Не смотря на сильные стороны шатровой конструкции, её при сооружении крыши используют нечасто из-за достаточно сложной конфигурации. Однако если знать ключевые особенности несущей системы и правила выполнения соединений, нет причин не накрыть дом одним из самых красивых видов кровли.
Описание конструкции
Шатровая крыша ценится в основном за свой внешний вид. Благодаря отсутствию фронтонов и ветровых свесов кровля выглядит как законченный элемент архитектурного ансамбля, позволяя наилучшим образом реализовать эстетический потенциал кровельного покрытия. Есть и другие преимущества, значение которых будет рассмотрено по ходу изложения.
Конструкция кровли представляет собой систему наклонных стропильных ног, сходящихся в общей вершине с образованием четырёх скатов. Вальмовая крыша — это разновидность шатровой, вершина у неё растянута в линию, имеется горизонтальный конёк. Вальмовые крыши строятся на прямоугольных зданиях, шатровые — на квадратных или с соотношением сторон до 1:1,3.
В отличие от двускатной кровли, стропильная система шатрового типа испытывает нагрузку по всем трём осям, что требует обеспечения высокой жёсткости. На практике это реализуется установкой дополнительных опор и применением усиливающих элементов каркаса в основных местах сосредоточения нагрузки. Главная проблема крыши такого типа заключена в сложности соединений, которые сходятся под неправильными углами, из-за чего требуется нетипичная подрезка и правильный выбор метода соединения.
Для установки шатрового каркаса потребуется вывести ровную горизонтальную плоскость несущих стен, на которой возводится пояс. Это может быть железобетонная лента высотой 20 см или три ряда армированной кирпичной кладки. Функции у этого элемента две: распределение нагрузки и основа для крепления несущей системы к стенам. Избежать устройства пояса можно только при накрытии каменного дома, где кладка обладает плотностью, достаточно большой для надёжного крепления мауэрлата.
Порядок сборки несущей системы
Мауэрлат должен быть установлен по внутренней стороне ограждающих конструкций и надёжно притянут к ним анкерными болтами или закладными шпильками. Перед сборкой обвязки под кровлю нужно уложить на стены гидроизоляцию. Поскольку мауэрлат плотно притягивается к основанию, нивелировать неровности не получится. Поэтому верхнюю плоскость стен нужно заранее выравнивать стяжкой или при заливке бетонной ленты, а на обвязку пускать только брус калиброванной толщины.
Поверх мауэрлата устраивается перекрытие, как правило, каркасного типа на основе балок толщиной 50–100 мм и высотой до 250 мм. Края балок нужно подрезать таким образом, чтобы они не выступали за мауэрлат и при этом своей нижней гранью выходили заподлицо с опорной плоскостью, чем будет гарантироваться практически ровная плоскость чернового потолка.
Поверх перекрытия собирается система поддержки кровли. Как правило, это каркас, в котором стропила, относящиеся к каждому скату в отдельности, располагаются параллельно, их вершины сходятся точно на линиях сопряжения между скатами со стропилами соседних скатов.
Чтобы не ошибиться, лучше заранее натянуть перекрёстную шнуровку по диагоналям, затем по этим линиям установить вертикальные стойки. Их высоту нужно выбирать исходя из оптимального возвышения вершины кровли и крутизны ската. Расстояние между стойками следует подобрать так, чтобы точка опоры длинных стропил находилась ближе к их центру, в таком случае несущая конструкция получится равновесной и наиболее устойчивой. С другой стороны, чтобы снять нагрузку с перекрытия, разумно размещать опорные стойки поближе к капитальным стенам. Финальная конфигурация поддерживающего каркаса — взвешенный компромисс.
Сперва по центрам мауэрлата и перекладин поддерживающего каркаса необходимо установить прямые стропила, сходящиеся в одной вершине. Если ранее при сборке были допущены ошибки и стропила в вершине не сходятся, можно корректировать высоту поддерживающих стоек. Поэтому не рекомендуется окончательно крепить соединения до окончательной установки всех ответственных элементов, формирующих геометрию крыши. Соблюдая это простое правило, вы не будете испытывать сложностей в исправлении огрехов на этом этапе.
По линиям схождения скатов устанавливаются угловые сборные стропила. Это самый длинный и наиболее нагруженный несущий элемент кровли, который должен обладать повышенной надёжностью. Стропила нужно собирать в виде трёхслойного сэндивча. Вставки посередине предназначены для сплачивания и устанавливаются в местах, где стропила опираются на мауэрлат, поддерживающий каркас и в самой вершине.
