Угол наклона стеклянной кровли

Многофункциональная крыша из стекла как современное дополнение общего дизайна

1 950 р.
за 1 м 2

Через 1 час Вы получите расчет стоимости перегородок и дверей из закаленного стекла по цене от 1 950 руб. за м 2

* Засекайте время после связи с менеджером

Здания с необычными архитектурными формами всегда выделяются на общем фоне и являются предметом гордости хозяев. Возведённая крыша из стекла или другие конструкции дома позволяют сэкономить на расходе электроэнергии и визуально расширить пространство.

Содержание

Особенности использования стеклянных крыш

Включая стеклянные элементы в конструкцию крыши, нужно учитывать сезонные климатические особенности умеренных широт. Использование в холодный и жаркий сезон имеет свои особенности, диктующие форму и угол наклона такой кровли.

1. Зимой стекло должно выдерживать массу выпавшего снега.
2. Обязательно предусматривается обогрев полотен с помощью нанесения специальных плёнок или электрических полосок.
3. В летнее время под стеклянной крышей становится достаточно жарко и душно. Поэтому предусматривают защитные жалюзи или светоотражающее напыление.
4. Стыки между стеклянными полотнами крыши требуют дополнительной изоляции. Это предотвратит протекание дождевой или талой воды.
5. Поскольку стекло снаружи будет регулярно покрываться пылью, то разработка конструкции должна предусматривать удобный доступ к уборке внешней плоскости крыши. Это позволит содержать кровлю в чистоте, чем обеспечивать максимальное проникновение солнечного света внутрь помещения.

Внимание! Способность стекла разбиваться предоставляет опасность для людей, находящихся в помещении с прозрачной крышей. Поэтому нужно позаботиться о том, чтобы в чрезвычайном случае осколки не имели острых углов.

При соблюдении всех правил монтажа достигается идеальная герметичность кровли. Свойства используемого стекла позволяют сохранять тепло внутри помещения. Прозрачная крыша позволяет экономно расходовать электричество, обеспечивая максимальный допуск естественного освещения в помещение.

Формы стеклянных конструкций

При возведении дома стеклянной крышей можно покрыть всю постройку или отдельные элементы сооружения. В дизайне коттеджей практикуют покрытие стеклом гостиных или холлов. Эффектно выглядят остеклённые крыши мансард или полностью прозрачное ограждение зимнего сада, террасы, веранды.

По своей форме прозрачные кровли бывают:

• в виде купола;
• арочным изгибом;
• плоские, установленные под определённым углом наклона;
• полусферической формы;
• в виде панорамной крыши.

Последняя форма предполагает монтаж нескольких уровней ската. Особенностью такой конструкции является использование усиленных профильных систем из алюминия или стали.

Материал для каркаса

Для конструирования светопрозрачных крыш используются специальные материалы. Это объясняется отличительными прочностными и теплоизоляционными характеристиками кровельного материала.

Стекло отличается хрупкостью и способностью «запотевать», поэтому технология установки предусматривает использование специальных стеклопакетов и профилей. Такой подход обеспечит достаточную защиту помещения от проникновения влаги и позволит эффективно поддерживать внутреннюю температуру остеклённой комнаты.

Системы, применяемые в сооружении прочного каркаса прозрачной крыши

При малом весе конструкции для стеклянной крыши получается каркас высокой степени прочности. Такое устройство кровли не оказывает больших нагрузок на несущие стены дома. Но по причине излишней теплопроводности эта крыша не сможет сохранять внутреннюю температуру дома.

Более прочный профиль позволяет остеклять пространство большой площади. Готовая конструкция будет отличаться массивностью, и подвергаться воздействию коррозии. Кровлю с таким каркасом нужно регулярно обрабатывать соответствующими защитными средствами.

Комбинирование алюминия и дерева

Эти два материала, непохожие по характеристикам, позволили разработать прочный эстетический профиль. Он обеспечивает лёгкость готовой конструкции и способствует максимальной теплоизоляции.

