Основы проектирования скатных крыш и мансард: учебное пособие

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
Н.Б. Курякова, Т.С. Шептуха
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СКАТНЫХ КРЫШ И МАНСАРД
Утверждено
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
Издательство
Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2016
УДК 692.42-043.61 (072.8)
К93
Рецензенты:
канд. техн. наук, профессор А.Н. Шихов
(Пермская государственная сельскохозяйственная академия
им. Д.Н. Прянишникова);
канд. техн. наук, доцент Л.В. Сосновских
(Пермский национальный исследовательский
политехнический университет)
К93
Курякова, Н.Б.
Основы проектирования скатных крыш и мансард : учеб.-метод.
пособие / Н.Б. Курякова, Т.С. Шептуха. – Пермь : Изд-во Перм. нац.
исслед. политехн. ун-та, 2016. – 75 с.
ISBN 978-5-398-01581-2
Приведены основные положения проектирования и конструирования стропильных систем скатных крыш в соответствии с действующими нормативными
требованиями.
Представлен анализ накопленного опыта в устройстве мансард. Рассмотрены
новые технологии, позволяющие использовать крыши любых форм и очертаний
для устройства мансардных помещений.
Предназначено для студентов направления «Строительство» дисциплины
«Основы архитектуры и строительных конструкций» для курсового и дипломного
проектирования.
УДК 692.42-043.61 (072.8)
ISBN 978-5-398-01581-2
ПНИПУ, 2016
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ....................................................................................................................................4
1. СКАТНЫЕ КРЫШИ .........................................................................................................................5
1.1. Эволюция форм и назначение чердачного пространства ........................................ 5
1.2. Покрытия, крыши и кровли зданий малой этажности ............................................. 7
2. ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СКАТНЫЕ КРЫШИ.............................................................9
2.1. Атмосферные осадки.................................................................................................. 10
2.2. Ветер ............................................................................................................................ 11
2.3. Солнечная радиация ................................................................................................... 12
2.4. Температурно-влажностное воздействие................................................................. 12
2.5. Химически агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе ............................... 13
2.6. Воздействие жизнедеятельности насекомых и микроорганизмов........................ 14
3. ОСНОВЫ ТИПОЛОГИИ СКАТНЫХ КРЫШ И МАНСАРД ............................................... 15
4. СТРОПИЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ............................................................................................ 20
4.1. Материалы для стропильных систем........................................................................ 20
4.2. Конструирование скатных крыш с наслонными стропилами ............................... 22
4.2.1. Устройство 4-скатной крыши ......................................................................... 26
4.2.2. Сборные дощатые стропила............................................................................ 28
4.2.3. Конструирование мансард с наслонными стропилами ................................ 28
4.3. Конструирование висячих стропил........................................................................... 30
4.4. Конструирование комбинированной стропильной системы................................. 32
4.5. Конструирование мансардных крыш по слегам ..................................................... 36
5. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАНСАРД.............................................................. 37
5.1. Утепление мансардных крыш ................................................................................... 39
5.2. Инсоляция и освещение мансард .............................................................................. 42
5.3. Порядок работы при проектировании мансард ....................................................... 45
5.4. Рекомендуемые правила определения объемно-планировочных
показателей мансардного этажа .............................................................................. 49
5.5. Вопросы пожарной безопасности мансард .............................................................. 49
6. КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ КРОВЕЛЬ .................................................. 51
6.1. Кровельные материалы скатных крыш .................................................................... 51
6.2. Водоотвод с кровли и снегозадержание ................................................................... 54
7. ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНА КРОВЛИ (КРЫШИ).......................................................................... 55
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................................................. 57
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ....................................................................................................... 58
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие знакомит с историей развития скатных крыш и плотницкого
дела, неразрывно связанных с народными традициями, а также современными тенденциями устройства мансард.
Использование пространства чердака для устройства дополнительных
жилых помещений имеет рациональное обоснование. Мансарда при той же
площади застройки значительно увеличивает жилую и полезную площадь,
при этом не увеличивается протяженность дорогостоящих фундаментов.
Наличие мансарды улучшает архитектурный вид здания: красивая, необычная мансарда придает своеобразный стиль любому зданию.
Целью учебно-методического пособия является формирование следующих компетенций студентов (согласно перечню компетенций ФГОС
ВПО по направлению «Строительство»):
– владение навыками вычерчивания основных архитектурностроительных чертежей зданий, конструкций (ПК-3).
– владение практическими навыками работы проектировщикаконструктора, оформления проектной документации (ПК-11).
В результате изучения данного учебно-методического пособия будущие проектировщики получат представление о взаимосвязи и условиях работы основных конструктивных элементов стропильных систем жилых домов, а также возможность применить свои знания при разработке новых
проектов и реконструкции жилых домов первых массовых серий.
Полученные знания помогут студентам принимать осознанные решения
при проектировании скатных крыш, мансард и чердачных перекрытий в соответствии с нормативными требованиями.
4
1. СКАТНЫЕ КРЫШИ
1.1. ЭВОЛЮЦИЯ ФОРМ И НАЗНАЧЕНИЕ
ЧЕРДАЧНОГО ПРОСТРАНСТВА
Первой рукотворной формой человеческого жилья был шатер. Он имел
статичный и простой для возведения каркас. Атмосферные осадки могли
легко стекать вниз, а помещение использовалось максимально. Не хватало
только источника света – окна в поверхности крыши.
В дальнейшем, когда стены жилища начинают строить вертикальными, крыша становится самостоятельным конструктивным элементом. Под
влиянием климатических условий и традиций ее выполняют плоской или
скатной, а для создания прямоугольного пространства жилища под скатной крышей устраивается потолок, который, в свою очередь, образует
чердачное пространство. Скатными крыши названы потому, что геометрически выполняются в виде одной или нескольких наклонных плоскостей –
скатов, способствующих быстрому стеканию дождевых и талых вод.
Крутая скатная крыша становится наиболее видимым элементом
строения, что при оформлении ее с помощью декора и убранства усиливает
композиционную роль жилища в застройке (рис. 1.1).
В России допетровского периода города застраивались зданиями с крышами разнообразных шатровых форм или высокими двухскатными, силуэт
и композиция которых во многом определялись значимостью объекта.
Рис. 1.1. Развитое барокко во Франции
5
На рис. 1.2 показано, как изменялась форма крыши в процессе развития
в зависимости от архитектурных стилей и назначения от Средних веков до
настоящего времени.
Рис. 1.2. Форма крыш в различные исторические эпохи: а – романская архитектура,
готика, Х–ХV в. (уклоны скатов от 45 до 75°), барокко в северных регионах Европы;
б – конец ХVI–ХVII в., развитое барокко во Франции. Крыши Мансара;
в – эпоха классицизма, конец ХVII–ХVIII в., начало ХIХ в. – ампир;
г – 30–40-е гг., ХХ в. – современность (уклон от 10 до 30°); д – 50-е годы ХХ в. –
современность (уклон от 3 до 5°); е – ХХ в. – современность.
Крыши-террасы (уклон пола террасы 3°, гидроизоляции 5°)
В 1640 г. французский инженер и архитектор Франсуа де Мансар
(Mansard) вводит эту архитектуру как принцип завершения композиции
зданий, используя чердачное пространство для жилых и хозяйственных целей. Этот чердачный этаж под скатной, крутой, изломанной крышей получает название от его имени «мансарда» (рис. 1.2, б). Идея использования
мансардных помещений возникла благодаря своей экономической целесообразности. Франсуа де Мансар стремился обойти коммунальный закон, законодательство того времени предусматривало налоги за количество этажей, а чердак этажом не считался.
В Россию мода на мансарды пришла в XVIII в. (прил. А). В проевропейском Санкт-Петербурге многие здания стали проектировать и строить именно с мансардами. В патриархальной Москве мансарды были единичны. В целом в дореволюционной России мансарды не пользовались особой популярностью среди знати. В эпоху классицизма, например, мансарды и мезонины
(русское название мансарды) использовали для жилья прислуги и раскварти6
рованных военных. Помимо этого, до 1900-х гг. распространение мансард
тормозил указ об ограничении высоты здания в коньке.
В начале XX в. символом развития архитектурных форм становится
железобетон. Геометрические формы конструктивизма и рост этажности
полностью меняют архитектурный облик здания и его декоративные элементы. Крыша постепенно становится плоской.
В качестве архитектурного завершения верха зданий часто используются парапеты с проемами для сквозного проветривания чердачного пространства, террасы.
В период развития индустриального жилищного домостроения форма
крыши как завершающего архитектурного элемента здания была практически полностью утрачена. Крыши возводятся малоуклонными
(рис. 1.2, г, д и е).
Со второй половины 1990-х гг.
мансарды в России набирают популярность. Это связано с появлением
новых строительных материалов
и технологий. В реалиях сегодняшней жизни крыша является пятым
фасадом здания. Это становится
особенно актуальным при проектировании индивидуальных жилых
Рис. 1.3. Современные мансарды
домов (рис. 1.3).
1.2. ПОКРЫТИЯ, КРЫШИ И КРОВЛИ ЗДАНИЙ
МАЛОЙ ЭТАЖНОСТИ
Использование понятий «крыша» и «кровля» как синонимов не всегда
корректно. Понятие «крыша» более общее, оно включает в себя кровлю как
один из конструктивных элементов.
Скатные крыши являются одной из разновидностей покрытий зданий,
ограждающих внутренние помещения от атмосферных осадков. Сама функция защиты возлагается на самый верхний элемент крыши – непроницаемую оболочку, которая носит название «кровля», а несущие конструкции,
поддерживающие скатную кровлю, называются стропилами. Многие термины, которые в дальнейшем будут использованы, имеют исторические
корни. Происходят они от названия деревянных конструкций, ранее применяемых в плотницкой работе.
7
В настоящее время область применения чердачных скатных крыш ограничивается в основном гражданскими зданиями малой и средней этажности. Применение таких крыш в зданиях выше пяти этажей не рекомендуется. Это связано с трудностями уборки снега, необходимостью отвода воды
через внутренние водостоки.
Использование пространства чердака для устройства эксплуатируемых
помещений имеет рациональное обоснование: мансарда увеличивает жилую
и полезную площадь, позволяет сократить занимаемую площадь земли на
30–40 % (рис. 1.4).
а
б
Рис. 1.4. Формирование пространства мансардного этажа:
а – схема устройства мансарды; б – возможности использования пространства
при устройстве мансард при различных углах наклона крыши
В нормативной литературе приводится следующее определение: мансарда – чердачное помещение под крутой с изломом крышей, используемое
для жилья или хозяйственных целей [1].
Также следует иметь в виду, что мансарда при малоэтажном строительстве является одним из самых значимых элементов, создающим и раскрывающим архитектонику здания.
8
2. ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СКАТНЫЕ КРЫШИ
По сравнению с другими конструкциями и элементами зданий крыша
в значительно большей степени противостоит негативным явлениям природы: зимой – тяжелому снежному покрову, который способен при совокупности отдельных факторов образовывать на крыше ледяные глыбы; весной – талой воде; летом – нагревающим и раскаляющим кровлю солнечным
лучам; осенью – проливным дождям и граду. А также постоянно активному
в течение всего года ветровому напору.
