Стропильная система крыши – заглянем под кровельный материал. Характеристики и конструкция крыш: стропильные системы

Стропильная система – неотъемлемая составляющая любой кровли, поэтому вопрос об ее видах и, конечно, особенностях каждого из них весьма актуален. В статье мы постараемся разобраться во всем, помогут нам в этом фотоматериалы и пояснения специалистов.

1 Какие конструкции крыш бывают?

Для начала стоит разобраться с тем, какие же конструкции крыш существуют, и каковы их особенности? Итак, первый параметр, по которому разделяют кровли – уклон. Если между двумя краями его значение составляет около трех процентов, то речь идет о плоской конструкции. Когда уклон более крутой, то такие крыши называются скатными. Первые в основном нашли себя при , бань, подсобных помещений, а также многоэтажных домов. Стоит отметить, что такие крыши бывают только односкатными, т.е. вся поверхность находится в одной плоскости, исключением являются здания огромной площади.

При возведении частных жилых домов большей популярностью пользуются скатные конструкции крыш, особенности стропильных систем которых и будут рассмотрены ниже. Причем в этом случае количество наклонных плоскостей может быть самым разным. Таким образом, в зависимости от количества скатов кровля бывает одно и двускатной, вальмовой или же многошипцовой . Если рядом положить фото всех этих конструкций, сразу становится ясным их принципиальное отличие, но об этом чуть ниже. С первыми двумя все предельно ясно, а вот с последними видами стоит разобраться поподробнее.

Частным случаем двускатной кровли является мансардная, ее особенность – ломаные линии ската.

Разберем более сложные варианты. Вальмовыми называются четырехскатные конструкции, их главное отличие от стандартных – две вальмы вместо фронтонов, откуда, собственно говоря, и пошло название. К ее преимуществам относится повышенная прочность, возможность сконструировать большие свесы абсолютно со всех сторон и тем самым защитить здание от капризов погоды. Да и внешний вид она имеет довольно привлекательный. Разновидность же такого типа – полувальмовая кровля, используемая преимущественно в ветреных регионах. Ее треугольный скат располагается несколько выше трапециевидных и имеет усеченный вид. Если же все 4 ската выполнены в виде треугольников, сходящихся в самой верхней точке, то это шатровая крыша.

Наиболее сложна в исполнении многощипцовая кровля, не просто собирается и стропильная система этой крыши, так как в данном случае необходимо проектировать множество внутренних углов в местах схождения скатов. Если же желаете придать неповторимый дизайн не только самому зданию, но и окружающей территории, то правильным решением будет сделать купольную крышу. На фото таких конструкций видно, как эффектно будет выглядеть ваша постройка. Да и используются для нее только гнутые профили и мягкие кровельные материалы вроде рубероида.

2 Виды стропильных систем и особенности их конструкции

Разобравшись с конструктивными особенностями и типами самих кровель, следует изучить и виды стропильных систем крыш. Итак, это важнейшая составляющая абсолютно каждой кровли, ведь именно она выполняет роль опоры, на которую приходятся все нагрузки. Начиная от собственного веса строительного материала и заканчивая дополнительными нагрузками (ветер, снег, люди и т. д.). Но прежде чем обсуждать устройство и особенности всех типов, следует ознакомиться с некоторыми понятиями. Их немного. Мауэрлат – брус, который кладется сверху наружных стен по периметру дома. Самая же верхняя точка крыши и здания в целом называется коньком. В его функции входит закрывать щель, образовавшуюся на стыке скатов.

В общем, если вы решили отдать предпочтение, так сказать, стандартному варианту кровли – двускатной, то в этом случае подойдет висячая либо же наслонная , фото которых довольно легко найти в интернете. Первая имеет всего две точки опоры, в качестве которых чаще всего выступают , для каждой пары ног. Подобная конструкция создает распирающее усилие на стены здания, а чтобы его компенсировать, следует создать затяжку.

Наслонные же стропила предполагают еще и наличие средней опоры, это могут быть колонны, столбы или несущая стена. Таким образом, получается, что концы ног упираются на стены здания, при этом также поддерживается и средняя часть. Благодаря этому элементы работают только на изгиб, что позволяет использовать более тонкие материалы, нежели чем для висячей системы, а сама конструкция получается более легкой. Очень часто комбинируют эти оба типа, подобное решение позволяет как сэкономить строительный материал, так и уменьшить нагрузку.

Устройство стропильной системы крыши вальмового типа включает в себя следующие элементы. Диагональные, соединяющие торец конька с углами здания, таким образом осуществляя формирование ребер кровли. Они должны отличаться особой прочностью, так как именно на эти элементы и будет приходиться основная нагрузка в дальнейшем. Соединяется же коньковый брус и мауэрлат посредством центральных элементов стропил. А вот чтобы зафиксировать мауэрлат и диагональные составляющие, используют угловые, самые короткие среди всех. Безусловно, данный тип стропил более сложный, фото чертежей наверняка подсказало вам это, однако только так можно добиться необходимой прочности конструкции.

3 Как крепится стропильная система?

Теперь же скажем пару слов о фиксации данных систем. Ноги висячих стропил крепятся к мауэрлату посредством врубок, кроме того, необходимо обеспечить и дополнительную фиксацию, для этого используют кронштейны либо специальные скобы. Наслонная конструкция может крепиться несколькими способами – распорным или же безраспорным . Так, в первом случае в нижней части стропильных ног устанавливаются "ползуны", а верхние соединяются между собой. А вот если же низ ног будет жестко крепиться к мауэрлату с помощью врубок, то получится безраспорная .

Верхние части диагональных стропил фиксируются гвоздями к консоли, шпренгельную конструкцию либо же прибоину. В некоторых случаях, чтобы обеспечить большую надежность конструкции, используют дополнительно проволочные скрутки или металлические хомуты. Стыковка угловых и диагональных ног происходит с помощью запила и крепления их гвоздями. Стропильная система вальмовой крыши, фото которой также не скрыто от обывателя во всемирной паутине, является достаточно сложной конструкцией, так что лучше все-таки доверить ее возведение мастерам, знающим свое дело.

На рисунке №1 представлены основные элементы скатной кровли.

