В зависимости от уклона скатов крыши бывают скатные (больше 10%) и плоские (до 2,5%).

В индивидуальном жилищном строительстве, как правило, используются скатные и пологоскатные крыши. В плоских крышах возможно образование застоя воды на кровле и, как следствие, появление в этих местах протечек. Достоиством плоских крыш является возможность использования их для различных целей.

По конструктивному решению крыши могут быть:

чердачными (раздельными); бесчердачными (совмещенными).

Чердачные крыши бывают:

утепленными; холодными.

В бесчердачных (совмещенных) крышах несущие элементы служат перекрытием верхнего этажа здания. Бесчердачные крыши бывают:

вентилируемыми; частично вентилируемыми; невентилируемыми.

По условиям эксплуатации крыши бывают:

эксплуатируемыми; неэксплуатируемыми.

Тип крыши определяется в основном ее геометрической формой и материалом кровли.

По форме крыши бывают:

односкатные; двускатные; мансардные; вальмовые; шатровые; многощипцовые.

Рис. 1. Основные типы крыш

Односкатная крыша (рис. 1, а) своей плоскостью (скатом) опирается на несущие стены, имеющие разную высоту. Односкатную крышу, как и плоскую, в жилых домах применяют не часто. Ее конструктивная простота чаще всего используется в зданиях требующих надежности и экономичности. Эта крыша больше всего подходит для строительства хозяйственных построек.

Двускатная крыша (рис. 1, б) состоит из двух плоскостей-скатов, опирающихся на несущие стены одинаковой высоты. Пространство между скатами, имеющее треугольную форму, называется щипцами или фронтонами. Двускатная крыша является наиболее распространенной формой крыши в малоэтажных домах. Она имеет достаточно выразительный внешний вид, проста в изготовлении и надежна в эксплуатации. Конструкция двускатной крыши позволяет использовать любые кровельные материалы, применяемые в строительстве.

Разновидностью двускатной крыши является ломаная (мансардная) крыша (рис. 1, в), которую достаточно часто устраивают при использовании чердачного пространства под мансардные жилые помещения. Форма этой крыши по сравнению с обычной двускатной позволяет увеличить используемые площадь и объем чердачного пространства. Вместе с тем ломаный профиль крыши сложнее в изготовлении, несколько архаичен по форме и образует, как правило, непроходной чердак над мансардными помещениями. Исходя из эстетических соображений мансарду, конечно же, целесообразнее встраивать в двускатную крышу.

Крыша, образованная двумя трапециидальными скатами и двумя торцевыми треугольными называется вальмовой четырехскатной (рис. 1, д). Бывают и двускатные вальмовые (полувальмовые) крыши, когда фронтоны срезаны (рис. 1, е). Вальмовая крыша считается традиционной для южный районов. В связи с отсутствием фронтонов она экономичнее двускатной по расходу стеновых материалов. Вместе с тем, имея наклонные ребра на границе скатов

и вальм, такая крыша требует установки сложных стропил и дополнительных работ по подгонке кровельных материалов.

При квадратном плане дома вальмовая крыша становится шатровой (рис. 1, г) с однотипным конструктивным решением всех четырех треугольных скатов, сходящихся в одной верхней точке. Такая крыша по монтажу несущих конструкций более технологична, чем вальмовая, хотя по сложности кровельных работ не уступает ей.

Устройство на крыше фонарей верхнего света (рис. 2, з) позволяет организовать эффективное освещение и вентиляцию помещений при увеличении общей ширины здания. Подобные решения весьма широко использовал еще Ф. Л. Райт.

Сводчатая крыша (рис. 1, и) в поперечном сечении может быть очерчена дугой окружности или иной геометрической кривой.

Складчатая крыша (рис. 2, к) образуется от соединения отдельных трапециидальных элементов - складок.

Куполообразная крыша (рис. 2, л) по очертанию представляет собой половину шара со сплошным опиранием на цилиндрическую стену.

Многощипцовая крыша (рис. 1, н) образуется от соединения скатов плоскостей. Ее устраивают на домах со сложным планом, при покрытии пристроек, боковом освещении мансард, образовании фронтонов над входами и т.п. При устройстве таких крыш неизбежны ендовы (разжелобки), значительно усложняющие конструкцию крыши и требующие тщательного выполнения кровельных работ.

Крестовый свод представляет собой четыре сомкнутых арочных свода (рис. 1, м).

Сферическая оболочка (рис. 1, о) по очертанию представляет собой свод, опирающийся в нескольких точках на основание. Пространство между опорами обычно используют для устройства светопрозрачных фонарей.

Плоская крыша (рис. 2, п) опирается на несущие стены, имеющие одинаковую высоту.

Крыша из косых поверхностей (рис. 1, ж) состоит из нескольких пологих плоскостей, опирающихся на несущие стены, стоящие на разных уровнях.

Шпилеобразная крыша (рис. 1, р) состоит из нескольких крутых треугольников-скатов, соединяющихся в вершине.

В настоящее время в индивидуальном строительстве применяют крыши всех вышеперечисленных типов.

Пересечения скатов крыши образуют двугранные углы. Если они обращены книзу, из называют разжелобами, или ендовами, если кверху, то ребрами. Верхнее ребро, расположенное горизонтально, называют коньком, а нижнюю часть ската - свесом.

Величина уклона ската и долговечность крыши зависят от материала кровли, а также от климатических условий

При выборе формы крыши следует учитывать не только ее эксплуатационные, но и декоративно-художественные качества. Крыша в малоэтажном доме составляет значительную часть его объема и существенно влияет на общее архитектурное решение.

Большое значение при устройстве крыши имеет правильный выбор кровельного материала. От него в значительной степени зависят надежность и долговечность крыши, а также ее внешний вид.

Теплая кровля

В условиях плотной городской застройки мансарда, находясь как правило вне зоны затенения соседних домов, является перспективным объектом внедрения солнечных технологий.