Воздействия могут изменяться по величине, времени действия, степени
повторяемости. Крыша подвергается воздействиям целого ряда факторов,
тесно связанных с процессами, происходящими как вне здания, так и внутри его (рис. 2.1). При проектировании крыш к числу негативных факторов,
в частности, относятся:
♦ атмосферные осадки;
♦ ветер;
♦ солнечная радиация;
♦ температурные влияния наружного и внутреннего воздуха;
♦ тепловой подпор изнутри здания;
♦ водяной пар, содержащийся во внутреннем воздухе здания;
♦ жизнедеятельность насекомых и микроорганизмов;
♦ химически агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе;
♦ механические нагрузки.
Рис. 2.1. Наиболее значительные воздействия на крышу
9
Также при проектировании крыш, особенно крыш мансардного типа,
важно понимать, что учет климатических факторов выполняется в совокупности с учетом геометрических размеров здания.
2.1. АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ
Функция предохранения здания от атмосферных осадков возлагается на
самый верхний элемент крыши – кровлю. Покатость крыши, материал кровли
играют весьма важную роль в архитектуре зданий небольшой этажности. Необходимо также принимать во внимание и климатические условия места
строительства. Делать кровлю непроницаемой для воды, когда она представляет горизонтальную плоскость, весьма затруднительно и дорого, поэтому для
зданий небольшой высоты лучше проектировать крышу покатой, чтобы обеспечить свободный и быстрый сток воды. Это повышает надежность крыши.
Чем крыша круче, тем быстрее с нее стекает вода. Вместе с тем более крутая
крыша обходится дороже, так как поверхность крыши увеличивается.
В районах со значительными снегопадами желательно избегать отложений снега, имея в виду, что при уклоне скатов более 45° и гладкой поверхности кровли снег не держится на крыше. При проектировании мансардных крыш особенно важно избегать возникновения снеговых мешков,
так как это увеличивает нагрузку на стропильную систему, ухудшает освещенность. Важно учитывать вышеперечисленные факторы при размещении здания на участке. Здание целесообразно располагать глухой стеной и более крутым скатом в сторону преобладающих холодных ветров,
это позволяет сохранить немало тепла в ветреную погоду (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Ориентация здания относительно господствующих ветров
и солнечной радиации: 1 – крутой скат; 2 – увеличенный свес;
3 – пологий скат; 4 – глухая стена; 5 – господствующие ветры;
6 – солнечная сторона (юго-восток, восток, юго-запад)
10
При использовании многих материалов атмосферные осадки при небольших уклонах кровли, особенно при сочетании неблагоприятных погодных условий (дождь или снег, сопровождаемые сильным ветром), могут
проникать под кровельное покрытие. В этих случаях под кровлей устраивают дополнительный гидроизоляционный слой, являющийся вторым рубежом защиты от атмосферных осадков.
В Западной Европе в эпоху Возрождения в качестве кровельного материала применяли свинец, листы спаивались оловом [9]. Таким образом,
кровля могла быть практически горизонтальной, так как становилась совершенно непроницаемой для проникновения влаги. Однако применять такую
кровлю можно было только в южных районах, где не было необходимости
очищать ее от снега.
2.2. ВЕТЕР
Потоки ветра, встречая на пути препятствие в виде здания, обходят его.
В результате вокруг постройки образуются области положительного и отрицательного давления.
Величина возникающего отрицательного давления, оказывающего на
крышу отрывающее действие, зависит от многих факторов. Наиболее неблагоприятен в этом плане ветер, дующий на здание под углом 45°. Отрывающая сила ветра может оказаться достаточной для повреждения кровли:
отрыва части покрытий, вздутий. Особенно она возрастает, когда усиливается давление внутри здания из-за проникновения воздуха через открытые
двери и окна с подветренной стороны.
Поэтому, чтобы исключить риск повреждения крыши, делают дополнительное механическое крепление кровельного материала к основанию. В районах со значительной величиной ветрового напора (более
5 м/с) высокие крыши нерациональны. При крутой крыше приходится делать стропила более надежными, способными воспринимать ветровой напор, что, в свою очередь, ведет к большему расходу материала, а следовательно, и к удорожанию всей конструкции крыши. При проектировании
крыши важно учитывать, что любые выступающие над плоскостью кровли элементы существенно увеличивают парусность крыши. Прослеживается закономерность: чем положе крыша, тем меньшее влияние выступающие кровельные элементы оказывают на ее сопротивление ветровому
воздействию.
11
2.3. СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ
Различные кровельные материалы обладают разной чувствительностью к солнечной радиации. Так, например, солнечное излучение практически не оказывает влияния на керамическую и цементно-песчаную черепицу. Рулонные кровли с мастиками на основе битумных материалов
очень чувствительны к солнечной радиации. Под палящими лучами битум
нагревается, увеличивается его текучесть, изменяются его линейные расширения, что отрицательно сказывается на герметичности кровли. В южных районах, где значительная солнечная радиация, не рекомендуется пологая кровля темных тонов. Такую кровлю следует защищать светоотражающими материалами: минеральные посыпки, щебень белых цветов.
Пример расположения здания с учетом преобладающих ветров и солнечной радиации показан на рис. 2.2: глухую стену и более крутой скат
крыши следует располагать в сторону преобладающих холодных ветров.
Это позволяет сохранить немало тепла в ветреную погоду. Крутой скат
в данном случае следует оборудовать увеличенным свесом, что позволит
защитить стены дома от атмосферных осадков.
2.4. ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
Чердачные скатные крыши, как правило, не утеплены. Как известно, те-
плый воздух, будучи легче холодного, всегда поднимается вверх, поэтому
температура воздуха под потолком в среднем на 2 °С выше, чем посредине высоты помещения. При одинаковой теплоизоляционной способности
стен и чердачного перекрытия потери тепла через перекрытие всегда будут больше. В связи с этим к теплозащите чердачного перекрытия
предъявляются более жесткие требования, чем к наружным стенам.
Недостаточная или неправильная теплоизоляция такого перекрытия приводит к быстрому и постоянному образованию сосулек на свесах крыши.
Снег, подогреваемый снизу теплом, проходящим через плохо утепленное
перекрытие, подтаивает, и вода, стекающая с крыши, превращается
в сосульки.
Воздух на чердаке в зимнее время переувлажняется вследствие паров
влаги, проникающей из внутреннего помещения через неплотности чердачных перекрытий. Зимой в пределах чердака температура воздуха
вследствие поступающего снизу тепла выше у перекрытия и более низкая
под кровлей. В результате на конструкциях покрытия возможно выпаде12
ние конденсата (при t > 0 °С) или инея (при t < 0 °С). Капая, конденсат
увлажняет чердачное перекрытие, ухудшая его теплозащитные свойства.
Поэтому необходимы меры по интенсивному проветриванию чердака
и защите утеплителя. Качественное устройство пароизоляции со стороны
внутреннего помещения позволит практически исключить переувлажнение воздуха.
В зоне, прилегающей к карнизу, утеплитель покрывается водозащитной пленкой или стяжкой, предохраняющей его от намокания стекающими
каплями конденсата. Все пространство чердака должно обязательно проветриваться. Естественная вентиляция предохраняет утеплитель зимой от
переувлажнения воздуха, а летом от перегрева. Предусматривают проветривание через жалюзийные решетки слуховых окон, равномерно размещенных вдоль здания так, что низ слухового окна находится на 1–1,2 м
выше верха чердачного перекрытия. Наиболее рационально располагать
вентиляционные отверстия под свесом кровли равномерно по периметру
здания и в коньке крыши по всей длине (рис. 2.3).
а
б
в
Рис. 2.3. Схема проветривания чердаков и подкровельного пространства:
а – через приточные и вытяжные отверстия 1 в чердаке крыши; б – через жалюзийную
решетку 2 в слуховых окнах и подкарнизные вентиляционные отверстия 1;
в – проветривание подкровельного пространства через подкарнизные
отверстия 3 и вентилируемый конек при устройстве мансарды 4
2.5. ХИМИЧЕСКИ АГРЕССИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА,
СОДЕРЖАЩИЕСЯ В ВОЗДУХЕ
В больших городах или вблизи крупных предприятий в атмосфере
наблюдается достаточно большая концентрация химически агрессивных
веществ, например сероводорода и углекислого газа. Поэтому для всех
элементов крыш и особенно для кровли в таких районах необходимо применять материалы, стойкие к химическим веществам.
13
2.6. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
НАСЕКОМЫХ И МИКРООРГАНИЗМОВ
Существенный ущерб деревянным элементам скатной крыши способны нанести различные насекомые и микроорганизмы. Среда с повышенной влажностью для них особенно благоприятна. Нарушение осушающего режима в процессе эксплуатации приводит к загниванию древесины и резкому сокращению сроков службы деревянных конструкций.
Под гниением древесины понимают процесс жизнедеятельности так называемых «домовых грибов», разрушающих целлюлозу древесины. В тех
случаях, когда одними конструктивными мерами невозможно обеспечить
защиту деревянных конструкций, их обрабатывают специальными химическими препаратами-антисептиками. Подробно данный материал представлен в работе [11].
14
3. ОСНОВЫ ТИПОЛОГИИ
СКАТНЫХ КРЫШ И МАНСАРД
Выбор формы крыши зависит от объемно-планировочного решения
здания, климатических условий, уклона скатов. Степень покатости крыши
зависит не только от эстетических условий, но и от материала кровли. При
устройстве мансарды уклоны скатов крыши возрастают, поэтому можно
применять в качестве кровельного материала штучные материалы, чаще
всего керамическую черепицу. При незначительных уклонах скатов такая
кровля будет проницаема для воды.
Каждая плоскость крыши носит название ската, по числу скатов крыши
подразделяются на односкатные, двускатные, четырехскатные и т.п. Односкатная состоит из одной наклонной плоскости, поэтому одна из стен, на которую опираются стропила, должна быть выше другой на величину подъема
крыши (рис. 3.1). Шатровая крыша – частный случай четырехскатной
крыши, покрывающей квадратное в плане здание. Два треугольных поперечных ската, которые короче двух других, называют вальмами.
Рис. 3.1. Основные формы чердачных скатных крыш
На сегодняшний день благодаря накопленному опыту и возможностям
современных строительных систем мансарды устраиваются под крышами
практически любых форм и очертаний (рис. 3.2). Однако не все формы
крыш в равной степени удобны и пригодны для устройства в них мансарды.
Двускатная крыша состоит из двух наклонных плоскостей, спускающихся к карнизу здания и образующих при пересечении между собой верхнюю горизонтальную линию крыши, называемую коньком. По периметру
дома устраивают свесы. Это часть кровли, выступающая за контур наружных стен, служащая для отвода воды от фасада. При двухскатной крыше
15
продольные стены будут ниже двух поперечных, образующих треугольники
между скатами крыш. Эти треугольные части носят название фронтонов
или щипцовых стен (рис. 3.3).