Рис. 1. Конструктивные элементы скатной крыши

1. кровля крыши;
2. бордюр;
3. вентиляционный люк;
4. конек;
5. стропила (стропильная нога);
6. вспомогательные элементы;
7. контр-балка (контр-брус);
8. обрешетка крыши;
9. защитный элемент безопасности;
10. карнизный сточный желоб;
11. фриз (бордюр) стены;
12. разжелобок или ендова;
13. водоотводная сливная труба;
14. снегозадерживающее ограждение;
15. отдушины для вывода пара;
16. опорный мостик;
17. анкерная опорная пластина;
18. обвязочный элемент;
19. молниеотвод;
20. подсоединения технического оборудования из помещений;
21. воздуховод;
22. выход на крышу;
23. лежачее слуховое (чердачное) окно;
24. стоячее слуховое окно;
25. труба (дымоход печи);
26. наклонное перекрытие крыши;
27. чердачное перекрытие;
28. разделительная стена чердачного пространства;
29. теплоизоляция.

Наименование основных частей скатной крыши

скаты крыши;
конек или гребень;
наклонное ребро;
вершина крыши;
разжелобок;
карнизный свес;
свес;
фронтонная стена, щипец.

Дома со скатной крышей - это здания с кровлей, имеющей угол наклона более 15о. Они составляют большинство строящихся домов частного сектора. Здесь угол наклона ската крыш на отдельных участках может порой достигать даже 90о, иными словами, даже вертикальная поверхность крыши входит как часть в категорию «скатная крыша».

«Скатная крыша», как правило, состоит из двух частей, Одна - это несущая конструкция, задачей которой является поддержка кровли. Материал кровли и вид кровельного покрытия также в значительной мере определяют угол наклона стропильной конструкции и плоскости крыши. Но обычно выбор формы стропильной конструкции определяется по иным - функциональным либо связанным с выбором формы - соображениям. После этого и в соответствии с этим заказывается тот способ решения кровельных работ, который соответствует данной ситуации с углом наклона ската. Так что можно смело утверждать, что стропильная ферма (несущая конструкция) - это тот элемент, конструктивная система и способ решения которого определяют конечную форму «скатной крыши».

Деревянные стропильные конструкции - наиболее древние типы крыши; в большинстве случаев они делаются из древесины сосновых пород. Можно смело сказать, стропильные конструкции не из дерева применяются, как правило, только в тех случаях, где под влиянием воздействия каких-либо факторов окружающей среды или по причинам противопожарной безопасности нельзя использовать деревянные стропильные конструкции.

Следует сказать, что на выбор формы и конструктивного исполнения «скатной крыши» влияет также и то, каким образом представляется использовать чердачное пространство в целом. Для целей простого хранения достаточно обеспечить небольшое чердачное помещение и сформировать по краям ограничивающую перемещение стропильную конструкцию; если же чердачное помещение предназначается для целей проживания в нем людей, то необходимо выбрать такую геометрию и конструктивную систему, которые позволяют сделать наибольшую часть чердачного помещения пригодной для использования.

При теплоизоляции крыши необходимо принимать во внимание, что даже хорошо выполненная, снабженная теплоизоляцией кровля утрачивает свою эффективность, если не обратить повышенного внимания на воздухо- и водонепроницаемость, герметичность кровельного покрытия. Если соблюсти основные принципы проведения кровельных и изоляционных работ и обеспечить не только защищенность чердачного пространства, но добиться соответствующего качества, то возможно увеличить срок службы конструкции крыши и кровельного покрытия.

Для правильного выполнения скатных крыш большое значение имеет вентилирование. Надо в гораздо большей степени, нежели это обычно принято на практике, заняться формированием соответствующей вентиляционной системы, потому что в ходе устроения пространства крыши появляется большое число проблем и ошибок, причины которых в отсутствии должной вентиляции. Если возводится скатная крыша с пустым чердачным пространством, то она должна быть выполнена так, чтобы воздух протекал через навес вовнутрь, а прогревшийся воздух удалялся через отверстия поблизости от конька.

Главные части стропильной структуры скатной крыши

1. верхний прогон;
2. средний прогон;
3. стропильная нога;
4. чердачная балка;
5. промежуточная балка;
6. лежень;
7. мауэрлат;
8. стойка;
9. наугольник или распорка;
10. подкос или опора;
11. ригель;
12. стяжка конька;
13. крайняя распорка.

Обрешетка: прибиваемый к стропилам ряд реек (или досок) для последующего несения на него кровельного покрытия.

Контр-брусья : набиваются поверх стропил и обеспечивают воздушный слой кровельной пленки на расстоянии минимально 2 см.

Стяжки конька (накладки): встроенные поблизости от коньковой перекладины (короткие бруски для скрепления отдельных пар стропил, располагаются горизонтально, их поперечное сечение 5/10-10/10см).

Кобылки : короткие элементы (набитые внизу на стропила), размещаемые на участке вдоль карниза очень крутых крыш, смягчающие угол склона крыши и соответственно интенсивность стока воды.

Мауэрлат: бруски, накладываемые на 40 см выше чердачного перекрытия или наружные стены, служащие для опирания стропильных ног, принимающие нагрузку на сгиб, могут быть вертикальной, стоячей и горизонтальной позиции.

Устройство скатной кровли из гибкой черепицы

Гибкую черепицу можно укладывать при уклоне от 17° до 90°. От 12° до 18° лучше уложить предварительно подкладочный ковер по всей площади для обеспечения гарантированной многолетней службы.

Обрешетка должна оставаться ровной и жесткой при любой нагрузке на кровлю. Влажность материала для основания не должна превышать 20% от сухого веса. С учетом толщины снегового покрова для наших регионов определена оптимальная толщина доски либо фанеры для обрешеток под мягкую кровлю.

Антисептик

Деревянные элементы кровельной конструкции рекомендуется обрабатывать антисептиком, для предотвращения появления на стропилах и обрешетке грибка или плесени.

Защита использованных в строительстве здания древесных материалов должна быть выбрана прежде всего в зависимости от того, внутри или снаружи здания они были применены, поскольку во втором случае видимые деревянные конструкции и элементы подвергаются гораздо большему числу негативных воздействий.

Используемые для создания крепящих конструкций древесные материалы в целом надо:

обеспечить защитой против грибков и грызунов;
позаботиться о соответствующей противопожарной защите.

