Элементы деревянного каркаса кровли
Глава 4. Конструктивные элементы крыши
Крыша состоит из стропил, обрешетки и ограждения, то есть кровли. Наклонные поверхности – это скаты и ребра. Горизонтальные части: конек, ендова и разжелобок. Для организации стока у нижнего края ската иногда применяют желоба. Нижняя часть ската между желобком и обрезом носит название «спуск».
Деревянный каркас крыши состоит из следующих конструктивных элементов: мауэрлаты, стропила и обрешетка – (основные и обязательные), затяжка, стойка и подкосы (вспомогательные) (рис. 33).
Рис. 33. Конструктивные элементы каркаса крыши: 1 – мауэрлат; 2 – стропильная нога; 3 – затяжка; 4 – стойка; 5 – подкос; 6 – обрешетка.
Мауэрлат (народное название «матка, матица») представляет собой брус сечением не менее 10 х 10 см или бревно, обтесанное с нижней стороны. Назначение мауэрлата – служить опорой для стропил и равномерно распределять нагрузку на наружные стены. В рубленых и брусчатых строениях роль мауэрлата обычно выполняет верхний венец сруба, а хомуты прибивают ко второму сверху венцу.
На стены из облегченной кладки, легких бетонов, каркасные и панельные по всей их длине необходимо уложить непрерывный мауэрлат. Если стены выполнены массивными (из кирпича или камня), то под каждую стропильную ногу надо подложить отрезок бревна или бруса длиной 0,5 м. В этом случае концы хомутов крепят к металлическим крюкам, которые при кладке стен заделывают на 2–3 ряда кирпича.
Стропила – несущий каркас крыши
Основа крыши – это стропила из деревянных брусьев, досок, брусков.
Стропила являются несущей конструкцией, принимающей на себя вес кровли, снега и напор ветра; поэтому древесина, из которой изготавливают стропила, не должна иметь никаких изъянов: гнили, червоточин, выпадных сучков, трещин в зонах соединения, трещин вне зон соединения глубиной более 0,25 толщины бруса и длиной более 0,25 его длины.
Для изготовления стропил требуются доски хвойных пород толщиной 40–60 мм или брусья. Пиломатериал должен быть хорошо просушен, без дефектов, с минимальным количеством сучков. Можно использовать и бревна, но они значительно тяжелее.
Дощатые стропила отличаются простотой сборки. В этом случае все соединения выполняют на гвоздях с использованием накладок и вкладышей или без них. Врубки, которые ослабляют бревенчатые и брусовые конструкции, здесь применяют только для соединения стоек с прогоном и лежнем в наклонных стропилах.
Сечение стропил зависит от следующих факторов:
– нагрузка, создаваемая весом кровли и снега;
Размер сечения стропил подбирается в зависимости от их длины и расстояния между ними (табл. 2).
Таблица 2. Соотношение между длиной стропил, толщиной и расстоянием между ними
Стропила можно закрепить прямо на мауэрлате, но если нужно перекрыть большой пролет, одних основных элементов каркаса будет маловато, тут на помощь приходят затяжка, стойка и подкосы (как по отдельности, так и вместе взятые).
Однако в любой конструкции крыши имеются две главные составляющие части: ограждающая (кровля) и несущая (стропила), которые делятся на наслонные и висячие.
Наслонные стропила представляют собой балки, имеющие сходство с элементами перекрытия, но установленные не горизонтально, а наклонно на опоры различной высоты. Опорами для них служат две наружные стены – у односкатной крыши, либо наружная и внутренняя стены – у двускатной. Следует отметить еще одну особенность: стропильные ноги противоположных скатов крыши вовсе не обязательно крепятся в одной плоскости – они могут опираться на коньковый прогон попеременно (рис. 34).
Рис. 34. Наслонные стропила: 1 – стропильная нога; 2 – ригель; 3 – чердачное перекрытие.
Наслонные стропила концами упираются на стены здания, а средней частью – на промежуточные опоры. Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12 м, а двух опор – до 15 м.
Висячие же стропила опираются только концами на стены здания (рис. 35).