Проектирование и строительство мансард с автономным теплоснабжением

Признано, что одним из перспективных направлений реконструкции застройки является надстройка мансардных этажей существующих зданий. Подобная реконструкция экономически выгодна, поскольку обеспечивая город дополнительной жилой и офисной площадью, не нуждается в отводе новых участков под строительство, в инженерной подготовке территории, в прокладке сетей тепло- и водоснабжения и т.д. Надстройка мансардных этажей может стать еще более эффективной именно в условиях Владивостока, в силу его своеобразных природно-климатических условий, уникальных для крупных городов России. Отличаясь достаточно суровой зимой, город буквально залит солнечным теплом. За год на юге Приморья поступает 1681,3 кВт/ч солнечной радиации на квадратный метр, и большая ее часть приходится на зимний период. В перспективе внедрение энергоэффективной архитектуры мансард способно полностью исключить дополнительные нагрузки на городские сети теплоснабжения при уплотнении фонда существующей застройки. А в условиях плотной городской застройки именно кровля здания, как правило находясь вне зоны затенения соседних домов, является перспективным объектом внедрения солнечных технологий. Более того, надстройка мансард практически не повлияет на уже сложившийся комфорт дворов и квартир. Новые нормы инсоляции учитывают более низкое солнце в октябре (ранее в сентябре) и поэтому более жестко

контролируют рост этажности существующих зданий. Тогда как одновременное снижение продолжительности инсоляции квартир на час сузило инсоляционный сектор окна в плане. Что и позволило сейчас вписывать в существующие дворы многоэтажные дома - башни, закрывая вид из окон жильцам, но не нарушая норм. Используя уже освоенные архитектурно-строительным комплексом города технологии можно решить следующие задачи:1. Обеспечить круглогодичное автономное горячее водоснабжение надстраиваемых мансард на 80%. (20% электроподогрев по ночному тарифу в пасмурные погоды). Для горячего водоснабжения семьи из 3-4 человек необходимо порядка 5 кв. метров кровли, занятой коллекторами. Поэтому скатная кровля достаточно большой площади при ее ориентации на юг может обеспечить горячей водой круглый год не только новоселов, но и жильцов верхних квартир.2. Покрыть на 30% (до 50%*) потребности в отоплении мансард, используя те же солнечные коллекторы водяного теплоснабжения, расположенные в плоскости скатной кровли. 3. Закладывая в архитектуру мансард только принцип непосредственного (прямого) солнечного отопления пространств через мансардные окна и зенитные фонари, дополнительно обеспечить от 30% и более потребности в тепле зимой.Технология прямого солнечного обогрева основана на 'парниковом' эффекте стеклопакета с теплоизолирующей пленкой. Накопленное за день термальным массивом (каменная стена за стеклом, пол - керамогранит по ж/б плите - или массивный камин под зенитным фонарем) солнечное тепло обеспечивает сохранение комфортных температур в помещении в ночное время. Эффективность технологии зависит от площади, ориентации и угла наклона проемов, материала и объема термального массива, планировочного решения мансарды и теплоизоляции кровельного пирога. Практически эту технологию можно назвать технологией грамотного архитектурного проектирования. Сам процесс строительства мансарды обойдется дороже. Но увеличение затрат на строительство от общей стоимости в среднем на 10% в сравнении с традиционной архитектурой (витражи, термальные массивы, коллекторы) по статистическим данным (США) окупается за 5 - 10 лет в зависимости от цены на энергоносители.Основные элементы солнечных установок водяного теплоснабжения - встраиваемые в плоскость кровли коллекторы, обеспечивающие разогрев теплоносителя, теплообменник и бак - аккумулятор горячей воды. Технология производства, монтажа и эксплуатации отечественных установок отработана в нашем городе на практике Лабораторией нетрадиционной энергетики ИПМТ ДВО РАН с 1990 г. На рынке города с 2002 г. также представлены коллекторы германских фирм ESTEC и SCHUCO - мировых лидеров солнечных технологий. Готовая система COMFORT на базе 6 коллекторов (рабочая поверхность порядка 9 кв.м.), обеспечивающая 80% затрат на горячее водоснабжение и до 50% * затрат на отопление семьи из 2-5 человек, стоит 9020 евро. (*статистика по системе за 1 год).Программа внедрения энергоэффективной архитектуры мансард может быть реализована в следующей последовательности: - Переход на автономное бытовое горячее водоснабжение и использование технологии прямого обогрева как дополнительного источника теплоснабжения в архитектуре мансард; - Выполнение и реализация пилотного (демонстрационного) проекта мансарды с полностью автономным теплоснабжением, использующего весь комплекс солнечных технологий;- По результатам реализации пилотного проекта переход на проектирование мансард с полностью автономным теплоснабжением в реконструируемой застройке и новом строительстве.Программа предложена администрации г.Владивостока. О других 'солнечных' проектах смотри сайт автора http://www.pal-antvladiv.newmail.ru

Павел Казанцев, кандидат архитектуры, доцент, Владивосток

Конструкции крыш Конструктивные решения крыш зависят в основном от применяемых материалов. Использование для устройства крыш круглого материала, хотя и имеет многовековую традицию, но в настоящее время чаще всего используется обработанная древесина в виде брусьев и досок.

На кровлю действуют нагрузки от снега, собственного веса конструкций и кровельных материалов, а также ветра (рис. 1).

Рис. 1. Внешние воздействия на покрытие:I - чердак; II - чердачное перекрытие; III - несущая конструкция; IV - кровля; 1 - постоянные нагрузки (собственный вес); 2 - временные нагрузки (снег, эксплуатационные нагрузки); 3 - ветер (давление); 4 - ветер (отсос); 5 - воздействие температур окружающей среды; 6 - атмосферная влага (осадки, влажность воздуха); 7 - химически агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе; 8 - солнечная радиация; 9 - влага, содержащаяся в воздухе чердачного пространства.

Чердачные скатные крыши Расстояние между несущими конструкциями кровли Соединения деревянного каркаса Использование башмака колонны Использование башмака балки Использование крепежных уголков Прямые соединительные пластины Бесчердачные крыши

Чердачные скатные крыши

Чердачная скатная крыша состоит из несущих конструкций и кровли. Между такой крышей и чердачным перекрытием, находится чердак, используемый для размещения вентиляционных каналов (коробок), разводов трубопроводов и т.п. При значительных уклонах чердачные пространства нередко используются для встроенных в них помещений.

В чердак зимой через чердачные перекрытия из помещений верхнего этажа проникают тепло и влага. Чем теплее чердак и чем теплопроводнее материал кровли, тем больше образуется конденсата (инея). При повышении наружной температуры конденсат тает, вызывая загнивание деревянных конструкций и коррозию металлических элементов. Увлажнение чердака может происходить также в результате проникания влажного воздуха из лестничных клеток, в связи с чем важное значение приобретает плотность притвора дверей и люков, ведущих на чердак.

Весьма важным и эффективным мероприятием против увлажнения чердачного пространства является его проветривание. Для этого устраивают вентиляционные отверстия под карнизом (приточные отверстия) и в коньке (вытяжные отверстия), а также слуховые окна. Несущая часть состоит из стропил, ферм, прогонов, панелей и других элементов (рис. 2, 3).