Устройство кровельного пирога

Рассмотрим для примера устройство кровельного пирога для скатной кровли мансардного типа. Размер стропил стандартный - 150х50 мм, толщина утеплителя 150 мм.

Утеплитель 100 мм укладывается между стропилами таким образом, чтобы остался воздушный зазор 5см между утеплителем и обрешеткой. Это позволяет воздуху проходить от карниза к выходу подкровельной вентиляции. Утеплитель используется как мягкий рулонный, так и более жесткий - плитами.

В стропила, на 5см ниже плоскости обрешетки, забиваются гвозди на расстоянии 30-40см друг от друга. По гвоздям зигзагом натягивается капроновая леска. Леска плотно прижимает утеплитель к черновой подшивке, не дает ему разбухнуть или съехать вниз при большом уклоне кровли.

Стропила снизу наращиваются брусом 40х50 мм. Брус прибивается перпендикулярно стропилам и с шагом, равным ширине плит утеплителя. Еще один слой утеплителя 50 мм укладывается между брусками.

Таким образом, слои утеплителя, расположенные и вдоль стропил и поперек, сводят к минимуму теплопотери. Между слоями утеплителя укладывается пароизоляция, она несет многообразные функции, из которых мы упомянем лишь наиболее существенные:

вентилирование регулирующих климат конструкции крыши слоев обеспечивается создаваемой между верхним покрытием и пленкой с малым поверхностным сопротивлением воздушной вытяжкой;
пленка создает вторичный защитный слой против осадочных вод;
снижает уровень внешнего облучения крыши и дома, учитывая, что она имеет и отражающую способность.

Пароизоляция размещается между теплоизоляцией крыши и верхним покрытием, с воздушным слоем толщиной от 2 до 10 см; толщина воздушного слоя обеспечивает контр-брусами, сохраняющими воздушную щель.

Перехлест при укладке должен составлять не менее 20см, в случае, если пароизоляционная пленка имеет клеевую полосу, то достаточно 10см перехлеста. При монтаже изнутри укладка пароизоляции ведется от конька к карнизу.

гибкая черепица (ШИНГЛАС);
подкладочный материал;
обрешетка;
воздушная щель;
стропильная нога;
теплоизоляция;
нижняя теплоизоляция;
пароизоляция с проклейкой швов;
гипсокартон.

Конструкции кровель

Покрытие - верхнее ограждение здания для защиты помещений от внешних климатических факторов и воздействий. При наличии чердака покрытие называют чердачным. Покрытие выполняет гидроизолирующие, а при бесчердачных (совмещенных) крышах, теплых чердаках также и теплоизолирующие функции.

К основным конструктивным элементам крыш относятся несущие конструкции, пароизоляция, теплоизоляция и кровля.

Кровля - верхний элемент крыши из водонепроницаемых материалов, защищающий здание от атмосферных осадков. Защитный слой - элемент кровли, предохраняющий кровельный ковер от механических повреждений, воздействия солнечной радиации.

Теплоизоляция служит для защиты здания от холода и перегрева солнцем. бывает монолитной, сборной и из сыпучих материалов. Монолитную теплоизоляцию выполняют из легких бетонных смесей (например, перлитобетонных, керамзитобетонных, битумоперлитных), сборную - из плит заводского изготовления. Такие плиты выпускают из легких ячеистых бетонов, пенопластов на основе пенополиуретана, пенополистирола и т. д. Теплоизоляцию из сыпучих материалов устраивают из керамзита, шунгизита, перлита, вермикулита и др. Такую теплоизоляцию применяют при отсутствии сборных утеплителей, а также в комплексных панелях заводского изготовления.

Пароизоляция защищает утеплитель от увлажнения проникающими из помещения водяными парами. Ее устраивают под теплоизоляцию, наклеивая на несущие конструкции. Пароизоляция бывает окрасочной или оклеечной в один или два слоя в зависимости от степени влажности воздуха в помещении. В качестве окрасочной пароизоляции используют горячую битумную, холодные асфальтовую или битумно-кукерсольную мастики. Для оклеечной пароизоляции применяют различные рулонные материалы, в том числе подкладочный рубероид, наклеиваемый на горячей битумной или холодной битумной мастиках; полиэтиленовую пленку, иногда специальные рулонные материалы типа фольгобит - с основой из алюминиевой фольги.

Несущие конструкции воспринимают нагрузки от собственной массы, массы снега, давления ветра и передают эти нагрузки на стены или отдельные опоры. Несущими конструкциями являются сборные железобетонные панели, комплексные панели покрытий повышенной заводской готовности (с тепло- и гидроизоляционным слоями или только с гидроизоляционным слоем), монолитный железобетон, стальной профилированный настил, деревянные стропила и фермы, асбестоцементные плиты.

Крыши из сборных железобетонных панелей бывают неэксплуатируемые и эксплуатируемые, бесчердачные (рис. 1, а) и чердачные (рис. 1, б).

Рисунок 1. Сборные железобетонные крыши: бесчердачная (а), чердачная (б) и варианты карнизного (в) и лоткового (г) узлов мастичных кровель: 1 - кровельный ковер; 2 - легкобетонная панель; 3 - водоприемная воронка; 4 - минераловатный вкладыш; 5 - полоса рубероида; 6 - треугольный опорный элемент; 7 - опорная фризовая панель; 8 - ограждение; 9 - железобетонная кровельная панель; 10 - плита-нащельник; 11 - железобетонный водосборный лоток; 12 - несущая балка под лоток; 13 - утепленная панель перекрытия верхнего этажа; 14 - уплотняющая прокладка

Устраивают шести типов:

I - чердачные с гидроизоляцией мастичными или окрасочными составами (безрулонная кровля) (рис. 1, в, г);

II - чердачные с кровлей из рулонных материалов;

III - бесчердачные из однослойных панелей, выполненных из легких или ячеистых бетонов;

IV - бесчердачные из многослойных комплексных панелей, состоящих из двух железобетонных панелей, между которыми уложен эффективный теплоизоляционный материал;

V - бесчердачные с несущими панелями из тяжелого бетона, по которым уложены плиты из эффективных утепляющих материалов;

VI - бесчердачные построечного исполнения многослойной конструкции с засыпным утеплителем и стяжкой под кровлю из рулонных материалов.