Рис. 35. Висячие стропила: 1 – мауэрлат; 2 – стропильная нога; 3 – затяжка; 4 – бабка; 5 – подкос.
В отличие от наслонных они передают на мауэрлат только вертикальное давление. Висячие стропила используются в том случае, когда пролет крыши составляет 7–12 м и нет дополнительных опор. Висячие стропила обычно устраивают в зданиях с легкими стенами, а также в зданиях, где отсутствуют внутренние несущие стены.
Основными элементами висячих стропил являются стропильные ноги и затяжки нижнего пояса.
В случае выбора конструкции крыши с висячими стропилами все элементы связываются жестко, так как представляют единую конструкцию – стропильную ферму, опирающуюся на две крайние опоры. Стропильные ноги из-за отсутствия средней опоры упираются друг в друга в коньке. Следствием этого является создаваемое значительное горизонтальное давление, называемое распором. Если крыша сооружается неправильно, то стены могут даже опрокинуться. Задачу по гашению горизонтального давления выполняет нижний пояс стропильной фермы – затяжка.
Выбор конструкции крыши зависит от конкретных условий. На рисунке 36 показаны различные стропильные конструкции в зависимости от размера перекрываемых пролетов.
Рис. 36. Различные конструкции стропильных перекрытий: а – при пролете до 5 м; б, д – до 8 м; в, е – до 10 м; г – до 6 м; 1 – стропильная нога; 2 – мауэрлат; 3 – коньковый прогон; 4 – лежень; 5 – стойка; 6 – перекрытие; 7 – затяжка; 8 – ригель; 9 – бабка.
Наслонные стропила просты по устройству и не требуют использования подъемных механизмов при монтаже. Фермы с висячими стропилами можно собрать на земле, но тогда появляется проблема подъема их на сооружаемое строение. Хотя можно смонтировать фермы сразу на доме, применяя дощатый настил и вспомогательные раскосы, расшивки из досок.
В деревянных брусчатых или же рубленых зданиях стропильные ноги опираются на верхние венцы (рис. 37), в каркасных – на верхнюю обвязку (рис. 38).
Рис. 37. Опирание наслонных стропил в деревянных брусчатых или рубленых зданиях: 1 – шип; 2 – стропильная нога.
Рис. 38. Опирание наслонных стропил в деревянных каркасных зданиях: 1 – балка перекрытия; 2 – стропильная нога.
В каменных домах в качестве опоры для стропильных ног используется мауэрлат – брусья толщиной 140–160 мм (рис. 39).
Рис. 39. Опирание наслонных стропил в каменных зданиях: 1 —мауэрлат; 2 – стропильная нога; 3 – затяжка; 4 – чердачное перекрытие.
Мауэрлат может располагаться по всей длине здания или подкладываться только под стропильную ногу.
В том случае, если стропильные ноги в сечении имеют небольшую ширину, они могут со временем провиснуть. Чтобы избежать этого, необходимо применять специальную решетку, состоящую из стойки, подкосов и ригеля.
Для изготовления стоек и подкосов используют доски шириной 150 мм и толщиной 25 мм или деревянные пластины, получаемые из бревна, диаметр которого должен быть не менее 130 мм.
Для закрепления стропильной ноги применяется затяжка. При скольжении по затяжке стропильный конец может нарушить ее целостность. Чтобы предотвратить скольжение, врубать стропильную ногу в затяжку рекомендуется зубом, шипом или тем и другим одновременно (рис. 40).
Рис. 40. Соединение стропил зубом и шипом: 1 – стропильная нога; 2 – затяжка; 3 – шип.
Кроме этого, стропила желательно устанавливать на расстоянии примерно 300–400 мм от края. В процессе врубания ноги в конец затяжки требуется максимально отодвинуть зуб.
В том случае, если требуется усиленное крепление стропила, целесообразно использовать двойной зуб (рис. 41).
Рис. 41. Соединение стропил двойным зубом: 1 – стропильная нога; 2 – затяжка.
