Тип крыши определяется в основном ее геометрической формой и материалом кровли. В этом разделе рассмотрим конструкцию и порядок сборки крыши с использованием каркасной технологии. Эта технология позволяет применять различные по форме крыши с любым материалом для кровли. Конструктивное решение каркасной крыши зависит в основном от нормативной нагрузки снегового покрова места строительства и размеров строящегося здания.
Формы крыш и технико-экономические показатели различных кровель хорошо рассмотрены в нашей строительной литературе, поэтому не будем останавливаться на этих вопросах. Более подробно рассмотрим только установку кровли из появившегося у нас материала “Shingles”.
Конструктивно, каркасная крыша может собираться по ферменной или каркасной схеме.
КРЫША ДОМА ПОСТРОЕННОГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАРКАСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДОЛЖНА ОБЕСПЕЧИТЬ
Перенос ветровой и снеговой нагрузки на стены дома;Обеспечить защиту всех элементов каркаса дома от атмосферных осадков;
Должно быть достаточно места для установки утеплителя, изолирующего пространство чердака от теплых помещений дома;
Чердачное пространство должно хорошо вентилироваться, обшивка каркаса крыши и кровля должны быть хорошо защищены от воздействия тепла и влаги теплых помещений дома.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Максимальный свободный пролет составляет не более 12.2 м.
Максимальное расстояние между стропилами или фермами не более 600 мм
Параметры основных элементов каркаса крыши (собранной по стропильной схеме) зависят от ширины пролетов и расчетной снеговой нагрузки. Стропила могут быть свободно стоящие и поддерживающие нагрузку каркаса перекрытия потолка чердака. Для удобства назовем их свободное и нагруженное стропило. Их необходимые сечения можно определить по таблице. Значения параметров чердачного перекрытия смотрите в таблице. Все доски для стропил и потолочных балок должны иметь сечение не менее 38Х89 мм. При использовании тяжелой глиняной черепицы и мансардных окон необходимо дополнительное усиление каркаса крыши или брать расчет как нагруженных стропил. Стропила для крыш с уклоном меньше чем 28 градусов (отношение полного пролета к подъему в коньке 1:4) рассчитываются как нагруженные.
Все элементы крыши должны иметь надежные соединения между собой. Стропила и балки чердачного перекрытия должны иметь надежную опору на стену или подстропильный брус (мауэрлат). В верхней части стропила попарно соединяются между собой на коньковой доске. Ширина конька должна быть не меньше длины опоры стропила. Сечение коньковой доски не менее 17,5Х140 мм. Лучше использовать доску большей ширины, чем для стропила. Стропила на коньковой доске крепятся друг против друга без смещения. Угол пересечения стропила и конька, а так же стропила и мауэрлата прямой.
Стропила к мауэрлатной доске или верхней вязке стены крепятся с помощью выпила на нем. Длина опоры должна быть не менее 38 мм. Для коньковых и ендовных стропил опора не менее 50 мм, причем толщина применяемых для них досок не менее 38 мм.
Угол примыкания укороченных стропил (нарыжников) к коньковым и ендовным стропилам, в проекции на плоскость перекрытия, должен быть 45 градусов.
Стропила должны выходить за границу внешней отделки стен, так чтобы крыша могла надежно защитить внешние стены и окна от атмосферных осадков (400 – 500 мм, для деревянных стен не менее 550 мм). Свешивающиеся концы стропил должны выходить на одинаковые расстояния за край стены и соединяются на торцах, между собой, доской (валик). Доски валика крыши могут соединяться только на торцах стропил.
Минимальная толщина доски для валика 17.5 мм. Практически удобней использовать доски такого же сечения, как и для стропил.
При уклоне крыши 1:3 и более крутом, можно уменьшить расчетный пролет крыши, используя подпорки, бугели и дополнительные подпорки для конька. Сечение досок для дополнительных элементов должно быть не менее чем 38Х89 мм.
Косые распорки можно использовать и при уклоне крыши 1:4 и менее
При уклоне крыши 1:4 и менее можно для передачи нагрузки со стропил на балки перекрытия использовать дополнительные стены. При этом между балок перекрытия под этими стенами устанавливаются сплошные распорки. При передаче полной (расчетной) снеговой нагрузки прогиб балок перекрытия не должен превышать 25 мм.
