Крыша любого сооружения имеет одну главную функцию, и это защита дома от осадков. Это ее основное предназначение, за исключением того, что она придает зданию определенный стиль. Исходя из этого, делаются все расчеты этого важного сооружения. Из всех существующих конструкций современных планировок наиболее востребованными являются двухскатные и многоскатные сооружения, если осуществляется строительство мансардного дома сложной системы. В любом случае проект крыши делается по типичным правилам, главными из которых являются определение нагрузки на дом и нагрузки на каркас стропил. От этого будет зависеть и ширина, и высота, и угол наклона скатов.
Разновидности крыш
По своему использованию дома бывают чердачные и бесчердачные. А по конструкции есть два типа. Это скатные и плоские. Но давайте обо всем по порядку. В современном строительстве очень редко задаются вопросом, как сделать плоскую крышу. Сегодня это неактуально, так как плоские крыши используются редко. Единственным недостатком плоской конструкции является маленький угол наклона для отвода дождевых вод. Они очень часто протекают и требуют постоянного ухода и ремонта. Многие дома с плоскими системами переделываются на скатные, которые имеют много преимуществ. Эти конструкции легкие в эксплуатации и не требуют частого ремонта. Их очень большое разнообразие. Это и односкатная, и двухскатная, и вальмовая, и полувальмовая, шатровая и многощипцовая, ломаная, конусная и купольная крыши. Есть в этом списке и комбинированные, в которых совмещается несколько типов.
Чтобы иметь хоть какое-то представление о видах крыш, нужно дать краткую характеристику каждой:
- Название "двухскатная" само дает обоснованное объяснение, что в этой конструкции только две скатные площади.
- Более сложной по своей конструкции является вальмовая и полувальмовая крыша, которая имеет уже четыре ската. Эта конфигурация используется в строении мансардных помещений. Разница между ними в том, что первые имеют боковые скаты в виде треугольников на всю ширину, а полувальмовые имеют только небольшие скатные треугольники, которыми прикрываются фронтонные стены.
- Односкатная крыша в домостроительстве используется только в небольших конструкциях: она актуальна для гаражей, небольших дачных домиков и других маленьких сооружений.
- А список конструкций продолжает крыша в виде шатра с четырьмя скатами, которые сходятся в одной точке в коньковой части.
- И, наконец, ломаные скатные имеют конструкцию сложной. Только она как бы состоит из двух плоскостей с одним углом наклона, а остальные две - с другим. Нижние скаты являются продолжением двух верхних. Они соединяются на уровне перекрытия мансарды. Нижний скат продолжает верхний, но только под другим углом.
Проект крыши
Прежде всего, нужно обращать внимание на климатические условия и на нагрузки, которые будут действовать на стропильную систему, на коробку дома и на фундамент. Обычно проектная документация вырабатывается конструкторскими фирмами. Как сделать крышу в таком случае? Задача застройщика заключается только в том, чтобы донести до конструктора свои желания в выборе конфигурации и предоставить ему геодезические, геологические и климатические исследования местности, на которой будет стоять здание. В проекте даются точные размеры и план конструкции. Определяются все нагрузки и даются рекомендации в выборе материалов и для дома, и для кровли, и для утепления крыши.
Также в проектах указываются все узловые соединения и крепления в стропильном каркасе. Здесь указаны все его размеры и места установки поперечных и продольных балок. Но, как обычно, опытные мастера не всегда обращаются к проектной документации и делают все со своих соображений и опыта. Поэтому для проверки опытности мастеров нужно им показать проектную документацию для ее прочтения. Не все мастера могут читать проекты. Вот так примерно и нужно действовать застройщикам по всем вопросам, как сделать крышу, чтобы не попасться в ловушку неопытных мастеров, чтобы потом не пришлось ремонтировать свой дом.
Конфигурация и размеры
Кровельный материал имеет важное значение, от его веса и устойчивости против стихий, ветра, мороза, осадков зависит многое. Первый параметр – ширина, которая обусловливается только габаритами дома. Это определяется архитектурным планом. А дальнейшие параметры будут прямо связаны с шириной и климатическими условиям.
Высота и уклон скатов - эти показатели взаимосвязаны между собой и связаны с климатическими условиями. Если дом строится в районах с высокими показателями осадков, то, соответственно, вопрос, как сделать крышу с нужным уклоном и высотой, будет стоять на первом месте, чтобы обеспечить наиболее эффективную защиту от дождя и снега. От ширины и крутизны рассчитывается высота.
