Читать книгу: «Крыши и кровли»

Введение

Вопросы качественного изготовления крыш интересовали человечество с глубокой древности. Наши предки к важным эксплуатационным параметрам крыши, кровли, крова добавляли еще одно: кров укрывает в том числе и от злых сил. Иными словами, разные цивилизации, разные народы в разное время крыше придавали мистическое значение и некий сакральный смысл. Такой взгляд сформировал в разных культурах устойчивые традиции, связанные с методикой возведения крыш и их конструкцией.

Крыша – это завершающая часть дома, которая служит для защиты от атмосферных осадков и состоит из несущей части и кровли. Она придает дому индивидуальный облик, поэтому должна иметь законченный вид и гармонично вписываться в общий архитектурный ансамбль дома. Кроме того, правильно выбранная конструкция крыши позволяет значительно расширить полезную площадь дома и оборудовать под ней дополнительные жилые помещения.

В этом случае к крыше предъявляются дополнительные требования по теплоизоляции, пароизоляции и вентиляции ее элементов. Нельзя забывать и о надежности несущих конструкций (стропильной системы и обрешетки), так как от этого зависит не только комфорт, но и безопасность будущих жителей. По конфигурации крыши могут быть двухскатными, вальмовыми, полувальмовыми (если вальма не доходит до карниза), четырехскатными или вообще плоскими. Дома в зависимости от архитектурного решения могут иметь два, три, а иногда и четыре фронтона, тогда крыша приобретает еще более сложную форму с множеством взаимно пересекающихся поверхностей.

Современные крыши – это, прежде всего, новые материалы и технические решения, улучшающие такие показатели, как надежность, долговечность и эстетический вид дома.

Выбор материалов кровельной системы должен быть основан на принципе согласования сроков службы всех составляющих. Главным экономическим показателем при выборе кровельного материала является не стоимость за единицу площади конкретного кровельного покрытия, а стоимость всей кровельной системы при заданных сроке службы и эксплуатационных характеристиках. Надежность и долговечность крыши обеспечивается также правильным выполнением работ по монтажу (обустройству) всей кровельной системы. Ветровые нагрузки, скопления снега и льда на крышах в зимний период, некорректно рассчитанные силовые элементы крыши – все это может привести к обрушению кровли. Необходимо учитывать и отрывающую силу ветра, который может разрушить кровельное покрытие. Немаловажным фактором является и пожаробезопасность крыши.

Крыша и ее элементы

Крыша современного дома может иметь самую причудливую архитектуру, но при этом любая крыша включает общие элементы, каждый из которых требует тщательного исполнения.

При двухскатной крыше верхняя остроугольная часть торцевой стены дома, ограниченная обоими скатами и не отделенная карнизом, называется щипцом. Фронтон образуется в том случае, если фасадная стена также завершается треугольной частью, ограниченной сверху двумя скатами и карнизом у основания.

Конструкция крыши для квадратного в плане здания, решенная на четыре ската, называется шатровой, а ее треугольный торцевой скат – вальмой.

Выбирая конструкцию крыши, особое внимание необходимо обратить на карнизы, которые образуются выступающими за плоскость стен стропилами. С одной стороны, их размер должен быть достаточным для того, чтобы препятствовать попаданию стекающей воды на стены, с другой – он не должен слишком нависать над окнами, визуально принижая само здание. Кроме того, чем сложнее форма крыши, тем больше она имеет ендов, ребер, примыканий к стенам и т. д., которые значительно усложняют работы и ограничивают применение некоторых кровельных материалов.

1 – конек; 2 – карниз; 3 – фронтон; 4 – прогоны, выступающие за плоскость фронтона; 5 – скат; 6 – двухскатный козырек, опирающийся на прогоны.

Двухскатная крыша позволяет оборудовать под ней полноценные жилые помещения с естественным дневным освещением. Это дает возможность увеличить общую площадь дома на 50–70 %. Форма крыши здесь создается простой стропильной системой. Она требует минимального количества фасонных изделий, что значительно снижает затраты при строительстве.

Уклон скатов крыши принимают, как правило, больше 40–45°, при железных кровлях – 16–22°. В зависимости от типа кровли крыша может иметь некоторые конструктивные особенности, о которых мы поговорим ниже.

1 – конек; 2 – прогоны; 3 – открытые внешние стропила;

4 – скат; 5 – двухскатный козырек, образованный внешними стропилами и опирающийся на прогоны; 6 – карниз.

Строгость и простота двухскатной крыши в этом доме компенсируется дополнительными архитектурными деталями. Такая крыша имеет минимальное количество сопряжений и изгибов, что позволяет использовать любые кровельные материалы, значительно снижает трудозатраты при изготовлении стропильной системы и монтаже кровли.

1 – конек; 2 – вальма; 3 – ребра; 4 – ендовы; 5 – скат.

Вальмовая крыша существенно ограничивает возможности использования расположенного под ней пространства. Устройство надстройки здесь, скорее всего, продиктовано необходимостью естественного освещения помещений второго этажа. Угловой излом еще более усложняет форму крыши. Достаточно сложная стропильная система, дополнительный расход кровельных материалов, связанный с косой резкой черепицы, большое количество ендов, ребер и примыканий, а также фасонных изделий значительно увеличивают стоимость кровли. Видимо, такое архитектурное решение дома продиктовано вкусами его хозяина.

1 – конек; 2 – полувальма; 3 – ребра; 4 – выступающие прогоны; 5 – скат.

Полувальмовая крыша прекрасно вмещает под собой дополнительные жилые помещения, которые составляют 70 % от площади первого этажа. Конечно, такая конструкция несколько тяжеловесна, но в сочетании с легким балконом, изящными оконными переплетами и другими деталями ее можно признать вполне удовлетворительной.

1 – конек; 2 – скат; 3 – ендова; 4 – прогоны; 5 – коньковый брус; 6 – двухскатный козырек; 7 – карниз.

Двухскатная крыша с третьим фронтоном позволяет оборудовать под крышей помещения любого назначения с прекрасным естественным освещением. Стены первого этажа здесь подняты примерно на 1 м выше перекрытия первого этажа, что позволило значительно расширить второй этаж и превратить его в полноценный жилой блок для второй семьи. При этом далеко выступающие карниз и двухскатный козырек не принижают здания и позволяют разместить под ними защищенные от дождя уютные уголки для отдыха. Здесь некоторое усложнение крыши с экономической точки зрения можно считать вполне обоснованным.

Крыши могут быть утепленными (в случае устройства мансарды) и холодными (с утеплением чердачного перекрытия). Утепленные крыши сложнее и значительно дороже, но это с лихвой окупается значительным увеличением полезной площади (иногда до 70 %). В холодных крышах кровельный материал укладывают на гидроизоляционный слой. В теплых крышах кроме гидроизоляции присутствуют теплоизолирующий слой и пароизоляция. Кроме того, теплые крыши требуют хорошо продуманной вентиляции.

Основная задача крыши заключается в защите дома от осадков (дождя, снега, росы). Гидроизоляция, которая укладывается под кровлю, является дополнительной средством такой защиты в случае ее повреждения. Кроме того, при монтаже некоторых штучных кровельных материалов возникают зазоры между элементами, в которые может проникать снег или дождевая вода (при сильных порывах ветра). Гидроизоляция также служит защитой от конденсата – влаги, которая содержится в теплом воздухе и выпадает в виде росы при соприкосновении с внутренней поверхностью холодной кровли. Эта влага, попадая на теплоизоляцию, значительно ухудшает ее свойства, а мокрые деревянные конструкции склонны к гниению. В качестве гидроизоляции используются рубероид или специальные пленки. Пленки условно можно разделить на «дышащие» и «недышащие». «Дышащие» пленки не пропускают наружную влагу, но позволяют пару свободно покидать утеплитель и в свою очередь могут быть диффузионными и супердиффузионными.