Рис. 2. Принципиальное решение несущей конструкции вальмовой крыши с применением ферм.

Рис. 3. План расположения ферм и стропил при устройстве четырехскатной вальмовой крыши:1 - дымовая труба.

В одноэтажных однопролетных домах шириной до 6 м крыши можно возводить с использованием простейших стропильных ферм, сбитых из досок сечением 50 х 150 мм (рис. 4, а). Их легко изготовить заранее, накладывая одну на другую, а затем установить, раскрепив диагональными ветровыми связями с внутренней стороны. Стропила и нижний пояс (затяжку) соединяют между собой на гвоздях или шурупах с помощью двухсторонних накладок из досок толщиной 25 мм.

Рис. 4. Конструктивные схемы и узлы двухскатных дощатых крыш:а, б - висячие стропила (фермы) для одноэтажных однопролетных зданий;в - наклонные стропила для одноэтажных двухпролетных зданий;г - висячие стропила (фермы) для мансардных однопролетных зданий;д - то же с ломаной крышей;е - то же для мансардных двухпролетных зданий.

При пролетах свыше 6 м, а также при больших снеговых нагрузках стропильную ферму необходимо усилить дополнительными внутренними раскосами (рис. 4, б). По конструктивным соображениям ее удобнее делать с двойными нижним и верхним поясами. В этом случае все элементы фермы (стропила, затяжку, подкосы и концевые вставки) можно делать из досок одинаковой толщины. Места примыкания подкосов к верхнему и нижнему поясам, а также стык досок затяжки следует усилить дощатыми накладками. Соединение отдельных элементов таких ферм лучше производить на шурупах или болтах.

Использование большепролетных стропильных ферм в одноэтажных домах позволяет отказаться от устройства средней несущей стены (вместе с фундаментами) и получить в доме свободную внутреннюю планировку. Вместе с тем, не следует забывать, что применение таких ферм может быть рекомендовано только при грамотном конструировании и тщательном выполнении заготовочных и монтажных работ.

Для одноэтажных двухпролетных зданий (со средней несущей стеной) двускатную крышу обычно делают, используя наслонные стропила, опирающиеся одним концом на наружную стену, а другим - на прогон или средние стойки (рис. 4, в). На коньке стропила соединяют между собой гвоздями внахлест либо с помощью дощатых накладок. При длине стропильных ног свыше 4 м устраивают подкосы. Наружные концы наслонных стропил опирают на подкладной распределительный брус (мауэрлат) сечением не менее 100 х 100 мм. Для удобства опирания снизу каждой стропильной ноги прибивают упорный брусок. Каждую вторую стропильную ногу крепят к наружной стене или к чердачным балкам ветровыми связями (проволочные хомуты, дощатые накладки).

Крыши в домах с мансардными помещениями при отсутствии средней опоры конструктивно решают так же, как стропильные фермы. Своеобразной затяжкой таких ферм являются балки междуэтажного перекрытия, в которые упираются стропила. Простейшая конструкция мансардной крыши - треугольная ферма прямолинейного очертания (рис. 4, г), применяемая при устройстве мансарды в однопролетных домах шириной до 6 м. Учитывая, что нижний пояс такой фермы является полом мансарды, его конструкцию принимают в виде двух параллельных балок сечением не менее 50 х 150 мм каждая. Горизонтальные схватки и вертикальные стойки также лучше делать спаренными из более тонких досок - это упрощает в дальнейшем обшивку стен и потолков мансарды.

Конструкция мансардной крыши с изломанными скатами (рис. 4, д) более сложная в изготовлении и может быть оправдана лишь при узких пролетах, когда габариты мансарды трудно вписать в простую треугольную форму крыши.

В домах со средней несущей стеной крышу над мансардой тоже делают на основе стропильных ферм (рис. 4, е), однако, ее нижний пояс, имеющий опору в центре нагрузки, может быть более легким.

Оптимальное сечение для стропил любых крыш (так же, как и для балок перекрытий) 50 х 150 мм.

Расстояние между несущими конструкциями кровли

В деревянных конструкциях расстояние между фермами составляет 0,9...1,0 м. При большой снеговой нагрузке на пологих крышах это расстояние следует уменьшать до 0,8...0,6 м, а на крышах с уклоном более 45° его можно увеличить до 1,2...1,4 м. Если крышу возводят со стропильными фермами, нижним поясом которых являются балки чердачного или междуэтажного перекрытия, то расстояние между ними следует принимать с учетом конструкции пола или потолка. При сооружении вальмовых и шатровых крыш могут применяться более легкие фермы и стропила при меньших уклонах кровель, чем в двухскатных крышах. Вальмовая крыша, собранная из готовых ферм (с расстоянием между ними 1200 мм), показана на рис. 2 и 3.

Если пролеты слишком большие, то нужно проверить по чертежу ширину опорной поверхности ферм и при необходимости уменьшить расстояние между ними таким образом, чтобы расчетное давление на опорное соединение не было превышено.

Если ферма оказывается на месте, где проходят дымовые трубы, то ее переносят и располагают так, чтобы она находилась на расстоянии не менее 100 мм от трубы. Расстояние между фермами, оказавшееся большим в месте прохода группы труб, заполняется сплошной решеткой.

Конструкции ферм, изготовленных из одной части и двух частей, показаны на рис. 5. Фермы, состоящие из двух частей, применяют при длинных пролетах, а также в том случае, когда дом стоят на склоне и крыша имеет разные уровни (рис. 5, б и в).

Рис. 5. Примеры установки ферм:а - при опоре ферм на верхний пояс каркаса наружных стен в однопролетном решении;б - при выполнении конструкции крыши из полуферм, опирающихся на балки, в двухпролетном решении;в - при выполнении конструкции крыши из полуферм, расположенных в разных уровнях, в двухпролетном решении.

Если в доме будет использоваться чердак, то фермы заменяют конструкцией из рам (рис. 6).

Рис. 6. Деревянные фермы для дома с мансардным этажом:а - применение ферм в двухпролетном решении с дополнительным усилением перекрытия деревянными балками;б - принципиальная схема опорного узла фермы;в - схема установки ферм при однопролетном решении.