Рисунок 2. Комплексная панель покрытия повышенной заводской готовности: 1 - кровельный ковер; 2 - стяжка; 3 - теплоизоляция; 4 - пароизоляция; 5 - несущая плита

Комплексные панели покрытий повышенной заводской готовности (рис. 2) совмещают несущие, паро- и теплоизоляционные функции. Они состоят из двухслойных плит, нижний слой (несущая основа) которых - из тяжелого железобетона, верхний - из ячеистого бетона или керамзитобетона, пенопласта, фибролита. Комплексные панели могут быть различных конструкций. В качестве несущей основы иногда применяют сборную предварительно напряженную плиту. Пароизоляцией 4 служит рубероид марок РПП-300А (Б; В) и РПЭ-300. Комплексные панели покрытий повышенной заводской готовности позволяют исключить в построечных условиях операции по устройству паро- и теплоизоляции, цементно-песчаной стяжки, грунтовки основания и выполнения гидроизоляционных слоев.

Крыши из монолитного железобетона выполняют преимущественно в зданиях с повышенной сейсмостойкостью, а также подверженных большим динамическим нагрузкам.

Рисунок 3. Панель покрытия из оцинкованных стальных профилей: а - панель покрытия; б - оцинкованные профили; в - бетонный вкладыш, укладываемый в гофры по краям стального настила; 1 - кровельный ковер; 2 - теплоизоляция; 3 - пароизоляция; 4 - профилированный настил

Крыши из широко используют в промышленном . Панель покрытия (рис. 3, а) состоит из несущих профилированных настилов 4 и комплексных пенополистирольных либо стеклопластовых и минераловатных плит 2 повышенной жесткости. В качестве несущих настилов 4 панелей используют стальные оцинкованные профили (рис. 3, б). Швы между панелями заделывают с помощью вкладышей (рис. 3, в). Широко распространены панели покрытий на основе металлического профилированного листа повышенной заводской готовности. В таких панелях, называемых металлическими двухслойными панелями (иногда - монопанелями), в качестве утеплителя используют заливочный полиуретановый или фенольный пенопласт, который в заводских условиях вспенивают между металлическим листом и слоем рулонного гидроизоляционного материала.

Монопанели - металлические панели полной заводской готовности для зданий и сооружений различного назначения (ТУ 5284-101-04614443-97) (рис. 4).

Несущим элементом монопанелей является стальной Н57-750-0,7 (0,8). В качестве теплоизоляционного слоя в монопанелях применяют пенопласты, в частности эффективным пенопластом является Пенорезол с плотностью 100 кг/м 3 и группой горючести Г1 по ГОСТ 30244-94 (трудногорючие материалы).

Рисунок 4. Схема монопанели: 1 - стальной профилированный лист; 2 - трудногорючий пенопласт Пенорезол; 3 - эластомерный кровельный материал Кромэл-1РА; 4 - проклейка стыка самоклеящейся лентой Кромэл-2; 5 – прогон

В качестве водоизоляционного покрытия в монопанелях могут быть использованы различные материалы. Одним из наиболее эффективных материалов является эластомерный рулонный кровельный материал Кромэл-1РА (ТУ 5774-002-41993527-97), изготавливаемый на основе этиленпропилендиенового каучука (СКЭПТ).

Инверсионные кровли . Кровли из рулонных и мастичных материалов могут быть выполнены в традиционном (при расположении кровельного ковра над теплоизоляцией) и инверсионном (при размещении кровельного ковра под теплоизоляцией) вариантах.

Конструктивное решение покрытия с кровлей в инверсионном варианте включает: железобетонные сборные или монолитные плиты, кровельный ковер, теплоизоляцию, разделительный (фильтрующий) слой - холст из синтетических волокон; пригруз из гравия или бетонных плиток из расчета 5,0 МПа (рис. 5).

Стропила по конструкции разделяют на два типа: наслонные, опирающиеся концами и средней частью (в одной или нескольких точках) на стены здания, и висячие, опирающиеся только концами на затяжку, а она - на стены здания (без промежуточных опор).

По материалу различают деревянные и железобетонные стропила . Деревянные стропила применяют в качестве несущих конструкций при строительстве временных зданий, зданий сельскохозяйственного назначения, при строительстве малоэтажных деревянных или кирпичных зданий и в сельской местности. Железобетонные стропила используют при строительстве зданий с большими пролетами (производственных зданий).

Рисунок 5. Инверсионная кровля с теплоизоляцией из экструдированного пенополистирола: 1 - стена; 2 - грунтовка; 3 - дополнительный кровельный ковер; 4 - дюбели; 5 - оцинкованная кровельная сталь; 6 - пригруз из гравия; 7 - предохранительный (фильтрующий) слой из синтетического холста; 8 - теплоизоляция из экструдированного пенополистирола; 9 - точечная приклейка теплоизоляции; 10 - основной кровельный ковер; 11 - сборная железобетонная плита покрытия; 12 - легкий бетон; 13 - гидроизоляционная прокладка

Насланные стропила (рис. 6) устраивают тогда, когда расстояние между опорами (пролет) не превышает 6,5 м. При наличии одной дополнительной опоры ширина, перекрываемая наслонными стропилами, может быть увеличена до 10-12 м, а при двух опорах - до 15 м. Нижние концы стропильных ног 3 опираются в деревянных рубленых или брусчатых зданиях на верхние венцы, в деревянных каркасных зданиях - на верхнюю обвязку, в каменных - на опорные брусья 1 (мауэрлаты). Расположение стропил зависит от размеров контура здания в плане и наличия в нем внутренних опор в виде стен или колонн.

Рисунок 6. Наслонные бревенчатые стропила: 1 - мауэрлат; 2 - кобылка; 3 - стропильная нога; 4 - балка для опоры диагональной ноги; 5 - нарожники; 6 - диагональная нога; 7 - прогон; 8 – стойка

(рис. 7) применяют, если отсутствуют внутренние промежуточные опоры. Опираются такие стропила на наружные стены.представляют собой две стропильные ноги 2, соединенные снизу затяжкой 4, воспринимающей распор. Для уменьшения прогиба стропильных ног при пролетах до 8 м параллельно затяжке врезают ригель (между затяжкой и вершиной стропил), а при пролетах более 8 м устанавливают бабку 3. Все сопряжения элементов деревянных стропил из бревен или брусьев выполняют в виде врубок с применением накладок 8, скоб, болтов и гвоздей. Фермы применяют в промышленном строительстве при расстояниях между стенами и опорами 12-36 м. Ферма состоит из нижнего и верхнего поясов и заключенной между ними решетки из стоек и раскосов.

