Назначение и типы чердачных крыш

Общие сведения

Крыша имеет несущую и ограждающую части. Ограждающая часть крыши состоит из следующих элементов: кровли — верхней водонепроницаемой оболочки крыши, основания под кровлю в виде обрешетки из деревянных брусков, дощатого настила или цементного или асфальтового слоя по железобетонной основе.

Несущая часть, передающая нагрузку от снега, ветра и собственного веса крыши на стены и отдельные опоры, может состоять из деревянных или железобетонных стропил, стропильных ферм деревянных, стальных, железобетонных или из железобетонных панелей.

Кровли в зависимости от материала устраивают из асбестоцементных плит, глиняной черепицы, кровельной листовой стали, рулонных материалов (толя, рубероида), деревянные и др.

Несущая часть крыши должна иметь необходимую прочность и устойчивость, ограждающая часть должна быть водонепроницаемой, малотеплопроводной, легкой, стойкой против атмосферных и химических воздействий. Конструкция крыш в целом должна быть индустриальной и экономичной не только по первоначальным затратам, но и по эксплуатационным расходам.

Крыши устраивают чердачные и бесчердачные. Чердачная крыша защищает здание только от атмосферных осадков; теплозащита помещений верхнего этажа в холодное время года обеспечивается чердачным перекрытием.

Чердак используют для размещения различных устройств инженерного оборудования здания (труб центрального отопления, вентиляционных коробов и шахт, машинного отделения лифтов). Для входа на чердак в многоэтажных зданиях делают обычные лестницы и двери, а в малоэтажных устраивают входные люки и пристенные лестницы. Высоту.^ чердака для движения по нему людей стон принимают в наиболее высокой его части не менее 190 см. Для освещения и проветривания чердака в крыше устраивают чердачные окна (см. рис. 120, е).

Если здание строят без черпака, то в этом случае, как указывалось, элементы крыши и чердачного перекрытия совмещают в одной конструкции, которую называют покрытием, или бесчердачной крышей, предохраняющей здание одновременно и от атмосферных осадков и от охлаждения в зимнее время.

Для обеспечения стока атмосферной воды поверхность крыш из разных материалов должна иметь соответствующий уклон. Уклон крыши выражается отношением высоты подъема h к половине перекрываемого пролета l или в градусах угла а наклона крыши к горизонту. Например, при ?=16° h:l=1:3,5; при ?= 27° h:l=1:2; при ?=34° h:l=1:1,5. Иногда при пологих крышах уклон выражают в процентах. Для этого отношение h:l умножают на 100. Так, если h:l=1:20, то уклон в процентах составит 1/20·100=5%.

В зависимости от уклона различают крыши скатные и плоские.

Скатные крыши представляют собой системы пересекающихся наклонных плоскостей — скатов.

Пересечения скатов крыши образуют двугранные углы, из которых обращенные книзу называются разжелобками, или ендовами, а обращенные кверху — ребрами. Верхнее горизонтальное ребро пересечения скатов крыши называется коньком.

Плоские крыши имеют очень малый уклон — не более 3%. Уклон скатной крыши, как отмечалось, принимают в зависимости от материала кровли, а также от климатических условий района, в котором возводится здание. Для основных видов кровель уклоны крыш указаны в табл. 29.

Наиболее часто применяемые формы скатных крыш показаны на рис. 120.

Односкатные крыши (рис. 120, а) устраивают над зданиями сравнительно небольшой ширины и в случаях, когда отвод воды можно организовать только к одной из продольных стен.

Двускатная, или щипцовая, крыша (рис. 120, 6) состоит из двух скатов, направленных в противоположные стороны. Образующиеся в этом случае треугольники в верхней части торцовых стен называют фронтонами или щипцами.

Четырехскатная крыша (рис. 120, в) имеет скаты на четыре стороны. Скаты, направленные к торцовым стенам, называются вальмами. Поэтому такие крыши иногда называются пальмовыми. Щипцовые стены в этом случае отсутствуют.

Вариантом вальмовой крыши (рис. 120, г) является так называемая полувальмовая или полущипцовая крыша. В этом случае боковые скаты срезают только часть щипца и имеют вследствие этого по линии уклона меньшую, чем основные скаты, длину. Полувальма, расположенная вверху, имеет форму треугольника.