Понятно, что важно соблюдать пропорции между высотой, шириной и крутизной подъема скатов. От уклона и высоты выбирается кровельный материал, который подбирают не только под конфигурацию, но, прежде всего, в соотношении к климатическим условиям: осадкам, ветру, морозу и снегу. Ведь на кровельный материал припадает львиная доля нагрузок этих стихий. В его выборе играет роль и вес, и сопротивляемость, и гибкость, и устойчивость против температурных перепадов. Это касается и деревянной крыши.
Наслонная система
Вторым шагом определения конфигурации будет выбор вида каркаса. Для двухскатной конструкции есть два вида: наслонная и висячая. Разница небольшая, но она имеет огромное значение при расчете нагрузок на дом и на саму стропильную систему. Возьмем сначала первую конструкцию. Этот способ предполагает более надежное крепление стропил. При такой системе ноги стропил ложатся продольные балки, первая из которых лежит на обвязочном основании, на мауэрлате. На нее и ложится нога стропила и соединяется несколькими креплениями. Посредине каркасной системы устанавливаются боковые прогоны, к которым прислоняются стропила. От этого система и названа наслонной. Третья балка - это коньковая, на которую стропила ложатся своими торцами. На всех стыковочных узлах они укрепляются металлическими креплениями, уголками, шурупами или гвоздями.
Висячая конструкция
В этом каркасе нет подстропильного балочного сооружения. Стропила своей лапой устанавливаются на мауэрлат, а торцами соединяются в коньковой части. Такое впечатление, что они висят над коробкой дома, опираясь на балку только своими лапами. Такая система стропильной крыши имеет большую нагрузку на стропильный треугольник на растяжение. Для его фиксации применяется крепление стропильной ноги поперечными балками, подпорками и откосами. Такая система используется для небольших домов. Нельзя сказать, что она менее эффективная. Каждая конфигурация имеет и свои преимущества, и недостатки. Для усиления крепления висячей стропильной конструкции используют поперечные балки, для соединения стропильных ног в основании.
Ширина крыши. Расчет
В карнизной части размер определяется суммированием ширины коробки дома и двух карнизных свесов. Карнизные свесы могут иметь разные размеры:
- Так, для металлочерепицы карнизные свесы делаются в пределах 40-50 см.
- Для шифера величина карнизного свеса составляет 10 см.
- Битумная черепица - 30-40 см.
- Профнастил – 50 см.
- Керамическая черепица – 50-60 см.
Если, например, ширина коробки становит 4 м, то, соответственно, ширина в карнизной части будет до пяти метров при использовании металлочерепицы, карнизные свесы которого равняется 40-50 см. Расчет ширины в карнизной части делается вследствие необходимости более надежной защиты стен дома от косых дождей. Поэтому увеличение карнизной ширины происходит за счет удлинения поперечных бревен обвязочной балки или кирпичной кладки.
Уклон скатов. Как произвести расчет
Угол наклона скатной крыши, в том числе и односкатной, зависит от трех факторов:
- Первый - это кровельный материал и вес кровли, вместе с кровельным пирогом.
- Второе влияние на крутизну скатов - климатические условия. В местности с изобильными дождями и снегопадами градус наклона будет увеличиваться.
- Третий показатель крутизны скатов - это общий вес стропильной системы. И еще, показатель зависит от количества стыков кровельных листов.
Чем больше стыков, тем круче должна быть плоскость. Качество кровельного материала тоже имеет какое-то отношение к наклону. Чем тверже материал, тем дается больший допуск на понижение градуса наклона. Имеет влияние на крутизну и вес материала. Чем тяжелее кровельные листы, тем больше крутизна. Угол наклона изменяется от 10 до 60 градусов.
Расчет угла крыши, то есть наклона ската, ведется за такой формулой:
- Tg (А) = h/c;
- Tg (A) - тангенс угла;
- h - половина длины пролета дома;
- c - высота стропильной системы, то есть крыши от основания до конька.
Возьмем примерные размеры. Если пролет дома имеет 12 м, то его половина составляет 6 м. Высота стропильный системы - 3 м. Подставляем эти размеры в формулу и получаем:
Tg (A) = 3 : 6 = 0,5.
Мы получили тангенс угла 3/6 или 1/2 (или 0,5). Вспоминаем геометрию и по таблице тангенсов вычисляем, сколько градусов имеет тангенс угла 0,5. В нашем примере он становит 27 градусов.