Рисунок 7. Висячие стропила: 1 - подкос; 2 - стропильная нога; 3 - бабка; 4 - затяжка; 5 - опорный брус; 6 - подбалка; 7 - болт; 8 – накладка

Чердачные крыши устраивают с холодным или теплым чердаком. Бесчердачные (совмещенные) крыши выполняют функции несущих и ограждающих конструкций верхнего этажа зданий.

Если стропильные ноги выполнены с небольшим сечением, то предохранить их от провисания можно с помощью решетки из стойки, подкосов и ригеля. Стойки и подкосы изготавливают из досок шириной 150 мм и толщиной 25 мм или из деревянных пластин, полученных из бревна диаметром не менее 130-140 мм.

При установке стропильная нога врубается в затяжку. Чтобы ее конец не скользил по затяжке и не скалывал ее, врубать ногу надо зубом, высота которого составляет 1/3 высоты затяжки, шипом или с использованием обоих способов (рис. 8). Кроме того, затяжка будет оставаться целой и не скалываться, если установить стропила на расстоянии примерно 300-400 м от края. Стропильная нога врубается в конец затяжки, а зуб при этом отодвигается как можно дальше.

Рисунок 8. Соединение стропил зубом и шипом: 1 - стропильная нога; 2 - затяжка; 3 – шип

Для усиления крепления стропила используют двойной зуб (рис. 9). Высота зубов может быть одинаковой, но чаще всего их делают так, чтобы высота первого составляла 1/5 толщины затяжки, второго - 1/3.

Рисунок 9. Соединение стропил двойным зубом: 1 - стропильная нога; 2 - затяжка

Для первого зуба на затяжке делают упор и шип, а на стропиле - проушину; для второго - только упор. В качестве дополнительного крепления стропил в затяжках можно использовать хомуты или болты (рис. 10). Болты применяют реже, так как они ослабляют сечение стропильных ног и затяжек.

Рисунок 10. Соединение стропил болтом и хомутом: 1 - стропильная нога; 2 - затяжка; 3 - болт; 4 - хомут

Подкосы с бабкой соединяют врубкой, при этом в бабке долбят гнездо, а в подкосе вырубают шип (рис. 11). Такое соединение в висячих стропилах укрепляют дополнительно болтами или хомутами.

Из штучных или рулонных материалов может быть выполнено в виде обрешетки или сплошного настила. В первом случае для его изготовления используют деревянные бруски, во втором - деревянные бруски и доски.

Рисунок 11. Соединение подкоса с бабкой: 1 - затяжка; 2 - подкос; 3 - хомут; 4 - болт; 5 - бабка; 6 – скоба

Сплошной настил делают в том случае, когда в качестве покрытия используют асбестоцементные плитки или рулонный материал. Под плитки доски настила выкладывают с небольшим зазором (не более 10 мм) в один слой, под рулонный материал - в два слоя: рабочий и защитный.

Узкие доски защитного слоя должны находиться под углом 45° к рабочему. Между настилами помещают противоветровую прокладку из рубероида марки РПП-300 или РПП-350.

Обрешетку применяют в том случае, когда кровельное покрытие делают из волнистых асбестоцементных листов ВО (шифера), листовой стали, черепицы или дерева.

Ригель со стропильными ногами соединяют врубкой сковороднем «в полдерева». Соединение крепится болтом и нагелем, а для придания ему большей прочности - скобой (рис. 12).

Составные части затяжки скрепляют между собой зубом, металлической накладкой и болтами. С бабкой затяжку соединяют хомутом.

Рисунок 12. Соединение ригеля и стропильной ноги: 1 - стропильная нога; 2 - ригель или затяжка; 3 – скоба

Чтобы предохранить стены здания от атмосферной воды, крыша должна иметь свес длиной не менее 550 мм (рис. 13).

Кроме того, что концы стропильных ног крепят в затяжке с помощью, так называемых скруток, они закрепляются дополнительно за стены здания. Это позволяет уберечь крышу от повреждения при сильных порывах ветра.

Скрутка представляет собой кусок крупной проволоки, один конец которой прикреплен к стропильной ноге , а другой - к костылю, вбитому в шов каменной кладки на расстоянии 300-350 мм от верхнего края стены или к балке чердачного перекрытия. В рубленых деревянных домах вместо скрутки используют железную скобу, соединяющую стропила со вторым венцом сруба.

Чердачные скатные крыши. Крыша чердачная скатная состоит из несущих конструкций и кровли. Между такой крышей и чердачным перекрытием находится чердак, используемый для размещения вентиляционных каналов (коробок), разводов трубопроводов и т.д. При значительных уклонах чердачные пространства нередко используются для встроенных в них помещений. Высота чердака в самых низких местах, например у наружных стен, должна быть не менее 0,4 м для возможности периодического осмотра конструкций. В чердак зимой через чердачные перекрытия из помещений верхнего этажа проникают тепло и влага. Чем теплее чердак и чем теплопроводнее материал кровли, тем больше образуется конденсата (инея). При повышении наружной температуры конденсат тает, вызывая загнивание деревянных конструкций и коррозию металлических элементов. Увлажнение чердака может происходить также в результате проницания влажного воздуха из лестничных клеток, в связи с чем важное значение приобретает плотность притвора дверей и люков, ведущих на чердак. Весьма важным и эффективным мероприятием против увлажнения чердачного пространства является его проветривание. Для этого устраивают вентиляционные отверстия под карнизом (приточные отверстия) и в коньке (вытяжные отверстия), а также слуховые окна. Несущая часть состоит из стропил, ферм, прогонов, панелей и других элементов. Несущие конструкции скатных крыш могут быть выполнены из железобетона, стали, дерева в виде стропил, строительных ферм и крупных панелей. Выбор конструкции крыши зависит от величины перекрываемых пролетов, уклона крыши, а также требований долговечности, огнестойкости и теплотехнических свойств (рис. 3).