Чаще всего применяют зубы разной величины: высота одного зуба составляет 0,2 толщины затяжки, а высота другого – 0,3. Предварительно на затяжке необходимо сделать упор и шип, а на стропиле – проушину (для первого зуба). Для второго зуба достаточно одного упора.
В целях дополнительного крепления стропил в затяжках используются хомуты и болты (рис. 42).
Рис. 42. Соединение стропил болтом и хомутом: 1 – стропильная нога; 2 – затяжка; 3 – болт; 4 – хомут.
Болты применяются реже, так как ослабляют сечение стропильных ног и затяжек.
Завершается монтаж сооружением конька каркаса крыши (рис. 43), обшивкой карнизов (свободной части стропил, выступающей за уровень стены – обычно на 40–50 см), возведением фронтонных стенок и креплением обрешетки из досок или брусков.
Рис. 43. Коньковый узел: а – упрощенный; б – сложный: 1 – стропильная нога; 2 – стойка; 3 – подкос; 4 – затяжка; 5 – скоба, 6 – болт; 7 – стяжка; 8 – косынка.
К мауэрлату и прогону, составляющим коньковый узел, большими гвоздями крепят хомуты из стальной полосы или выполняют скрутки из проволоки диаметром 5–6 мм.
Для того чтобы в сложном коньковом узле соединить подкос со стойкой, требуется в стойке продолбить гнездо, а в подкосе вырубить шип. Чтобы соединение было прочнее, его укрепляют дополнительно болтами и хомутами.
Стропильные ноги соединяют с ригелем врубкой сковороднем вполдерева. Чтобы соединение было прочным, необходимо закрепить его болтом, нагелем или скобой (рис. 44).
Рис. 44. Соединение ригеля и стропильной ноги: 1 – стропильная нога; 2 – ригель; 3 – скоба.
Крыша должна защищать стены здания от пагубного воздействия дождя и снега, поэтому карнизный свес должен иметь длину не менее 550 мм (рис. 45).
Рис. 45. Скос крыши: 1 – стропильная нога; 2 – затяжка; 3 – скоба.
К стене концы стропильных ног крепятся следующим образом: на узел стропила-затяжки надевают стяжку-жгут, которую вторым концом затягивают либо на балке чердачного перекрытия, либо на костыле, вбитом в кирпичную или каменную кладку на расстоянии около 30 см от верхнего края стены.
Стяжку-жгут еще называют скруткой, которая представляет собой кусок толстой проволоки, лучше оцинкованной. В деревянных рубленых домах вместо скрутки целесообразно применять скобу из железа. Она призвана соединить стропила со вторым венцом сруба.
Железобетонные стропильные ноги наслонных стропил одним концом крепят к наружной стене здания, а другим – к сборному железобетонному прогону. Прогон поддерживается столбиками из кирпича.
Основание под кровлю
Основание под кровлю может быть выполнено в виде обрешетки или сплошного настила. Оно служит для укладки и поддержания кровли. Обрешетка может быть сплошной, но чаще – с некоторым шагом, величина которого зависит от кровельного материала. При изготовлении основания необходимо соблюдать 2 основных требования: все его элементы должны быть плотно закреплены на несущих конструкциях, а их стыки над стропилами – располагаться вразбежку.
Сплошной настил целесообразно применять в тех случаях, если в качестве покрытия предполагается использовать плоские асбоцементные плитки или рулонный материал. Под плитки настил устраивают из досок, расстояние между которыми не должно превышать 10 мм. Доски выкладывают в один слой. Рулонную кровлю устраивают по ровному двухслойному основанию, которое состоит из тщательно подогнанных сухих досок. Между настилами помещают специальную подкладку из рубероида марки РПП-300 или РПП-350, которая необходима для защиты от ветра.
Обрешетка с некоторым шагом используется в тех случаях, когда покрытие делается из черепицы, тонколистовой стали, дерева или волнистых асбестоцементных листов. В этом случае обрешетку устраивают из брусков 50 х 50 мм. Расстояние между брусками не должно превышать 200 мм.