а
б
в
г
д
Рис. 3.2. Типы скатных крыш, пригодные для устройства мансарды:
а – двускатная; б – щипцовая: в – вальмовая с ломаным очертанием;
г – полувальмовая; д – четырехскатная (вальмовая)
а
б
в
Рис. 3.3. Типы и элементы двухскатных крыш:
а – крыша с фронтоном и вальмой; б, в – с полувальмой;
1 – скат; 2 – конек; 3 – накосное ребро; 4 – ендова; 5 – вальма;
6 – полувальма; 7 – свес крыши; 8 – фронтон; 9 – тимпан фронтона;
10 – слуховое окно; 11 – щипец
Рис. 3.4. Скатная крыша
щипцовой конструкции
16
Линии пересечения вальм со
скатами, а также все выступающие
наклонные ребра крыш носят название гребней. При устройстве
крыши, состоящей из четырех или
более пересекающихся двускатных
крыш, последнюю называют щипцовой (рис. 3.4). Входящие (внутренне) углы пересечения скатов
крыш называют разжелобками или
ендовами. Многощипцовая крыша
устраивается в домах со сложной
(многоугольной) формой плана.
Она имеет большее количество ендов и ребер, гидроизоляция которых требует тщательного выполнения.
В русских церковных постройках встречаются особые крыши, представляющие поверхность тел вращения, например купола разных конструкций, небольшие по размерам, имеющие вид луковицы, носят названия главок (прил. А).
Наиболее рациональной организацией внутреннего пространства является устройство мансард под крышами ломаного очертания. Внешне ломаная крыша менее эффектна, однако она позволяет возводить в комнатах
«нормальные» вертикальные стены.
Частным случаем обустройства чердачного пространства в виде мансарды является возведение дома типа «шалаш». Цоколь такого дома выводят не менее 45–60 см от уровня земли. На нем возводят совмещенные в одной конструкции стены и кровлю (рис. 3.5). Это расширяет дизайнерские
возможности и позволяют уйти от классического «кубизма» помещений.
Рис. 3.5. Пример устройства мансарды в домах типа «шалаш»
(от фр. Chalet – лесной домик)
Мансарды классифицируют:
по типу развития мансардного этажа:
♦ мансардный этаж с формированием отдельного этажа в одном
уровне (рис. 3.6, а);
♦ мансардный этаж с двухуровневым развитием, угол наклона крыши
от 60˚ (рис. 3.6, б);
♦ мансардный этаж с пространственной организацией антресольного
этажа (рис. 3.6, в);
♦ мансардный этаж, объединенный с нижележащими этажами дома
(такой вариант развития мансарды над многоэтажными жилыми домами позволяет получить «пентхаус»);
17
а
б
в
Рис. 3.6. Мансарда: а – в одном уровне с крышей ломаного очертания;
б – в двух уровнях; в – с антресольным этажом
по геометрической форме:
♦ треугольного или ломаного силуэта;
♦ симметричные или несимметричные;
♦ расположенные по всей ширине здания или только по одну сторону
от его продольной оси.
По отношению к наружным стенам здания мансарды могут располагаться в створе или выходить за их границы (рис. 3.7).
Рис. 3.7. Типы мансардных этажей по видам покрытий
и уровням вертикальной компоновки
18
Преимущества устройства мансарды:
♦ увеличение жилой площади за счёт использования чердачного помещения;
♦ придание зданию завершенного вида, улучшение внешнего облика
здания;
♦ снижение энергопотребления всего дома в зимний период;
♦ возможность создания необычных планировочных решений.
Недостатки устройства мансарды:
♦ скошенные потолки уменьшают высоту стен и влияют на комфортность помещения;
♦ сложная и требовательная технология тепло- и гидроизоляции;
♦ устройство мансардных окон существенно дороже традиционных;
♦ скопление снега на мансардных окнах ухудшает освещенность помещений.
Мансарду можно оборудовать под крышей любой конфигурации, но эффективность использования полезной площади будет различной (рис. 3.8).
а
б
в
Рис. 3.8. Использование полезной площади в мансардных помещениях:
1 – ограничения полезной площади при прямом скате крыше; 2 – увеличение
полезной площади при ломаной крыше; 3 – неиспользуемые площади; а – варианты
формирования пространства мансарды при различных формах крыши;
б – соотношение используемой и неиспользуемой площади при ломаной крыше;
в – увеличение используемой площади при щипцовой конструкции крыши
19
4. СТРОПИЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Скатная крыша состоит из несущей части, включающей стропила и обрешетку, и ограждающей – кровли. Обрешетка, как правило, набирается из
брусков или досок, к которым и крепится кровля. В зависимости от способа
передачи нагрузки от стропильных ног стропила делятся на наслонные и висячие. При наслонных стропилах нагрузка передается на наружные и внутренние стены (или колонны), в случае висячих – только на наружные стены.
Для восприятия и погашения нагрузок, действующих как на несущий
остов здания, так и на стропильную систему в перпендикулярном направлении, в уровне последней устраивают горизонтальные связи, настилы, обрешетки и жесткую конструкцию пола (при висячих стропилах).
4.1. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СТРОПИЛЬНЫХ СИСТЕМ
Несущие конструкции чердачной крыши и мансарды выполняются из
бревен, полубревен, бруса с сечением, соответствующим расчетным нагрузкам, досок с сечением 50 × 150 (50 × 200) мм, в том числе «сдвоенных»
досок, металла, а также современных материалов. Например, из оцинкованной стали.
Элементы деревянной стропильной системы в большинстве случаев
изготавливают из древесины хвойных пород – сосны, ели, лиственницы, без
пороков, с влажностью не более 18–22 %. Применение деревянных конструкций мансард должно согласовываться со степенью огнестойкости здания, они должны быть защищены огнестойкими составами.
Конструкции из бруса и бревен цельного сечения просты в изготовлении, долговечны и надежны, если работают в условиях хорошо проветриваемого чердачного помещения. Соединяются элементы стропил, как правило, на врубках, шипах и скобах.
Стропильная система, запроектированная из досок, – наиболее легкий и экономичный вариант устройства стропильной системы. Элементы
дощатых стропил можно устраивать из одной или двух досок, сбитых
гвоздями непосредственно, или через дощатые прокладки (бобышки), которые устанавливаются через каждые 600–700 мм. Сопряжение (сплачивание) всех элементов стропил из досок производят с помощью накладок
и гвоздей. Сопряжение стропил из бревен и бруса осуществляют как при
помощи врубок, так и за счет использования накладных металлических
элементов (прил. Б).
20
Для повышения прочности и жесткости стропильной конструкции самые нагруженные элементы часто изготавливают из металла. Пролеты между металлическими частями заполняют деревянными элементами (рис. 4.1).
а
б
Рис. 4.1. Варианты конструктивного решения стропильных систем:
а – комбинированное решение стропильной системы с применением деревянных
и металлических элементов; б – каркас мансарды из прокатного металла
Поскольку стальные конструкции подвержены коррозии, предпочтительнее конструкции стропил из оцинкованной стали. В настоящее время
популярна система из оцинкованных легких тонкостенных металлических
конструкций (ЛСТК). Конструкции крыши либо изготавливают по индивидуальному заказу, либо используют типовые решения. Использование термопрофилей ЛСТК исключает возникновение «мостиков холода» в крышах
и наружных стенах (рис. 4.2). Термопрофили имеют минимальное поперечное сечение, снабжены сквозными канавками для увеличения площади прохождения теплового потока (рис. 4.2, б). В результате конструкция приобретает характеристики, по теплопроводности аналогичные деревянной.
а
б
Рис. 4.2. Каркас мансарды из ЛСТК: а – общий вид; б – виды профилей
21
4.2. КОНСТРУИРОВАНИЕ СКАТНЫХ КРЫШ
С НАСЛОННЫМИ СТРОПИЛАМИ
Для крыш малоэтажных жилых домов наиболее распространены 2-скатные крыши, несущая часть которых образуется системой наслонных стропил (рис. 4.3). «Наслонные стропила могут быть употреблены каждый раз,
когда внутри строения найдется несколько опорных точек для расположения
на них стоек, они будут поддерживать наклонный брус, который носит название стропильной ноги» [9].
а
б
Рис. 4.3. Общий вид и элементы наслонных стропил двухскатной крыши:
а – в плоскости стропильных ног; б – в объеме стропильной конструкции
При наличии несгораемого чердачного перекрытия наслонные стропила допускается применять в зданиях 2-й степени огнестойкости.
Помимо стропильных ног, наслонные стропила включают систему
прогонов, стоек, подкосов, а также горизонтальные элементы: мауэрлат
и лежень. Вся эта система поддерживает стропильные ноги и передает нагрузку на стены или опоры.
Стропильные ноги располагают вдоль скатов (рис. 4.4). Шаг стропильных ног принимают 0,6–1,2 м. Точный шаг определяется расчетом.
Нижними концами стропила опираются на наружные стены через специальный элемент, который носит название мауэрлат. Его устанавливают на
обрез стены. Мауэрлат распределяет сосредоточенную нагрузку от стропил равномерно вдоль наружных стен (рис. 4.5, а). Верхние концы стропильных ног опирают на продольную балку – коньковый (подстропильный) прогон, передающий нагрузку через систему стоек на внутренние несущие стены. Стропильные ноги длиной более 5 м необходимо разбивать
на два элемента меньшей длины (для погашения прогиба). Это достигается
22
Рис. 4.4. Раскладка стропильных ног вдоль ската
а
в
б
г
Рис. 4.5. Основные типы наслонных стропил двускатных крыш:
а, б – симметричное расположение опор; в – асимметричное
расположение опор; г – расположение двух опор при расстоянии
между наружными стенами более 12 м
устройством стоек или подкосов. При конструировании скатных крыш ломаной конфигурации место стыка стропил необходимо подпирать (укреплять) подкосами.
Прогон является наиболее нагруженным элементом системы. С торцевыми стенами он связан специальными анкерами. Сечение прогона не менее 1/20 его длины.
Внутренние стены и столбы для опирания стоек выводят выше чердачного перекрытия на 150–200 мм. Шаг стоек (размер между ними) принима23
ют 3–5 м. Стойки устанавливают на лежни (рис. 4.5). Между деревянными
элементами стропильной конструкции и кладкой следует проложить гидроизоляцию, а сами изделия в местах примыкания следует пропитать антисептиком. Во избежание загнивания мауэрлата и нижних концов стропильных
ног, а также для обеспечения осмотра и ремонта мауэрлат располагают на
400 мм выше уровня чердачного перекрытия (рис. 4.6).
Рис. 4.6. Наслонные стропила односкатной крыши
с двумя промежуточными опорами
При расстоянии между наружными несущими стенами от 5 до 8 м
можно проектировать односкатные крыши. Для этого одна из стен, на которую опираются стропила, устраивается выше другой на величину подъема
крыши (рис. 4.7).
а
б
Рис. 4.7. Наслонные стропила односкатных крыш:
а – расчетная схема стропильной ноги; б – односкатная крыша с устройством
подкоса (без промежуточных опор); 1 – стропильная нога; 2 – мауэрлат;
3 – подкос (устаревшее название «подстропильная нога»); 4 – мауэрлат
При необходимости односкатные крыши могут устраиваться и при больших пролетах (см. рис. 4.7), при этом для уменьшения расчетной длины стропильных ног в местах расположения стоек устанавливаются подкосы.
24
На рис. 4.8 представлена схема стропильных конструкций двухскатной
крыши: при большой ширине здания стропильные ноги опирают, как правило, на два прогона. Если длина стропильной ноги или прогона превышает
5,5–6,0 м (стандартная длина пиломатериалов), то элементы проектируют
составными. Стык необходимо располагать со смещением на расстоянии
200 мм от опоры. Здесь также, помимо подкосов, появляются дополнительные элементы в виде затяжек (устаревшее название «схватка»).