Если балки перекрытия не являются соединением между противоположными стропилами, то необходимо сделать опору конька при угле крыши 1:3 и менее. При большем угле опору можно не делать при наличии надежного узла соединения в нижней части стропил.
В элементах каркаса крыши можно делать выпилы и отверстия для различных систем и их коммуникаций. Размеры и положение выпилов и отверстий должны соответствовать таким же требованиям, как и для каркаса перекрытия.
Для обрешетки каркаса крыши может использоваться фанера, доски, ДСП и другие материалы. Их толщина зависит от расстояний между стропилами, а при использовании листовых материалов, от опоры кромок на деревянный каркас крыши. Использование листовых материалов, при соблюдении основных правил строительства каркасной крыши, не только улучшает внешний вид крыши, но и значительно усиливает всю конструкцию. Как показала практика, хорошим материалом для обрешетки, могут служить древесностружечные плиты (лучше марки П-3). Можно применять на крыше не шлифованные ДСиП или на фенолформальдегидной основе. К тому же ДСиП более огнестойкий материал, чем доски и фанера.
В таблице приведены минимальные значения толщины обшивки, в зависимости от расстояний между стропилами или фермами:
Пространство на чердаке, между утеплителем и обрешеткой крыши должно хорошо вентилироваться. Это делается для того, чтобы сохранить теплонесущие свойства утеплителя, а также уберечь, от воздействия влажного и теплого воздуха эксплуатируемых помещений, элементы каркаса и кровлю.
Площадь вентиляционных отверстий зависит от площади ковра утеплителя на чердачном перекрытии и должна быть не менее 1/300 от площади утеплителя. Если угол наклона крыши менее чем 1:6 это соотношение должно быть 1/150. Не больше чем 50% площади вентиляционных отверстий должно находиться в районе конька, и не менее 50% в софите. По всей длине софита вентиляционные отверстия распределяются равномерно. Расстояние между утеплителем и обрешеткой крыши должно быть не менее 75 мм. В конструкциях, где сложно выполнить это правило, необходимо предусмотреть специальные экраны, отделяющие утеплитель от обрешетки.
Люк на чердак должен иметь размер не менее чем 500Х700 мм. Он оборудуется в таком месте, чтобы ближайшее расстояние до стропил по вертикали не было меньше 600 мм. В качестве утеплителя на люке можно использовать пенопласт толщиной 100-150 мм
Для устройства кровли на каркасной крыше можно применять различные материалы. Мы остановимся только на использовании широко применяемого в Северной Америке кровельного материала типа « Shingles », что в переводе значит «дранка». Он может быть деревянный, металлический и т.д. Его лучше всего, для индивидуального, не дорогого домостроения, использовать на битумной основе с крупно - зернистой подсыпкой (типа рубероида). Это технологичный, долговечный и эстетичный кровельный материал. Он уже широко продается и уже начинает производиться в нашей стране. Уклон крыши, при котором его можно использовать, 1:6 и более.
Необходимые для сборки стропильного каркаса крыши гвозди даны в таблице. Правильная сборка соединительных узлов не требует создания дополнительных ветровых связей. Далее будет рассмотрена конструкция наиболее важных узлов каркаса крыши собираемой с использованием стропильной схемы:
Стропила и балки перекрытия могут располагаться, между собой, на разных расстояниях. Расстояние должно быть такое, чтобы через 1.2 м и не более происходило их соединение. Узлы соединения могут быть разные. Они должны, кроме всего, обеспечить достаточно места для утеплителя и пространство для движения воздуха (для вентиляции чердачного помещения).
Стропила и фермы могут иметь опору непосредственно на стены последнего этажа или на мауэрлатную доску установленную на балки перекрытия.
Вторая доска на мауэрлате должна обязательно стоять, так же как на верхней обвязке стен, если опора стропил смещена в сторону от балок перекрытия более чем на 50 мм. Первая доска мауэлрата обязательно прибивается, не менее чем двумя гвоздями (82 мм и более) к каждой балке чердачного перекрытия. Обвязочная доска на балки перекрытия устанавливается обязательно, если балки перекрытия и стропила не связаны напрямую.