Диффузионные армированные пленки имеют мельчайшие дырочки, которые пропускают пар, но не пропускают влагу.

Такие пленки не рекомендуется укладывать непосредственно на утеплитель во избежание парникового эффекта. Они требуют двух вентиляционных контуров: между утеплителем и гидроизоляцией, а также между изоляцией и кровельным покрытием.

Супердиффузионные пленки – это нетканые волокнистые материалы, которые хорошо пропускают пар и могут укладываться непосредственно на утеплитель, являясь одновременно ветрозащитой и препятствуя выветриванию тепла.

«Недышащие» полиэтиленовые пленки не пропускают и влагу и пар и предполагают два контура вентиляции, что существенно увеличивает толщину кровли.

Любые гидроизоляционные пленки должны быть трудно сгораемыми, обладать соответствующей прочностью на разрыв и быть устойчивыми к перепадам температур. Гидроизоляция должна быть устроена под всем кровельным покрытием с плотным примыканием к стенам и трубам.

Для утепления крыши используются, как правило стекло- и минераловатные плиты и маты (особенно в крышах сложной конфигурации). Волоконная структура этих материалов позволяет им удерживать в себе неподвижный воздух и придает хорошие теплоизолирующие свойства.

Волокна стекловаты изготовлены из стекла, а минеральной ваты – из расплавленного камня базальтовых пород. С точки зрения эксплуатационных характеристик минеральная вата является более предпочтительной, так как она жестче и лучше держится в наклонном межстропильном пространстве, хорошо защищает несущую конструкцию от огня при температуре до 1000 °C, а при ее монтаже не требуются перчатки и респиратор. Существенным недостатком минеральной ваты является ее относительно высокая стоимость.

Толщина теплоизолирующего слоя должна быть не менее 100 мм и, в случае использования нескольких слоев утеплителя, каждый последующий слой должен перекрывать швы предыдущего. Укладывая утеплитель, необходимо обеспечить плотное его прилегание к мауэрлатам, стропилам и в зоне примыкания крыши к фронтонам, чтобы исключить возникновение «мостиков холода».

В каждом жилом доме в воздухе содержится водяной пар, который по законам конвекции поднимается из нижних помещений в верхние и, в конце концов, собирается под кровлей, где, соприкасаясь с холодными поверхностями, может конденсироваться и в виде влаги проникать в теплоизоляцию, значительно снижая ее теплоизоляционные свойства. Если стены и потолок мансарды отделаны материалом, не пропускающим пар, то этого может быть достаточно, чтобы исключить попадание влаги в утеплитель. Однако чаще для исключения этого крайне нежелательного эффекта теплоизоляцию изнутри защищают пароизоляцией – пленкой из полиэтилена или полипропилена. Иногда для создания защиты от пара используют картон высокой плотности с двухсторонним полимерным покрытием. Устанавливая пароизоляцию, необходимо помнить, что у пара высокая проникающая способность, и тщательно герметизировать швы и места примыкания к несущим конструкциям, а также дымовым трубам.

Правильно устроенная крыша должна проветриваться. Особенно это важно для утепленных крыш со сложной конфигурацией, где влага в виде пара может проникать в утеплитель, снижая его теплоизоляционные свойства. Кроме того, в местах примыкания утеплителя к деревянным конструкциям могут возникать зоны повышенной влажности и вызывать гнилостные процессы. Проветриваться должны пространство над гидроизоляцией и под гидроизоляцией в каждом стропильном пролете, а также «мини-чердак» – пространство над плоским утепленным перекрытием мансарды. При этом приток воздуха, как правило, осуществляется через зазор на свесе карниза, а вытяжка – через вентиляционный элемент на коньке или на скате. В простых двухскатных крышах такую двухконтурную вентиляцию устроить нетрудно. Гораздо сложнее обеспечить ее в «навороченных» крышах (особенно в нижнем контуре), в которых дымовые трубы, вентиляционные шахты и другие конструктивные элементы создают препятствия для притока и вытяжки воздуха.

КРЫША ДОЛЖНА ОБЛАДАТЬ СЛЕДУЮЩИМИ КАЧЕСТВАМИ:

❐ влагонепроницаемостью;

❐ усточивостью, как к вертикальной – снеговой, так и горизонтальной – ветровой (продольной и поперечной) нагрузкам;

❐ низкой теплопроводностью;

❐ хорошей вентилируемостью всех элементов;

❐ оригинальной формой, придающей дому идивидуальный облик и позволяющей максимально использовать подкрышное пространство;

❐ простотой в монтаже;

❐ надежным кровельным материалом, к которому в свою очередь предъявляются высокие требования по жесткости, прочности, звукопоглощению, долговечности, внешнему виду, сложности монтажа как самой кровли, так и отдельных конструктивных элементов (коньков, ендов, ребер, примыканий к трубам и стенам);

❐ доступной ценой.

Такое замкнутое пространство

может получиться, когда стропила внизу упираются в брус ендовы, а вверху – в хребет вальмовой крыши, поэтому в таком случае для гидроизоляции используют супердиффузионную пленку (она не требует внутреннего контура вентиляции). Конечно, в этом вопросе нет универсальных решений. Мы лишь подчеркиваем необходимость обеспечения вентиляции и тщательного подхода к этой проблеме еще на стадии проектирования.

Актуальной сегодня является и проблема экологической безопасности. Так, кислотные дожди, например, растворяют медные кровли, загрязняя при этом окружающую среду вредными соединениями меди. Повсеместно отказываются от применения и асбоцементных кровельных покрытий.

При устройстве крыши необходимо учитывать и защиту деревянных конструкций от воздействия различных грибков и плесени, которые не только разрушают элементы крыши, но и пагубно влияют на здоровье человека.

Стропильная система

Устойчивость и прочность крыши целиком зависит от ее несущей конструкции – стропильной системы. Чем мощнее и надежнее несущая конструкция крыши, тем большую нагрузку она может выдержать.

Для получения жесткого каркаса стропила скрепляют между собой, а чтобы крышу не сорвало ветром, каркас надежно связывают с коробкой дома. Чаще всего при строительстве загородных домов используют деревянные стропила. Они просты в изготовлении, легко устанавливаются, для их монтажа не нужен подъемный кран, который необходим для железобетонных стропил. К тому же деревянные стропила можно «подогнать» по месту – т. е. укоротить, подтесать, нарастить, что иногда приходится делать из-за ошибок при возведении стен. Проделать подобные действия с металлическими стропилами довольно трудно, а с железобетонными конструкциями и вовсе невозможно. Именно поэтому железобетон и металл – несмотря на то, что они долговечнее и крепче дерева – используются только при строительстве больших каменных, кирпичных или железобетонных домов с тяжелыми кровлями сложных конструкций. К тому же настелить кровлю на железобетон или металл сложнее, чем на дерево. И ведь было же время, когда во всех случаях жизни применяли только деревянные стропильные системы, поскольку других просто не было.

