КРЫШИ И КРОВЛИ. Виды и свойства

Конструктивный элемент, ограждающий здание сверху, называется крышей (покрытием). Назначение крыши – защита здания от воздействия внешней среды сверху: атмосферных осадков, от потерь тепла в зимнее время и от перегрева летом. Крыша состоит из несущей и ограждающей части. Несущая конструкция воспринимает нагрузку от собственного веса и временных нагрузок (снега, ветра и нагрузок, возникающих при эксплуатации). Верхняя ограждающая часть крыши называется кровлей.

По форме крыши подразделяются на две основные группы:

- скатные (уклон более 10⁰);

- плоские (уклон менее 10⁰).

По наличию чердака:

- чердачные;

- бес чердачные.

По тепловому режиму чердака:

- с холодным чердаком;

- с теплым чердаком.

К крышам предъявляются следующие основные требования:

- водонепроницаемость;

- стойкость против атмосферных воздействий;

- достаточная прочность;

- индустриальность;

- экономичность.

8.1 СКАТНЫЕ КРЫШИ.

Для обеспечения отвода осадков крыши устраивают с уклоном. Форма скатных крыш принимается в зависимости от геометрической формы здания в плане и архитектурных решений. Скатные крыши могут быть односкатными, двускатными, четырехскатными (вальмовыми и полувальмовыми) и много скатными, а также пирамидальными, купольными и сводчатыми, ломанными (мансардными) (рис. 8.1).

Скатными считаются крыши с углом наклона ската больше 10⁰ . Уклоны скатных крыш зависят от материала кровли, принятого архитектурно-конструктивного решения и климатических условий. Уклон крыши выражается в градусах или процентах наклона ската к горизонтальной плоскости. Для скатов чердачных крыш обычно применяются уклоны от 10⁰ до 45⁰ иногда больше.

Скатами называются наклонные плоскости крыши. Пересечения скатов, образующих выступающие углы, называют ребрами, а образующие западающие углы – ендовами, или разжелобками. Верхнее горизонтальное ребро называется коньком; нижнюю часть ската называют свесом, нижнюю кромку ската – обрезом кровли.

Основа скатных крыш – несущая конструкция, образующая форму крыши. Это могут быть наслонные стропила ил стропильные фермы (висячие стропила).

Наслонные стропила могут образовывать односкатную, двухскатную, вальмовую, ломаную и другие формы крыш.

8.1.1 Конструкция наслонных стропил.

Наслонные стропила применяют в тех случаях, когда в здание между наружными стенами или отдельными опорами не более 6 м, а если есть внутренние стены, то они также могут служить опорами для наслонных стропил (рис. 8.2 и 8.3). Основные элементы наслонных стропил – стропильные ноги. Они выполняются из бревен, досок или брусьев. Существует вариант конструкций наслонных стропил из железобетона (стропила, прогоны, стойки). Сопряжения отдельных элементов стропил между собой осуществляется при помощи врубок и металлических креплений (гвоздей, болтов, скоб и др.) (рис. 8.3).

По внутренним опорам укладывают лежни, по которым через 3 – 6 м друг от друга устанавливают стойки, поддерживающие верхние прогоны. Стойки и прогоны образуют опорную раму для стропильных ног. Для повышения жесткости в продольном направлении и уменьшения сечения прогонов под них ставят подкосы (рис. 8.4). В зависимости от ширины здания скатная крыша может иметь один, два или три прогона, опирающихся на внутренние несущие стены или отдельно стоящие опоры. Над зданием небольшой ширины можно устраивать односкатные крыши. Стропильные ноги односкатной крыши своими концами опирается на мауэрлаты (рис. 8.2 а), а при двухскатной крыше нижний конец стропильной ноги опирается на мауэрлат, а верхний на прогон (рис. 8.3). В целях уменьшения сечения стропильных ног под каждую из них так же устраиваются подкосы.