Дополнительно к конструкции, состоящей из ферм, применяют несущую стену, чтобы прогибы несущих элементов оставались в допустимых пределах. Чтобы увеличить ширину чердака, каркас наружной стены дома с мансардным этажом можно приподнять. В чердачном помещении высотой от 0,6 м и выше отделку стен, полов и потолков выполняют так же, как и на жилом этаже. Однако в комнате для того, чтобы там можно было поместить необходимую мебель, оборудование и проложить арматуру около стен, свободная внутренняя высота должна быть около 0,8 м.

Соединения деревянного каркаса

Части каркаса соединяют с помощью гвоздей или специальных соединительных элементов, которые изготовляют из листовой оцинкованной стали толщиной 2...4 мм.

Рис. 7. Типы угловых соединительных элементов.

Эти элементы имеют изогнутую форму и соединительные кронштейны с отверстиями. Преимуществом таких элементов является прочность крепления, поэтому их можно использовать в соединениях, несущих большие нагрузки. Кроме того, они не портят внешний вид дома и при их применении можно избежать растрескивания древесины, т.к. исключается использование гвоздей большей толщины, чем предусмотрено.

Для соединения частей каркаса служат гребенчатые гвозди, имеющие конусообразную форму шляпки. Благодаря этому гвоздь утапливается в отверстии. Соединения, выполненные таким образом, при увеличении на них нагрузки снижают до минимума возможные продольные и поперечные смещения.

Использование башмака колонны

Рис. 8. Тип башмаков колонны:а - регулируемый B;б - регулируемый DB;в - регулируемый IB;

г - регулируемый I.

Рис. 9. Использование башмака колонны:а - модель П-образного крепления;б - модель Т-образного крепления;1 - оцинкованные болты (вместо болтов могут применяться шурупы с шестигранными головками); 2 - диапазон регулировки высоты.

Башмак (рис. 8, а, г) закрепляют (заанкеривают) в бетон или крепят (рис. 8, б, в) болтами к основанию. Высоту установки при необходимости можно регулировать. Допуск регулирования в вертикальном направлении +25 мм. Тип башмака колонны подбирают с учетом нагрузки на нее.

Использование башмака балки

Рис. 10. Типы башмаков балки:1 - обычный; 2 - тип 1; 3 - тип B; 4 - тип 2; 5 - специальный.

Башмак служит для соединения балок к колоннам или другим балкам. Применяются главным образом два типа башмака. В первом случае крепежные крылья вертикальной части загнуты внутрь, при этом башмак может оставаться видимым (рис. 10, типы 2 и 4). Во втором случае башмаки балки, попадающие под облицовку, снабжены крыльями, загнутыми наружу, при этом их легче крепить к основанию (рис. 10, типы 1, 3, 5).

Рис. 11. Соединение конструкций с помощью крепежных элементов.

Использование крепежных уголков

Рис. 12. Использование угловых крепежных элементов при установке балок или стропил крыши.Гвозди расположены наиболее выгодно с точки зрения нагрузки.

Крепежные уголки применяют, например, при соединении стены или верхнего стягивающего бруса с кровельной фермой. Крепежное профилирование делает пластину устойчивой к изгибам.

Прямые соединительные пластины

Рис. 13. Прямые пластины для гвоздевых соединений деревянных элементов:1 - оцинкованная сталь; 2 - ребристые гвозди.

Эти элементы используются при выполнении креплений в стыковых швах, в которых на соединение направлены нагрузки, связанные с растяжением.

Бесчердачные крыши

Бесчердачные крыши подразделяются на:

невентилируемые; частично вентилируемые; вентилируемые наружным воздухом.

Невентилируемые крыши применяют в тех случаях, когда исключается накопление влаги в покрытии в период эксплуатации. Такие покрытия могут выполняться с теплоизоляцией, совмещенной с несущей конструкцией.

Основными элементами совмещенной крыши являются:

настил; утеплитель; пароизоляция; кровля.

Пароизоляционный слой в виде одного или двух слоев рубероида или пергамина на мастике предусматривают для защиты теплоизоляции от увлажнения водяными парами, проникающими со стороны внутренних помещений. В качестве утеплителя применяют плитные или сыпучие теплоизоляционные материалы. Поверх теплоизоляции делают выравнивающий слой (стяжку) из цементного раствора. По стяжке устраивают кровлю. Ее выполняют из рулонных кровельных материлов в несколько слоев. Наклеивают их на холодную или горячую мастику. Для защиты гидроизоляционного ковра от повреждений делают защитный слой в виде насыпок из песка или мелкозернистого гравия, втопленного в верхний слой мастики, или слоя рубероида.

Частично вентилируемые крыши имеют в материале панели каналы, расположенные в верхней толще панели.

Вентилируемые крыши имеют сплошные воздушные прослойки, осушающие покрытие зимой и предохраняющие его от перегрева солнечными лучами летом.

Конструкция совмещенной крыши состоит из нескольких слоев материалов:

несущий элемент, например, железобетонная плита, которую снизу отделывают под потолок помещения верхнего этажа;

пароизоляция из одного или двух слоев рубероида на мастике; утеплитель - плиты ячеистого бетона или засыпка из керамзита, шлака и подобных высокопористых

материалов; кровля из рулонного материала, выполняемая из рубероида, бикроста и т.п.; защитный слой, выполняемый из мелкого гравия или просеянного шлака, втопленного в окрасочный слой

битума.

При невентилируемой крыше по утеплителю устраивают стяжку.

Типы крыш В зависимости от уклона скатов крыши бывают скатные (больше 10%) и плоские (до 2,5%).

В индивидуальном жилищном строительстве, как правило, используются скатные и пологоскатные крыши. В плоских крышах возможно образование застоя воды на кровле и, как следствие, появление в этих местах протечек. Достоиством плоских крыш является возможность использования их для различных целей.

По конструктивному решению крыши могут быть:

чердачными (раздельными); бесчердачными (совмещенными).

Чердачные крыши бывают:

утепленными; холодными.

В бесчердачных (совмещенных) крышах несущие элементы служат перекрытием верхнего этажа здания. Бесчердачные крыши бывают:

вентилируемыми; частично вентилируемыми; невентилируемыми.

По условиям эксплуатации крыши бывают:

эксплуатируемыми; неэксплуатируемыми.

Тип крыши определяется в основном ее геометрической формой и материалом кровли.

По форме крыши бывают:

односкатные; двускатные; мансардные; вальмовые; шатровые; многощипцовые.

Рис. 1. Основные типы крыш

Односкатная крыша (рис. 1, а) своей плоскостью (скатом) опирается на несущие стены, имеющие разную высоту. Односкатную крышу, как и плоскую, в жилых домах применяют не часто. Ее конструктивная простота чаще всего используется в зданиях требующих надежности и экономичности. Эта крыша больше всего подходит для строительства хозяйственных построек.