Построение плана скатной крыши (рис. 121), представляющего собой сочетание нескольких прямоугольников, производят, руководствуясь следующими правилами:

• при одинаковых уклонах скатов все ребра и разжелобки в плане должны быть направлены по биссектрисам углов, образованных пересекающимися карнизными линиями;
• линия конька крыши должна проходить через точку пересечения ребер и разжелобков.

На рис. 121 показано построение плана крыши, когда к широкому зданию с четырехскатной крышей 1-2-3-4 и коньком 9-10, примыкает узкое здание о двускатной крышей 3-5-6-7. Конек крыши узкого здания продолжают до пересечения в точке 8 с ребром 3-9. Соединив точки 8 и 5, получают разжелобок 8-5.

Несущие конструкции скатных крыш

Несущие конструкции скатных крыш выполняют из дерева, стали и железобетона в виде стропил, стропильных ферм и крупных панелей.

Выбор материала и типа несущей конструкции крыши зависит от расположения в здании внутренних опор, величины перекрываемых пролетов, уклона кровли и специальных требований, предъявляемых к крыше с точки зрения огнестойкости, долговечности и теплотехнических свойств.

Простейшим типом несущей конструкции скатных крыш гражданских зданий являются деревянные насланные стропила. Их выполняют из бревен, брусьев, досок или пластин для перекрытия пролетов до 14 м при наличии в здании одной внутренней опоры и до 16 л при двух внутренних опорах.

Общий вид наслонных деревянных стропил односкатной и двускатной крыши показан на рис. 122.

Наслонные стропила односкатных крыш в простейшем виде состоят из стропильных ног, опирающихся на подстропильные брусья (мауэрлаты), уложенные поверх наружных стен (рис. 123, а). Подстропильные брусья служат для распределения сосредоточенной нагрузки, передаваемой стропильной ногой на значительную площадь стены, и для предохранения от загнивания нижних концов стропильных ног.

Расстояние между стропилами вдоль здания (шаг стропил) принимают в зависимости от типа кровли и сечения элементов обрешетки. Стропила из брусьев высотой 180—200 мм ставят через 1,5—2 м, а из пластин и досок — через 1—1,5 м. Для устройства стропил применяют главным образом пиленый лес.

Подстропильные брусья делают сечением 160X140 или 160X170 мм. Если стропила расположены часто или стены возведены из малопрочных материалов, то подстропильные брусья укладывают по всему, параметру стен здания. При редкой расстановке стропил укладывают отдельные коротыши длиной 600—800 мм.

Подстропильные брусья антисептируют, а между ними и каменной кладкой стены прокладывают изоляцию из рулонного материала. Для возможности осмотра и ремонта крыши у свеса нижняя поверхность подстропильных брусьев должна отстоять от верха чердачного перекрытия не менее чем на 40 см.

Концы стропильных ног через одну необходимо крепить к стене (для предупреждения отрыва крыши ветром) скрутками из проволоки диаметром 3—4 мм, которые привязывают к вбитым в стену костылям.

Для крепления досок обрешетки или настила кровли, укладываемых вдоль нижнего края крыши, к концу стропильных ног пришивают коротыши из досок на ребро, называемые кобылками. Кобылки заделывают в кладку карниза или укладывают поверх карнизной части стены.

Когда длина стропильных ног превышает 6 м, во избежание значительного их прогиба нужно устанавливать подкосы (рис. 123, б).

Если в здании имеются внутренние опоры, то верхние концы их выводят в пределы чердака, на них по лежням устанавливают стойки. По стойкам укладывают прогоны, на которые и опираются стропильные ноги (рис. 123, в и г).

Конструкция наслонных стропил при двух рядах внутренних опор показана на рис. 123, д. Здесь для восприятия горизонтальных составляющих усилий, передаваемых подкосами, между лежнями ставят распорки.

Наслонные стропила двускатной крьппи (рис. 123, е—з) опирают нижними концами на подстропильные брусья, а верхпими — на горизонтальный брус, называемый верхним (коньковым) прогоном.

Верхний прогон поддерживается стойками, установленными на внутренние опоры. Расстояние между стойками, несущими коньковые прогоны, принимают от 3 до 5 м.