Рис. 3. :
1 - ригель каркаса (балки, фермы); 2 - несущий элемент покрытия; 3 - пароизоляция; 4 - утеплитель; 5 - стяжка; 6 - кровля; 7 - защитный слой.

Наибольшее распространение получили наслонные и висячие стропила. Насланные стропила (рис. 4) состоят из стропильных ног, подкосов и стоек. Они опираются нижними концами стропильных ног на подстропильные брусья - мауэрлаты, а верхними - на горизонтальный брус, называемый верхним коньковым прогоном. Роль мауэрлатов заключается в том, чтобы создать удобную опору для нижних концов стропил. Верхний прогон поддерживается стойками, устанавливаемыми на внутренние опоры. Расстояние между стойками, несущими коньковые прогоны, принимают равным 3...5 м.

Рис. 4. :
а-г - для односкатных крыш; д, е - для двускатных крыш; ж - план устройства стропил; 1 - стропильная нога; 2 - стойка; 3 - подкос; 4 - подстропильный брус; 5 - ригель; 6 - распорка; 7 - верхний прогон; 8 - лежень; 9 - диагональная нога; 10 - короткая стропильная нога.

Для увеличения продольной жесткости конструкций стропил ставят продольные подкосы, расположенные у каждой стойки. Если в здании имеются два ряда внутренних опор в виде продольных капитальных стен или столбов, колонн и других элементов, то укладывают два продольных прогона. Наслонные стропила применяют в зданиях при наличии промежуточных опор и пролетов размером до 16 м.

В последнее время получили распространение сборные деревянные наслонные стропила, заранее изготовленные на заводе. Комплект таких стропил состоит из отдельных конструктивных элементов и имеет сокращенное название - стропильный щит, стропильная ферма. Возможно такое устройство наслонных стропил из сборного железобетона. Стропильные фермы применяют при устройстве крыш для зданий значительной ширины, не имеющих внутренних опор. Строительная ферма состоит из двух стропильных ног, соединенных затяжкой, которые воспринимают горизонтальную составляющую передаваемых на опору усилий (распор). При пролетах ферм 6 м и более врезают ригель, а при пролете до 12 м устанавливают бабку и подкосы, повышающие жесткость и уменьшающие прогиб стропильных ног (рис. 5).

Рис. 5. :
а - пролеты ферм 6 м и более; б - то же, 12 м; 1 - ригель; 2 - шпала; 3 - подкос; 4 - колодка; 5 - балки; 6 - затяжка; 7 - бабка; 8 - подкос.

Стропильные фермы для малоэтажного гражданского и сельского строительства изготавливают из брусьев и досок. Иногда элементы, воспринимающие растягивающие усилия в нижнем поясе или стойках, выполняют из стали. Такие фермы называют металлодеревянными. При четырехскатных или более сложных формах крыш вводятся диагональные накосные стропильные ноги, образующие скаты треугольной формы в плане, так называемые вальмы.

Наслонные стропила выполняют из брусьев, досок и бревен (см. рис. 4). Шаг стропил принимают в зависимости от материала, из которого они изготовлены, типа кровли и сечения элементов обрешетки. При изготовлении стропил из брусьев толщиной 180...200 мм их ставят через 1,5...2 м, а из пластин и досок - через 1...1,5 м. В зданиях значительной ширины, когда длина стропильных ног достигает 8 м, необходимо устраивать промежуточные опоры на внутренних стенах. По этим стенам укладывают лежни, на них устанавливают стойки и подкосы, а затем устанавливают прогон, на который опираются стропильные ноги.

В местах пересечения скатов крыши наслонные стропила делают из диагональных и коротких стропильных ног (см. рас.4, ж). Для предохранения крыши от сноса ветром часть стропильных ног привязывают к костылям, вбитым в наружные стены, скрутками из проволоки. Все сопряжения стропил крепят гвоздями, болтами, скобами. Наслонные системы из железобетона состоят из железобетонных панелей, опертых вверху на коньковый железобетонный прогон, а внизу на наружные стены здания. Коньковый прогон поддерживается столбами, установленными через 4...6 м. Крупные панели из железобетона применяют для односкатных и двускатных крыш. Односкатные крыши устраивают на ребристых панелях размером 6,4х1,2 м, укладываемых с уклоном 5%, двускатные крыши - с уклоном 7...8%.

В настоящее время для изготовления оснований из железобетона могут быть использованы сложные многокомпонентные вяжущие. Перед укладкой кровли по панелям устраивается цементная или асфальтовая стяжка. При отсутствии промежуточных опор в малых пролетах зданий до 12 м применяют висячие стропила (рис. 6). Их изготавливают из тех же материалов, что и наслонные стропила, т. е. из брусьев, досок и бревен. Висячие стропила состоят из стропильных ног и затяжек. Верхние концы стропильных ног соединяют прорезным шипом, а нижние врубают лобовой врубкой в затяжку и крепят болтами.

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

Бесчердачные крыши. Бесчердачные крыши подразделяются па невентилируемые, частично вентилируемые и вентилируемые наружным воздухом. Невентилируемые крыши применяют в тех случаях, когда исключается накопление влаги в покрытии в период эксплуатации. Такие покрытия могут выполняться с теплоизоляцией, совмещенной с несущей конструкцией. Основными элементами совмещенной крыши являются настил, утеплитель, пароизоляция и кровля (рис. 7).

Рис. 7. :
а, б - невентилируемая; в - вентилируемая; 1 - защитный слой; 2 - рулонный ковер; 3 - стяжка; 4 - термоизоляция; 5 - пароизоляция; 6 - вентилируемый канал; 7 - несущая конструкция; 8 - отделочный слой.

Настил устраивают из железобетонных крупноразмерных плит различного вида. Пароизоляционный слой в виде одного или двух слоев рубероида или пергамина на мастике предусматривают для защиты теплоизоляции от увлажнения водяными парами, проникающими со стороны внутренних помещений. В качестве утеплителя применяют плитные и сыпучие теплоизоляционные материалы. Поверх теплоизоляции делают выравнивающий слой (стяжку) из цементного раствора. По стяжке устраивают кровлю. Ее выполняют из рулонных кровельных материалов в несколько слоев. Наклеивают их на холодную или горячую мастику. Для защиты гидроизоляционного ковра от повреждений делают защитный слой в виде насыпок из песка или мелкозернистого гравия, втопленного в верхний слой мастики, или слоя рубероида.

