книги / Основы проектирования скатных крыш и мансард
..pdf
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 комбинированногорешениястропильнойсистемымансарды сломаной крышей, с опиранием низа стропил вмауэрлатис использованием «бабки» в верхнемтреугольнике. Дляуменьшения нагрузки на балки перекрытия устанавливают дополнительныегоризонтальные 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
Сточки 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. Конструкциякрышисоптимальной площадьюмансарды: на узлах показано соединение стоек сконьковым прогоном исоединение стропил сгоризонтальнойбалкой припомощи 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, фоль-
37
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 профили-
38
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