Специалисты не рекомендуют устанавливать алюминиево-деревянный профиль в помещениях для оранжерей или зимних садов. Это объясняется отрицательным влиянием постоянной влажной среды (необходимый микроклимат для жизнедеятельности растений) на деревянные элементы. Поэтому такие каркасы со временем подлежат обязательной замене.

Важно! В устройстве прозрачной крыши не используют обычные профильные системы из металлопластика для фасадных окон. Это объясняется малой прочностью готового устройства крыши.

Для полного соответствия общему дизайнерскому стилю помещения, в остеклении кровли и стен применяют специальные декоративные накладки. Они скроют непрезентабельный вид стыков полотен и придадут общую завершённость интерьеру.

Характеристика используемого стекла

Возведённая крыша из стекла не только защищает помещение от осадков и сохраняет тепло. Это устройство должно быть максимально безопасным для проживающих в доме людей.

Для надёжной светопроницаемой конструкции не рекомендуется монтаж 2-камерных пакетов. Такая кровля будет слишком тяжёлая для несущих стен дома. Поэтому устанавливают однокамерные полотна с разными видами стёкол:

• внутренняя плоскость выполнена из триплекса;
• для наружной части используют закалённое стекло.

Такая комбинация может удорожить материал для покрытия. Но важным моментом является достаточная прочность готовой конструкции.

В крышах со структурным типом стеклопакетов наружная плоскость полотна будет с большими размерами, чем внутренняя. Монтирую эти элементы крыши с помощью специального герметического клея, отличающегося стойкостью к низким температурам.

Конструкция не предусматривает использование специальных крепёжных планок. Поэтому готовая поверхность будет отличаться исключительной гладкостью. На такой крыше не будет скапливаться вода или снег.

Для возведения крыши в классическом стиле используют следующие варианты покрытия:

1. прозрачное стекло;
2. полотна с матовой поверхностью;
3. декорированные пакеты.

Полотна, покрытые солнцезащитным слоем, бывают с функциями отражения, тонированными или оформленными специальным рисунком для контроля яркости световых лучей.

Характеристика материала покрытия крыши

Является самым безопасным покрытием. Отличается повышенной стойкостью к механическим повреждениям. Разбивается очень редко и характеризуется высокой стоимостью.

При ударе образует мелкие осколки. Чтобы частицы не разлетались по сторонам, на такую поверхность клеят защитную плёнку.

Поверхность покрывается тонкой металлической сеткой. После удара образованные осколки застревают в её мелких ячейках и не осыпаются.

Технология производства заключается в склеивании нескольких слоёв стекла. Такой материал не образует осколков. Но большая толщина препятствует потоку световых лучей.

Лёгкий материал отличается достаточной прочностью. Применяется в устройстве раздвижной крыши.

Применение новых разработок и современные технологии производства стёкол позволяют придавать крышам различные геометрические формы. При этом размеры элементов конструкции не имеют конкретных диапазонов.

Устройство несущих конструкций

Прочные и герметичные крепления для стёкол бывают следующих видов.

• Система из алюминиевого профиля. Для изготовления направляющих и зажимных планок используется анодированный алюминий. На профили крепят герметичные уплотнители. Устанавливают одинарные стёкла или стеклопакеты, проверяя прочность крепления. В качестве вентиляции в таких системах предусматривают раздвижные фрамуги или распашные форточки. Если зона остекления хорошо проветривается, то систему можно делать неподвижной.
• Система из цельного стекла (спайдерная). Основой такой конструкции станут профиля или круглые нержавеющие трубы. С помощью точечного соединения к металлоконструкции крепится стеклянное полотно. Такой метод применяется для исключения в конструкции шовных профилей и вдоль всех сторон стекла. Поэтому образованные соединительные швы между элементами будут не больше 10 мм. Это отразится на уровне эстетики и герметичности покрытия.