Заданное расстояние между досками или брусками – обрешетинами – должно строго соблюдаться по всей поверхности основания. Самые широкие из них необходимо располагать под стыками кровельного материала, а также у конька и карниза, а самые толстые (на 15–35 мм толще других) – у карниза. Ширина основания под разжелобком должна составлять не менее 750–800 мм, а под карнизным свесом с настенными желобами – равняться ширине свеса. В коньках и на ребрах кровли деревянные бруски устанавливаются на ребро.
Кровля – самый верхний покров крыши, защищающий все конструктивные элементы здания от атмосферных осадков и отводящий воду на землю. Поэтому основным требованием, предъявляемым к кровле, является водонепроницаемость.
Кровля может быть выполнена из различных строительных материалов: стальных и асбестоцементных листов, промышленных рулонных и местных строительных материалов (глиносоломенных, глинокамышовых и т. п.).
Кровля (кровельное покрытие) состоит из:
– наклонных плоскостей – скатов;
– горизонтальных ребер – конька.
Места пересечения скатов под входящим углом называются «ендовы» и «разжелобки», а выходящие за пределы здания горизонтально или наклонно края кровли – карнизными и фронтонными свесами соответственно.
Атмосферная вода со скатов собирается в настенных желобах, из которых поступает в водоприемные воронки, затем в водосточные трубы и, наконец, в ливневую канализацию.
Элементы кровли можно укладывать как в продольном, так и в поперечном направлении, соединяя их в замок (листы кровельной стали) или внахлестку (все остальные виды покрытий).
По конструкции кровли бывают:
– однослойные – из стальных листов, асбестоцементных плиток и листов (ВО, ВУ), из ленточной штампованной фальцевой черепицы;
– многослойные – из рулонных материалов, плоской ленточной черепицы, теса, драни, стружки и гонта.
Количество слоев в многослойных кровлях колеблется от 2 до 5 в зависимости от выбранного материала, они более трудоемки и менее экономичны.
Если в многослойных кровлях каждый последующий слой кладется в поперечном направлении, то он должен перекрывать стык элементов нижележащего слоя. Если же он кладется в продольном направлении, то он полностью покрывает нижележащий слой с установленным ГОСТом напуском.
Уклон кровли способствует удалению с крыши атмосферных осадков. Выражается он в градусах или процентах. Как правило, при строительстве зданий кровли у них делаются пологими с одинаковым уклоном скатов.
От выбранного уклона кровли зависит выбор материала для покрытия и способ отвода атмосферной воды с крыши здания – водоотвод, который может быть организованным (наружный или внутренний) или неорганизованным (наружный).
Наружный организованный водоотвод состоит из водосточных желобов и наружных водосточных труб. Его рекомендуется применять в тех климатических зонах, где вода в наружных водосточных трубах практически не замерзает.
Внутренний организованный водоотвод состоит из водоприемной воронки, стояка, отводной трубы и выпуска. Его можно использовать во всех климатических зонах.
При неорганизованном водостоке вода стекает по всей длине нижнего края ската без каких-либо дополнительных приспособлений. Такой тип водостока допускается в климатических зонах с незначительным количеством осадков.
Правильно выбрать материал для покрытия и тип водоотвода в соответствии с уклоном кровли можно с помощью специального графика (рис. 46).
Рис. 46. График выбора кровельного материала в зависимости от уклона кровли.
Прямые стрелки на графике показывают угол наклона кровли над линией горизонта: на полукруглой шкале он определяется в градусах, а на вертикальной – в процентах. Дугообразные стрелки указывают на виды материала, которые можно использовать при заданном уклоне.
При устройстве кровли можно воспользоваться таблицей 3.
Таблица 3. Наклон кровли и относительная величина для каждого уклона 
Чердак – это помещение, которое находится между крышей и верхним (чердачным) перекрытием здания. Как правило, он используется для установки водяных баков, прокладки разводных труб отопления и размещения сборных каналов и камер вентиляции. Скапливающаяся на чердаке влага проникает с нижних этажей и выводится с помощью вентиляционных устройств. Можно сказать, что чердак представляет собой промежуточную зону между жилым помещением и улицей.
В том случае, если он используется в качестве жилого помещения, промежуточная зона отсутствует. Тогда влага, образуемая в результате дыхания, купания и приготовления пищи, принимает форму невидимого пара.