При большой длине прогонов для жесткости и устойчивости стропильной системы в продольном направлении вводят дополнительные подкосы, образующие подстропильную раму (рис. 4.9).
Рис. 4.8. Разрез двускатной чердачной крыши из бревен
Рис. 4.9. Схемы продольных подстропильных рам: а – с подкосами у каждой
стойки; б – без подкосов, со шпренгелем жесткости; L и L0 – шаг стоек
25
Подкосы устанавливают под прогон у каждой стойки, если расстояние
между стойками, обозначенное буквой L, порядка 5–6 м (сечение 1–1). При
меньшем расстоянии подкосы устанавливают через одну стойку, но так, чтобы расстояние L/3 не превышало 2 м, или устраивают шпренгели жесткости.
При значительной высоте стропильной конструкции для обеспечения
устойчивости устанавливают диагональные связи.
4.2.1. Устройство 4-скатной крыши
При устройстве 4-скатной крыши (рис. 4.10) одни стропила располагаются перпендикулярно фасаду, другие – под углом 45° или диагонально относительно плана здания. Такие стропила носят названия диагональных или
накосных. Все диагональные стропила должны быть более крепкими, чем
поперечные, так как они более длинные, на них опираются с двух сторон короткие стропила. Устаревшее название диагональных ног – «роги», а короткие стропила, которые на них опираются, называются «нарожниками».
Рис. 4.10. Общий вид стропильной конструкции
4-скатной вальмовой крыши
Для разгрузки диагональных ног устраивают дополнительную вертикальную стойку – шпренгель, который опирается на горизонтальный брус,
устанавливаемый на угол двух стен (рис. 4.11; сечение 1–1). Также с укладкой диагональных ног могут быть устроены разжелобки (ендовы). В этом
случае накосные ноги работают в самых невыгодных условиях: большее
скопление снега, дольше задерживается влага. В связи с этим повышенное
внимание необходимо уделять устройству гидроизоляции в разжелобках.
На рис. 4.12, 4.13 представлены схема и узлы расположения элементов
наслонных стропил при устройстве вальмовай крыши.
26
Рис. 4.11. Схема расположения элементов наслонных стропил вальмовой крыши:
1 – стропильная нога; 2 – диагональная нога; 3 – подстропильные прогоны;
4 – возможная установка подкосов (пунктир); 5 – мауэрлат; 6 – схватка или ригель;
7 – внутренние несущие стены; 8 – шпренгель для разгрузки диагональной ноги
Рис. 4.12. План и детали наслонных стропил:
1 – стропильная нога; 2 – диагональная нога; 3 – прогон; 4 – нарожник;
5 – мауэрлат; 6 – «кобылка»; 7 – внутренняя несущая стена;
8 – схватка или ригель
Рис. 4.13. Узлы сопряжения элементов: 1 – стропильная нога;
2 – диагональная нога из двух досок; 3 – прогон;
4 – нарожники (опираются на диагональную ногу в разбежку);
6 – «кобылка»; 8 – горизонтальный ригель
27
Таблица 4.1
Сечение стропильных ног (ВхН) / стоек при шаге
стропил 600–1200 мм
2,5–3,2
3,0–3,8
3,5–4,4
Из досок, мм
2 (25×120)
50×100/80×100
60×120
50×150/100×100
–
Из бруса, мм
–
–
–
60×180
100×130
Из бревен, мм (диаметр)
–
–
120
130
140
4,0–5,0
2 (50×150)
100×150
150
Величина пролета, м
2,0–2,6
Для отвода воды от плоскости фасада необходимо предусмотреть карнизные свесы. Их можно образовать за счет выпуска стропильных ног за
пределы наружной грани стены или удлинением стропильных ног с помощью «кобылок» – коротких досок, прибиваемых к стропилам. По свесам
выполняют сплошную подшивку из досок. Подшив карнизов рекомендуют
выполнять до устройства кровельного покрытия (прил. Ж). Наиболее подходящие размеры элементов стропильной системы приведены в табл. 4.1.
4.2.2. Сборные дощатые стропила
В массовом строительстве 4–5-этажных домов чаще всего применяли
дощатые стропила, главным образом из сборных укрупненных элементов
заводского изготовления в виде готовых к монтажу щитов.
Стропильный щит состоит из стропильных ног, брусковой обрешетки
и диагональных раскосов, придающих щитам жесткость. Щиты укладываются на мауэрлат и опираются на продольные рамы. В средней части они
соединяются со стропильными фермочками, входящими с состав коньковых
щитов. Карнизный щит также выполняется сборным (прил. Д).
4.2.3. Конструирование мансард с наслонными стропилами
При конструировании мансард важно определить, где и как будут опираться стропильные ноги (рис. 4.14):
♦ с опиранием низа стропил на мауэрлат;
♦ с выносом низа стропил за стену.
Если внутри здания установлены столбы или стойки (шаг 6–7 м), то
при устройстве мансард также целесообразно применять наслонные стропила (рис. 4.15).
28
Рис. 4.14. Пример мансарды с ломаной крышей и наслонными
стропилами с выносом низа стропил за стену с верхней стойкой
Рис. 4.15. Опирание наслонных стропил на внутренние опоры,
выполненные в виде кирпичных столбов через прогон
(соединение на металлических накладках)
29
4.3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ВИСЯЧИХ СТРОПИЛ
Висячие стропила применяют в тех случаях, когда в здании отсутствуют внутренние стены или опоры. Чаще всего для помещений зального типа
и мансард. Впервые их применил итальянский зодчий эпохи Возрождения
Андреа Палладио, поэтому их еще называют «палладиевыми» или итальянскими. Применение в чердачных крышах висячих стропил имеет целью решить одновременно два вопроса: при отсутствии внутренних вертикальных
опор образовать одно-, двускатную крышу и при тех же условиях подвесить
несущие конструкции чердачного перекрытия. На рис. 4.16 показаны две
принципиальные схемы стропил.
а
б
Рис. 4.16. Схема стропил: а – наслонные стропила;
б – висячие стропила; 1 – подвесное перекрытие
Конструктивное решение
Главная составная часть этих стропил, кроме стропильных ног, – горизонтальный брус, называемый затяжкой. Говоря современным языком, висячие стропила представляют собой простейшие треугольные фермы, которые
перекрывают пролет здания (рис. 4.17). Стержни наружного контура образуют
верхний и нижний пояса ферм, укладываются через подкладки на стену.
Вид фермы изменяется в зависимости от размера перекрываемого
пролета (рис. 4.18). При пролетах более 8 м во избежание чрезмерного увеличения материала в состав фермы вводятся вертикальные стойки – главная
составляющая этих стропил. Количество их зависит от величины перекрываемого пролета (устаревшее название стойки – «висячая бабка»). В месте
пересечения подвески («бабки») с затяжкой образуется новый узел фермы,
который позволяет предотвратить провисание затяжки. Стойки с горизонтальным брусом соединяются при помощи металлического хомута (рис. 4.19).
30
Рис. 4.17. Конструктивная схема висячих стропил с дополнительным
ригелем: 1 – стропильная нога; 2 – затяжка; 3 – ригель; 4 – подмога
(устаревшее название дополнительного элемента под затяжку);
5 – нагрузки на стропильные конструкции; 6 – распорные усилия
Рис. 4.18. Схемы и элементы висячих стропил
Рис. 4.19. Варианты опорных узлов висячих стропил на несущую стену:
а – лобовая врубка одинарным зубом для стропил из бруса; б – лобовая врубка
двойным зубом, соединение на болтах; в – узел для стропил из досок;
г – то же, но соединение на стальных пластинах
31
Висячие стропильные системы, как правило, выполняют из бруса, окантованных бревен, реже из досок. Соединение элементов происходит на врубках с помощью болтов и скоб (прил. В). Иногда растянутый нижний пояс
выполняют из металла; фермы называют металлодеревянными.
4.4. КОНСТРУИРОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ
СТРОПИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
При больших пролетах применяют комбинированную систему. Фермы (система висячих стропил) устанавливаются на расстоянии 3–4 м друг
от друга. На верхние узлы фермы укладывается горизонтальный прогон
(на рис. 4.20 он обозначен цифрой 4), поддерживающий обычные наслонные (как правило, составные) стропила, которые опираются на мауэрлат
и прогон. Шаг их принимают 0,8–1,2 м [9].
а
б
Рис. 4.20. Комбинированная система висячих стропил:
а – система с одной стойкой («бабкой»); б – сечение А-А; 1 – стойки («бабки»);
2 – нижний пояс фермы; 3 – элементы верхнего пояса; 4 – прогон под наслонные
стропила; 5 – наслонные стропила; 6 – хомуты, соединяющие стойки
с горизонтальным брусом; 7 – подкосы под прогон
Комбинированные стропильные системы
для мансардных крыш
При строительстве мансарды очень важным является создание под
крышей свободного от конструкций стропильной системы пространства,
поэтому варианты с использованием висячих стропил являются более актуальными (рис. 4.21).
Основными несущими конструкциями в этом случае являются треугольные фермы, которые располагают с шагом от 3 до 6 м, часто совмещая
с расположением будущих стен мансарды. Пространство между фермами
заполняют наслонными стропилами.
32
а
б
Рис. 4.21. Примеры организации внутреннего пространства мансарды
при устройстве висячих стропил: а – применение простых треугольных ферм
при небольших пролетах; б – планировочное решение ограничено элементами
стропильной системы, так как применены фермы с «бабкой»;
h – минимальная высота 2,3 м; b – минимальная ширина 1,2 м
Сечение элементов висячей стропильной системы всегда больше сечения элементов наслонных систем. Это обусловлено особенностью работы
системы в целом и сложностью выполнения сопряжений отдельных элементов. Также появляется затяжка, стягивающая нижние концы стропил.
Расположение этой затяжки увеличивает высоту чердачного перекрытия,
что приводит к лишним затратам.
Рационально использовать затяжку висячих стропил в качестве балки
чердачного перекрытия. На рис. 4.22 показано, что снизу к затяжке подшит
потолок.
Рис. 4.22. Висячие стропила с выносом
низа стропил за стену
Устройство мансарды с ломаной крышей также сочетает в себе комбинированное конструктивное решение стропильной системы – одновременное устройство наслонных и висячих стропил.
33
Схематично эту систему можно представить в виде прямоугольных треугольников, расположенных перпендикулярно стенам (рис. 4.23). Стойки
этих треугольников служат каркасом стен помещения мансарды. Прямоугольные треугольники делаются по схеме наслонных стропил (см. рис. 4.23, 4.24).
Конструкция верхнего треугольника выполняется по любой из схем висячих
стропил: с ригелем, с «бабкой» (одной или несколькими).
Рис. 4.23. Принципиальная схема несущей конструкции
ломаной мансардной крыши
Рис. 4.24. Пример комбинированного решения стропильной системы мансарды
с ломаной крышей, с опиранием низа стропил в мауэрлат и с использованием
«бабки» в верхнем треугольнике. Для уменьшения нагрузки на балки перекрытия
устанавливают дополнительные горизонтальные элементы – схватки
Стойки нижних несущих треугольников опираются на лежень, если перекрытие выполнено железобетонным (рис. 4.25, б). При устройстве перекрытия
из деревянных балок стойки врезают в балки перекрытия или на стену.