Двускатная крыша (рис. 1, б) состоит из двух плоскостей-скатов, опирающихся на несущие стены одинаковой высоты. Пространство между скатами, имеющее треугольную форму, называется щипцами или фронтонами. Двускатная крыша является наиболее распространенной формой крыши в малоэтажных домах. Она имеет достаточно выразительный внешний вид, проста в изготовлении и надежна в эксплуатации. Конструкция двускатной крыши позволяет использовать любые кровельные материалы, применяемые в строительстве.

Разновидностью двускатной крыши является ломаная (мансардная) крыша (рис. 1, в), которую достаточно часто устраивают при использовании чердачного пространства под мансардные жилые помещения. Форма этой крыши по сравнению с обычной двускатной позволяет увеличить используемые площадь и объем чердачного пространства. Вместе с тем ломаный профиль крыши сложнее в изготовлении, несколько архаичен по форме и образует, как правило, непроходной чердак над мансардными помещениями. Исходя из эстетических соображений мансарду, конечно же, целесообразнее встраивать в двускатную крышу.

Крыша, образованная двумя трапециидальными скатами и двумя торцевыми треугольными называется вальмовой четырехскатной (рис. 1, д). Бывают и двускатные вальмовые (полувальмовые) крыши, когда фронтоны срезаны (рис. 1, е). Вальмовая крыша считается традиционной для южный районов. В связи с отсутствием фронтонов она экономичнее двускатной по расходу стеновых материалов. Вместе с тем, имея наклонные ребра на границе скатов

и вальм, такая крыша требует установки сложных стропил и дополнительных работ по подгонке кровельных материалов.

При квадратном плане дома вальмовая крыша становится шатровой (рис. 1, г) с однотипным конструктивным решением всех четырех треугольных скатов, сходящихся в одной верхней точке. Такая крыша по монтажу несущих конструкций более технологична, чем вальмовая, хотя по сложности кровельных работ не уступает ей.

Устройство на крыше фонарей верхнего света (рис. 2, з) позволяет организовать эффективное освещение и вентиляцию помещений при увеличении общей ширины здания. Подобные решения весьма широко использовал еще Ф. Л. Райт.

Сводчатая крыша (рис. 1, и) в поперечном сечении может быть очерчена дугой окружности или иной геометрической кривой.

Складчатая крыша (рис. 2, к) образуется от соединения отдельных трапециидальных элементов - складок.

Куполообразная крыша (рис. 2, л) по очертанию представляет собой половину шара со сплошным опиранием на цилиндрическую стену.

Многощипцовая крыша (рис. 1, н) образуется от соединения скатов плоскостей. Ее устраивают на домах со сложным планом, при покрытии пристроек, боковом освещении мансард, образовании фронтонов над входами и т.п. При устройстве таких крыш неизбежны ендовы (разжелобки), значительно усложняющие конструкцию крыши и требующие тщательного выполнения кровельных работ.

Крестовый свод представляет собой четыре сомкнутых арочных свода (рис. 1, м).

Сферическая оболочка (рис. 1, о) по очертанию представляет собой свод, опирающийся в нескольких точках на основание. Пространство между опорами обычно используют для устройства светопрозрачных фонарей.

Плоская крыша (рис. 2, п) опирается на несущие стены, имеющие одинаковую высоту.

Крыша из косых поверхностей (рис. 1, ж) состоит из нескольких пологих плоскостей, опирающихся на несущие стены, стоящие на разных уровнях.

Шпилеобразная крыша (рис. 1, р) состоит из нескольких крутых треугольников-скатов, соединяющихся в вершине.

В настоящее время в индивидуальном строительстве применяют крыши всех вышеперечисленных типов.

Пересечения скатов крыши образуют двугранные углы. Если они обращены книзу, из называют разжелобами, или ендовами, если кверху, то ребрами. Верхнее ребро, расположенное горизонтально, называют коньком, а нижнюю часть ската - свесом.

Величина уклона ската и долговечность крыши зависят от материала кровли, а также от климатических условий

При выборе формы крыши следует учитывать не только ее эксплуатационные, но и декоративно-художественные качества. Крыша в малоэтажном доме составляет значительную часть его объема и существенно влияет на общее архитектурное решение.

Большое значение при устройстве крыши имеет правильный выбор кровельного материала. От него в значительной степени зависят надежность и долговечность крыши, а также ее внешний вид.

Теплая кровля В условиях плотной городской застройки мансарда, находясь как правило вне зоны затенения соседних домов, является перспективным объектом внедрения солнечных технологий.

Проектирование и строительство мансард с автономным теплоснабжением

Признано, что одним из перспективных направлений реконструкции застройки является надстройка мансардных этажей существующих зданий. Подобная реконструкция экономически выгодна, поскольку обеспечивая город дополнительной жилой и офисной площадью, не нуждается в отводе новых участков под строительство, в инженерной подготовке территории, в прокладке сетей тепло- и водоснабжения и т.д. Надстройка мансардных этажей может стать еще более эффективной именно в условиях Владивостока, в силу его своеобразных природно-климатических условий, уникальных для крупных городов России. Отличаясь достаточно суровой зимой, город буквально залит солнечным теплом. За год на юге Приморья поступает 1681,3 кВт/ч солнечной радиации на квадратный метр, и большая ее часть приходится на зимний период. В перспективе внедрение энергоэффективной архитектуры мансард способно полностью исключить дополнительные нагрузки на городские сети теплоснабжения при уплотнении фонда существующей застройки. А в условиях плотной городской застройки именно кровля здания, как правило находясь вне зоны затенения соседних домов, является перспективным объектом внедрения солнечных технологий. Более того, надстройка мансард практически не повлияет на уже сложившийся комфорт дворов и квартир. Новые нормы инсоляции учитывают более низкое солнце в октябре (ранее в сентябре) и поэтому более жестко контролируют рост этажности существующих зданий. Тогда как одновременное снижение продолжительности