Отдельными инженерными разработками являются системы «переключения» стёкол. В холле, гостиной или оранжерее можно менять вид полотна над головой. Например, с помощью механического управления (кнопки) выдвигаются по очереди прозрачные, матовые или цветные.

С помощью функций раздвижной крыши из ограниченного помещения можно сделать открытую площадку. Такая функция позволит отлично проветривать оранжереи, мансарды или балконы.

Условия проектирования прозрачного покрытия

В разработках проектов инженеры указывают определённый угол наклона в выбранном направлении. Выбор делают таким образом, чтобы оседающий снег мог свободно соскальзывать с поверхности, а ливневые воды не скапливались в углах между крышей и стеной.

Оптимальным углом для наклона прозрачного покрытия считается 30°. Такая конструкция займёт немного большую площадь покрытия и будет несколько отличаться стоимостью.

Если крыша оранжереи разрабатывается с уклоном к прилежащей стене, то учитывается возможность скопления снега и увеличение нагрузки в месте стыковки элементов постройки. При таком расположении стекло, и любой другой материал, может не выдержать полученного давления и треснуть.

Тщательной изоляции подлежат не только стыки между стёклами или профилями, но и соединения крыши с другими элементами конструкции. Для этого монтажники применяют специальный изолирующий материал, способный выдерживать перепады температуры.

Применяемая в строительстве стекловолоконная ткань пропитывается полимерным веществом с обеих сторон. Это позволит защитному слою отталкивать попавшую на его поверхность влагу. Сверху полотно посыпается крупнозернистой фракцией. Уложенный внахлёст материал сваривается по стыкам специальным паяльником. Это станет надёжным гидроизоляционным слоем под стеклянное покрытие дома.

Уход за материалом крыши не требует использования специальных средств. С помощью мягкой губки и мыльного раствора можно легко очистить стекло от накопившейся пыли. Главным условием прозрачности покрытия является периодичная уборка. Такие процедуры выполняют каждые полгода.

Не рекомендуется использование жёстких щёток и химических абразивных веществ.

Источник

Проектирование светопрозрачной кровли из алюминиевых профилей

Содержание

Светопрозрачная кровля, составные элементы

Под светопрозрачной кровлей понимается тонкостенная оболочка остекления при отсутствии массивных несущих элементов здания (стен, перекрытий, колонн), на которые может быть перераспределена ветровая и снеговая нагрузки. К конструкциям светопрозрачной кровли можно отнести наклонные витражи, купола, галереи, зенитные фонари – см. рис. 1.

Рис. 1. Зенитный фонарь арочного типа

В зависимости от архитектуры здания, условий эксплуатации и функционального назначения конструкции кровли различают по пространственной конфигурации (пирамиды, купола, галереи), по геометрии в плане (прямолинейные, сегментные, радиусные), по несущей способности (самонесущие и по несущему стальному каркасу).

Светопрозрачная кровля состоит из следующих элементов:

• несущего алюминиевого каркаса (стропилы, прогоны и др.);
• заполнения (стекло, стеклопакеты, сэндвич-панели);
• элементов открывания (люки, мансардные окна);
• примыканий по парапету (отливы, нащельники).

Исходные данные для проектирования

Светопрозрачные конструкции, в частности, кровельные в значительной степени индивидуальны и изготавливаются по специальным проектам. Исходной информацией для проектирования является документация стадии АР и требования Заказчика. Кроме того, конструкция должна отвечать требованиям нормативных документов, а характеристики должны быть подтверждены расчетами.

При разработке проектной документации (КМ, КМД) учитывают следующие параметры:

• кратность шага несущих балок,
• кратность шага несущих перекрытий (фахверков)
• максимальную площадь стеклопакета не более 2,5 м2 [ 5 ]
• угол наклона плоскости остекления к горизонту не менее 12 градусов [ 5 ]
• допустимые размеры открываемых элементов
• максимальную несущую способность профиля стропил и прогонов
• оптимальный раскрой стекла
• устройство эксплуатации кровли.