Высота конька. Как рассчитать
Этот параметр тоже имеет определенную зависимость от ширины, крутизны и веса кровельной системы. Чем тяжелее кровля, тем круче должны быть скаты. Крутизна скатов и влияет на высоту. Вообще-то, в мерах пожаробезопасности верх не может быть ниже 1,6 м. Если крутизна большая, то и высота будут увеличиваться. В таком случае, чтобы уменьшить высоту при соблюдении крутизны, делают ломаную или срезанную конструкцию. В коньковой части она может иметь плоское завершение. Соответственно, под ломаную систему создают и ломаный стропильный каркас. В верхней части сооружают основание подстропильной системы, на которое и ложатся стропильные ноги. Нужно делать каркас наслонной конструкции. Вычисляется высоты конька вычисляется за формулой:
- H = L x A.
- H - высота конька.
- L - катет треугольной фермы.
- A – тангенс треугольника фермы.
Возьмем, например, ширину дома 6 м. Делим ширину дома на 2 и получаем катет треугольной фермы. В нашем примере катет равняется L = 3. Из таблиц выписываем тангенс 40 градусов - 0,84.
Подставляем числа в формулу и получаем высоту конька. H = L x A =3 x 0,84 = 2,52 м. Высота конька крыши 2,52 метра.
Стропильный каркас крыши
Надежность – это самая крепкая гарантия долговечности любого здания. Поэтому к конструкции и монтажу всех узлов крыши нужно уделять такое же особое внимание, как и всем остальным главным частям дома - его фундаменту, несущим стенам и перекрытию.
На всех конструкциях используются типичные принципы и правила, по которым и строится стропильная система здания, и укрепляются все узлы устройства крыши. Каркас устанавливается на основании верхнего венца, именуемого мауэрлатом, который может быть из деревянных балок, бетонных или кирпичных оснований. Если используется деревянный, то балки устанавливаются на болты или резьбовые стержни, вмурованные в верхнюю часть стены.
Бревна просверливаются для каждого укрепляющего болта, и балка насаживается на них по всему периметру. Кроме болтового соединения, продольные балки укрепляются с поперечными врезными замками лапами, которые вырезаются на нижней и верхней балке. Существует несколько конструкций стропильного каркаса. И в том, как сделать крышу более экономичной и эффективной, нужно знать, какая система наиболее подходит в тех или иных условиях.
Для перекрытия больших пролетов используются висячие стропила, которые укрепляются при помощи скользящих опор. Кроме них, в висящей конструкции используется верхняя поперечная балка, которая устанавливается ближе к коньку. Конструкция наслонного каркаса создается из стропил, которые фиксируются несколькими креплениями. Это и вертикальные опоры, и откосы, и узловые соединения.
Как выбрать материалы
Материалы для дома, в том числе и для утепления крыши, нужно выбирать из расчета их качественных показателей относительно эластичности, температурных перепадов и стойкости против разрушения под воздействием внешних факторов. Современная строительная промышленность имеет в своем арсенале множество видов кровли, которые обладают высокими качественными показателями.
Начало строительства собственного дома ставит застройщика перед трудным выбором материала. Здесь нет каких-либо точных правил. Но некоторые советы в выборе кровельного материала все-таки имеются. Первым делом следует обращать внимание на стоимость и комплектацию элементов кровли. Каждый вид имеет ряд составных частей для установки. Второе правило в выборе покрытия - это то, чтобы материал подходил к конфигурации здания, конструкции крыши, крутизны и типу. Например, для крыш с низким уклоном требуется более жесткий материал, металлочерепица.
Выбор материала кровли связан еще и с климатическими условиями. В местности с изобильными осадками желательно выбирать по качеству и крепости. А вот для плоской системы лучше использовать прочные поливинилхлоридные мембраны.
Монтаж кровли крыши
Для подготовки установки кровельного материала и утепления производится настил стропильного каркаса. Под жесткий устанавливается настил из деревянных реек, сечением не менее 40 мм.
Для мягкого покрытия любой конфигурации, в том числе и односкатной крыши, нужен сплошной настил из деревянных досок или фанеры. И в том и в другом случаях настил создает дополнительное укрепление стропильного каркаса и ровную поверхность для установки листов. Следующим процессом монтажа является укладка гидроизоляционной пленки, которая производится по деревянному настилу. Для создания вентиляционной щели между кровельным слоем по гидроизоляционной пленке устанавливается дополнительная обрешетка деревянной планкой сечением не более 10 мм.
Слой покрытия устанавливается на дополнительную обрешетку по общим правилам, в зависимости от применяемого материала. После настила производится утепление, которое устанавливается со стороны чердачного помещения. Утеплительный слой покрывается паронепроницаемой пленкой и закрывается облицовочным материалом. Таким образом, кровля крыши состоит из нескольких слоев, которые создают надежную гидро- и теплоизоляцию.