инсоляции квартир на час сузило инсоляционный сектор окна в плане. Что и позволило сейчас вписывать в существующие дворы многоэтажные дома - башни, закрывая вид из окон жильцам, но не нарушая норм. Используя уже освоенные архитектурно-строительным комплексом города технологии можно решить следующие задачи:1. Обеспечить круглогодичное автономное горячее водоснабжение надстраиваемых мансард на 80%. (20% электроподогрев по ночному тарифу в пасмурные погоды). Для горячего водоснабжения семьи из 3-4 человек необходимо порядка 5 кв. метров кровли, занятой коллекторами. Поэтому скатная кровля достаточно большой площади при ее ориентации на юг может обеспечить горячей водой круглый год не только новоселов, но и жильцов верхних квартир.2. Покрыть на 30% (до 50%*) потребности в отоплении мансард, используя те же солнечные коллекторы водяного теплоснабжения, расположенные в плоскости скатной кровли. 3. Закладывая в архитектуру мансард только принцип непосредственного (прямого) солнечного отопления пространств через мансардные окна и зенитные фонари, дополнительно обеспечить от 30% и более потребности в тепле зимой.Технология прямого солнечного обогрева основана на 'парниковом' эффекте стеклопакета с теплоизолирующей пленкой. Накопленное за день термальным массивом (каменная стена за стеклом, пол - керамогранит по ж/б плите - или массивный камин под зенитным фонарем) солнечное тепло обеспечивает сохранение комфортных температур в помещении в ночное время. Эффективность технологии зависит от площади, ориентации и угла наклона проемов, материала и объема термального массива, планировочного решения мансарды и теплоизоляции кровельного пирога. Практически эту технологию можно назвать технологией грамотного архитектурного проектирования. Сам процесс строительства мансарды обойдется дороже. Но увеличение затрат на строительство от общей стоимости в среднем на 10% в сравнении с традиционной архитектурой (витражи, термальные массивы, коллекторы) по статистическим данным (США) окупается за 5 - 10 лет в зависимости от цены на энергоносители.Основные элементы солнечных установок водяного теплоснабжения - встраиваемые в плоскость кровли коллекторы, обеспечивающие разогрев теплоносителя, теплообменник и бак - аккумулятор горячей воды. Технология производства, монтажа и эксплуатации отечественных установок отработана в нашем городе на практике Лабораторией нетрадиционной энергетики ИПМТ ДВО РАН с 1990 г. На рынке города с 2002 г. также представлены коллекторы германских фирм ESTEC и SCHUCO - мировых лидеров солнечных технологий. Готовая система COMFORT на базе 6 коллекторов (рабочая поверхность порядка 9 кв.м.), обеспечивающая 80% затрат на горячее водоснабжение и до 50% * затрат на отопление семьи из 2-5 человек, стоит 9020 евро. (*статистика по системе за 1 год).Программа внедрения энергоэффективной архитектуры мансард может быть реализована в следующей последовательности: - Переход на автономное бытовое горячее водоснабжение и использование технологии прямого обогрева как дополнительного источника теплоснабжения в архитектуре мансард; - Выполнение и реализация пилотного (демонстрационного) проекта мансарды с полностью автономным теплоснабжением, использующего весь комплекс солнечных технологий;- По результатам реализации пилотного проекта переход на проектирование мансард с полностью автономным теплоснабжением в реконструируемой застройке и новом строительстве.Программа предложена администрации г.Владивостока. О других 'солнечных' проектах смотри сайт автора http://www.pal-antvladiv.newmail.ru

Павел Казанцев, кандидат архитектуры, доцент, Владивосток\Битумная кровля Для устройства настила под наклейку подклада применяют шпунтованную или обрезную строганую доску сечением 22х100 мм или фанеру. При использовании нешпунтованной доски расстояние между слегами, поверх которых выполняется настил, не должно превышать 600 мм, чтобы возможные передвижения по крыше в процессе подготовки кровельного покрытия не повредили рубероид. При расстоянии между стропилами 900 мм для устройства дощатого настила можно использовать нешпунтованную доску, если между стропилами прибивать доски сечением 22х100 мм в качестве промежуточных опор.

Поскольку материал подклада тонкий и поверхность его легко повредить, обращаться с ним надо осторожно, чтобы не разрушить поверхностный слой и не вызвать растяжения листа. При складировании листовых материалов поддон должен быть ровным. Желательно, чтобы он был приподнят над уровнем земли. Листы поднимают на крышу по косым направляющим.

Рубероид крепят гвоздями, мастикой или тем и другим таким образом, чтобы под полосой, которая укладывается вдоль уклона кровли, крепление производилось бы гвоздями, а часть, укладываемая поперек уклона и остающаяся на виду, - мастикой (рис. 1). Около карниза гвозди забивают через 50 мм, в других местах - через 100 мм.

Рис. 1. Устройство рулонных кровель:1 - вырезают до уровня рубероида; 2 - накладную ленту крепят гвоздями с интервалом 50 мм; 3 - рубероид; 4 - гвозди с интервалом 500 мм; 5 - трехгранная рейка; 6 - горизонтальный слой рубероида на карнизе; 7 - гвозди с интервалом 70 мм; 8 - нижний край крепится мастикой; 9 - гвозди с интервалом 50 мм; 10 - верхний слой рубероида крепят гвоздями и мастикой; 11 - второй слой рубероида наклеивают на горячий битум; 12 - швы различных слоев рубероида выполняют внахлест.

При выполнении покрытия вдоль карниза рубероид крепят мастикой. Листы рубероида укладывают внахлест на 100 мм. Использование жести и покрытий пластиком на мягких кровлях показано на рис. 2.

Рис. 2. Использование жести и покрытий пластиком на мягких кровлях:1 - слой битумной мастики; 2 - фасонный элемент из тонкого листа кровельной жести на карнизном свесе.

При настиле кровли из битумной черепицы (рис. 3) сначала у низа карниза прикрепляют гвоздями полосу материала шириной 300 мм. Ее прибивают за верхнюю часть, крепление идет с промежутками 50 мм. Первый нижний ряд полос битумной черепицы крепят вдоль свеса кровли от середины крыши в направлении обоих ее торцов, тогда раскладка полос по крыше будет симметрична. Полосы укладывают и крепят рядами от края карниза вверх. Нижний край полос приклеивают к доске у карниза, а верхний прибивают гвоздями так, чтобы верхний ряд полос покрыл гвозди. Вокруг деталей, выходящих из крыши: дымовых и вентиляционных труб и т.п., - прибивают треугольную планку (рис. 4), на которую поднимают рубероид. В местах, где лист рубероида должен быть загнут вверх и приклеен к вертикальной конструкции, проходящей через кровлю, под место изгиба рубероида дополнительно подкладывают полосу из того же материала. Рубероид поднимают на высоту 150 мм внахлест (рис. 5), чтобы сток воды был в сторону скоса крыши вниз.