Выбор системы профилей

Основное требование к архитектурной системе – наличие дренажного канала в профилях стойки и ригеля. Детали конструкции представлены на рис. 2.

Рис. 2. 1-стойка наклонная (стропила), 2 – ригель (прогон), 3 – прижимная планка, 4 – декоративная крышка стойки, 5 – декоративная крышка ригеля, 6 – термоизолятор стойки, 7 – термоизолятор ригеля, 8 — вставной профиль (сухарь стойки), 9 – Т-соединитель ригеля, 10 – стеклопакет, 11 – рихтовочная подкладка, 12 – наружный уплотнитель стойки, 13 – внутренний уплотнитель стойки, 14 – внутренний уплотнитель ригеля, 15 – саморез крепления прижимной планки, 16 – наружный уплотнитель ригеля, 17 – бутиловая лента.

Готовая конструкция должна быть полностью герметичной снаружи, при этом система дренажных каналов должна обеспечивать отвод конденсата и внутреннее вентилирование соединений и узлов.

Узловая сборка стоек и ригелей осуществляется при помощи системных саморезов и сухарей. Помимо применения штатной заглушки в соединении стойка/ ригель, все стыки обрабатываются герметиком. То же самое касается и продольного соединения стойка/ стойка, используя компенсатор стыка, соединение дополнительно герметизируется. В помещениях с повышенной влажностью (бассейны, оранжереи и т.д.) в кровельной конструкции для отвода внутреннего конденсата рекомендуется использовать уплотнитель ригеля с дренажным лотком — см. рис. 3.

Рис. 3. 1-стойка наклонная (стропила), 2 – уплотнитель стойки, 3 — ригель (прогон), 4 – уплотнитель ригеля, 5 – уплотнитель ригеля с лотком, 6 – отвод конденсата, 7 – клеевой стык уплотнителей стойки и ригеля

Для снижения препятствия движению воды и снега на прогонах используют прижимные планки со скосом. Для обеспечения герметичности конструкции на наружный стык смежных стеклопакетов наклеивается бутиловая лента на основе алюминиевой фольги. Для герметизации всех стыков рекомендуется использовать полиуретановый («незастывающий») герметик.

Обеспечение функциональности конструкции

Для обеспечения доступа дневного света вне зависимости от погодных условий (например, в зимнее время) применяют стеклопакеты с электроподогревом. Помимо теплового воздействия направленного на таяние снега на наружной поверхности, их можно использовать для предотвращения образования конденсата на внутренней поверхности стекла в помещениях с повышенной влажностью. Для этой же цели можно воспользоваться и более консервативным способом – установить отопительные приборы по контуру основания светопрозрачной конструкции – см. рис. 6.

Требования к заполнению светового проема

Выбор заполнения осуществляется по теплотехническим параметрам и условиям безопасной эксплуатации.

Требуемое сопротивление теплопередаче в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода (ГСОП) определяется в соответствии с приложением [ 4 ].

По результатам расчета величина фактического сопротивления теплопередаче должна быть не менее требуемой величины для данной конструкции. Rофакт > Rотр

Например, для общественного здания в г. Ростов-на-Дону ГСОП = 3523 °C сут. В соответствии с таблицей 4 приложения [ 4 ] методом интерполяции получаем требуемое значение сопротивления теплопередаче конструкции

Rтро = 0,376 м2 °С/ Вт.

По приложению [ 1 ] подбираем стеклопакет с необходимым сопротивлением теплопередаче, чтобы при совместном использовании с фасадной серией конструкция удовлетворяла условиям теплотехники.

По требованиям безопасности для наружного контура в стеклопакете используют закаленное стекло, для внутреннего контура — ламинированное стекло (триплекс). При возможном повреждении наружного контура от удара, ламинированное стекло внутреннего контура предотвратит попадание осколков разбитого стекла в помещение.