Искусство древних русских мастеров позволяло обходиться при соединении стропил без единого гвоздя. Дома и храмы, собранные по такой технологии, стоят на севере России по двести и более лет, выдерживая ураганные порывы ветра, сильные снегопады и проливные дожди. Однако сегодня для монтажа стропил строители предпочитают использовать дополнительные элементы – гвозди, болты, шурупы, скобы, хомуты. Они же используются и для укрепления несущей системы крыши. Самым слабым является, конечно, гвоздевое соединение стропил, поскольку по мере высыхания древесины оно теряет прочность и надежность (расшатывается). Соединения с помощью болтов более надежны. Правда, специалисты утверждают, что отверстия, которые сверлят для установки болтов, несколько ослабляют деревянные стропила. И поэтому предпочтение обычно отдают скобам и хомутам, но на практике часто используют комбинации различных соединений.

Однако существуют и более современные – промышленные методы производства деревянных стропильных систем, в том числе и для частных загородных домов. Их суть заключается в том, что весь процесс изготовления стропил проходит в заводских цехах – очень технологично и едва ли не с машиностроительной точностью. Здесь же стропила соединяются друг с другом в крупные конструктивные элементы – фермы, причем нетрадиционным способом, а с помощью стыковых планок (иначе их называют гвоздевыми пластинами). Эти планки вдавливают в стропила с помощью мощного пресса, чем и достигается особая прочность соединений. При этом структура дерева не повреждается, а только лишь уплотняется. К тому же стыковые планки практически исключают перемещения деревянных элементов стропильной системы в процессе их естественного усыхания.

Готовые фермы привозят на стройплощадку и собирают в единую стропильную систему как конструктор. Подобные технологии обеспечивают не только высокую точность соблюдения расчетных размеров и простоту монтажа, но и значительно снижают сроки монтажных работ. Компании, использующие готовые заводские стропила, утверждают, что они способны сократить расход материалов до 25 % по сравнению с традиционными методами.

Кроме того, противопожарную и антисептическую пропитку деревянные стропила тоже могут проходить в заводских условиях. Это дает максимальную глубину проникновения защитных составов в структуру дерева. Чем лучше и качественнее выполнены эти операции, тем дольше будет служить стропильная система вашего дома. Ее не будут есть жучки, и она не сгниет, покрывшись плесенью.

Несущая конструкция крыши состоит из стропил с затяжкой, подкосов, прогонов и обрешетки.

Дерево для такой конструкции является, безусловно, наиболее удобным и экономичным материалом – легким, прочным, легкообрабатываемым.

Древесину, предназначенную для изготовления элементов крыши, рекомендуется пропитывать антисептиками, но, как показывает практика, при хорошей вентиляции чердачного отделения деревянные конструкции гниению не подвергаются.

Несущая часть рассчитывается на ветровую и снеговую нагрузку. Чем выше дом и больше уклон крыши, тем больше ветровая нагрузка. Однако большой уклон крыши дает возможность под крышей устроить мансардный этаж и обеспечивает лучший сход снега.

Нагрузка на конструкции зависит от толщины снегового покрова и материала кровли. Так, для крыши с уклоном более 50° снеговая нагрузка не учитывается, а для других видов кровли и уклонов принимается в зависимости от района строительства. Для центральных районов Европы эта нагрузка принимается около 100 кг/м². Нагрузка от самой кровли зависит от типа кровельного материала. Нагрузка от кровли из асбестоцементных л истов составляет приблизительно 15 кг/м², а из пазовой обожженной черепицы – 45–50 кг/м².

При индивидуальном способе строительства важно также, чтобы конфигурация крыши была простой, легкой в изготовлении и монтаже, поэтому в большинстве случаев применяется простейшая несущая конструкция. Наиболее универсальной и распространенной конструкцией являются стропила с затяжками. Она применяется при больших безопорных пролетах (5—12 м) и уклоне кровли от 25–67°. Рекомендуемый угол наклона крыши составляет 35–40°.

Конструкция крыши состоит из стропильных ног, соединяемых в коньке врубкой либо металлическими накладками. Стропила опираются на мауэрлат, расположенный на верхней кромке стены, который представляет собой брус, уложенный сверху по периметру наружной стены. Служит крайней нижней опорой для стропил. Как правило, мауэрлат изготавливается из дерева, однако при строительстве металлического кровельного каркаса для изготовления мауэрлата может применяться швеллер, двутавр и др.

Мауэрлат кладется с некоторым отступом от внешней кромки стены и крепится к ней. Снизу изолируется водонепроницаемым материалом (например, рубероидом), предотвращающим гниение древесины. Каждое звено мауэрлата связывается с двумя соседними, что вкупе с креплением к стропилам создает надежную, устойчивую конструкцию по всему периметру кровельной системы.

При балочном перекрытии возможна иная конструкция – с опорой стропильных ног на «кобылки» – короткие балки, лежащие на балках перекрытия и являющиеся как бы продолжением стропильных ног. Стропильные ноги для увеличения жесткости конструкции соединены горизонтальным элементом – затяжкой. Обычно затяжку располагают в середине стропильной ноги либо немного выше. При этом нижняя часть стропильной ноги (от мауэрлата или кобылки) до затяжки должна быть не длиннее 4,5 м, а от затяжки до конька – не более 2,7 м. Есть два основных типа конструкции крыши, применение которых зависит от величины пролета. Если длина затяжки не превышает 3,5 м, можно использовать классическую конструкцию с затяжками. Если предполагается жилой мансардный этаж, нижняя грань затяжки должна располагаться на высоте не менее 2 м над уровнем пола. Для обеспечения необходимой высоты мансарды при небольшом уклоне крыши понадобится возведение мансардной стены. В этом случае часть распорных нагрузок от кровли приходится на стену мансарды. Поэтому ее придется усилить железобетонным поясом и столбами.

При широкой крыше и, соответственно, слишком длинных затяжках применяют конструкцию с прогонами и затяжками. В данном случае затяжки подпираются стропильными балками. Эта конструкция требует установки дополнительных деревянных балок основания, на которые опираются столбы, передающие нагрузку от стропильных балок. При пролете крыши 7,5—10 м достаточно одной стропильной балки, если пролет 9—12 м, устанавливают две. Несущие столбы должны быть усилены подкосами, увеличивающими жесткость конструкции и подпирающими стропильную балку.

Какой бы конструкции ни была крыша, необходимо обеспечить ей достаточную продольную жесткость. Для предохранения стропильных конструкций от опрокидывания при монтаже, сразу после установки стропила со стороны чердачного пространства соединяют диагональными досками. Дополнительно усиливают жесткость конструкции коньковые прогоны. Если же диагональные (так называемые ветровые) доски врезаны в стропильные ноги либо чердачное помещение – нежилое, то их можно оставить и после окончания монтажа конструкции для дополнительного усиления.

Стропила или стропильные фермы бывают наслонные (самый распространенный вариант) и висячие. Основная стропильная конструкция – треугольник, как наиболее жесткая и экономичная. Сложные стропильные фермы состоят из стропильных балок (стропильных ног), затяжек, ригелей, стоек, подкосов и других дополнительных элементов.