Чтобы уменьшить сечение коньковых прогонов и увеличить продольную жесткость конструкции стропил, ставцт парные продольные подкосы, расположенные у каждой стойки или (при небольших пролетах) через одну (см. рис. 124).

Для уменьшения свободного пролета стропильных ног устанавливают поперечные подкосы, которые внизу опираются на лежень, а вверху подпирают стропильные ногп (см. рис. 123). Когда внутренняя опора смещена от центральной оси здания не более чем на 1 м, то стойку, поддерживающую верхний прогон, можно поставить наклонно; при большем смещении схема стропил имеет вид, показанный на рис. 123, ж.

Если в здании имеется два ряда внутренних столбов или две продольные капитальные стены, укладывают два верхних прогона (рис. 123, з). В этом случае стропильные ноги по длине могут быть составными. В двух последних случаях требуется обязательно устанавливать ригели для увеличения жесткости конструкции.

В четырехскатных (вальмовых) крышах стропильные конструкции усложнены: в местах пересечения скатов необходимо располагать наносные (диагональные) стропильные ноги (рис. 124). В них врубают укороченные стропильные ноги — нарожники.

Диагональные стропильные ноги имеют большую длину и несут значительную нагрузку. Вследствие этого их поддерживают в пролете промежуточной опорой в виде подкоса или поставленной в углу здания шпренгельной конструкцией (рис. 124, в).

Диагональную стропильную погу нижним концом опирают на подстропильные брусья в месте их сопряжения в углу 'или, лучше, на -специальную балку, положенную наискось на подстропильные брусья на некотором расстоянии от угла. Верхний конец диагональной ноги при наличии одного прогона опирается на его консоль, а при двух прогонах — на прибоины, прикрепленные гвоздями к концам стропильных ног. Консоли прогонов используют в таком случае как промежуточные опоры накосных ног.

На рис. 125 показаны детали узлов деревянных брусчатых наслонных стропил. Все сопряжения стропил усиливают металлическими креплениями: болтами, скобами, гвоздями.

Рассмотренные конструкции наслонных деревянных стропил выполнялись на строительной площадке с большой затратой ручного труда. В настоящее время применяются конструкции сборных деревянных наслонных стропил заводского изготовления, доставляемых па постройку в виде укрупненных элементов. Такие стропила в большей степени удовлетворяют требованиям современного индустриального строительства.

Применение сборных стропил позволяет значительно снизить трудоемкость работ и уменьшить расход древесины.

В качестве примера на рис. 126 показана конструкция одного из вариантов сборных дощатых стропил. Эти стропила состоят из следующих элементов: стропильных щитов с обрешеткой СЩ, коньковых ферм СФ, коньковых щитов СК, карнизных щитов СО, подносных продольных рам СР, опорных рам-подкладок СП, затяжки СЗ, кобылок и мауэрлата.

Основной укрупненный элемент сборных стропил — стропильный щит — состоит из спаренных поставленных на ребро досок сечением 45X180 мм, по верху которых нашиты бруски обрешетки сечением 50X50 мм. Для обеспечения поперечной жесткости стропильных щитов между продольными ребрами устанавливают парные косые распорки. К нижним концам стропильных ног прикрепляют кобылки, на которые укладывают карнизные щиты.

Стропильные щиты обоих скатов сверху соединяют коньковой фермой, по которой укладывают коньковые щиты. Подносные продольные рамы состоят из стоек и подкосов из парных досок сечением 25X100 мм с прокладкой между ними дощатых вкладышей. Опорные рамы-подкладки выполнены из сбитых попарно досок на ребро, скрепленных диагональной распоркой. По окончании сборки стропил прибивают затяжку сечением 50Х120 мм. Все сопряжения делают на гвоздях.

В целях экономии древесины, повышения степени долговечности и огнестойкости несущие конструкции скатных крыш целесообразно выполнять из железобетона. Однако замена деревянных стропил сборными железобетонными нецелесообразна вследствие утяжеления и большой трудоемкости устройства несущей конструкции крыши, а также нерационального использования железобетона, который в ребристых и складчатых железобетонных панелях сборных крыш работает значительно более эффективно. Поэтому железобетонные несущие конструкции скатных крыш рекомендуется выполнять бесстропильными из крупноразмерных панелей заводского изготовления.

