Крыша дома твоего (стропильные конструкции). Часть 2

Проектирование скатной крыши начинается с расчета стропильных ног. Их сечение определяют исходя из действующих нагрузок (тяжесть самой конструкции, кровельного "пирога", снеговая и ветровая нагрузка) и угла наклона кровли, причем с запасом прочности (не менее 1,4). Расчетом также определяют и расстояние между стропилами (шаг). Но этим занимается уже не архитектор, а конструктор-проектировщик.

Он рассчитывает пролеты, разрабатывает фермы, если таковые необходимы, проверяет несущую способность опор и соответствующего фундамента под ними. Решает, наслонные применить стропила или висячие. Определяет, есть ли необходимость в промежуточных элементах: раскосах, позволяющих разгрузить стропила, или затяжках, призванных препятствовать "разъезжанию" конструкции. Предугадать заранее, какой будет стропильная конструкция, можно, лишь если речь опять-таки идет о "коробке" 6 × 6 м. Для такого рода строений наработана масса типовых решений, да и ошибки в конструкции, коль скоро дом небольшой, будут легко поправимы.

Сечения используемых стропил во многом диктуются рынком, предлагающим пиломатериалы определенного набора размеров. Если стандартные размеры не удовлетворяют застройщика, тогда прибегают к дополнительным ухищрениям. Например, наращивают ноги (когда не хватает длины) или сдваивают балки для их усиления. Есть вариант использовать наборные (клееные) стропильные ноги, которые могут быть значительно длиннее и мощнее обычных.

Конструктор определяет меры и по дополнительной влагоизоляции, которые необходимы, например, при угле наклона крыши меньше рекомендованного для конкретного кровельного материала. Так, для натуральной черепицы минимальный угол наклона крыши - 22°. На крышах с наклоном от 16 до 22° рекомендуется укладывать под черепицу дополнительный слой влагоизоляции. При уклоне от 10 до 16°, когда возможно задувание под черепицу дождя, под кровельным материалом делают сплошную обрешетку из досок, а по ней настилают так называемую наплавляемую кровлю (рулонные материалы на битумной основе, образующие сплошной ковер). Вода, попавшая под черепицу, просто скатится по этой дополнительной кровле. Этот прием можно использовать и на кровлях из металлочерепицы или "еврошифера".

Основные части стропильной конструкции

Кровля поддерживается специальной конструкцией, состоящей из обрешетки, непосредственно эту кровлю несущей, и стропил (стропильных ферм), передающих нагрузку от собственного веса крыши, снега, ветра на стены и внутренние опоры. Конструкция стропил зависит от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, величины пролета, а также действующих нагрузок.

Главная фигура в стропильной конструкции - треугольник. Он наиболее жесток. Основной элемент любой фермы - стропильные ноги, укладываемые вдоль ската и поддерживающие обрешетку.

Висячие стропила опираются только на две крайние опоры (например, лишь на стены здания без промежуточных опор). Их стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает затяжка (деревянная или металлическая), соединяющая стропильные ноги. Она может располагаться как у основания стропил (и в этом случае служит балкой перекрытия, - именно этот вариант наиболее часто используется при строительстве мансардных крыш), так и выше. Чем выше она находится, тем мощнее ей полагается быть. И тем надежнее должно быть ее соединение со стропилами.

Наслонные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Их концы опираются на наружные стены дома, а средняя часть - на внутреннюю стену или опоры. В результате их элементы работают как балки - только на изгиб. При одной и той же ширине дома крыша с наслонными стропилами получается более легкой, чем всякая другая (требует меньше пиломатериалов и, соответственно, денежных затрат). При установке над несколькими пролетами единой кровельной конструкции наслонные и висячие стропильные фермы могут чередоваться. Там, где нет промежуточных опор, применяются висячие стропила, там, где есть, - наслонные.

Мауэрлат. Стропильные ноги опираются не на сами стены, а на опорный брус - мауэрлат. В деревянных конструкциях мауэрлатом является верхний венец сруба (бревно, брус). При кирпичных стенах это специально устанавливаемый заподлицо с внутренней поверхностью стены брус (с наружной стороны он должен ограждаться выступом кирпичной кладки). Между мауэрлатом и кирпичом обязательно прокладывается стой влагоизолирующего материала (например, два слоя рубероида).

Верхние концы стропильных ног, если это необходимо, могут поддерживаться системой стоек и раскосов. Их задача - разгрузить стропильные ноги, передав нагрузку на внутренние стены или опорные столбы, а также обеспечить конструкции жесткость.

В местах отсутствия несущих стен пятки стропильных ног могут опираться на мощные продольные балки - боковые прогоны, длина которых ограничена действующей на них нагрузкой.

Коньковый прогон. В вершине стропильной конструкции любой крыши укладывают прогон, соединяющий стропила (фермы) между собой. Именно на нем будет в дальнейшем устроен конек крыши.

И еще две немаловажные детали. Если в плоскости стропильных ног жесткость обеспечивается самими стропильными фермами, то для противостояния ветровым нагрузкам, действующим, например, со стороны щипца (фронтона), в каждом скате крыши устанавливают необходимое количество диагональных связей. Ими могут служить доски толщиной 30-40 мм, прибитые к основанию крайней стропильной ноги и к середине (или выше) соседней.

Чтобы крышу не снесло ветром, стропильные ноги вместе с мауэрлатом надо накрепко связать со стенами. Для этого в кладку под стропильной ногой заделывают стальные шпильки (ерши) или заранее ставят закладные элементы, к которым стропильная нога притягивается скруткой из стальной проволоки диаметром 6 мм. Для срубов этот прием считается необязательным: верхний венец с остальной стеной всегда связан надежно.

Формы скатных крыш

Односкатная крыша представляет собой наклонную плоскость, закрепленную на стенах разной высоты. Скат, как правило, обращен к наветренной стороне.

Двухскатная, или щипцовая, крыша состоит из двух скатов, направленных в противоположные стороны. Треугольные торцевые стены, образующиеся при такой конструкции, называют щипцами - отсюда и название самой крыши. Этот вариант прост в изготовлении, надежен в эксплуатации. Одна из разновидностей двухскатной конструкции - "мансардная" крыша. Она состоит из двух пологих скатов, сомкнутых в вершине, и двух крутых скатов, являющихся их продолжением. Такая форма позволяет полнее использовать мансардное пространство, но сложнее в изготовлении.

Четырехскатная крыша. Все ее скаты, имеющие вид равнобедренных треугольников, сходятся вершинами в одной точке. Четырехскатные крышы для зданий, квадратных в плане, получили название шатровых.

Вальмовая крыша является разновидностью четырехскатной крыши для прямоугольного здания. Свое название получила от скатов, полностью срезающих щипец-вальм. Поверхность образуют два трапециевидных ската по длинным сторонам и два треугольных - по коротким. По сравнению с предыдущими, такая форма не только подчеркивает защитную функцию крыши, но и придает зданию более представительный вид. Разновидность вальмовой - полувальмовая крыша. Боковые скаты срезают только часть щипца (отсюда и название - полувальмы), а также имеют по линии уклона значительно меньшую длину, чем основные скаты. Полувальма может быть расположена вверху (треугольник) или внизу (трапеция).