Для увеличения карнизного свеса низ стропил выносят за пределы стены. В этом случае стропильную ногу опирают в край балки (рис. 4.25, а).
Стропило в этом случае выполняют с обязательным введением под него
подкоса. Крыши таких конструктивных схем, как правило, используются
для очень крутых нижних скатов (от 55˚), на которых снег не задерживается, но увеличивается давление от ветровых нагрузок.
34
а
б
Рис. 4.25. Варианты конструктивного решения узловых соединений стропил:
а – с выносом низа балки за стену; б – с опиранием стойки на лежень
С точки зрения оптимизации конструктивного и планировочного решения мансарды простым и доступным является вариант решения крыши,
приведенный на рис. 4.26. Для данного решения стропильные фермы используют только с целью организации фронтонов.
Рис. 4.26. Конструкция крыши с оптимальной площадью мансарды:
на узлах показано соединение стоек с коньковым прогоном и соединение
стропил с горизонтальной балкой при помощи металлических накладок
35
4.5. КОНСТРУИРОВАНИЕ МАНСАРДНЫХ
КРЫШ ПО СЛЕГАМ
Мансарды удобно размещать в подкровельном пространстве, крыша
которого выполнена по слегам (рис. 4.27). Слега – несущий элемент крыши,
а именно – балка, уложенная параллельно вверху стен. Такие крыши называются бесстропильными, а несущие фронтоны стен – самцами.
Рис. 4.27. Пример решения скатных крыш по слегам
Бесстропильные крыши чаще всего применяются в деревянном рубленом домостроении. Однако замена материала слег с дерева на металл позволит использовать их в домах со стенами из мелкоштучных материалов.
36
5. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАНСАРД
Использование чердачных пространств под жилые помещения делает
актуальными такие факторы, как теплоизолирующая способность ограждающих конструкций мансарды, водонепроницаемость кровли, вентиляция
подкровельного пространства.
Для того чтобы покрытие мансарды надежно выполняло свои функции
и было устойчивым к воздействия (рис. 5.1), в составе крыши должны присутствовать следующие слои:
♦ кровельный материал;
♦ гидроизоляционный слой, дополнительно изолирующий внутренние
слои от проникновения влаги;
♦ теплоизоляция, обеспечивающая достаточно стабильную температуру в помещениях мансарды;
♦ пароизоляция, препятствующая проникновению водяного пара изнутри здания.
Рис. 5.1. Состав «мансардного кровельного пирога»
в соответствии с оказываемыми воздействиями
Подкровельный гидроизоляционный слой располагают выше утеплителя и закрепляют контробрешеткой. Контробрешетку (бруски толщиной не
менее 30 мм) прибивают вдоль стропил поверх пленки. Со стороны помещения для предотвращения диффузии пара утеплитель защищают пароизоляционной пленкой. Для выполнения гидро- и пароизоляционных слоев могут использоваться полиэтиленовая и полимерная пленки, пергамин, фоль37
га, мембраны (рис. 5.2). Мембраны – это материалы последнего поколения.
Современные материалы:
♦ ютафол Д 96 – гидроизоляционная диффузная пленка;
♦ ютакон – гидроизоляционная антиконденсатная пленка;
♦ ютавек и тайвек софт – гидроизоляционная супердиффузионная
мембрана;
♦ ютафол Н 96 – паронепроницаемая пленка, устанавливается с внутренней стороны теплоизоляции.
а
б
Рис. 5.2. Использование пароизоляционных материалов
со стороны мансардного пространства: а – материал поликрафт
на основе металлической фольги; б – перфорированная пленка ПВХ
В конструкции крыши мансарды должны быть предусмотрены меры для
свободной циркуляции воздуха и удаления конденсата. Для этого устраивают
вентиляционный зазор между утеплителем и стропилами (см. рис. 2.3, в).
Для обеспечения эффективной вентиляции подкровельного пространства необходимо создание конвективного воздушного потока внутри конструкции ската крыши – от карниза вверх к коньку (рис. 5.3). Для этого необходимо, чтобы был приток наружного воздуха в нижней части крыши в вентиляционный зазор и отток воздуха в верхней части (в коньке). Вентилируемый
зазор также предохраняет помещения от перегрева в теплое время года. Продухи необходимо закрывать решетками от попадания мусора и птиц.
Высота вентилируемых каналов и размеры входных и выходных вентиляционных отверстий канала зависят от уклона, площади кровли и влажности
внутренних слоев крыши, определяются по СП 17.13.330.2011 (табл. 2) [1].
Вентиляция подкровельного пространства должна осуществляться
непрерывно.
Следует учитывать, что в конечном счете ширина воздушного зазора
зависит от профиля материала покрытия. В случае использования профили38
а
б
Рис. 5.3. Примеры организации приточного отверстия
по карнизу здания: а – приточное отверстие закрыто сеткой;
б – отверстия в перфорированных листах подшивки свеса
рованных листов или волнистых листов толщина вентилируемой прослойки
может быть 25 мм, в случае использования плоских кровельных материалов – не менее 50 мм.
5.1. УТЕПЛЕНИЕ МАНСАРДНЫХ КРЫШ
Как было сказано выше, теплый воздух, будучи легче холодного, всегда
поднимается вверх, поэтому теплопотери через покрытие всегда больше, чем
через вертикальные ограждающие конструкции. В связи с этим к теплозащите кровельных покрытий предъявляются более жесткие требования, чем
к наружным стенам.
Традиционное расположение зон утепления ограждающих конструкций мансарды (рис. 5.4):
на фронтонах;
на вертикальных участках стен мансарды, если таковые вообще
предусмотрены конструктивным решением мансардного этажа;
на горизонтальных участках чердачного перекрытия;
на наклонных участках, повторяющих уклон кровли.
на выносных стенах люкарн.
Традиционное конструктивное покрытие мансарды состоит из системы
деревянных стропил, установленных с шагом 600–1000 мм. Пространство
между стропилами заполняется теплоизоляционным материалом (утеплителем) (прил. Г).
Для утепления скатных крыш применяют материалы плотностью от
35 до 200 кг/м3 (рис. 5.5). Основной фактор, определяющий качество утеплителя, – это формостабильность, т.е. сохранность с течением времени
39
а
б
в
Рис. 5.4. Утепление мансард: а, б – ограждающие конструкции
мансарды полностью утеплены (за исключением чердака);
в – утепление только в границах отапливаемых помещений
Рис. 5.5. Общий вид мансардного помещения.
Утепление скатов и потолка (между затяжками)
геометрических параметров материала. Утеплители с низким объемным весом обладают малой несущей способностью и устанавливаются в деревянный каркас крыши, образуемый стропилами и обрешеткой (см. рис. 5.6).
Тяжелые утеплители, наоборот, обладают значительной несущей способностью и могут быть установлены прямо на стропила как самостоятельная несущая конструкция.
Для утепления мансардных помещений рекомендуется применять утеплители с коэффициентом теплопроводности не более 0,04 Вт/м °С. Теплоизоляционные плиты или маты могут укладываться в один или несколько
слоев. Плиты утеплителя кладут между стропил таким образом, чтобы остался воздушный зазор между теплоизоляцией и кровлей. Как правило,
многослойная теплоизолирующая система крыши одновременно является
и звукоизоляцией (рис. 5.7, б).
40
а
б
Рис. 5.6. Размещение утеплителя: а – теплоизоляция в межстропильном
пространстве; б – дополнительный слой теплоизоляции, расположенный
выше стропильных ног
а
б
Рис. 5.7. Утепление мансардного этажа:
а – укладка жесткого утеплителя между стропилами без дополнительного каркаса;
б – использование фольгированного утеплителя
Для утепления мансардных этажей индивидуальных жилых домов
также используют эффективный фольгированный утеплитель пенофол
(рис. 5.7, а), рулонный вспененный полиэтилен, покрытый слоем фольги.
Фольгированный слой утеплителя укладывают со стороны помещения.
Фольга в этом случае действует как пароизоляция и как материал, усиливающий работу утеплителя за счет своей отражающей способности. При
любых схемах монтажа пенофола все стыки должны быть проклеены специальной алюминиевой склеивающей лентой.
41
5.2. ИНСОЛЯЦИЯ И ОСВЕЩЕНИЕ МАНСАРД
Жилые помещения, расположенные в мансарде, согласно действующим
нормам должны освещаться дневным светом. Это освещение можно решить
тремя способами:
через окна, распложенные во фронтоне здания;
через окна-люкарны (окна с вертикальным остеклением);
через мансардные окна в плоскости крыши.
При выборе окон для помещений мансардных этажей необходимо учитывать следующие рекомендации:
♦ общая длина окон-люкарн не должна превышать половину длины
ската крыши;
♦ минимальное расстояние между двумя окнами 0,8 м. Меньшее расстояние усложняет укладку кровельного покрытия, в узких местах возможно образование снеговых мешков;
♦ размер и размещение окна должны отвечать визуальным и антропометрическим характеристикам, согласно которым верх оконного проема должен быть не ниже отметки 1,9–2,0 м от пола, а зрительный луч сидящего человека должен иметь сектор обозрения не менее 15° при открытом окне;
в случае расположения низа оконного проема ниже 0,6 м от уровня пола по
требованиям технического регламента о безопасности зданий и сооружений
требуется устройство дополнительных элементов для защиты от случайного
выпадения людей из оконных проемов;
♦ в мансардных этажах одновременно могут быть устроены разные
типы окон, если это целесообразно и способствует усилению архитектурной
выразительности фасада.
Окна во фронтонах (щипцах)
Самое простое решение для освещения мансардного этажа – это размещение окон во фронтоне, при этом может быть три варианта: окно в плоскости
фронтона; окно с устройством лоджии или балкона, полностью остекленный
фронтон. Варианты размещения окон на фронтоне приведены на рис. 5.8.
Рис. 5.8. Варианты расположения вертикальных окон для освещения мансард:
а – окна в люкарнах и в эркере; б – окна с задвижкой вглубь помещения
и устройством балкона; в – окна, расположенные во фронтонах
42
Если площади окон на фронте для освещения мансарды не хватает или их
расположение не соответствует требованиям планировочного решения мансардного этажа, устраивают люкарны или мансардные окна в плоскости крыши.
Освещение через люкарны (слуховые окна)
В русском языке люкарна ассоциируется с термином «слуховое окно»,
так как они имеют схожее конструктивное решение (прил. Д). В современных зданиях люкарны проектируют с целью увеличения объема помещения
и лучшей его освещенности. Боковая стена люкарны может быть утеплена
или остеклена. Рама оконного проема обычно располагается в той же плоскости, что и стена фасада, и нередко продолжает стену фасада или располагается в параллельной ей плоскости.
Проектирование окон в мансардных помещениях зависит от актуальных тенденций в архитектуре и функции, которую будет нести это окно –
декоративную или практическую. В любом случае окна не должны нарушать общую композицию здания (рис. 5.9).
а
б
Рис. 5.9. Освещение мансарды: а – размещение окон в люкарнах;
б – то же в эркере с устройством балкона
В конструкции люкарны предусматриваются вентиляционные зазоры.