В том случае, если шаг стропил и балок перекрытия совпадают, надежней будет двойной узел соединения, с использованием одинарной мауэрлатной доски, а если позволяет заданная толщина утеплителя – с опорой на верхнюю вязку стены.
Каждое стропило крепится к коньку с обратной стороны не менее чем тремя гвоздями 82 мм, или со стороны стропила четырьмя гвоздями не менее 57 мм. Бугель между стропил прибивается к каждому стропилу тремя гвоздями не менее 76 мм. Его положение должно быть горизонтально.
Укороченное стропило (нарожник) должно крепиться к ендовному или коньковому стропилу не менее чем двумя гвоздями 82 мм.
Обрешетка крыши из листового материала крепится к стропилам практически так же, как и обшивка каркаса перекрытия. При креплении листов, между ними необходимо оставлять зазор не менее 2 мм. Если требуется опора для кромок листов обшивки, она изготовляется из досок сечением не менее 38Х38 мм и устанавливается по тем же правилам, как и распорки перекрытия.
При сборке каркаса из ферм, их крепление к верхней вязке стен, выполняется так же, как и балок перекрытия.
ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ КРЫШИ.
Использование ферм наиболее удобно при строительстве больших, двухскатных крыш, а также крыш с большим не поддерживаемым свесом. Стропильная схема хорошо подходит для многощипцовых и вальмовых крыш. Можно совмещать обе схемы на одном строении.
Использование большепролетных ферм позволяет отказаться от устройства средней несущей стены и получить в доме так называемую свободную внутреннюю планировку.
Чтобы облегчить и удешевить конструкцию крыши, необходимо стремиться к уменьшению сечения используемых досок для стропил и элементов усиления каркаса. Для этого можно выбирать доски лучшего сорта, уменьшить расстояние между стропилами, с помощью различных связей передать нагрузку со стропил на несущие стены.
При конструировании узлов соединения стропил и перекрытия, необходимо учитывать возможность свободной установки утеплителя и его хорошей вентиляции.
Учесть необходимое расстояние от верхней части оконного проема до горизонтальной поверхности софита.
Угол наклона крыши должен соответствовать выбранному материалу покрытия.
Для выполнения работ, лучше, если будет задан наклон крыши в градусах. В этом случае отпадает необходимость в размерах подъема конька.
Если крыша ограждает мансардное помещение, то расчет стропил лучше брать из прочностных характеристик. Проще, в дальнейшем, создать дополнительную конструкцию, для надежной установки необходимого слоя утеплителя и его вентиляции.
При выборе досок для стропил учесть возможность их усиления (при не эксплуатируемом чердаке) бугелями. Передавать нагрузку со стропил на свободно расположенные в пролете балки перекрытия нельзя.
Чтобы придать хорошую эстетичную форму крыше, необходимо стремиться, чтобы уклон всех поверхностей крыши был одинаков.
Не всегда целесообразно, с экономической точки зрения, стремиться применять дорогой, долговечный материал для кровли. Экономически целесообразней, после окончания срока эксплуатации покрытия, произвести его полную замену, чем постоянный ремонт дорогого покрытия.
ПРИЕМЫ И ПРАВИЛА СБОРКИ СТРОПИЛЬНОГО КАРКАСА КРЫШИ
К сборке стропильного каркаса крыши можно приступать после установки чердачного перекрытия. Приемы установки ферм рассмотрим отдельно.
Начинаем строительство каркаса с установки мауэрлатной доски, так чтобы пролет по всей длине дома был одинаковый. Если крыша многощипцовая, что бывает в домах со сложным планом, необходимо сразу установить мауэлрат над всеми пристройками. Стыки доски должны находиться над балками перекрытия. В углах дома коньковые и ендовные стропила, через дополнительные опоры под мауэрлатной доской передают нагрузку на стены дома.
На рисунке изображена схема расположения распорных досок на балках перекрытия. Расстояние между стропил совпадает с шагом балок перекрытия. Распорные доски прибиваются к каждой балке двумя гвоздями. Незначительно перемещая мауэрлат над внешней стеной, можно изменить пролет на значение не более 30 – 50 мм. Таким способом необходимо установить одно и то же значение пролета по всей длине дома.