Рис. 3. Настил кровли полосами битумной черепицы:1 - полоса по торцевому карнизу; 2 - средняя линия крыши; 3 - рейка; 4 - полоса вдоль карниза.

Рис. 4. Применение треугольной планки для крепления рубероида к стенкам трубы, проходящей через покрытие:1 - рубероид.

Рис. 5. Фартук из кровельной жести при проходе трубы через рубероидное покрытие: 1 - жесть. Соединительные швы уплотняют силиконовой массой.

Легче всего резать рубероид крючкообразным ковровым ножом на доске. Мастику для швов лучше всего накладывать 50...100- миллиметровым стальным штихелем (рис. 6). Если рубероид приходится склеивать, применяя нагрев края листа, то делать это надо осторожно, чтобы рубероид не потек. Швы в таком случае придавливают горбылем, чтобы не повредить пропитку.

Рис. 6. Выполнение швов рубероидной кровли:1 - битумная мастика.

В тех случаях, когда на крышах рубероид крепят с помощью горячего битума, его разливают из лейки и разравнивают щеткой или кистью (рис. 7). Перед наклеиванием рубероид укладывают на место и на каждую предыдущую полосу у шва наносят горячий битум так, чтобы брызги и потеки не попали на поверхность кровли.

Рис. 7. Наклейка поверхностного рубероида на горячий битум:1 - горячий битум.

Конструкция кровли

онструкции, ограждающие здания сверху, бывают в основном двух видов:• чердачные (скатные);

• бесчердачные (скатные, плоские и арочные), в которых крыша и чердачное перекрытие совмещены (так называемые совмещённые покрытия). Они состоят из несущей конструкции (например, балок или железобетонных плит, одновременновыполняющих функцию потолка) и водоизоляционного ковра.

Для обеспечения отвода атмосферных осадков крыши всегда делают с уклоном. В зависимости от потребностей в конструкцию покрытия включают ещё пароизоляционный и теплозащитный слои. Бесчердачные крыши, кроме входящих в моду скатных, бывают и криволинейной, арочной формы, например в бассейнах, спортзалах и выставочных павильонах.

Для домов коттеджного типа, как правило, применяют скатные крыши (чердачные и реже бесчердачные). Они состоят из верхней части (оболочки), называемой кровлей, основания (обрешётки или сплошного настила), которое непосредственно поддерживает кровлю, и несущей конструкций-стропил, которые обычно опираются на наружные и внутренние стены.

Скатные крыши, как правило, состоят из наклонных плоскостей—скатов, покрытых кровлей. Величина уклонов зависит от плана, ширины пролётов и архитектурной композиции здания, от материала кровли и от климатических условий района строи-тельства. Уклон крыш указывают в градусах по отношению к горизонтальной поверхности (например, 27°, 45°) или в процентах. Бесчердачные покрытия с уклоном кровель до 3-5% называют плоскими. Такие крыши можно использовать для террас, спортивных и детских площадок, зимних садов и т. д.

При выборе формы крыши надо обратить особое внимание на возможность быстрого и полного сгекания дождевой и талой воды. Для уменьшения снеговых нагрузок (например, в Подмосковье нормативная снеговая нагрузка превышает 100 кг/м2) в районах с обильными снегопадами следует проектировать крыши с крутыми скатами, имеющими уклон более 30°. Как показала практика, максимальное количество снега скапливается на заветренных скатах, имеющих уклон 30°, поскольку с наветренного ската снег сдувается ветром, переносится через конёк и оседает на заветренном скате. На крышах, уклоны которых значительно больше или меньше 30°, количество снега будет меньше, так как с крутого склона (например, 45°) снег легко сползает под действием собственного веса, а с малого сдувается ветром.

В большинстве случаев крыша основного объёма коттеджа-двускатная. Её торец может заканчиваться вертикальной кирпичной стенкой треугольной формы с карнизом по верхней кромке и пояском по нижней, то есть решаться в виде фронтона. Такое оформление торцевой стены делает конструкции стропил единообразными, но в то же время приводит к некоторому увеличению объёма кирпичной кладки.

Другой вариант образования крыши-вальмовая конструкция, то есть с наклонными треугольными скатами у торцевых стен. При этом усложняется конструкция стропил, появляются диагональные стропильные ноги и дополнительные подкосы.

Высота чердака определяется шириной дома, уклоном и конструкцией крыши и необходимостью обеспечить свободный про-тивопожарный проход высотой не менее 1,6 м вдоль всего помещения. Важно проследить, чтобы в самых низких местах, у наружных стен, от верха засыпки чердачного перекрытия до мауэрлата оставалось не менее 0,4 м. Это необходимо для перио-дического осмотра и ремонта нижних частей стропил, наиболее подверженных продуванию, промерзанию, увлажнению, а также для противопожарной безопасности.

Несущей конструкцией чердачных крыш с кровлей из штучных! материалов (черепица, шифер, волнистые асбоцементные лис-| ты и др.) являются стропила или стропильная система.

Система состоит из деревянных элементов, которые следует ан-1 тисептировать и пропитывать огнезащитным составом. В коттед-1 жах чаще применяют конструкцию наклонных стропил. В ней стро-1 пильные ноги, то есть брусья (толщиной 50, 100 мм и высотой) 120, 150, 180, 200 см), устанавливаются под углом, равным углу 1 наклона ската кровли, и опираются нижним концом на мауэрла-1 ты, а верхним-на подконьковый брус или на промежуточные прогоны. Мауэрлаты—это опорные горизонтальные брусья (100 х 100, 1 50 х 1 50 мм), монтируемые на толевую прокладку (для изоляции дерева от камня) в уступы наружных стен со стороны чердака и распределяющие нагрузку от стропилин равномерно вдоль всей стены. Промежуточные прогоны (50 х 100, 50 х 1 50 мм) укладываются на стойки (1 00 х 100, 1 50 х 1 50 мм), на подкосы или на небольшие, треугольной формы, наклонные рамы-фермочки. Для увеличения жёсткости и устойчивости стропил между стоками и прогонами в продольном направлении устанавливают другие подкосы. Угол между стойкой и подкосом должен быть не более 45°.

Стойки под прогоны устанавливаются на внутренние стены через каждые 3-4 м, при этом под стойками помещают подкладки из досок (лежни) и гидроизоляционную прокладку. Стропильные ноги устанавливают через каждые 0,8-2 м-в зависимости от их сечения, материала кровли и других условий. Нижние концы стропильных ног через одну следует жёстко крепить к стене, чтобы предохранить крышу от возможного срыва при сильном ветре. Для образования вальм широких домов устраивают диагональные стропильные ноги, а по ним-укороченные стропилины (нарожники). Сопряжение элементов в деревянных стропилах производится скобами, гвоздями или болтами.