Невентилируемые крыши монтируются из сплошных или многослойных панелей. Изготовляемые в заводских условиях такие панели герметизируются наклейкой по верхней поверхности гидроизоляционного ковра, а снизу и по контуру панели - нанесением слоя окрасочной пароизоляции. Частично вентилируемые крыши имеют в материале панели поры или каналы, расположенные в верхней толще панели. Вентилируемые крыши имеют сплошные воздушные прослойки, осушающие покрытие зимой и предохраняющие его от перегрева солнечными лучами летом. Высота воздушной прослойки 200...240 мм. Конструкция совмещенной крыши состоит из нескольких слоев материалов (см. рис. 7):

несущий элемент, например, железобетонная плита, которую снизу отделывают под потолок помещения верхнего этажа;

пароизоляция из одного или двух слоев рубероида на мастике;

утеплитель - плиты ячеистого бетона или засыпка из керамзита, шлака и подобных высокопористых материалов;

кровля из рулонного материала, выполняемая из рубероида, толя и т.п.;

защитный слой, выполняемый из мелкого гравия или просеянного шлака, втопленного в окрасочный слой битума.

При невентилируемой крыше по утеплителю устраивают стяжку из цемента. Если крыша невентилируемая, стяжка по утеплителю выполняется из цементного раствора. Ограждение крыш состоит из стоек и подкосов и имеет вид поставленной вертикально стальной решетки. Стойки и подкосы имеют внизу отгибы - лапки, которыми они опираются на крышу. Крепление ограждений производится глухарями, забиваемыми в обрешетку кровли через отверстия в лапках стоек и подкосов. Парапеты устраиваются в виде сплошной каменной стены с отверстиями у мест расположения водосточных труб.

Водоотводы. Отвод воды с кровель чердачных крыш (дождевой и талой) бывает неорганизованным и организованным. При неорганизованном водоотводе вода стекает с кровли на всем ее протяжении. Такой водоотвод допускается лишь в малоэтажных домах при условии, что стекающая вода не попадает на тротуары. При организованном водоотводе вода, стекающая с кровли, по желобам отводится к наружным водосточным трубам. Различают три вида желобов: настенные, подвесные и выносные (рис. 8).

Рис. 8. :
а - настенный желоб; б - железобетонный карниз-желоб; в - сливной карниз с подвесным желобом (1 - кровля; 2 - настенный желоб; 3 - крюк; 4 - воронка; 5 - водосточная труба; 6 - подвесной желоб; 7 - оклеечная гидроизоляция; 8 - кровельная сталь; 9 - глухарь; 10 - стойка перил с подкосом; 11 - ограждающие стержни, или полосы); г - воронка внутреннего водостока (1 - чаша воронки; 2 - прижимное кольцо; 3 - крышка; 4 - крепежный винт; 5 - стеклопласт; 6 - асбестоцементная труба; 7 - утеплитель; 8 - эластичная прокладка; 9 - фланец; 10 - прижимной винт).

Водосточные трубы изготовляются из кровельной стали толщиной 0,5...0,6 мм и состоят из верхней воронки и трубы, составленной из отдельных звеньев и имеющей перегибы вверху у воронки и внизу у отмета. Трубы изготавливают диаметром 105, 140 и 215 мм. Диаметр верхней части воронки должен в 2...2,5 раза превышать диаметр трубы. Крепление водосточных труб к стенам производится при помощи ухватов, располагаемых на высоте через 1...1,5 м и прочно заделанных в стены. При внутренних водостоках на крыше устанавливаются специальные водоприемные воронки, соединенные с чугунными стояками, проходящими внутри здания и отводящими воду в подземную ливневую сеть или канализацию.

Чугунная воронка внутреннего водостока состоит из чаши воронки, прижимного кольца, колпака или крыши, закрепляющего устройства (см. рис. 8). Водоприемные воронки устанавливают в ендовах. Расположенные внутри здания трубы отводят атмосферную воду в ливневую канализацию. Расстояние между воронками зависит от длины ската. Площадь кровли, приходящаяся на одну воронку, не должна превышать 800...1200 м 2 . Необходимые продольные уклоны для стока воды к воронкам в ендовах создаются за счет переменной толщины укладываемого в них слоя легкого бетона. Продольный уклон должен быть не менее 1°. Водоприемные воронки внутренних водостоков делают из чугуна. Воронка состоит из трех основных частей: патрубка, входящего в верхний конец и заделанного в конструкцию покрытия, корпуса с отверстиями для приема стекающей с кровли воды и крышки или колпака с отверстиями. Каждую воронку присоединяют к трубе (стояку) диаметром не менее 100 мм. В местах установки воронки в покрытии предусматривают отверстия размером 400х400 мм, в которое вставляют чашеобразный чугунный поддон с отверстием для патрубка воронки. При установке патрубка в поддон участки между его стенками и воронкой заливают горячей битумной мастикой. Внутреннюю поверхность поддона оклеивают стеклотканью или мешковиной, пропитанной битумом, и заводят в нее края кровли. Корпус воронки устанавливают в патрубке поверх кровли и в нижней части также заливают битумом.

На рынке кровельных материалов России уже несколько лет как прижилось выражение «кровельный пирог». Однако многие либо не понимают, что за этим стоит, либо знают лишь основные варианты конструкций «пирога» без их разновидностей. Попробуем раскрыть эту тему несколько шире, обратившись к стандартам, принятым в Европе.

Использование и требования

Элементарная функция любой кровельной конструкции - защита от осадков в виде дождя, снега, талой воды и льда. Несущая конструкция кровли должна также выдерживать ветровые и снеговые нагрузки, а кроме того, и эксплуатационную нагрузку, возникающую при передвижении по ней людей во время проведения ремонтных работ. К задачам кровли относится и защита от огня.

Простое использование чердачного пространства требует защиты от проникающего через кровлю снега и грязи. При более требовательном использовании должна быть также обеспечена защита от жары и холода и шумового воздействия. В случае использования помещения в качестве жилого, необходимо решать задачу теплоизоляции и сохранения комфортной влажности внутри помещения. И, наконец, ко всему вышеперечисленному добавляются актуальные задачи пассивной выработки электроэнергии и соблюдения экологических требований. Таким образом, помимо климатических условий, выбор конструкции в большой степени определяется характером ее использования.