Покрытие и стены люкарны утепляются.
Интенсивность инсоляции и распределение света, проникающего через
вертикально расположенные окна, составляет 60–70 % по сравнению с мансардными окнами, расположенными в плоскости крыши (рис. 5.10).
Рис. 5.10. Распределение светового потока в объеме
мансарды через люкарны и мансардные окна
43
Устройство окон в плоскости крыш (мансардные окна)
Проблема освещения мансард была преодолена в 1942 г., когда датский
инженер Виллум Канн Расмуссен разработал конструкцию мансардного окна, получившего название Velux (ve – вентиляция, lux – свет). Первое врезное окно в мансарде было установлено в 1947 г. в Дании. На сегодняшний
день самые разнообразные конструкции мансардных окон выпускают такие
фирмы, как ROTO FRANK (Германия), VELUX (Дания), FARKO (Польша),
TEGOLA (Италия) и др.
Поскольку мансардные окна – часть кровельной конструкции, их делают из прочных материалов, в частности из качественных хвойных пород древесины, пропитанных антисептиком и покрытых несколькими слоями акрилового лака на водной основе. Мансардные окна поворачиваются вокруг горизонтальной центральной оси. Для них даже разработаны специальные
фрикционные петли, позволяющие повернуть раму на 180°. Избежать образования на стекле конденсата позволяет не только проветривание, но и использование встроенного в раму окна вентиляционного клапана с воздушным фильтром (прил. Д).
Соотношение площади мансардных окон и площади пола допускается
1:10 [6]. Уменьшение световой площади окон становится возможным благодаря тому, что окна, расположенные в скате кровли, пропускают света
больше по сравнению с вертикальными окнами. Для них часто предусматриваются солнцезащитные устройства.
Мансардные окна могут устанавливаться на обрешетку или крепиться
к стропильной конструкции, могут быть как открывающимися, так и «глухими» (рис. 5.11).
На сегодняшний день конструкция мансардного окна позволяет устанавливать их в крышах с углом наклона от 15 и до 90° (рис. 5.12).
а
б
Рис. 5.11. Установка мансардного окна: а – в теории; б – на практике;
1 – подгоночная балка; 2 – поток воздуха; 3 – дополнительная опора
44
Рис. 5.12. Зависимость высоты мансардного окна
от угла наклона кровли
Рис. 5.13. Конструкция мансардного окна из дерева
Современные технологии позволяют дистанционно управлять открыванием мансардных окон (рис. 5.13).
5.3. ПОРЯДОК РАБОТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МАНСАРД
При проектировании мансардного этажа необходимо учитывать следующие факторы, влияющие на технические показатели мансард:
высота жилых помещений в мансардном этаже должна составлять
не менее 2,5 м. Допускается снижение высоты до 1,6 м в жилых помещениях и кухне, расположенных в мансардном этаже на площади, не превышающей 50 % от общей площади помещений. Высота внутриквартирных
коридоров должна быть не менее 2,1 м;
рациональным решением с точки зрения максимального и комфортного использования мансардного пространства является использование
аттиковых стен (рис. 5.14);
45
Рис. 5.14. Решение мансардного пространства с аттиковыми стенами
оптимальной считается высота вертикальной наружной стены порядка 800–900 мм, что обусловлено расположением отопительных приборов (рис. 5.15, б);
а
б
Рис. 5.15. Пример рационального использования мансардного
пространства и негабаритных зон на мансарде:
а – место размещения «мертвой зоны»; б – типовое решение мансарды
особое значение имеют форма и габариты помещений, а также
«мертвые зоны» в боковинах мансард, выбор типа и местоположения светопрозрачного огражения (вертикальное или наклонное и т.д.), размещение
его с учетом интерьера и во взаимосвязи с архитектурным обликом;
особое внимание следует уделять размещению лестниц и санитарнобытовых приборов: лестница, ведущая на мансарду, всегда должна выходить
в коридор, по обе стороны которого должны располагаться двери в жилые
комнаты;
при размещении лестницы поперек ската крыши необходимо обеспечение свободной высоты подъема;
46
а
б
в
Рис. 5.16. Наиболее рациональные
решения мансардных лестниц:
а – одномаршевая с поворотом на 90°
(представлена в деталях на рис. 5.16);
б – одномаршевая двухповоротная на 90°;
в – двухмаршевая с поворотом на 180°
в мансардах, фронтоны которых выполнены из того же материала, что и стены, лестницы возможно устраивать открытыми. Однако отделение лестницы от кухни
и санузлов обязательно;
при проектировании мансардного этажа важно помнить, что
инженерные коммуникации, идущие
с нижних этажей на кровлю, останутся на своем штатном месте. И планировочное решение мансардного этажа это
должно учитывать;
при размещении дверей
в мансарде необходимо учитывать не только высоту дверей до наклонной
плоскости, но и предусматривать беспрепятственное открывание дверей
(с учетом наклонных поверхностей);
лестница на мансарду может быть любой формы (рис. 5.16). Самые
востребованные – поворотные и прямые. Такие лестницы, как правило, проектируют по косоурам или тетивам (рис. 5.17);
Рис. 5.17. Лестница одномаршевая с поворотом на 90°
(представлена в деталях)
47
лестницы следует предусматривать с числом ступеней не менее 3
(или пандусы с уклоном не более 1:6), но не более 18 в марше. При высоте
лестниц более 45 см следует предусматривать ограждения с перилами.
Не допускается устройство ступеней с различной шириной и высотой в пределах марша лестницы и лестницы целиком. Минимальные размеры: ширина проступи не менее 26 см, высота ступени – не более 20 см; ширина лестничного марша не менее 0,9 м;
площадь любого эксплуатируемого помещения мансарды не должна быть меньше 7 м2;
в случае необходимости разграничения внутреннего пространства
этажа на помещения предусмотреть перегородки. При этом оптимальным
является устройство каркасных (поэлементных) перегородок из ГКЛ или
ГВЛ (гипсоволокнистые листы) (рис. 5.18).
а
б
в
Рис. 5.18. Отделка мансарды: а, б – вагонкой; в – листами ГКЛ;
пример видимой стропильной системы в интерьере мансарды (б, в)
Таким образом, при устройстве помещений в мансарде необходимо
создание безопасного, комфортного, эргономичного пространства и максимальное сочетание объемно-планировочного и конструктивного решения.
Это достигается за счет:
1) увязки выбранной конструктивной и строительной системы здания
с принятым планировочным решением мансарды (например, стойки, формируются в перегородки, учитывается размещение вентиляции и другого
инженерного оборудования);
2) выполнения теплотехнического и светотехнического расчета;
3) компоновки и вычерчивания в соответствии с [2] планом мансарды,
сочетающим в себе элементы плана этажа и плана кровли.
48
5.4. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПРАВИЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
МАНСАРДНОГО ЭТАЖА
1. При определении площади помещений, расположенных в мансардном этаже, учитывается площадь этого помещения с высотой потолка
(до начала наклонной плоскости) от 1,6 до 2,5 м при углах наклона к горизонту до 45°, от 1,9 до 2,5 м – при углах наклона от 45° и более.
2. Площади помещений при высоте менее 2,5 м учитываются в общей
площади с понижающим коэффициентом 0,7.
3. Площадь под маршем внутриквартирной лестницы при высоте от
пола до низа выступающих конструкций 1,6 м и менее не включается
в площадь помещений, где расположена лестница.
4. В среднем полезная площадь мансарды составляет 3/4 от площади
нижележащего этажа (зависит от угла наклона крыши).
5. Расчет объема помещения следует проводить в соответствии с нормативными требованиями, согласно которым высота от уровня пола до поверхности наклонного потолка измеряется в точке ограничения размеров
жилой или рабочей площади. Если помещение не ограничивается вверху
горизонтальным потолком в той части, где его высота превышает нормируемую, то объем рассчитывается как объем всего помещения, включая его
часть над нормативной высотой.
5.5. ВОПРОСЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МАНСАРД
При обеспечении пожарной безопасности зданий главным фактором
является спасение людей. Проектируемые пути эвакуации должны быть
пешеходными, иметь высоту «в свету» не менее 2 м, не иметь в пределах
габаритов эвакуационных путей оборудования, выступов строительных
конструкций и других устройств, препятствующих свободному движению
людей и создающих угрозу их жизни или здоровью.
Мансардное окно может служить аварийным выходом для эвакуации
людей.
При устройстве аварийных выходов из мансардных этажей на кровлю
необходимо предусматривать площадки или переходные мостики (прил. Г)
шириной не менее 0,6 м с ограждениями, ведущие к лестницам 3-го типа
и лестницам П2 [5].
49
Во всех случаях ширина эвакуационного выхода должна быть такой, чтобы с учетом геометрии эвакуационного пути через проем или дверь можно
было беспрепятственно пронести носилки с лежащим на них человеком.
Двери на путях эвакуации должны открываться по направлению выхода из здания. Не нормируется направление открывания дверей для санитарных узлов и выхода на площадки лестниц 3-го типа.
Ширина горизонтальных участков путей эвакуации и пандусов должна
быть не менее 1,0 м.
В домах высотой в два этажа (или два этажа и мансарда) в качестве
эвакуационных допускается использовать внутренние открытые лестницы
(2-го типа), а также винтовые лестницы полностью или частично криволинейные в плане, а также с забежными и криволинейными ступенями. Лестницу допускается выполнять из дерева.
50
6. КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И ЭЛЕМЕНТЫ КРОВЕЛЬ
6.1. КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СКАТНЫХ КРЫШ
Требования к материалам кровли вытекают из ее назначения: водонепроницаемость, морозостойкость, стойкость против воздействия солнечной радиации, стойкость к химической агрессии веществ, осаждающихся
из атмосферы.
Кровельные материалы делятся на две группы: жесткие (асбестоцементные листы, кровельное железо, металлочерепица, керамическая, цементно-песчаная черепица) и мягкие (на основе битума, на основе композитных и полимерных материалов) [1]. Виды кровельных материалов приведены в прил. Е, конструктивные особенности – в прил. Ж.
В современном строительстве для устройства мансардной крыши,
поверхность которой видна с улицы, применяют материалы, придающие
кровле определенную фактуру и цвет.
♦ Листовые кровельные материалы: плоские и профилированные металлические и асбестоцементные листы, профилированные листы на битумном связующем с армированным целлюлозным волокном, например:
ONDULINE (Франция), GUTTA (Германия), ONDURA (США).
♦ Ондулин – легкий, шероховатый, волнистый материал, изготавливаемый из органических волокон (картон, пропитанный битумом, термостойкой смолой и минеральными пигментами). С лицевой стороны листы
покрыты защитно-декоративным красочным слоем на основе термореактивного полимера и светостойких пигментов.
♦ Ондустил – мягкий шифер. Такой шифер имеет малый вес и очень
большой срок службы. Именно небольшой вес этого шифера дает возможность осуществлять его монтаж поверх старой кровли. Главным компонентом состава мягкого шифера является минеральное волокно.
♦ Кровельная сталь, появившаяся в XIX в., сначала черная (нуждающаяся в окраске), а затем более долговечная коррозионностойкая оцинкованная.