Если наклонный скат срезает не весь торец двухскатной крыши, а только верхнюю или нижнюю его часть, то неполный торцовый скат называется полувальмой, а крышу полувальмовой. Наслонные стропила, образующие вальмовую крышу показаны на рисунке 8.4. Вальмовый скат крыши образуется устройством диагональных (накосных) стропильных ног и нарожников – укороченных стропильных ног, врубающихся нижним концом в мауэрлат, а верхним – в диагональную стропильную ногу. Лини пересечения скатов крыши (линии ендов и накосных ребер) проходят по биссектрисам углов между стенами, так как в зданиях стены обычно расположены перпендикулярно друг другу, то проекции накосных ребер и ендов чертят в плане под углом 45⁰ .

Мауэрлаты антисептируют и кладут на каменные стены по прокладке из слоя пергамина или толя. Для удобства периодических осмотров нижних концов стропильных ног мауэрлат необходимо размещать выше верха чердачного перекрытия: в малоэтажных домах на 15 – 200 мм, а в многоэтажных – на 350 – 500 м.

При частом расположении стропильных ног (0.5 –1.0 м) и мало прочных каменных стенах (не зависимо от расстояния между стропилами), мауэрлат укладывают по всей длине стены. При редкой расстановке стропил (больше 1.2 м) и прочных стенах допускается укладка отдельных брусьев- мауэрлатов. Во избежание сноса крыши ветром стропильные балки не реже чем через одну крепят проволочной скруткой (4 – 6 мм) к заделанному в стену костылю (ершу), забитому в шов кладки на 250 мм ниже обреза стены, или к железобетонным элементам чердачного перекрытия. На стропила поперек ската крыши укладывают бруски, называемые обрешеткой, которые являются основанием для кровли. Крепят обрешетку к деревянным стропилам гвоздями. Нижние концы стропильных ног обычно не выходят за пределы мауэрлата. Поэтому для крепления обрешетки в карнизной части крыши к стропильным ногам и нарожникам прибиваются короткие доски толщиной 40 мм, называемые кобылками.

Размеры поперечных сечений несущих элементов стропил (стоек, прогонов, стропильных ног и подкосов) устанавливаются по расчетам, а размеры сечений не несущих элементов (мауэрлатов, лежней, схваток и распорок) принимаются конструктивно.

С целью уменьшения сечения стропильных ног под каждую из них устраиваются подкосы. Расстояние между стропилами принимают 0.5 –2 м.

8.1.2. Конструкция висячих стропил.

Висячие стропила представляют собой простейший тип стропильных ферм. Они отличаются от наслонных стропил тем, что не имеют опирания на внутренние стены или опоры. Стропильные фермы представляют собой плоскую геометрически не изменяемую решетчатую систему, состоящую из отдельных связанных между собой элементов (стержней). Стропильные фермы выполняются деревянными, металлодеревянными, стальными и железобетонными. Пример решения деревянных и металлодеревянных висячих стропил показан на рисунке 8.5.

При пролетах до 6 м стропильная конструкция состоит из двух стропильных ног и ригеля, скрепленных между собой врубками и стяжными болтами. При пролетах от 6 до 10 м конструкция состоит из двух стропильных ног, бабки (подвески) и затяжки. Сопряжение стропильных ног в коньке между собой и бабкой осуществляется при помощи врубок и двусторонних деревянных или стальных накладок, скрепляемых болтами. Сопряжение стропильных ног с затяжкой производится при помощи лобовой врубки и стяжного болта. Затяжка вследствие значительной ее длинны, стыкуется по середине пролета из двух брусьев, скрепляемых между собой парными деревянными или стальными накладками на болтах, и подвешивается к бабке при помощи стального хомута. При пролетах 10 –12 м стропильная конструкция решается аналогично предыдущей и дополняется лишь двумя подкосами. При пролетах свыше 12 м применяют более сложную конструктивную схему, выполняя ее в виде металлодеревянных или стальных стропильных ферм. Такие фермы состоят из верхнего и нижнего поясов и располагающихся между ними сток и раскосов. Деревянные фермы выполняются обычно из брусьев. Металлодеревянными называют фермы, у которых сжатые элементы выполнены из дерева, а растянутые (все или некоторые) – из стали. Стальные фермы выполняются, как правило, из парных уголков нормального сортамента, скрепляемых в узлах сварными швами при помощи фасонок из листовой стали.