Наслонные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной. Они состоят из двух наклонных стропильных ног, нижними концами опирающихся на продольные брусья – мауэрлаты, верхними – на коньковый прогон, поддерживаемый стойками, устанавливаемыми на лежень на внутренней несущей стене. Лежень и мауэрлат распределяют нагрузки на стены. Если нет внутренних продольных стен, стропила опирают на внутренние поперечные стены или столбы. Расстояние между опорами не должно превышать 6,5 м. Дополнительная опора позволяет увеличивать ширину перекрываемого помещения до 12 м, а две дополнительные опоры – до 15–16 м. С увеличением пролета конструкция усложняется за счет введения дополнительных элементов – стоек, подкосов, увеличивающих поперечную жесткость и устойчивость стропильной системы в целом и превращающих стропильную конструкцию в ферму.

Висячие стропила применяют там, где нет внутренних опор; их опирают только на наружные стены. Висячие стропила состоят из наклонных стропильных ног и затяжки – горизонтального бруса для восприятия распора от стропильных ног. Нижние концы стропильных ног опираются через затяжку на мауэрлаты, верхние соединяются между собой у конька. Простейшие висячие стропила – симметричная треугольная ферма. Величина перекрываемого пространства при этом составляет 7—12 м. Для усиления конструкции предусматривают дополнительную горизонтальную стяжку – ригель. Висячие стропила трудоемки в изготовлении и обходятся значительно дороже наслонных, поэтому для снижения стоимости крыши иногда создают комбинированные стропильные системы, состоящих как из висячих, так и наслонных стропил.

В деревянных и брусовых домах стропильные ноги опираются на верхние венцы, составляющие горизонтальный ряд сруба, в каркасных – на верхнюю обвязку. В каменных (кирпичных, легкобетонных) домах для опирания стропильных ног используют мауэрлаты (подстропильные брусья), служащие для закрепления концов ног и распределения давления от крыши на большую площадь каменной кладки. Если стропильные ноги ставят редко, мауэрлаты представляют собой короткие брусья (коротыши) длиной 500–700 мм; при частом расположении стропильных ног мауэрлат укладывают по всей длине стены. Все деревянные элементы стропил изолируют от каменной кладки слоем гидроизоляционного материала.

При четырехскатных или более сложных формах крыш стропильные конструкции усложняются. В местах пересечения скатов ставят диагональные стропильные ноги. На них опирают короткие стропильные ноги торцевых скатов. Верхними концами диагональные ноги опираются на консоль конькового бруса или коротыш в месте стыка стропильных ног у конька; нижними – на мауэрлаты в месте их стыкования в углу. Диагональные ноги имеют большую длину и несут значительную нагрузку, поэтому их поддерживают промежуточной опорой. На мансардных крышах применяют фермы особых конструкций с межэтажным перекрытием вместо затяжки.

Простейшая несущая конструкция для двухскатной крыши состоит из стропильных ног, двойных затяжек, конькового бруса. Стены первого этажа здесь подняты над уровнем перекрытия, что позволяет существенно расширить площадь мансарды; стропильные ноги опираются на деревянные мауэрлаты, закрепленные анкерными болтами к несущей стене. Поверхность мауэрлата отделена от стены сплошной гидроизоляцией (рубероид на битумной мастике). Средние затяжки придают конструкции необходимую жесткость и одновременно могут являться несущими элементами для чердачного перекрытия. Такие стропила называются висячими. Благодаря многим преимуществам эта конструкция широко применяется при строительстве индивидуальных домов.

На стропильную систему набивается обрешетка, которая служит основой для кровельного покрытия. Она может быть сплошной и разреженной. Выбор обрешетки зависит от типа кровли. Сплошной настил укладывают под гибкую черепицу Разреженную обрешетку устраивают для натуральной черепицы, керамической черепицы и металлочерепицы, фальцевой металлической кровли, из пиленых брусков хвойных пород обычно сечением (30–50) × 50 мм.

ДЛЯ ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ФОРМЫ КРЫШИ МОГУТ БЫТЬ ПРИМЕНЕНЫ РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ СТРОПИЛЬНЫХ СИСТЕМ. ОСНОВНЫМИ ФАКТОРАМИ ПРИ ВЫБОРЕ КОНСТРУКЦИЙ ЯВЛЯЮТСЯ:

❐ расположение несущих стен и расстояние между ними. Безопорные пролеты классифицируют по размеру на малые (до 5 м) и большие (свыше 5 м);

❐ высота чердачного помещения для жилого должна быть не менее 2,5 м, для нежилого достаточно 1,9 м;

❐ угол наклона крыши;

❐ нагрузки, где помимо собственного веса конструкции крыши и кровли необходимо учесть дополнительные нагрузки от погодных факторов (ветер, осадки, снеговая нагрузка).

При этом расстояние между брусками принимают в соответствии с размерами и прочностью кровельных плит и листов. Для черепичных покрытий оно зависит от длины черепицы и уклона крыши, для металлочерепицы – от длины волны и т. д. Толщину настила и сечение брусков обрешетки определяют уклон ската, вид кровельного материала и шаг стропил. Стыки брусков или досок должны располагаться на опорах, а длина их – быть не меньше двух пролетов между опорами. Вокруг дымоходов и других выступающих элементов, в ендовах, на карнизах обрешеткой служит настил из обрезной доски сечением 25 × (100–150) мм. Элементы обрешетки (доски, бруски) прибивают к стропильным ногам оцинкованными гвоздями.

Детали и узлы соединений

Многие виды соединительных узлов стропильной системы могут быть унифицированы и выполнены с использованием элементов, изготовленных из листовой стали.

Для соединения деревянных элементов применяются гвозди, шурупы, нагели, болты и шпонки установленного диаметра, гвоздевые пластины. Монтаж стропильной системы начинают с выравнивания стяжкой верхней поверхности несущих стен. На стяжку укладывают гидроизоляцию, а поверх нее мауэрлаты и лежень. Далее собирают подстропильную опорную конструкцию из стоек, прогонов, подкосов и устанавливают сначала крайние стропила, а затем промежуточные. Расстояние между фермами определяется конструкцией системы и несущей способности обрешетки.

Различные исполнения крыши. В целом исполнение крыши зависит от ее конфигурации, уклонов скатов, типа несущей конструкции, вида кровельного покрытия, а также требований, предъявляемых к тепло- и звукоизоляции.

Так, значительное увеличение цен на энергоносители диктует повышенные требования к тепловому контуру всего здания, одним из основных элементов которого является крыша. Использование различных гидроизолирующих материалов требует создания соответствующей системы вентиляции. Тип кровельного покрытия и наличие в доме жилых мансардных помещений также может существенно влиять на исполнение крыши.

Способы и виды соединений деревянных конструкций

Традиционные соединения. Сюда относятся многообразные соединения, прошедшие в деревянном зодчестве многовековую проверку и зарекомендовавшие себя как наиболее подходящие для строительного лесоматериала. Из-за своих недостатков (ослабления древесины, больших трудозатрат, сложности выполнения) в настоящее время они находят ограниченное применение, поэтому мы рассмотрим только важнейшие из них.

Врубки. Для раскосов, работающих на сжатие, врубки представляют собой единственное плотницкое соединение, способность которого выдерживать нагрузки может быть с некоторой степенью точности выражена математически. Из различных способов выполнения этого соединения самое большое значение придается простой лобовой врубке, врубке задним зубом и врубке двойным зубом.

Предпочтение следует отдавать простой врубке, так как при врубке задним и двойным зубом необходимо соблюдать более высокие требования к точности соединения частей. Плохо подогнанные плоскости часто приводят к продольному растрескиванию подкосов.