Для получения гофров стальные листы подвергаются холодной прокатке, покрываются защитным полимерным слоем с цветным минеральным наполнителем, что значительно увеличивает их долговечность и привлекательность.
♦ Одно из первых мест среди листовых кровельных материалов занимает металлочерепица – штампованные стальные листы толщиной
0,4–0,5 мм. Им придают форму различных видов традиционной черепи51
цы, обрабатывают антикоррозионным составом: сверху слоем полимеров,
снизу – защитным лаком.
♦ Применяют также кровельные материалы из цветных металлов –
листы из меди, цинк-титанового сплава. Кровля из меди уже много лет используется как один из самых лучших видов кровельных покрытий. Медные покрытия со временем (15–20 лет) подвержены изменению цвета.
В дальнейшем процесс изменения цвета останавливается, и с этим зеленым оттенком (патиной) крыша защищена от коррозии.
♦ Цинк-титановые кровли. Цинк для кровельных работ используется
в виде сплава с очень небольшим количеством (0,1–0,2 %) титана и меди.
Производятся в виде кровельных листов и в рулонах. Отличаются благородными оттенками – от блестящего серебристо-серого цвета до матового
серо-угольного.
♦ Металлочерепица из лакированного химически обработанного алюминиевого листа представляет собой наиболее долговечные кровельные покрытия и может прослужить до восьмидесяти лет. Несмотря на то, что у
медной и алюминиевой кровли практически одинаковые характеристики,
кровля из алюминия гораздо дешевле.
♦ Целую группу мелкоштучных изделий составляют различные виды
черепицы. Черепица относится к числу наиболее престижных материалов.
Кровля из черепицы надежна, сохраняет водонепроницаемость. Черепица
крепится к обрешетке только одним краем, что обеспечивает свободное
перемещение отдельных элементов, позволяет воспринимать деформации,
вызванные осадкой здания, ветровым давлением, влиянием температурных
колебаний.
♦ Керамическая черепица. Она является одним из наиболее популярных и распространенных кровельных покрытий. Натуральный кирпичнокрасный цвет материалу придают окислы железа, содержащиеся в глине.
♦ Цементно-песчанная (пазовая) черепица. Основными материалами,
из которых изготавливают данную черепицу, являются кварцевый песок,
цемент, а также специальные пигменты. После формования на поверхность
черепицы обычно наносится специальный состав, уплотняющий поверхность цемента и улучшающий внешний вид плиток.
♦ Полимерцементная черепица. Данная черепица удачно сочетает в себе долговечность и экологичность песка, прочность и легкость линейных
полимеров высокого и низкого давления, красоту натуральной черепицы.
Современные кровельные материалы изготавливаются таким образом,
чтобы оседающий на внутренней их стороне конденсат не собирался в критическую массу воды и не стекал по внутренней стороне кровли, а высыхал
52
на ней. Например, нижнюю сторону материала выполняют шершавой. Если
кровельный материал допускает сбор конденсата, то в этом случае в кровле
предусматриваются канавки для перехвата стекающей по внутренней стороне воды и отвода ее на крышу на нижележащие листы. Так, например,
сделаны листы металлочерепицы (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Основные элементы скатной крыши
под кровлю из металлочерепицы
Для обеспечения надежной гидроизоляции кровли необходимо выдерживать рекомендованные уклоны для определенных материалов в соответствии с требованиями [1]. Уклоны для наиболее распространенных материалов приведены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Рекомендованные уклоны кровли
Материал кровли
Волнистые асбестоцементные листы
Волнистые стальные листы
Кровельная листовая сталь
Черепица цементно-песчаная пазовая
Черепица керамическая пазовая
Мягкая черепица по сплошной обрешетке
Угол наклона кровли,
в градусах
25–35
25–60
15–20
35–50
45–60
10–12
Коэффициент
наклона
0,59–0,79
0,47–1,78
0,26–0,36
0,79–1,22
1,0–1,78
0,17–0,20
Для получения значения уклона кровли в процентах необходимо умножить значение коэффициента наклона на 100 %. Перевод процентов в градусы осуществляется по формуле tgα = 0,01х, где х – уклон в процентах; α –
угол наклона.
В отдельных случаях скатные крыши озеленяют (прил. З). Предельный
угол наклона для таких крыш составляет 25°.
53
6.2. ВОДООТВОД С КРОВЛИ И СНЕГОЗАДЕРЖАНИЕ
Водоотвод со скатной крыши следует проектировать с учетом следующих нормативных требований для зданий:
до двух этажей включительно допускается неорганизованный водосток при обязательном устройстве козырьков над входами и балконами
второго этажа, вынос карниза при этом должен быть не менее 0,5–0,6 м;
до пяти этажей включительно должен быть предусмотрен организованный наружный водосток. Диаметр водосточной воронки и трубы принимается в соответствии с нормативными требованиями [1].
На кровлях зданий с уклоном 5 % и более при наружном неорганизованном и организованном водостоке следует предусматривать снегозадерживающие устройства (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Снегозадерживающие элементы
Снегозадерживающие устройства устанавливают:
♦ на карнизном участке над несущей стеной на 0,6–1,0 м от карнизного свеса;
♦ выше мансардных окон;
♦ при необходимости на других участках крыши, не нарушая целостность кровли.
Если длина ската крыши по линии направления уклона превышает
10 м, следует установить один над другим несколько рядов решеток для задержания снега.
54
7. ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНА КРОВЛИ (КРЫШИ)
В соответствии с ГОСТ 21.501–2011 «Правила выполнения рабочей
документации архитектурных и конструктивных решений» на плане кровли
(крыши) наносят:
♦ координационные оси: крайние, у деформационных швов, по краям
участков кровли с различными конструктивными особенностями с размерными привязками таких участков;
♦ обозначения уклонов кровли;
♦ отметки и схематический поперечный профиль кровли;
♦ позиции (марки) элементов и устройства кровли (крыши).
На плане крыши обозначают расположение деформационных швов
двумя сплошными линиями с привязкой к координационным осям; положение ограждения скатных крыш, расположение вентиляционных шахт и водоприемных воронок, слуховых окон, пожарных лестниц и прочих элементов,
которые целесообразно показывать и маркировать на плане крыши (рис. 7.1).
При проектировании скатной крыши необходимо соблюдать следующие правила:
в плане пересечение скатов должно происходить под углом 45°, тогда скаты будут одинаковыми. Это упрощает конструкцию стропил и возможно только тогда, когда выступающие части здания (или поворот здания)
расположены под углом 90° (рис. 7.1, в).
♦ план крыши необходимо увязывать с разрезом и фасадами здания;
использовать высотные отметки при подсчете уклонов скатов.
♦
Рис. 7.1. Варианты построения планов скатной крыши:
а – схемы четырехскатной и двускатной крыши;
б, в – схемы фасада и плана крыши сложной конфигурации
55
На рис. 7.2 показаны основные
принципы построения плана крыши
при сложной конфигурации здания,
когда один из углов α > 90°. Для построения линий скатов углы, отличные от 90°, делят пополам, а затем
начинают строить изображение, начиная с более высокой части кровли.
На рис. 7.3 изображен пример
оформления плана скатной крыши.
Рис. 7.2. Схема построения плана скатной
Пунктиром показана внешняя
крыши, угол: 1 – скат крыши; 2 – конек
крыши; 3 – диагонали углов, по которым
грань наружных стен. Также непроисходит пересечение скатов;
обходимо показать величину свесов
4 – ендова; 5 – вальма
(горизонтальной проекции). Если
их величина отличается на разных
участках стен, то показывают все. Выполняют привязку к разбивочным
осям вентиляционных шахт и дымовых каналов. На стрелках проставляются уклоны скатов.
При ломаном очертании крыши на плане показывают дополнительные
линии, которые соответствуют месту «перелома» ската крыши.
Рис. 7.3. Фрагмент плана 4-скатной крыши
56
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СП 17.13330.2011. Свод правил. Кровли. Актуализированная редакция СНиП II-26-76* (утв. Минрегионразвития РФ). – М., 2010.
2. ГОСТ 21.501-2011. Правила выполнения рабочей документации архитектурных и конструктивных решений / ФА по техническому регулированию и метрологии. – М., 2012.
3. СП 118.13330.2011. Свод правил. Общественные здания и сооружения. Актуализированная версия СНиП 31-06 -2003. – М., 2010.
4. СП 54.13330.2011. Свод правил. Здания жилые многоквартирные.
Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003 (утв. приказом Минрегионразвития РФ от 24.12.2010 № 778). – М., 2011.
5. СП 1.13130.2009. Системы противопожарной защиты Эвакуационные пути и выходы (ФГУ ВНИИПО МЧС России). – М.,2009.
6. СП 52.13330.2011. Свод правил. Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95* (утв. приказом
Минрегионразвития РФ от 24.12.2010 N 778). – М., 2011.
7. СП 55.13330.2011. Свод правил. Дома жилые одноквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-02-2001 (утв. Минрегион РФ). – М., 2012.
8. Савельев А.А. Современные кровли. Устройство и монтаж. – М.:
Аделант, 2010. – 160 с.
9. Полещук А.А. Курс строительного искусства: в 10 ч. Ч. 5. Деревянные части зданий и лестницы. – СПб., 1903.
10. Архитектурные конструкции / под ред. З.А. Казбек-Казиева. – М.:
Архитектруа-С, 2006.
11. Калугин А.В. Деревянные конструкции / Перм. гос. техн. ун-т. –
Пермь, 2001.
12. Мансарды. Лестницы. Строительство мансарды. Изготовление лестниц: справочник / сост. В.И. Рыженко. – М.: Оникс, 2007. (В помощь домашнему мастеру).
13. Шепелев Н.П., Шумилов М.С. Реконструкция городской застройки:
учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 2000. – 271 с.
14. Строительные материалы: справочник / А.С. Болдырев, П.П. Золотов,
А.Н. Люсов [и др.]; под ред. А.С. Болдырева, П.П. Золотова. – М.: СИ, 1989.
15. Парамонова Т. Планировка дома как важнейший элемент при
строительстве. – М., 2004.
16. Блохин В.В. Архитектура интерьера зданий. – М., 2003.
17. Андреев В.С., Преображенский А.Б. Крыши, кровли, мансарды и
чердаки. Проектирование, монтаж / ООО ИКТЦ «ЛАДА». – М., 2011. – 256 с.
(серия «Ваш дом»).
57
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Архитектоника (от греч. Architektonike – строительное искусство) – художественное выражение структурных закономерностей конструкции здания. Архитектоника выявляется во взаимосвязи и взаиморасположении несущих и несомых частей, в ритмичном строе форм, делающем наглядными
статические усилия конструкции. Отчасти она проявляется и в пропорциях,
цветовом строе произведений и т.п. В более широком смысле архитектоника – композиционное строение любого произведения искусства, обусловливающее соотношение его главных и второстепенных элементов.
Аттик – стенка, расположенная над карнизом; аттиковый этаж: 1) низкий этаж выше карниза здания; 2) жилой этаж под скатной крышей.
Вальмовая, или шатровая крыша – крыша прямоугольного здания,
имеющая четыре ската, два из которых – трапециевидные (по длинным скатам), два – треугольные (по коротким скатам).