На многощипцовых крышах значение пролета для каждой пристройки может быть свое. На каждый пролет придется производить свой расчет длины стропила.
Большим преимуществом нашего способа сборки каркаса крыши будет то, что все расчеты и подготовку всех элементов к сборке можно производить на земле или готовом перекрытии этажа. Нам нужно будет только знать значение пролета от внешних краев мауэрлатной доски и длину крыши, измеренную от этих же досок.
У нас в проекте есть заданный угол наклона крыши, и рассчитанное нами значение половины пролета. Через косинус угла наклона крыши, находим расчетную длину стропила.
Далее, если нет в проекте, выбираем по таблице сечение необходимой доски для стропила. Для дальнейшей работы изготовим шаблон стропила, выбрав для этого самую прямую доску. Используя угольник и таблицу, делаем косой спил соединения стропила с коньком и врубку клином, для соединения стропила с мауэрлатом
Определяем по проекту или путем расчета величину свеса стропила за границу стены, при этом учесть толщину наружной отделки стены (при наружной отделке кирпичом, с учетом воздушной прослойки, это составит 145 мм). Используя угольник, намечаем и производим спил параллельный направлению спила примыкания к коньку. Шаблон стропила примет следующий вид:
Этот шаблон нужен для изготовления стропил для фронтонов и стропил, примыкающих к двум торцам коньковой доски. Для изготовления шаблона стропил опирающихся на конек, необходимо укоротить основной шаблон на величину половины толщины коньковой доски.
Длина коньковой доски равна длине крыши минус полный пролет. Для разметки коньковой доски, лучше всего ее положить на балки перекрытия по длине крыши, так чтобы с обоих концов до края крыши было половина пролета. Разметку надо выполнить на широких гранях доски, перенося положения балок перекрытия. Необходимо разметить рядом с местом для балок положение стропил. Принцип разметки такой же, как и для перекрытий и стен.
Для ендовных и коньковых стропил, при использовании треугольника, необходимо брать за единицу пролета не 30 см, а 42.7 см при той же единице подъема конька, так как их угол установки будет меньше, чем у обычных стропил. Длину коньковых стропил можно легко определить, используя кратность единицы их длины к пролету, как и у обычного стропила. Если соединение конька и коньковых стропил выполнено как на рисунке, то фактическая длина должна быть меньше, на величину примерно 30 мм.
Укорачивающиеся стропила (нарожники), так же можно рассчитать под заданный пролет и расстояние между стропил. Если все поверхности крыши имеют один уклон, то косина спила нарожника будет всегда равна 45 градусам. Такой спил легко выполнить ручной электрической пилой. Величину, на которую будет укорачиваться следующее стропило несложно найти через тригонометрические функции. В таблице даны эти величины в мм. для стандартных расстояний между стропил 400 и 600 мм.
Заготовленные элементы крыши можно поднять на перекрытие и разложить по месту. Используя правила, необходимо соединить все заготовленные элементы в единую конструкцию. При конструкции крыши с фронтонами, перед сборкой стропильной системы, необходимо собрать каркас фронтона и установить его на место. Если фронтон спроектирован в основном пролете, то сборку каркаса надо начинать с фронтона.
Если пролет фронтона меньше 5м, то его можно собрать на земле (на ровной площадке), а затем, усилиями 3 – 4 человек, поднять на чердачное перекрытие. Большой фронтон лучше собирать на перекрытии (предварительно застелив его листами фанеры или досками), а затем установить на место. Очень удобный способ установки фронтона вместе со стеной. Однако в этом случае, надо учесть, что мауэрлатная доска под фронтоном должна находиться на одном уровне с мауэрлатом всей крыши.
Для облегчения дальнейшей сборки каркаса крыши, перед установкой фронтона, на нем можно установить каркас карниза.
Валик устанавливается по всему периметру крыши. Доска валика крепится к каждому стропилу двумя гвоздями. При его установке, необходимо использовать уровень. Незначительные отклонения (кривизну по длине), можно исправить путем ослабления соединения валика со стропилом. Контролировать положение валика можно, установив по всей длине стены причалку. Обрешетка крыши должна без значительной деформации переходить со стропила на валик и не должна выступать за его край.