Обычно, светопрозрачная кровля имеет наклонную поверхность, вследствие чего в летнее время подвергается тепловому воздействию солнечных лучей, поэтому, для предотвращения перегрева пространства укрытого кровлей используют стеклопакеты с тонированным стеклом.

При чем, используют закаленное тонированное стекло, т.к. обычное стекло выдерживает температуру нагрева поверхности до 80 ºС, а для закаленного стекла допускается температура нагрева поверхности до 200 ºС. Расчет толщины наружного стекла заполнения подробно описан в приложении [ 5 ].

Проектирование открываемых элементов.

Для поддержания необходимого воздухообмена и температурно-влажностного режима в помещении необходима система вентиляции.

Наиболее оптимальное расположение открываемых элементов для естественной вентиляции следующее: для притока воздуха створки устанавливают в вертикальных стенах, а для удаления — створки на кровле [ 6 ].

Створки на наклонных поверхностях принято называть мансардными окнами (или люками).

Рекомендуемые размеры створки указаны в системном каталоге и зависят:

• от грузоподъемности механизма открывания;
• от нагрузочной способности петлевой группы.

Открывание створки производится вручную, при помощи передаточной штанги либо с помощью электропривода с дистанционным управлением.

При строительстве атриумов в офисных зданиях и торговых центрах проектом обязательно предусматривается система противопожарного дымоудаления, куда входят люки дымоудаления, датчики дыма и система автоматики.

Конструкции мансардных окон встраиваются в световой проем стропил и прогонов по аналогии с установкой стеклопакета – см. рис. 4. Стеклопакет в створке изготавливаю по той же формуле, что и в основной плоскости кровли.

Рис. 4. 1-ригель, 2 – рама мансардного окна, 3 –створка мансардного окна, 4 – штапик, 5 – петля, 6 – электропривод

Статический расчет конструкции

Выполнение статического расчёта алюминиевых конструкций ставит своей целью:

• определение внутренних усилий и перемещений в элементах;
• определение требуемых геометрических характеристик сечений стропилы и прогона с дальнейшим подбором профилей по каталогу.

Критерий расчёта – обеспечение фактического прогиба конструкции меньше допустимого.

Внешнее воздействие — нормативное значение средней составляющей ветровой и снеговой нагрузок по приложению [ 3 ], а также нагрузка от собственного веса.

Схемы воздействия нагрузок указаны на рис. 5.

Статический расчет выполняется на основе исходных данных:

• месторасположение объекта (город, тип местности, на которой находится объект в соответствии с приложением [ 3 ];
• отметки уровней высот;
• шаг опорных конструкций ;
• длина наклонной стойки (стропилы);
• угол наклона стропил к горизонту;
• тип остекления (толщина и формула стеклопакета).

Для проверки надежности коньковых и переходных соединений производится статический расчет методом конечных элементов в специализированных программах.

Разработка узлов крепления и примыкания

В виду того, что кровельная конструкция подвергается постоянному атмосферному воздействию (ветер, осадки), она должна быть надежно закреплена к основанию. Материал основания – монолит, стальной фахверк. Более подробно – см. приложения [ 4 ], [ 5 ].

Пример узла крепления и примыкания наклонной стойки представлен на рис. 6.

Рис. 6. 1-парапет, 2 – анкер , 3 – анкерная пластина, 4 – наклонная стойка, 5 – вставной профиль (сухарь), 6 – ригель, 7 – отлив, 8 – лоток дренажный, 9 – мягкий утеплитель, 10 – наружная отделка парапета, 11 – жесткий утеплитель, 12 – двойная изоляция парапета, 13 – внутренняя отделка, 14 – труба водяного отопления.