Соединения на шпонках. Такие соединения работают главным образом на смятие и срез. Шпонки в виде прямоугольных или круглых шайб, тарелок, колец вставляются в подготовленные заранее соответствующие углубления в древесине или впрессовываются в нее своими зазубренными или штифтообразными когтями. Возможны и смешанные типы шпонок.

Прямоугольные шпонки, несущая способность которых может быть рассчитана, изготовляются главным образом из древесины твердых пород. Они вводятся в соответствующие пазы соединяемых деревянных элементов. Их несущая способность зависит от глубины врезки td, длины шпонки Id и расстояния между шпонками е, в результате чего особое значение имеет соотношение Id: td. Точно так же работают Т-образные стальные шпонки. Возникающие из-за поворота шпонок дополнительные поперечные силы (распор) должны восприниматься с помощью стяжных болтов. Из-за высокой трудоемкости создания пазов в балках призматические шпонки из твердой древесины и стальные Т-образные шпонки имеют ограниченное применение.

Шпонки особых типов изготавливаются, как правило, из стали или легких металлов и применяются совместно со стяжными болтами. Соединения на таких шпонках удобны в исполнении, они хорошо воспринимают как растягивающие, так и сжимающие усилия, а также изгибающие моменты.

Для соединения стальных элементов с деревянными используются односторонние шпонки. Срезывающее усилие при этом воспринимается либо шпонками, либо болтами. Во втором случае отверстие, просверливаемое в стальном элементе, должно быть максимум на 0,2 мм больше нормального диаметра болтов.

Стержневые крепежные детали и область их применения.

Болты. К ним относятся в первую очередь болты с резьбой, пронизывающие соединяемые деревянные элементы перпендикулярно их поверхности и работающие главным образом на изгиб, в то время как в соединяемых элементах возникают напряжения смятия древесины по контуру отверстия и напряжения среза.

Болты вводятся в отверстия, диаметр которых больше диаметра болта приблизительно на 1 мм. У стягивающих болтов под головкой и гайкой устанавливаются шайбы.

Силовые болтовые соединения должны иметь не менее двух болтов диаметром не менее 12 и не более 24 мм. Рекомендуется устанавливать по обе стороны большие и толстые шайбы.

Минимальные расстояния между болтами и минимальные удаления от кромок дерева устанавливаются с учетом допускаемых напряжений скалывания древесины. Поскольку диаметр отверстий больше диаметра болтов, то при недостаточной стягивающей силе еще до загружения возникают сравнительно большие деформации.

Из-за усадки древесины при высыхании и ползучести под влиянием давления поперек волокон эффект стягивания даже первоначально должным образом затянутого болта постепенно снижается и в конце концов исчезает. Поэтому в капитальных строениях, которые требуют надежности и устойчивости формы, болты могут применяться для передачи силы только в том случае, если с помощью специальных мер будет предотвращено возникновение сдвига в швах контакта. Например, могут быть использованы калиброванные отверстия, т. е. такие, в которых диаметр отверстия равен диаметру болта, или же проведено последующее заполнение промежутка между стержнем болта и краями отверстия.

У клееных элементов, поставляемых в сухом виде, последующая усадка, как правило, не наблюдается. Здесь может применяться соединение исключительно на болтах, но только в том случае, если гарантировано многократное подтягивание еще до полного нагружения.

Болты применяются, главным образом, во временных конструкциях, лесах, нестандартных сооружениях (сараи, сельскохозяйственные постройки и т. д.) как работающие на растяжение при подвеске строительных элементов и как ненесущие соединения в виде прихватывающих и зажимных болтов.

Предельно допустимая нагрузка определяется в первую очередь диаметром болта и напряжением смятия по контуру отверстия.

Стержневые нагели – это цилиндрические стальные стержни, как правило, без гайки и резьбы, которые вгоняются в просверленные отверстия уменьшенного на 0,2–0,5 мм диаметра.

Применение стержневых нагелей имеет большое значение для несущих соединений, так как при нем можно не опасаться деформаций из-за выборки зазоров в отверстиях и ползучести.

Соединения с помощью стержневых нагелей позволяют добиться высоких показателей: при небольшой площади они могут воспринимать сравнительно большие усилия. Их лучше всего применять для пакетов досок, а также для соединения со стальными элементами, находящимися внутри конструкции.

Следует использовать не более четырех стержней на соединение. Минимальный диаметр стержневого нагеля – 8 мм. Хотя благодаря плотной посадке стержневого нагеля в древесине можно рассчитывать на достаточную страховку от сдвига, в нескольких местах соединения нужно устанавливать дополнительные нерасчетные стяжные болты или несущие стержневые нагели со шляпкой.

Несущая способность нагеля ограничивается его изгибом и смятием контура отверстия.

Гвозди. Обычный проволочный гвоздь является надежным средством соединения несущих деревянных элементов при усилиях сдвига.

Обычно круглые проволочные гвозди с потайной головкой забиваются без предварительного сверления древесины. При этом волокна древесины в основном отжимаются в стороны и прорезаются только на участке острия гвоздя. Ввиду опасности раскалывания древесины необходимо учитывать ее толщину, расстояние между гвоздями и глубину их забивания в зависимости от диаметра.

Чтобы по возможности предотвратить коробление или перекос деревянных элементов, следует выдерживать максимальное расстояние между гвоздями. Для строительных элементов, не защищенных от атмосферных воздействий, следует применять гвозди только в антикоррозионном исполнении.

Гвозди могут работать также на выдергивание. Однако поскольку сопротивление выдергиванию у проволочных гвоздей по мере высыхания древесины значительно уменьшается, применение гвоздей, работающих на выдергивание, следует ограничить такими строительными элементами, как опалубка, стропила, стойки и т. д. и только для усилий, действующих кратковременно, например отсасывающих сил ветра.

Для восприятия постоянных выдергивающих усилий, которые возникают в подвесных потолках и т. п., гвозди с гладким стержнем не применяются. Даже после многолетнего срока службы деревянных конструкций из-за падения сопротивления выдергиванию наблюдаются случаи разрушения таких соединений.

Гвоздевые соединения с предварительным сверлением рекомендуется применять для пород древесины с повышенной раскалываемостью, (например для лиственницы), при гвоздях большого диаметра, при затрудненном доступе, а также везде, где к малой площади прилагается большое усилие.

Дубовая и буковая древесина перед забивкой гвоздей всегда предварительно сверлится. В этом случае, чтобы добиться хорошего зажима без дополнительной опасности раскалывания, диаметр просверливаемых отверстий должен составлять 85 % диаметра гвоздей. Если учесть, что исходя из усилий раскалывания древесины гвозди диаметром до 4,2 мм можно забивать с шагом меньшим, чем шаг более толстых гвоздей (минимальные промежутки устанавливаются в зависимости от диаметра гвоздей), то получается, что 1 см² площади гвоздей меньшего диаметра может воспринять большие усилия, чем 1 см² гвоздей больших диаметров. Гвозди с предварительно просверленными отверстиями при меньшем шаге выдерживают большие усилия, чем забиваемые обычным способом.

Шурупы минимальным диаметром 4 мм могут использоваться для выполнения несущих соединений. При этом древесина должна предварительно просверливаться сверлом диаметром, равным диаметру шурупа ds, на всю длину его гладкой части и диаметром 0,7 ds на длину нарезанной части. Если нужны большая длина и диаметр, обычно применяются глухари (шурупы с шестигранной головкой), так как их можно завинчивать гаечным ключом.