Начинать работу лучше от карниза, поднимаясь к коньку. По двум меткам (ширина листа фанеры от ребра валика) в разных концах ската крыши отбить меловую линию на верхних гранях стропил. Выравнивать листы лучше по меловой линии, так как ребро валика плохо видно при работе на крыше без дополнительных устройств (лесов, подъемников). Второй ряд листов обрешетки устанавливать в шахматном порядке к первому ряду. Выступающие за край крыши части листов несложно отрезать, используя ручную электропилу. Стропила, которые не укреплены поперечными распорками, легко деформируются по своей пласти, поэтому их легко подгонять под края листов обрешетки путем незначительной деформации.
При выборе материала для кровли следует учитывать не только ее эксплуатационные, но и декоративно – художественные качества. Крыша в индивидуальном доме составляет значительную часть его объема и существенно влияет на общее архитектурное решение. Отвечающим этим требованиям и хорошим технологичным материалом для кровли является « Shingles », что в переводе означает – кровельная дранка.
По периметру крыши теплого помещения необходимо установить полосу (шириной не менее 900мм) гидроизоляционного материала. Для этого лучше всего подойдет пергамин. Крепится он, как и основная кровля, толевыми гвоздями.
По краю крыши (не только по склону, но и по фронтону) устанавливается стартовый ряд покрытия, в сторону спуска крыши не разрезанной частью. Далее начинается установка кровли в рабочем положении. На каждой упаковке покрытия есть подробная инструкция по применению всех элементов и их креплению. На кромках каждого листа есть специальные надрезы для облегчения их соединения между собой. Для закрытия всех коньков используется этот же материал, разрезанный на три части, а так же все обрезки с целой рабочей поверхностью.
Лучше если в ендове будет проложено железо. Минимальная ширина листа 600 мм, на каждый склон по 300 мм. Открытая полоса металла улучшает сток воды, препятствует скоплению мусора. Металл можно покрасить под цвет кровли или выбрать, с уже нанесенной покраской в заводских условиях.
При примыкании поверхности крыши к вертикальным стенам, необходимо делать стык с использованием металлических угловых вставок. Толщина их такая же, как и у металла для покрытия ендов. Для каждого ряда кровельного материала устанавливается своя вставка. Она ставится под слой кровли данного ряда, закрывая и защищая сверху предыдущий ряд. Для закрытия стыка от осадков сверху можно использовать выдры (на трубах), штробы, фартуки вокруг труб и т.д.
Для передвижения на крутых крышах можно использовать различные приспособления. Мы прибивали железные или алюминиевые полосы (шириной 20 – 30 мм) к доске сечением 38Х89 мм через 2.5 – 3 м. Свободные концы полос заводили под покрытие (отогнув его), и прибивали. Для снятия опоры, достаточно обрезать ножницами полосы, так чтобы их концы не торчали снаружи. Шляпки оставшихся гвоздей, должны быть закрыты сверху не менее чем одним слоем покрытия.
ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ ПЛОТНИКУ ПРИ СБОРКЕ КАРКАСА КРЫШИ
Для работы очень удобен большой угольник, изображенный в таблице. Угольник несложно сделать из 5-10 мм фанеры. Еще лучше, если таблица зависимости единицы длины стропила от угла наклона крыши будет, для удобства работы, нанесена на одну из его сторон. Мы в своей работе использовали так же инструменты с дюймовыми размерами. При расчете стропил брали за единицу длины половины пролета один фут (1фут=12дюймам). Если мы возьмем за единицу длины 1 метр, то угольник будет очень большой и не удобный для работы. Поэтому мы брали за единицу длины половины пролета - 30 сантиметров. Чтобы сосчитать длину стропила, достаточно поделить пол пролета на 30 и умножить результат на единицу длины стропила для нашего подъема (определяем по таблице).
Необходимо соблюдать правила, но это не должно ограничивать возможность применения различных узлов и решений накопленных опытом работы.
Интервал между стропилами можно уменьшать от расчетного. Неплохо если интервалы стропил и балок перекрытия совпадают. Это упрощает сборку каркаса и создает дополнительную жесткость всей конструкции.