Дополнительный водоизоляционный ковер (рулонный или мастичный) – слои рулонных кровельных материалов или мастик, в том числе армированных стекломатериалами, выполняемые для усиления основного водоизоляционного ковра в ендовах, на карнизных участках, в местах примыканий
к стенам, шахтам и другим конструктивным элементам.
Дормер – выложенное из кирпича продолжение стены со стороны фасада для размещения вертикальных окон, имеет также декоративное значение и снаружи обычно украшается наличниками, лепными обрамлениями
и другими декоративными элементами.
Ендова – наклонный водосборный лоток на крыше, образованный пересечением ее скатов.
Жалюзи – светозащитные шторы, состоящие из горизонтальных или
вертикальных непрозрачных пластиковых или металлических пластин,
вращающихся на оси.
Затяжка – стальной или деревянный горизонтальный стержень, воспринимающий распор в арках, сводах, фермах.
Зеленые кровли (green kroof) – перспективный вид кровель, на поверхности которых высажен газон, мелкие кустарники, что позволяет организовать дополнительные зеленые зоны. Зеленые кровли – это частный
случай эксплуатируемой кровли, реализованный по традиционной или инверсионной технологии.
Интерьер (от фр. interieur – внутренний) – внутреннее пространство
помещения. Функциональное назначение интерьера определяет его архи58
тектурное решение (размер, пропорции и т.д.) и характер убранства, которые, в свою очередь, служат художественной выразительности интерьера.
Каркас – это система вертикальных и горизонтальных несущих стержневых элементов, воспринимающих нагрузку от здания и передающих ее на
фундамент.
Комфортность – наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности людей, совокупность бытовых удобств, благоустроенность и уют жилищ.
Контробрешетка – бруски сечением от 50×50 до 50×100 мм, прибиваемые поверх подкровельного гидроизоляционного материала к стропильным
балкам. Наличие контробрешетки способствует созданию вентилируемого
зазора в покрытии мансарды.
Кровля – верхний элемент покрытия (крыши), предохраняющий здание от проникновения атмосферных осадков.
Люкарна (от лат. lucerna – светильник, фр. lucarne) – оконный проем
в скате крыши, обычно чердачной, или куполе, с вертикальной рамой, закрытой по бокам и сверху. Устраивается по типу слухового окна.
Мансарда – чердачное помещение под крутой с изломом крышей, используемое для жилья или хозяйственных целей.
Мансардное окно – окно для освещения жилого помещения, устраиваемого в пределах мансарды под скатами крыши.
Мембрана – водонепроницаемый кровельный ковер, чаще однослойный, выполненный из полимерного кровельного материала, приклеиваемый, механически закрепляемый или свободно укладываемый на основание
под кровлю с последующим пригрузом.
Многосветные помещения – помещения, занимающие по высоте несколько этажей (уровней) по отношению к основной структуре здания.
Мостик холода – ограниченные по объему части строительных конструкций, через которые осуществляется повышенная теплоотдача.
Обрешетка – основание под кровлю из листовых, волнистых или
штучных материалов, состоящее из параллельно уложенных по скату стропил деревянных брусков или досок.
Оконный переплет – конструкция створки, состоящая из брусков и предназначенная для членения поля остекления с целью упрочнения или декоративного оформления створки.
Основание под кровлю – поверхность теплоизоляции, несущих плит
или стяжек, по которой укладывают слои водоизоляционного ковра (рулонного или мастичного), либо стропильные конструкции, обрешетка, контробрешетка, сплошной настил, по которым укладывают кровлю из штучных, волнистых или листовых материалов.
59
Подкровельное пространство – конструктивный зазор, обеспечивающий движение потока воздуха между кровельным материалом и теплоизоляцией (покрытой гидроизоляционной пленкой) в направлении от карнизного
свеса до выхода на коньке.
Покрытие (крыша) – верхняя ограждающая конструкция в здании для
защиты помещений от внешних климатических факторов и воздействий.
Покрытие (крыша) включает кровлю, основание под кровлю, подкровельный
водоизоляционный слой, теплоизоляцию, пароизоляцию и несущую конструкцию (железобетонные плиты, профнастил и др.).
Самовентиляция – система воздухообмена через каналы камер профилей или через встроенные в оконные блоки климатические клапаны, устанавливаемая в пластиковых окнах. Самовентиляция необходима для регулирования влажности воздуха в помещении и предотвращения выпадения
конденсата на внутренних поверхностях окон. В деревянных окнах системы
самовентиляции не устанавливаются, поскольку воздухообмен осуществляется естественным образом через поры древесины.
Слега – несущий элемент крыши, балка, уложенная параллельно верху стен.
Слуховое окно – окно на скате крыши, предназначенное для освещения и вентиляции чердачного помещения.
Стропильная система – это совокупность конструктивных элементов – стоек, раскосов, обрешетки, контробрешетки и т.д., составляющих остов или скелет кровли.
Уклон кровли – отношение падения участка кровли к его длине, выраженное относительной величиной в процентах (%) либо в градусах (°);
угол между линией наибольшего ската кровли и ее проекцией на горизонтальную плоскость.
Укосина – раскос, наклонно стоящая к стойке подпорка.
Фасад (фр. facade, от итал. facciata, от лат. faccia – лицо) – наружная
сторона здания или сооружения. В зависимости от конфигурации постройки
и ее окружения различают главный фасад, уличный фасад, боковые фасады,
уличный, дворовый, парковый и другие фасады. Пропорции, тектоническое
и декоративное членение фасада обычно обусловлены назначением сооружения, особенностями его стилистического, пространственного и конструктивного решения.
Ферма стропильная – решетчатая несущая конструкция, служащая
для перекрытия больших пролетов.
Фрикционные петли – поворотный механизм, позволяющий поворачивать оконную раму на 180°.
60
Фронтон (фр. fronton, от лат. frons, frontis – лоб, передняя часть стены) –
завершение (обычно треугольное, реже – лучковое) фасада здания, портика,
колоннады, ограниченное двумя скатами по бокам и карнизом у основания.
Поле фронтона (тимпан) часто украшается скульптурой.
Хребет (ребро) – линия пересечения двух скатов, образующих внешний наклонный угол.
Чердак (нежилое подкровельное пространство) – пространство между
перекрытием верхнего этажа, покрытием здания (крышей) и наружными
стенами, расположенными выше перекрытия верхнего этажа. Чердак может
быть техническим.
Щипец – верхняя часть главным образом торцовой стены здания, ограниченная двумя скатами крыши и не отделенная снизу карнизом.
Эвакуационные выходы – проемы в ограждающих конструкциях
строительного сооружения на путях эвакуации, отвечающие требованиям
эргономики и не имеющие устройств, препятствующих проходу людей.
61
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Стропильная система купола и мансарды
Рис. А.1. Устройство стропил купола церкви при подворье
Киево-Печерской Лавры: 1 – главка
62
Рис. А.2. Конструкции устройства мансард.
Первые чертежи устройства мансард из сборника
«Гражданская архитектура», СПб., 1898 г.
Рис. А.3. Черт. 1 – освещение через люкарну;
черт. 2 – через дормер (люкарна, отнесенная в плоскость фасада)
63
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Стропила сборные из досок
Рис. Б.1. Детали дощатых щитовых стропил: а – фрагмент (разрез) скатной крыши
из сборных стропил; б – узел сопряжения стропильного и карнизного щитов,
закрепление их при помощи скрутки из проволоки к кирпичной стене;
в – опорный узел на внутреннюю стену; г – узел опирания стропильного
щита на продольную раму; д – стропильная треугольная фермочка;
соединение в коньковом узле на накладках; е – общий вид продольной рамы;
совмещает роль прогонов и подкосов стропильных ног
64
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Виды узловых соединений элементов стропил
Рис. В.1. Плотничные, столярные и болтовые соединения стропил:
а – одинарным зубом; б – двойным зубом; в – соединение на конце затяжки;
г – дополнительное соединение сопряжений болтами и хомутами
Рис. В.2. Соединение стропил с помощью скоб и болтов:
а – соединение подкосов, «бабок» и затяжек; б – устройство свеса
при помощи балки; в – крепление стропильной ноги к бревнам сруба
и мауэрлату; 1 – подкос из 2 досок; 2 – болт; 3 – хомут; 4 – «бабка»;
5 – затяжка; 6 – балка; 7 – паз, который вырезают для соединения с мауэрлатом 8
65
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Состав мансардной крыши и узлы
Рис. Г.1. Принципиальное решение мансардной кровли
Рис. Г.2. Крыша мансардного этажа с коньковым аэратором
66
Рис. Г.3. Вентиляция подкровельного пространства через отверстия
в подшивке карниза
Рис. Г.4. Пример конструктивного решения узла
примыкания кровли к трубе при мансардной крыше
67
Рис. Г.5. Устройство дополнительной гидроизоляции в ендове
Рис. Г.6. Детали кровли
68
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Конструкция окон, используемых для освещения
мансард и чердаков
Рис. Д.1. Конструкция мансардного окна
69
г
Рис. Д.2. Способы установки слухового окна или люкарны в стропильную
конструкцию мансарды: а – установка слухового окна на смежные стропильные ноги;
б – установка люкарны на стропилах усиленного сечения; в – установка люкарны
с устройством дополнительных деревянных стенок; г – общий вид слухового окна
70
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
Кровельные материалы
а
б
в
г
д
е
ж
з
и
Рис. Е.1. Кровельные материалы: а – сланцевая кровля; б – профилированный
настил; в – металлочерепица; г – медная кровля; д – фальцевая кровля из материала
ALUZINK; е – кровля из цинк-титанового сплава; ж – кровля из стальных листов
с покрытием из пластоизоля и акриловых смол; з – кровля из листов ондулина
(или ондустила); и – керамическая черепица
71
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
Узлы скатных крыш
Рис. Ж.1. Вид свеса кровли
(снизу показана подшивка свеса досками)
Рис. Ж.2. Карнизный узел для кровли
из керамической черепицы
72
Рис. Ж.3. Общий принцип раскладки обрешетки под кровлю
из асбестоцементых волнистых листов. В коньке устанавливают один
или два коньковых бруса для крепления фасонной детали конька
Рис. Ж.4. Устройство кровли и водосточной воронки в ендове:
1 – вертикальный и горизонтальный фальцы, при помощи которых соединяются
кровельные стальные листы; 2 – ендова; 3 – настенный желоб из кровельной
стали, крепится крюками 5 из полосовой стали; 4 – свес кровли, устраивается
по сплошной обрешетке; 6 – кровельные листы, соединенные вертикальным
фальцевым соединением; 7 – обрешетка; 8 – Т-образные костыли из стали
для крепления свеса кровли; 9 – приемная воронка; 10 – водосточная труба
73
ПРИЛОЖЕНИЕ З
Традиционная дерновая зеленая крыша
74
Учебное издание
Курякова Наталия Борисовна,
Шептуха Татьяна Семеновна
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СКАТНЫХ
КРЫШ И МАНСАРД
Учебно-методическое пособие
Редактор и корректор И.А. Мангасарова
________________________________________________________________________
Подписано в печать 5.05.2016. Формат 60×90/8.
Усл. печ. л. 9,5. Тираж 100 экз. Заказ № 70/2016.
________________________________________________________________________
Издательство
Пермского национального исследовательского
политехнического университета.
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, к. 113.
Тел. (342) 219-80-33.