Шурупы по сравнению с проволочными гвоздями обладают большим сопротивлением выдергиванию, если отверстия для них просверлены заранее и винты правильно ввернуты. Забитый шуруп не обладает высокой несущей способностью, поскольку резьба сильно разрушает древесину и он ведет себя практически так, как и обычный проволочный гвоздь. Шурупы с потайной головкой не рассчитаны на выдергивание, а шурупы с полукруглой головкой могут работать на выдергивание только в том случае, если прикрепляемый элемент обладает прочностью на смятие в поперечном направлении и прочностью на пробивку, по крайней мере, такой же как древесина хвойных пород.

Для материалов с небольшой прочностью следует при соответствующих условиях применять достаточно большие подкладные шайбы.

Правильно установленные шурупы рассчитаны как на кратковременные, так и на длительные выдергивающие усилия. Соединения на шурупах лесоматериала, распиленного поперек волокон, принимать в расчет не следует.

Гвозди особой конструкции (винтовые, рифленые) отличаются от круглых проволочных гвоздей формой стержня и материалом, из которого они изготовлены. Поскольку предварительное сверление под резьбу и ввинчивание винтов – процесс очень трудоемкий, были разработаны гвозди с профилированным стержнем, которые могут вбиваться в древесину и оказывать при этом значительно большее сопротивление выдергиванию, чем гвозди с гладким телом. Однако широкое их применение затруднено из-за того, что до настоящего времени все еще не установлены нормированные типы специальных гвоздей (по размерам, форме и материалу), для которых могли бы быть указаны соответствующие величины усилий при срезе и выдергивании. Поэтому для несущих соединений рекомендуются гвозди, обладающие индивидуальными допусками, отвечающими данным строительным условиям.

Сопротивление таких гвоздей выдергиванию, обусловленное их сцеплением с древесиной, не ослабевает и после ее высыхания, поэтому они пригодны и для длительных нагрузок. По сопротивлению срезу они приблизительно равноценны проволочным гвоздям такого же диаметра.

Выполнение гвоздевых соединений. При гвоздевых соединениях ширину досок нужно принимать с учетом площади, используемой для забивки гвоздей. Чтобы обеспечить правильность гвоздевого забоя при нестандартных соединениях, на поверхности дерева наносят сетку их расположения. Для стандартных соединений изготавливают гвоздевой шаблон (из жесткой древесно-волокнистой плиты или картона) и с его помощью на деревянной поверхности намечают точки вбивания гвоздей.

При расположении гвоздей в один ряд, например вдоль кромки доски, расстояния между ними должны выдерживаться с учетом опасности раскалывания досок, и поэтому в большинстве случаев гвозди размещаются на очень небольшом расстоянии от краев. При влажной древесине гвоздевые соединения сильно деформируются, и их несущая способность сильно падает по сравнению с несущей способностью гвоздевых соединений, используемых для сухой древесины. В этих случаях даже снижение допустимых расстояний не приносит результата, а потому лучше обратиться к другим способам соединения.

Соединения типа «стальные пластины – древесина – гвозди». Гвоздевые соединения с использованием листовой стали могут обладать высокой несущей способностью. Обычно стальные пластинки толщиной не менее 2 мм накладываются на брусья или вводятся между ними в пропилы и просверливаются вместе с деревянными элементами на всю длину гвоздя. Чтобы гвозди могли свободно вгоняться сквозь одну или несколько накладок (прокладок), диаметр просверливаемого отверстия должен быть равен диаметру гвоздя. Если прокладки должны воспринимать сжимающие силы в местах, где они не обжаты сбоку деревянными элементами, возникает опасность их выпучивания. В таких случаях возможность выпучивания уменьшается путем ликвидации зазоров между стальной накладкой и древесиной.

Соединения типа «стальные пластины – древесина – гвозди» с тонкими стальными листами, которые пробиваются насквозь без предварительного сверления, имеют ограниченное применение, так как при использовании тонких листов опасность выпучивания особенно велика. При пропиле пазов и забивке гвоздей в наружные стальные листы требуется особенно аккуратная и точная работа. Накладки и колодки применять не рекомендуется, так как в узловых точках усилия в брусьях передаются через стальные листы. Гвозди, которые соединяют деревянные брусья с листами стали, подвергаются срезу по нескольким слоям. При этом допустимая нагрузка на гвозди повышается и несущая способность четырехсрезного гвоздя в четыре раза больше, чем односрезного.

Поскольку нормированный шаг гвоздей остается прежним, многосрезные гвоздевые соединения способны при сравнительно малой поверхности пластинок воспринимать большие усилия. Чтобы сделать конструкцию ферм более экономичной, чем обычная гвоздевая, требуется очень незначительное увеличение размеров брусьев для размещения требуемого количества гвоздей. Для пластин, как правило, применяется оцинкованная сталь. При повышенной опасности корродирования они должны иметь надежное и стойкое дополнительное полимерное покрытие. Такие соединения используются для изготовления строительных элементов (стропильных ферм, связей и т. п.), а также для выполнения стыков стропильных ног, балок и крепления диагональных связей.

Скобки, как известно, давно успешно применяются в упаковочной промышленности. В деревянном строительстве они использовались до сих пор только для крепления ненесущей облицовки к элементам из древесины. Поскольку в настоящее время уже имеется достаточный опыт с хорошими результатами, скобки стали применяться также и для соединения несущих деревянных элементов.

Наряду с креплением деревянной обшивки и опалубки с помощью скобок могут выполняться также узловые соединения простых деревянных стропильных ферм пролетом до 8 м или общей длиной 12 м, так как они могут работать как на срез, так и на выдергивание.

Обычно применяемые скобки изготовляются из стальной проволоки толщиной 1,5–2 мм, которая слегка сплющивается по круговому сечению. Скобки оцинкованы и частично покрыты синтетической смолой. Этот защитный слой облегчает введение стержней скобки в древесину и увеличивает сцепление с ней. Скобки вгоняются с помощью механических устройств, поставляемых некоторыми фирмами. При этом спинка скобки может выступать или быть утопленной в поверхность прикрепленного элемента.

Необходимо следить за тем, чтобы спинка скобки оказалась по возможности под прямым углом (или, во всяком случае, не меньше, чем 45°) по отношению к направлению волокон, так как из-за опасности раскалывания деревянного элемента придется рассчитывать на меньшую несущую способность и устойчивость соединения. При креплении скобками с выступающими спинками древесные материалы должны иметь следующую минимальную толщину:

• древесно-стружечные плиты—8 мм;

• фанерные листы – 6 мм;

• жесткие древесноволокнистые плиты – 4 мм.

При утопленной спинке скобки эти размеры должны быть увеличены на 2 мм.

Скобки могут рассматриваться как двойной гвоздь, у которого шляпки заменены спинкой. Поэтому при расчетах к скобке можно применять те же правила, что и для круглых проволочных гвоздей.

Исполнение узлов деревянных конструкций

Узлы

Кровельные покрытия

Крыша является важнейшей архитектурной частью всего дома и кроме своего прямого назначения она несет и декоративные функции. Выбор формы крыши в большой степени зависит от типа кровельного материала. И кровельные материалы, и конструкция крыши подвергаются воздействию внешних факторов (осадки, талые воды, температурные колебания, ветер, ультрафиолетовое излучение).