При установке диагональных стропил требуется их выравнивание не только по положению точек опор, необходимо добиться строго вертикального положения, без чего не получится обеспечить правильное примыкание коротких промежуточных стропил. Одной стороной они опираются на мауэрлат, с другой — торцом в боковину длинных диагональных стропильных ног. После того, как промежуточные стропила установлены с требуемым шагом, устанавливаются основные крепления и дополнительные поддерживающие элементы, а дальше всё происходит как в обычной кровле: гидроизоляция, контробрешётка с обрешёткой и покрытие.
Расчёт количества и сечения несущих элементов шатровой крыши можно выполнить в онлайн-калькуляторе, которые дадут не только оптимальные шаг и сечение, но также основные параметры крыши и полную деталировку с рабочими эскизами. При ручном расчёте следует руководствоваться СП 64.13330.2011 с учётом требований к конструкции по СП 17.13330.2011. 0 них считаются лёгкие стропила, установленные с частым шагом.
Используемые методы крепления и сплачивания
Место примыкания промежуточных стропил к диагональным представляет наибольшую сложность. Шатровая кровля в целом сложна из-за того, что её выравнивание затруднено отсутствием прямых точек привязки, поэтому лучше, если правильная конфигурация будет обеспечиваться точностью изготовления деталей, которые после скрепления образуют конструкцию гарантированно правильных размеров.
Немало значит и качество пиломатериалов, которые должны обрабатываться после сушки и завершения процессов коробления. На момент сборки влажность древесины должна быть порядка 20% — как при укрытом хранении в течении месяца. Если брусья приобрели кривизну до 2 мм/м, их можно использовать: за счёт правильной подготовки деталей можно минимизировать накопительную погрешность.
Объясним на примере крепления промежуточных стропил к диагональным, где требуется двойная подрезка торцов. Как правило, её выполняют по месту, но это возможно только при наличии опыта и высоком качестве материалов. Чтобы гарантировать корректность подрезки, лучше выполнять её по разметке. Сначала поперёк доски отмечается угол, под которым центральные стропила установлены относительно вертикали. Если диагональные стропильные ноги стоят ровно, этот угол будет одинаковым во всех местах. Если же доски искривлены, за счёт их прижатия к торцу коротких стропил при креплении будет обеспечиваться выравнивание, причём сразу с двух сторон.
После подрезки стропил поперёк необходимо выполнить скос на торце. Его угол также известен и равен развороту диагональных стропил относительно мауэрлата. Если основание представляет правильный квадрат, этого угол составляет 45°, однако при неравном отношении длин стен это отношение может меняться, поэтому разметку следует переносить малкой.
Изначально короткие стропила следует делать большей длины с расчётом на последующую подрезку. А для увеличения пятна опирания стропил на мауэрлат следует сделать засечку, сохранив не менее 60% исходного сечения. Размечать подрезку по месту здесь также не рекомендуется, ведь затылок засечки обеспечивает правильное положение диагональных стропил. Поэтому разумно устанавливать стропила последовательно по каждому поясу крепления, начиная снизу. Тогда за счёт четырёх одинаковых деталей в правильном положении будет устраняться возможное кручение или наклон диагональных стропил.
Еще один проблемный узел — схождение диагональных и поперечных стропил в центре. Удобно сначала стыковать поперечные стропила в прямой торец, укрепляя соединение шипованными Г-образными пластинами, или наложив горизонтальные связи на уровне в 40–50 см ниже вершины. После этого достаточно подрезать торец сборной диагональной ноги под угол разворота между поперечными стропилами. Для квадратной крыши это будут всё те же 45°, при неравных сторонах значение угла придётся измерить индивидуально по каждой стороне или перенести малкой.
При соединении некоторых узлов лучше отказаться от гвоздей и совершенно точно не следует использовать чёрные саморезы. Например, крепление торцов коротких стропил к диагональным лучше выполнить на анодированных шурупах с предварительной засверловкой. Для крепления к мауэрлату следует использовать нагели с крупной резьбой диаметром 10–12 мм. Применение обычных гвоздей допускается либо при том условии, что они проходят насквозь и загибаются на 25–30 мм, либо если укрепляемый гвоздями узел представляет сплачивание с подрезкой.
Совет: ржавые гвозди держат лучше чистых. Не поленитесь и замочите их на сутки в банку с крепким раствором поваренной соли.
Чтобы укрепить конструкцию кровли и использовать материалы меньшего сечения, можно установить ряд дополнительных элементов. Например, диагональные связи поддерживающего каркаса, перекладины между противолежащими ногами, шпренгели в углах мауэрлата и подпорки, сборные (двойные) поперечные стропила и т.д. Однако спешим заметить, что сама по себе шатровая конструкция прекрасно распределяет нагрузку и для надёжности нужно лишь точно изготовить детали и правильно их соединить. Поэтому установка усиливающих элементов требуется только для вальмовых крыш, или имеющих малый уклон ската при значительной его протяжённости.