Помимо крепления на рис. 6 показаны составные элементы монтажного шва – узла примыкания кровли к стеновому проему или парапету. Данный узел представляет собой комбинацию из 4-х функциональных слоев [ 2 ]:

• наружный – дождевой экран (отлив и наружная отделка);
• наружный – гидроизоляционный, паропроницаемый;
• центральный – теплоизоляционный;
• внутренний пароизоляционный – (нащельники и элементы внутренней отделкой) с обработкой герметиком.

Для удаления конденсата из наклонной стойки предусматривают дренажный лоток.

Крепление конструкции к стальному каркасу

Несущий каркас под светопрозрачные конструкции применяют в следующих случаях:

• при недостаточной несущей способности алюминиевого профиля;
• при недостаточной длине алюминиевого профиля;
• при сложной пространственной конструкции кровли.

При проектировании несущего каркаса обязательно проводится статический расчет самого каркаса с учетом веса алюминиевых профилей и остекления.

Крепление алюминиевых профилей к каркасу производят с помощью стальных кронштейнов или с помощью монтажных скоб.

При использовании варианта с кронштейнами, их устанавливают на стальной каркас с помощью сварки или механического крепления с шагом, достаточным для несущей способности профиля. Обязательно соблюдается принцип подвижного (с пазом) и неподвижного (с отверстием) кронштейнов для возможности термического расширения алюминиевого профиля – см. рис. 7.

Рис. 7. 1-стальная балка, 2 – кронштейн с пазом, 3 – кронштейн с отверстием, 4 – наклонная стойка, 5 – компенсатор стойки, 6 – паронитовая прокладка, 7 – болтовое крепление, 8 – распорная втулка.

Данный способ наиболее распространен, т.к. допускает погрешности в сборке балок и прогонов, а также позволяет использовать стандартные профили фасадной серии.

Для крепления к несущему каркасу с помощью монтажных скоб используются специальные алюминиевые профили с открытым пазом. Монтажные скобы крепятся к несущему каркасу с помощью винтов с шагом 250-300 мм. Скоба своими зацепами входит в паз профиля, тем самым позволяет профилю термически расширяться.

В данном варианте стальной каркас требует полного повторения «сетки» алюминиевых профилей. Исполнение каркаса требует высокой точности сборки, потому как неплоскостность стыка балка-прогон, отклонения размеров шага балок впоследствии приведут к разрушению стеклопакетов, протечкам и т.д.

Особенности эксплуатации

Поверхность остекления светпрозрачной кровли должна очищаться от загрязнения в зависимости от назначения помещения и условий работы не реже одного-двух раз в год.

Алюминиевую часть конструкции допускается обрабатывать с помощью слабого мыльного раствора, либо с помощью специальных моющих средств, не содержащих растворителей.

В качестве инструмента для очистки могут использоваться аппараты высокого давления с нагревом воды, щетки, скребки с резиновыми насадками и т.д. В зимнее время снег с поверхности стеклопакетов должен удаляться деревянными скребками.

Для облегчения доступа к плоскости остекления устанавливают специальные конструкции облуживания снаружи и изнутри — см. рис. 8.

Рис. 8. 1-конструкция кровли, 2 – парапет, 3 – арочный портал обслуживания, 4 – опорная каретка портала, 5 – горизонтальный портал обслуживания, 6 – узел крепления, 7 – тура для обслуживания.

Данные конструкции также необходимы для регулярных осмотров покрытия и поддержания его эксплуатационных характеристик в течение всего срока службы.

Нормативная документация и литература

СНиП 23.02-2003 «Тепловая защита зданий». [ 4 ]

Рекомендации по проектированию и устройству фонарей для естественного освещения помещений. МДС 31-8.2002. ЦНИИпромзданий. 2002 [ 5 ]

«Проектирование современных оконных систем гражданских зданий» Издательство Ассоциации строительных вузов, Москва, 2003 [ 6 ]

«Типовые ошибки при устройстве зенитных фонарей», статья WIKIPRO, 2017 [ 7 ]

Источник