Для того чтобы кровля могла эффективно противостоять внешним воздействиям, материалы и технологии, использованные при ее возведении, должны обладать целым рядом параметров. Следует учитывать технические свойства кровельных материалов – физические, гидрофизические, теплотехнические и механические показатели, а также биологические показатели и долговечность, число циклов заморозки/разморозки и т. д. Также важны вопросы трудоемкости монтажа и дальнейшего обслуживания кровли в процессе ее эксплуатации. При этом очень важно понимать, что в кровле, стропильной системе и системе перекрытий материалы используются в комплексе, в «системе» (есть даже специальные понятия: «кровельная система», «кровельный пирог»). Из современных кровельных материалов в настоящее время широкое распространение получили керамическая или песчано-цементная черепица, гибкая черепица, металлические кровельные покрытия, ондулин (еврошифер). Наибольшей пластичностью из них несомненно обладает гибкая черепица, которая пригодна для создания покрытий наиболее сложной конфигурации, а разнообразие формы гонтов и тональных оттенков позволяет реализовать самые изысканные архитектурные замыслы.

Керамическая черепица — это традиционное кровельное покрытие, которое применяется уже не одно тысячелетие. Материал, из которого она изготавливается, почти полностью состоит из глины (за исключением различных добавок, улучшающих качество изделия), поэтому его по праву можно назвать натуральным. Черепицу формуют с помощью пресса под высоким давлением из увлажненной глины, тщательно очищенной от инородных включений. После предварительной сушки черепицу обжигают при температуре свыше 1000 °C. К ее достоинствам следует отнести огнестойкость, хорошее шумопоглощение и неспособность к накапливанию статического электричества. Черепичная кровля медленно нагревается днем и так же медленно остывает ночью, что способствует плавному выравниванию температур и улучшению вентиляции подкровельного пространства. Благодаря своему весу (от 40 до 60 кг/м²) покрытие из черепицы устойчиво даже при ураганных ветрах, но требует увеличения сечений элементов несущей конструкции (стропил, подкосов, прогонов и т. д.) и более тщательной проработки соединительных узлов с применением надежных крепежных деталей.

В зависимости от исходного состава глины и технологии обжига она может приобретать различные цвета: красный – при наличии в глине оксидов железа; желтоватый – в случае присутствия в глине кальция; коричневый – при наличии марганца; серовато-черный – при двойном обжиге. Натуральная черепица – это очень красивый и весьма долговечный материал (более 100 лет) с высокой морозостойкостью и цветостой костью.

Современные технологии нанесения покрытий на черепицу обеспечивают богатейший выбор цветов и матовых либо глянцевых поверхностей (ангобированная или глазурованная черепица).

Покрытие не оказывает существенного влияния на срок службы черепицы, но может кардинально изменить ее внешний вид. Помимо огромного разнообразия цветов, существует богатый выбор форм моделей керамической черепицы.

Срок службы качественной черепицы без необходимости проведения ремонта – более 100 лет. Причем все это время она сохраняет свои декоративные свойства. Она огнестойка, абсолютно устойчива к ультрафиолетовому излучению, кислотным дождям, резким перепадам температуры и другим климатическим факторам, не накапливает статическое напряжение, обладает также низкой теплопроводностью, и хорошим шумопоглощением. Не зря в Германии на керамическую черепицу приходится порядка 80 % рынка кровельных покрытий.

Цементно-песчаная черепица по своим эксплутационным характеристикам очень близка к керамической черепице, но производится она из смеси кварцевого песка с портландцементом, в которую вводится неорганический пигмент (окись железа).

После формовки внешняя поверхность черепицы окрашивается акриловыми красителями, устойчивыми к воздействию солнечных лучей. Подготовка несущей конструкции, монтаж, комплектация фасонными элементами, устройство узлов (коньков, ендов, примыканий) соответствуют покрытию из керамической черепицы. Только цементно-песчаная черепица дешевле. Как керамическая, так и цементнопесчаная черепица являются одним из наиболее долговечных кровельным материалов со сроком службы более 100 лет. Натуральная кровля огнестойка, чрезвычайно устойчива к агрессивным средам и солнечной радиации, обладает высокой шумоизоляцией и морозостойкостью. Из-за низкой теплостойкости и летом под такой кровлей прохладно, а зимой тепло. Низкая теплопроводность в сочетании с массивностью материала обусловливает также минимальное образование конденсата на внутренней поверхности черепичного покрытия. Одними из основных критериев, отличающих качественную черепицу, являются высокая плотность и низкая пористость, причем поры должны быть преимущественно замкнутыми. Чем выше пористость черепицы, тем ниже ее прочностные характеристики. Более того, чем больше открытых пор, тем выше ее способность поглощать и удерживать влагу. Высокое водопоглощение, как известно, снижает морозостойкость черепицы (способность в насыщенном водой состоянии выдерживать требуемое число циклов попеременного замораживания и оттаивания). Высокая пористость отрицательно влияет также на водопроницаемость черепицы (способность насыщаться водой под давлением). Испытания на водопроницаемость, водопоглощение и морозостойкость являются основной частью системы контроля качества на солидном производстве, хотя методики испытаний могут отличаться друг от друга. До недавнего времени считалось, что одним из недостатков черепицы является разброс геометрических размеров отдельных плиток. Современная же черепица, изготовленная на полностью автоматизированном оборудовании, имеет стабильные размеры. Различные формы черепицы и соответствующие им способы ее у кладки возникли еще в глубокой древности. Античная черепичная кровля укладывалась так же, как современная, по деревянной обрешетке, и состояла из двух рядов: нижнего, в виде плоских (корытообразных) черепиц, с выступающими по бокам ребрами, и верхнего ряда. Для верхнего ряда применялась черепица желобчатой формы, которая перекрывала стыки нижележащих черепиц. Для ендов применялись плитки специальной шестиугольной формы, отвечающие вогнутому излому кровли и обеспечивающие правильный сток воды. Разновидности плоской и желобчатой черепиц, подобных античным образцам, сохранились и до настоящего времени. В Крыму и на Кавказе была широко распространена желобчатая черепица, которая известна под названием татарской или «монах-монашка». До сих пор еще можно встретить старые дома, покрытые этим материалом. Он имеет форму половинок усеченного конуса и укладывается по сплошной дощатой опалубке в два ряда следующим образом: черепицы нижнего ряда укладываются вогнутой стороной кверху; верхнего – вогнутой стороной книзу так, чтобы они перекрывали стыки черепицы нижнего ряда. При этом верхний ряд плиток опирается на нижний ряд и к обрешетке не крепится, удерживаясь только за счет собственного веса. S-образная или, как ее еще называют, голландская черепица изогнута в виде волны (или буквы S), благодаря чему каждая черепица перекрывает примыкающую к ней соседнюю того же ряда, а каждый из рядов перекрывает предыдущий. Современная черепица, как правило, выпускается трех основных типов: плоская («бобровый хвост»), волнообразная (в виде одной или двух волн) и желобчатая (ее еще называют «монах-монашка»). Форма черепицы определяет способ ее укладки и область применения. Плоская черепица укладывается с большим перехлестом, причем существует несколько вариантов укладки в два или даже в три слоя. Плоская и волнообразная могут быть пазовыми, т. е. иметь по одному или двум краям специальные пазы. Они обеспечивают более надежное крепление, а также водонепроницаемость крыши. Но область применения пазовой черепицы относительно ограничена – достаточно простые кровли. Для создания криволинейных поверхностей лучше всего подходит плоская («бобровый хвост») или желобчатая, хотя может использоваться гладкая (без пазов) других форм. Известны две технологии производства керамической черепицы: ленточный способ и путем штамповки. Ленточная черепица вначале формуется в виде ленты, которая затем режется на отдельные черепицы. Штампованную черепицу сразу прессуют в специальных металлических формах. Ленточная плитка может иметь пазы только по вертикали, а штампованная – как по вертикали, так и по горизонтали. Цементно-песчаная черепица производится только по ленточной технологии. Формой керамическая и цементно-песчаная черепицы очень похожи, но отличаются толщиной. Керамическая плитка более тонкая, изящная, а цементно-песчаная – большей толщины, ее край как бы обрублен. Ведущие производители цементно-песчаной черепицы работают над устранением этого недостатка. Уже налажен выпуск плиток со скругленным краем, что существенным образом повышает ее эстетическую привлекательность.