На стропильные ноги гвоздями пришивают обрешётку, состоящую обычно из черепных брусков (50 х 50 мм), идущих через каждые 330-600 мм, в зависимости от материала кровли, и сплошной обшивки из доски (50 х 1 20, 50 х 200 мм) в опасных местах-у карниза, разделки трубы, конька. На обрешётку (в том числе из сборных щитов) и обшивку укладывается непосредственно кровельный материал. Если он мелкоштучный, обшивку делают сплошной-из обрезных досок, щитов, фанеры или плитДСВ.

Кроме деревянных наспонных стропил, бывают аналогичные, конструкции из железобетона. Сборные наслонные деревянные] и железобетонные стропила изготавливаются на заводах из от-1 дельных элементов, которые собираются на месте в единую кон- ] струкцию, что значительно снижает трудоёмкость строительства. |

В случаях, когда стропила опираются только на две наружные сте-1 ны (если дом не шире 12 м и нет промежуточных опор), они назы-ваются висячими и представляют собой простейший тип стропиль-̂ ных ферм, к которым подвешивают (если оно есть) чердачно перекрытие. В висячих стропилах при пролётах более б м между| верхними концами стропильных ног зажимают подвесную бабк (вертикальный брус). Во избежание провисания конструкции к ни-] жнему концу бабки подвешивают с помощью хомутов из полосовой стали горизонтальную затяжку и прогон для поддержки балок >• дачного перекрытия. При пролётах более 6 м в конструкцию стр вводят подкосы, уменьшающие расчётную длину стропильных ног I

Мансардная крыша является разновидностью двускатной. Дл({ лучшего использования пространства чердака её часто делают с изломом в поперечном сечении. Ту часть крыши, которая обра-1 зует наклонную часть стен мансардных помещений, необходимо^ в отличие от обычных холодных крыш, утеплять. Излом крыши отделяет верхнюю, более пологую часть скатов и стропил от бо| лее крутой, нижней. В месте излома ставят прогоны, на которые! опирается макушка чердачной крыши с конструкцией стропи простой формы с затяжкой. В остальном конструктивное реше-| ние мансардной крыши аналогично рассмотренным выше.

Несущей конструкцией чердачных крыш с кровлей из штучных! материалов (черепица, шифер, волнистые асбоцементные лис-| ты и др.) являются стропила или стропильная система.

Система состоит из деревянных элементов, которые следует ан-1 тисептировать и пропитывать огнезащитным составом. В коттед-1 жах чаще применяют конструкцию наклонных стропил. В ней стро-1 пильные ноги, то есть брусья (толщиной 50, 100 мм и высотой) 120, 150, 180, 200 см), устанавливаются под углом, равным углу 1 наклона ската кровли, и опираются нижним концом на мауэрла-1 ты, а верхним-на подконьковый брус или на промежуточные прогоны. Мауэрлаты—это опорные горизонтальные брусья (100 х 100, 1 50 х 1 50 мм), монтируемые на толевую прокладку (для изоляции дерева от камня) в уступы наружных стен со стороны чердака и распределяющие нагрузку от стропилин равномерно вдоль всей стены. Промежуточные прогоны (50 х 100, 50 х 1 50 мм) укладываются на стойки (1 00 х 100, 1 50 х 1 50 мм), на подкосы или на небольшие, треугольной формы, наклонные рамы-фермочки. Для увеличения жёсткости и устойчивости стропил между стоками и прогонами в продольном направлении устанавливают другие подкосы. Угол между стойкой и подкосом должен быть не более 45°.

Стойки под прогоны устанавливаются на внутренние стены через каждые 3-4 м, при этом под стойками помещают подкладки из досок (лежни) и гидроизоляционную прокладку. Стропильные ноги устанавливают через каждые 0,8-2 м-в зависимости от их сечения, материала кровли и других условий. Нижние концы стропильных ног через одну следует жёстко крепить к стене, чтобы предохранить крышу от возможного срыва при сильном ветре. Для образования вальм широких домов устраивают диагональные стропильные ноги, а по ним-укороченные стропилины (нарожники). Сопряжение элементов в деревянных стропилах производится скобами, гвоздями или болтами.

На стропильные ноги гвоздями пришивают обрешётку, состоящую обычно из черепных брусков (50 х 50 мм), идущих через каждые 330-600 мм, в зависимости от материала кровли, и сплошной обшивки из доски (50 х 1 20, 50 х 200 мм) в опасных местах-у карниза, разделки трубы, конька. На обрешётку (в том числе из сборных щитов) и обшивку укладывается непосредственно кровельный материал. Если он мелкоштучный, обшивку делают сплошной-из обрезных досок, щитов, фанеры или плитДСВ.

Кроме деревянных наспонных стропил, бывают аналогичные, конструкции из железобетона. Сборные наслонные деревянные] и железобетонные стропила изготавливаются на заводах из от-1 дельных элементов, которые собираются на месте в единую кон- ] струкцию, что значительно снижает трудоёмкость строительства. |

В случаях, когда стропила опираются только на две наружные сте-1 ны (если дом не шире 12 м и нет промежуточных опор), они назы-ваются висячими и представляют собой простейший тип стропиль-̂ ных ферм, к которым подвешивают (если оно есть) чердачно перекрытие. В висячих стропилах при пролётах более б м между| верхними концами стропильных ног зажимают подвесную бабк (вертикальный брус). Во избежание провисания конструкции к ни-] жнему концу бабки подвешивают с помощью хомутов из полосовой стали горизонтальную затяжку и прогон для поддержки балок >• дачного перекрытия. При пролётах более 6 м в конструкцию стр вводят подкосы, уменьшающие расчётную длину стропильных ног I

Мансардная крыша является разновидностью двускатной. Дл({ лучшего использования пространства чердака её часто делают с изломом в поперечном сечении. Ту часть крыши, которая обра-1 зует наклонную часть стен мансардных помещений, необходимо^ в отличие от обычных холодных крыш, утеплять. Излом крыши отделяет верхнюю, более пологую часть скатов и стропил от бо| лее

крутой, нижней. В месте излома ставят прогоны, на которые! опирается макушка чердачной крыши с конструкцией стропи простой формы с затяжкой. В остальном конструктивное реше-| ние мансардной крыши аналогично рассмотренным выше.