Вследствие перепада давления между внутренним помещением и наружным пространством образуется пар, который стремится выйти наружу сквозь элементы крыши. Количество пара в воздухе закрытого помещения прямо пропорционально температуре воздуха в нем. Иными словами, теплый воздух содержит намного больше пара, чем холодный. При понижении температуры в помещении воздух лишается возможности удерживать влагу, которая оседает в виде воды. Это происходит в том случае, когда водяной пар изнутри проникает в нижние слои кровли, на которых оседает влага.
Чтобы избежать этого, необходимо заделать места, где кровля неплотно прилегает к основанию, сквозь которые влага из помещения проникает внутрь крыши и способствует ее разрушению. Что может произойти по причине недостаточной герметичности паро– и гидроизоляционных слоев.
Чтобы этого не произошло, их устройство следует осуществлять с соблюдением всех правил.
Для крыш, имеющих скаты, предусмотрены следующие виды изоляции:
Чаще всего выбирают первый способ устройства изоляции (рис. 47), что обусловлено его относительной простотой.
Рис. 47. Изоляция между стропилами: а – с прокладной лентой; б – с деревянной обшивкой и защитным слоем; 1 – прокладная лента; 2 – контрбрусья; 3 – обрешетка; 4 – теплоизоляция; 5 – гидроизоляция; 6 – черепица; 7 – вентиляционный конек; 8 – деревянная обшивка; 9 – защитный слой.
При таком способе без изоляции не остается ни один участок крыши. Защищенными оказываются стыки крыш со стенами, с оконными рамами, с дымовой трубой и т. д.
Вентиляционное пространство между верхней частью теплоизоляции и гидроизоляцией должно составлять не менее 2 см. В процессе протягивания гидроизоляционного слоя необходимо следить за тем, чтобы он не провисал. Провисшие участки этого слоя создадут препятствие для осуществления нормальной вентиляции воздуха. В качестве гидроизоляционного слоя может использоваться минеральное волокно, которое имеет тенденцию к увеличению объема в уложенном виде на 10–30 %. Поэтому при монтаже изоляции требуется сократить его расход на ту же величину. Если глубина стропил недостаточна для укладки изоляции и не позволяет оставить место для вентиляции, можно нарастить их с помощью досок и брусьев.
Другим способом освобождения вентиляционного пространства служит разделение изоляционного слоя на две части. Одну половину укладывают между стропилами, а другую – над ними.
К одним из последних достижений науки можно отнести изоляционные системы с диффузионной прокладной лентой. В результате их применения устраняется необходимость устройства пространства между теплоизоляцией и гидроизоляцией.
Изоляция на стропилах (рис. 48) имеет целый ряд преимуществ.
Рис. 48. Изоляция на стропилах: 1 – обшивка; 2 – защитный слой; 3 – контрбрусья; 4 – теплоизоляция.
Во-первых, она сама не является проводником тепла. Изолирующая оболочка располагается над несущей частью крыши и предохраняет ее от воздействия атмосферных явлений. Кроме этого, при таком виде изоляции стропила в помещении остаются на виду, что придает чердачному пространству деревенский уют.
Изоляция под стропилами (рис. 49) имеет следующее преимущество: она делается сплошной, пространства для вентиляции не требуется. Для такого вида изоляции применяются панели из минерального волокна. Ее недостатком является уменьшение кубатуры чердака.
Рис. 49. Изоляция под стропилами: а – с прокладной лентой; б – с обшивкой и защитным слоем.
В том случае, если оборудование чердачного помещения осуществляется в доме, который построен давно, следует проверить состояние всех элементов крыши.
Старые стропила могут поражаться насекомыми. Причем на первый взгляд деревянные стропила не производят впечатления поврежденных. Однако при отпиливании куска дерева могут обозначиться ходы насекомых.
Сильно поврежденные элементы крыши необходимо заменить, остальные – просанировать специальными составами, выполненными на базе искусственных смол. Данные меры помогут обеспечить качественную гидро– и теплоизоляцию крыши.
Источник