Гибкая черепица — это кровельный материал, который изготавливается из нетканого стеклохолста, пропитанного модифицированным битумом. Он представляет собой плоские листы (гонты), имеющие три-четыре лепестка, которые сверху покрыты базальтовым или минеральным гранулятом, а снизу (частично) самоклеящимся битумом.

Гибкая черепица легко монтируется, устойчива к перепадам температур, долговечна и может использоваться для покрытия кровли самой причудливой конфигурации. Разнообразие цветов и форм гонтов позволяет реализовать самые смелые стилистические замыслы. Цвет задается посыпкой внешней поверхности гранулами базальта, окрашенными специальными неорганическими пигментами, обладающими высокой цветостойкостью.

Кровельное покрытие этого типа уже давно завоевало широкую популярность во всем мире. Кровли, покрытые мягкой черепицей, можно встретить от Австралии до Аляски. В северной Америке, например, более 85 % домов покрыто мягкой битумной черепицей. Благодаря своим непревзойденным свойствам, мягкая черепица становится все более популярна и в нашей стране. Мягкая битумная черепица представляет собой небольшие плоские листы с фигурными вырезами по одному краю (обычно один лист имитирует 3–4 черепицы). Этот материал, с одной стороны, является штучным, а с другой – его с полным основанием можно отнести к группе «мягких кровель», так как по своей структуре и применяемым компонентам он близок к рулонным материалам. Существует более двух десятков цветовых решений битумной черепицы: от красного, создающего впечатление традиционного черепичного покрытия, до имитации заросшим мхом или лишайником поверхностей. Цвет и шероховатость фактуры мягкой черепицы достигаются цветной каменной или минеральной присыпкой.

КРОВЕЛЬНОЕ ПОКРЫТИЕ ИЗ ГИБКОЙ ЧЕРЕПИЦЫ ОБЛАДАЕТ МНОГИМИ ПРЕИМУЩЕСТВАМИ ПО СРАВНЕНИЮ С ДРУГИМИ МАТЕРИАЛАМИ:

❐ малое количество отходов, особенно на сложных крышах (экономичность);

❐ гибкая черепица абсолютно бесшумная во время атмосферных осадков (дождь, град и т. п.);

❐ мягкая черепица сама по себе служит тепло- и звукоизолятором;

❐ битумная черепица не ржавеет, не подвержена коррозии и гниению;

❐ абсолютно устойчива к биоагентам – таким как грибки, мхи, лишайники, а также химическим кислотам;

❐ абсолютно водонепроницаема и не впитывает влагу;

❐ являясь диэлектриком, не конденсирует заряды атмосферного электричества, не искрит, нет повышенной опасности попадания молнии в дом (для мягкой кровли не требуется устройства громоотвода);

❐ не выгорает и не нуждается в дополнительной подкраске во время эксплуатации;

❐ не требуются дополнительные устройства для предотвращения лавинообразного схода снега;

❐ выдерживает как очень высокие температуры (применяется в условиях жаркой Средней Азии), так и очень низкие (традиционно используется в Канаде), а также способна выдерживать резкие перепады температуры (достигается за счет особой слоистой структуры);

❐ отсутствие «парусности», т. е. выдерживает сильные порывы ветра;

❐ мягкая кровля легко приспосабливается к геометрическим погрешностям крыши, неизбежным деформациям при осадке здания, температурным перепадам и т. п., а случайные повреждения легко устраняются благодаря малым размерам и возможности взаимозамены элементов;

❐ малый вес гибкой черепицы исключает необходимость усиления несущей конструкции кровли, здания и фундамента, а также позволяет уменьшить затраты на транспортировку и вертикальное перемещение;

❐ невысокая стоимость мягкой кровли по сравнению со многими другими кровельными материалами;

❐ для монтажа мягкой черепицы не требуются специальные инструменты;

❐ удобство транспортировки и хранения (не нужен спецтранспорт для перевозки – можно перевозить даже в легковом автомобиле).

Выполненная из них кровля удивительно декоративна и напоминает кровлю из натурального шифера или дранки. Черепице не нужна эластичность в такой степени, как материалам рулонным: она не образует сплошного покрытия, и деформация не приводит к потере герметичности. У мягкой черепицы долговечность лимитируется потерей привлекательного внешнего вида из-за нарушения посыпки плитки. Мягкая черепица выпускается различных форм (в виде шестиугольника, прямоугольника, волнообразная, и т. п.). При помощи мягкой черепицы можно качественно и надежно обустроить даже самые сложные кровли: мягкую черепицу можно применять на крышах с уклоном не менее 10°, причем при уклонах от 10 до 18° необходимо устройство специального подкладочного ковра. Максимальный уклон не ограничивается, можно покрывать даже примыкающие к крышам вертикальные участки стен. Гибкую черепицу используют как для устройства новых кровель, так и для реконструкции старых (накладываются прямо поверх поврежденных покрытий, подготовленных определенным образом). В случае устройства мягкой черепицы поверх битумных покрытий последние выполняют функцию нижнего подкладочного ковра. Мягкая черепица прекрасно смотрится, на крышах как частных домов – коттеджей, так и на общественных постройках, особенно со сложными формами крыш. Ряд фирм применяют для лицевого слоя медные пластинки, что увеличивает стоимость изделия, но и дает дополнительные возможности для дизайна. Мягкая черепица, облицованная медным листом, имеет несколько отличную от обычных битумных плиток структуру. Плитка состоит уже из 8 слоев: клеящей полоски, медной фольги, двух слоев модифицированного битума, двух слоев стеклоткани, облегченного покрытия и защитной пленки.

Плитки с покрытием из медных листов можно с успехом использовать даже для куполов соборов.

Мягкая черепица, как и все битумные материалы, состоит из нескольких слоев. Основа битумной черепицы – стеклохолст или стеклоткань с нанесенным на обе стороны окисленным или модифицированным битумом. Лицевая поверхность черепицы посыпается цветной каменной или минеральной крошкой.

На лицевую поверхность черепицы могут быть нанесены битумные клеевые пятна, предназначенные для приклеивания плиток друг к другу при укладке внахлестку (в случае отсутствия клеящего слоя на нижней стороне плиток). Нижняя сторона плиток либо полностью покрыта слоем кварцевого песка, либо на край плиток дополнительно наносят слой самоклеющегося модифицированного СБС битума, который защищают специальной пленкой. Для крыш с небольшим уклоном или имеющих основание, к которому нельзя крепить плитку гвоздями, применяется полностью самоклеющаяся плитка.