На рис. 127 изображен один из вариантов сборной железобетонной скатной крыша из ребристых панелей с поминальными размерами 6000x120 мм. Высота продольного ребра панелей равна 300 мм. Другой вариант устройства крыши из ребристых панелей с карнизным свесом показан на рис. 127, б. В этом случае отпадает надобность в укладке отдельных карнизных блоков, которые требуется крепить.

Весьма экономичны тонкостенные складчатые крыши, выполненные из волнистых и прямолинейного профиля железобетонных складчатых панелей.

Складчатая волнистая панель (рис. 128) представляет собой тонкостенный железобетонный элемент толщиной в сжатой зоне 25 мм, в растянутой — 30 мм. Волны панели имеют ширину 30 мм. высоту 140 мм, ширина панели принята равной 1200 мм. В торцовых частях панели имеются поперечные диафрагмы, являющиеся опорной частью и ребрами жесткости.

Складчатая панель прямолинейного профиля (рис. 129) имеет вид трапецеидальной складки толщиной 25 мм, общей высотой 295 мм и шириной 1200 мм.

В зданиях, не имеющих внутренних опор, невозможно устраивать наслонные стропила. В этом случае в качестве несущих конструкций крыши применяют стропильные фермы, в которых подвешивается чердачное перекрытие.

Стропильной фермой (рис. 130) навивают плоскую решетчатую сквозную конструктивную систему, которая является несущим элементом покрытия и работает на изгиб.

Стержни, расположенные по верхнему контуру фермы, образуют ее верхний пояс, по нижнему контуру — нижний пояс. Стойки (вертикальные стержни) и раскосы (наклонные стержни), расположенные между верхним и нижним поясами, образуют решетку фермы. Точки, в которых сходятся стержни, пазывают узлами фермы, а участок пояса между соседними узлами — панелью.

Стропильные фермы изготовляют деревянные, железобетонные и стальные, по форме — треугольные (рис. 130, а), полигональные (рис. 130,6), сегментные (рис. 130, в) и др. В продольном направлении фермы устанавливаются на расстоянии 4—6 м друг от друга.

Простейшим видом деревянной стропильной фермы являются шпренгельные фермы, ранее называвшиеся висячими стропилами. (В настоящее время это название устарело.)

На рис. 131, а показаны шпренгельные фермы для пролетов от 10 до 12 мм. Эти фермы состоят из стропильных ног, затяжки (воспринимающей распор), вертикальной подвески, или бабки, к которой подвешена затяжка, и подкосов.

При установке шпренгельных и стропильных форм чердачное перекрытие нельзя перекрывать балками, опирающимися на стены, ввиду большой ширины здания. В этом случае конструкцию чердачного перекрытия подвешивают на стальных хомутах к затяжке стропил или к нижнему поясу фермы. Такие перекрытия называют подвесными.

При наличии подвесного чердачного перекрытия подвески пли бабки висячих стропил, работающие на растяжение, иногда выполняют из стальных тяжей (рис. 131,6).

На рис. 132 приведен пример конструкции подвесного чердачного деревянного перекрытия. К затяжке деревянных висячих стропил подвешены в перпендикулярном к ней направлении на хомутах из полосовой стали деревянные прогоны. Перпендикулярно к прогонам подвешены деревянные балки, между которыми уложено междубалочное заполнение такое же, как и в обычных чердачных перекрытиях, но более облегченное. Вообще для уменьшения нагрузки на висячие стропила или стропильную ферму следует для подвесного перекрытия выбирать конструкцию, имеющую по возможности небольшой собственный вес.

При стальных фермах подвесное чердачное перекрытие делают несгораемым по стальным балкам (рис. 133). Для крепления балок перекрытия узловые косынки стальной фермы выпускают ниже нижнего пояса и приваривают к ним балки. Такое крепление передает нагрузку от чердачного подвесного перекрытия непосредственно на узел фермы. Между балками укладывают сборные железобетонные плиты, а по ним — легкий утеплитель, а также армопенобетонные или армопеносиликатные плиты.

При устройстве утепления подвесного чердачного перекрытия следует обращать особое внимание на защиту стальных балок от охлаждения, так как в противном случае вследствие конденсации водяных паров на потолке будут образовываться желтые полосы (от ржавления нижней полки балок).