Устройство холодной кровли
Когда несущая конструкция полностью собрана, она остаётся достаточно стабильной даже без дополнительных связей, тем не менее, за счёт обрешётки можно обеспечить дополнительный запас прочности. Поэтому часто шатровые крыши обшивают листовым материалом, что позволяет достаточно частый шаг стропил.
В действительности сплошная обрешётка может выполняться только фанерой ФСФ или бакелитезированной, либо специальными листовыми материалами для кровли на древесно-стружечной основе. Зачастую более целесообразно применять дощатую поперечную обрешётку, в первую очередь — когда покрытие имеет крупный габарит.
Густота обрешётки зависит от шага стропил, прочностных свойств покрытия и снеговой нагрузки. Конкретные требования к устойчивости на прогиб устанавливает производитель покрытия, но есть понятие заполненности обрешетки — отношение площади досок к общей площади кровли.
Чтобы обеспечить правильную работу пирога холодной кровли, следует использовать контробрешётку для образования зазора между гидроизоляцией и тыльной стороной покрытия. Это поспособствует полноценному воздухообмену с уличным воздухом, а значит, предотвратит повышенную влажность и нивелирует воздействие конденсата, выпадающего на кровле при резких перепадах температур.
Шатровая кровля и тёплый чердак
Конструкция шатровой формы считается наиболее подходящей для реализации концепции тёплого чердака. Она допускает прокладку вытяжных каналов через перекрытие практически в любой его точке без образования застойных зон. Удаление воздуха с чердака может осуществляться через одну единственную отдушину, расположенную в высшей точке шатровой конструкции.
Однако для этого следует соблюсти ряд требований по устройству крыши. Стропильные ноги не должны выступать за мауэрлат, вместо подбивки софитов выполняется отделка фасада под небольшой выступ покрытия. Это накладывает некоторые ограничения при выборе материалов: подойдёт только листовой формат.
Такое требование обосновано необходимостью герметизировать пространство чердака. Для этого есть и другие способы, но они предполагают использование более совершенной и дорогой теплоизоляции, в то время как в простейшем случае достаточно вставить минеральную вату враспор между стропильными ногами, предварительно рассчитав их шаг.
В завершённом виде пирог кровли над тёплым чердаком представляет незакрытый утеплитель, который поддерживается сеткой. Чтобы исключить воздействие конденсата, с внутренней стороны вместо гидроизоляции должна быть уложена супердиффузионная мембрана. Иначе есть риск образования конденсата на тыльной стороне гидробарьера, что недопустимо для минеральной теплоизоляции. Таким образом, вместо покупки дорогого утеплителя, не боящегося влаги и соответствующего требованиям пожарной безопасности, достаточно потратиться лишь на качественную паро- и гидрозащиту.
Мансарды шатровой конструкции
В случае с мансардной крышей требования к теплоизоляции перекрытия и кровли отличаются. Недопустимо, чтобы атмосфера в жилом помещении даже частично формировалась отработанным воздухом из других комнат. Это требует определённых усилий при устройстве вентиляции — как внутренней, так и подкровельной.
Использовать минеральную вату в этих целях тоже можно. Если не считать систему вентиляции, то для превращения тёплого чердака в обитаемый достаточно только выполнить внутреннюю обшивку, под которой находится продух и пароизоляция. При этом пирог кровли остаётся локализованным между двумя слоями защиты, важно лишь, чтобы пропускная способность верхнего была выше. В простейшем варианте для этого достаточно обтянуть мансарду изнутри полиэтиленовой пленкой, что полностью ограничит воздухообмен. Эту проблему можно решить несколькими путями:
- Установка отдушин сквозь кровельный пирог
- Применение качественной пароизоляции с достоверно известной разницей в паропропускной способности.
- Утепление напыляемым материалом, что не избавляет от необходимости монтажа вентиляции, но сохраняет полезную площадь и не требует парозащиты с внутренней стороны.
Мансардное помещение под шатровой кровлей имеет ограниченное планирование, ведь буквально по центру находятся стойки поддерживающего каркаса. Однако за счёт смещения дверных проёмов и некапитальных перегородок можно обыграть пространство с образованием нескольких отдельных комнат, или одного большого помещения, разделённого формальными перегородками. Но нужно заранее учитывать толщину стоек, чтобы при возведении внутренних стен их толщина позволяла корректно скрыть несущие элементы, не используя при этом слишком тяжёлые материалы.
Видео по теме
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