Использование ручной электропилы, дает возможность без труда выполнить все операции по изготовлению стропил и ферм.
УСТАНОВКА КАРКАСНОЙ КРЫШИ НА КИРПИЧНЫХ ИЛИ БЕТОННЫХ СТЕНАХ
Каркас для крыши здания, построенного из кирпича или бетона, ни чем не отличается от рассмотренного выше. Для соединения каркаса со стеной необходимо установить мауэрлат. Минимальная толщина доски для него не менее 38 мм. Лучший вариант ее крепления с помощью анкерных болтов. Болты должны располагаться на расстоянии не более 2.4 м друг от друга. Минимальный диаметр болтов 12.7 мм. Между доской и стеной прокладывается слой гидроизоляции. Можно использовать пергамин или рубероид.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ И УСТАНОВКА ФЕРМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
Применение готовых ферм удобно для простых двухскатных крыш, а так же при создании мансардного помещения. Возможно совместное использование в конструкции крыши ферм и стропильной системы. Фермы можно заранее изготовить, а после установки стен последнего этажа, сразу их установить, в короткие сроки собрать каркас крыши и покрыть его кровлей.
При современном строительстве фермы собираются на специально организованном производстве. Для соединения элементов конструкции ферм широко используются специальные металлические соединительные накладки. Но это не исключает применения ферм, собранных непосредственно на стройке.
Максимальное расстояние между фермами, при их установке, не должно превышать 600 мм.
Для соединения узлов применять фанеру толщиной 10 - 12.5 мм. Внешний слой фанеры должен располагаться параллельно нижней пролетной доске. Доски для элементов конструкций ферм 38Х89 мм и 38Х140 мм. Стропильная доска берется всегда целая.
Максимальный карнизный свес стропильной доски сечением 38Х89 мм должен быть не более 1.02 м, из доски сечением 38Х140 мм не более 1.42 метра. Для увеличения размера карниза можно применить усиленную конструкцию (см. ниже).
В узлах соединения, фанера устанавливается с двух сторон и пробивается гвоздями не менее 76 мм. Размещаются гвозди равномерно по всей поверхности соприкосновения фанеры и доски, в зависимости от их необходимого количества. (см. таблицы) Гвозди с обратной стороны необходимо загнуть. Можно использовать и более короткие гвозди. В этом случае придется, после переворота фермы, повторять операцию по забиванию гвоздей.
СХЕМА СОЕДИНЕНИЯ УЗЛОВ ФЕРМЫ ВЫГЛЯДИТ ТАК:
Определив величину пролета и зная уклон крыши, выбираем необходимое сечение стропильных, подпорочных и пролетных досок используя для этого таблицы.
Если есть ровная площадка (собранное перекрытие без стен), особых затруднений в сборке ферм не будет. Выполняем на этой поверхности, в натуральную величину, чертеж фермы. Заготавливаем по чертежу все необходимые элементы из досок, можно сразу на все фермы. По следующему рисунку определяем параметры накладок из фанеры.
Размеры накладок (мм) зависят от уклона крыши:
* при пролете более 10.47 м. В4 = 355 мм
**при пролетной доске сечением 38 140 мм, Г2=315мм
Заготовив все элементы фермы и фанерные накладки для соединительных узлов, по цифровому обозначению каждого участка, используя таблицы, определяем минимально необходимое количество гвоздей для каждого соединения.
Раскладываем детали фермы по чертежу (нанесенному на ровной поверхности) и собираем ферму. Для изготовления следующих ферм, можно использовать первую ферму, как шаблон.
Ферменная конструкция позволяет, при необходимости, создать консольный пролет (свободно висящий). Для этого устанавливаются на фермах дополнительные подкосы.
При наклоне крыши более 1: 2.4 внутренние подкосы ферм соединяются между собой доской Е, сечением не менее 38Х89 мм. Зазор между краями фанеры С, должен быть не менее 6 мм. Максимальный размер консольного пролета 1.83 м при сечении стропильной и пролетной досок 38Х140 мм и 1.52 м при сечении 38 Х89 мм
Собранные фермы (даже для максимального пролета), можно легко поднять на место установки (3-4 человека), без использования подъемных механизмов. источник
\