Висячие стропила и фермы пролетами более 6 м из технико-экономических соображений обычно ставят на расстояние от 3 до 6 м друг от друга. Для устройства верхнего пояса ферм укладывают прогоны, а по ним через 1.2 – 1.5 м – стропильные ноги из досок на ребро или брусьев

Чердачные перекрытия пролетом более 6 м выполняют подвесными (рис. 8.6, 8.7). Подвесное перекрытие состоит из прогонов, подвешиваемых к узлам нижнего пояса висячих стропил или ферм, балок, опирающихся на эти прогоны, и меж балочного заполнения. Меж балочные заполнения выполняются по типу обычных чердачных перекрытий.

Рис. 8.1 Основные формы скатных крыш и их элементы.

а – односкатная; б – двускатная; в – ломаная; г, д, е – общий вид и план много скатной крыши; ж – вальмовая крыша; з, и – полувальмовые крыши; к – шатровая; пирамидальная; м – сводчатая; н – купольная.

1 – скат; 2 – конек; 3 – свес крыши, или карниз; 4 – фронтон; 5 – тимпан фронтона; 6 – щипец; 7 – вальма; 8 – полувальма; 9 – накосное ребро; 10 – ендова; 11 – слуховое окно.

Рис. 8.2 Конструктивные схемы деревянных наслонных стропил:

а – д – для односкатных крыш; е – з – для двускатных крыш;

1 – стропильная нога; 2 – стойка; 3 – подкос; 4 – подстропильный брус (мауерлат); 5 – ригель; 6 – распорка; 7 – верхний прогон; 8 – лежень.

Рис. 8.3 Наслонные стропила двухскатной крыши.

а – общий вид; б – сопряжение стропильных ног в коньке; в – опирание подкосов и стойки на лежень; г – закрепление нижних концов стропильных ног; д – сопряжение подкоса со стропильной ногой.

1 – стропильная нога; 2 – мауэрлат; 3 – лежень; 4 – стойка; 5 – верхний (коньковый) прогон; 6 – подкосы; 7 – обрешетка; 8 – кобылка; 9 – болт; 10 – скоба; 11 – чердачное перекрытие.

Рис. 8.4 Стропила вальмовых крыш.

1 – чердачное перекрытие; 2 – мауэрлат; 3 – стропильная нога; 5 – подкос; 6 – стойки через 3 – 6 м; 7 – прогон; 8 – накосная (диагональная) стропильная нога; 9 – ноарожники; 10 – подкос под прогон; 11 – кобылка.

Рис. 8.5 Деревянные висячие стропила.

а – с деревянными подвесками; б – со стальными подвесками.

1 – стропильная нога; 2 – затяжка; 3 – подвеска или бабка; 4 – подкос; 5 – подвесное чердачное перекрытие; 6 – покрытие кровли; 7 – аварийный болт; 8 – гвозди; 9 – две накладки; 10 – болтовые нагели; 11 – болты.

Рис. 8.6 Металлодеревянная ферма с подвесным чердачным перекрытием.

1 – нижний пояс фермы; 2 – стальная стойка фермы; 3 – раскос; 4 – верхний пояс фермы; 5 – накладка стыка верхнего пояса; 6 – прогон подвесного покрытия; 10 – балки с черепными брусками; 11 – бобышка; 12 – накладка стыка нижнего пояса; 13 – уголок; 14 – шлак; 15 – минеральный войлок; 16 – пароизоляция; 17 – накат; 18 – болты; 19 – сталь полосовая; 20 – черепной брусок прогона.

Рис. 8.7 Деревянное подвесное чердачное перекрытие.

а – общий вид; б – детали узлов.

1 – бабка; 2 – затяжка; 3 – прогон; 4 – балка подвесного перекрытия; 5 – накат из гипсошлаковых плит; 6 – хомут для балок; 7 – хомут для прогонов; 8 – уголки 50Х50; 9 – уголки 60Х60; 10 – болты.