Конструктивные принципы

Сегодня существуют технические возможности для того, чтобы реагировать на самые разнообразные требования, предъявляемые к кровле, целым комплексом конструктивных решений, которые можно точно согласовать между собой. Конструктивные принципы заключаются в том, чтобы реализовать выполняемые кровлей задачи в каждом слое конструкции.

Современное состояние кровельной техники может быть определено следующей градацией:

Однослойные конструкции, которые отводят поступающую влагу и сырость только через один слой кровельного покрытия.
Двухслойные конструкции, которые подразумевают создание дополнительного защитного слоя с помощью подкровельной мембраны или нижней защитной кровли.
Конструкции из трех и более слоев, в которых различные изоляционные слои разделены вентиляционными слоями.
Кровельные сэндвич-панели / модульные конструкции, которые интегрируют в одном элементе все строительно-физические требования.

Этот подход - реагировать на разнообразные требования с помощью создания различных слоев - кажется логичным и целесообразным, но он связан с определенными дополнительными затратами при монтаже. Большее количество слоев увеличивает количество необходимых примыканий и, тем самым, количество источников возможных дефектов. Принцип модульной конструкции помогает решению этих проблем.

Рассмотрим проблематику вентилируемых и невентилируемых конструкций.

Термины и определения

Вентилируемые крыши - вентилируемая теплоизоляция (крыши с двухслойной вентиляцией)

Под вентилируемыми кровлями понимаются вентиляционные воздушные слои, которые расположены непосредственно над изоляцией. Более точно можно обозначить эти конструкции как «вентилируемая теплоизоляция».

Невентилируемые кровли - невентилируемая теплоизоляция (крыши с однослойной вентиляцией)

Непосредственно над теплоизоляцией вентилируемый слой отсутствует. Это означает, что на поверхность утеплителя уложена диффузионная мембрана или сплошной деревянный настил с диффузионной мембраной.

Временная кровля

Временная кровля (гидроизоляционный слой) монтируется перед укладкой кровельного материала и может продолжительное время защищать здание от атмосферных осадков до момента покрытия кровли. После этого она образует с кровельным материалом один конструкционный элемент.

Нижняя кровля

Под нижней кровлей понимается самостоятельный гидроизоляционный слой, который и без верхнего кровельного покрытия представляет собой водонепроницаемую кровлю.

Покрытие и изоляция

Под покрытием понимается укладка элементов со свободным нахлестом, под изоляцией - водонепроницаемое склеивание или сварка полотен. Таким образом, в контексте временной и нижней кровли можно еще более точно разграничить понятия «временной кровли» и «временной изоляции», так же как и понятия «нижнего настила» и «нижней изоляции».

Вентилируемые - невентилируемые

Правила Немецкого союза кровельщиков рекомендуют выполнять мансардные помещения как «вентилируемые конструкции», т.е. с вентилируемой (сверху) теплоизоляцией. Однако замечено, что в кровельных пространствах, подверженных различным климатическим воздействиям, теплый влажный воздух перемещается от нагретой части кровли в более холодные области кровельной конструкции, находящиеся не с солнечной стороны, и там отдает влагу (до 100 г/м2 за 24 ч). Это особенно проявляется в тех случаях, когда гидроизоляционный слой над воздушной прослойкой способен впитать лишь небольшое количество влаги (например, гладкие подкровельные пленки), так что накопленная конденсационная вода пропитывает находящуюся ниже теплоизоляцию.

Вентилируемая изоляция

С того времени как был установлен описанный выше факт, проверенная временем вентилируемая конструкция оценивается более критично. Вентилируемая изоляция по-прежнему имеет право на существование благодаря следующим безусловным преимуществам:

Летняя теплоизоляция может быть улучшена благодаря отведению нагретых воздушных масс по нижнему вентилируемому каналу.
Поступающая влага, будь то просачивающаяся по причине обильных осадков вода, конденсат, возникающий при резком падении температуры на нижней части настила, или же просочившаяся сквозь пароизоляцию и изоляционный слой влага, из внутреннего простран-ства конструкции может быть отведена за счет конвективного движения воздуха в нижнем зазоре.
Вентилируемые конструкции вносят свой вклад в снижение негативных последствий ошибок и различного рода происшествий при проведении работ, особенно при укладке пароизоляции и выполнении ее примыканий.
Дощатый настил, который зачастую размещается над воздушным слоем, улучшает шумоизоляцию крыши. Однако следует назвать и недостатки вентилируемой изоляции:
Большая потеря тепла из-за потока воздуха над минеральным утеплителем с открытыми порами, что требует большую толщину теплоизоляционного материала.
В случае межстропильной изоляции зависимость высоты стропил от суммы высот изоляционного материала и воздушного слоя может привести к чрезмерному увеличению размера стропил.
Воздушный зазор можно считать «влажным» из-за попадания в него влажного внешнего воздуха, особенно в летний период. Кроме этого, через открытый нижний зазор в конструкцию могут проникать вредные насекомые, поэтому необходимо применение химической защиты дерева.
Обеспечение достаточной вентиляции над крупными проходными элементами (окна, трубы, дормеры), а также в области хребта и ендовы связано с большими трудозатратами.
Необходимые для поддержания вентиляции нижнего зазора входные и выходные отверстия также предполагают большие трудозатраты.
При интенсивной вентиляции нижнего зазора увеличивается риск конвективного проникновения теплого и, следовательно, влажного воздуха из внутреннего помещения в утеплитель, что может привести к повышенной конденсации пара.
Через нижний вентиляционный зазор происходит постепенное засорение утеплителя пыльцой, копотью и пылью, что может способствовать повышенному влагонакоплению в теплоизоляционном слое.


	Кровельное покрытие	Кровельное покрытие с подкровельной пленкой	Кровельное покрытие с нижней кровлей
Без утеплителя
Теплоизоляция над несущей конструкцией
Теплоизоляция между стропильными ногами
Теплоизоляция между стропилами и под несущей конструкцией
Теплоизоляция под несущей конструкцией

Холодные (чердачные) крыши

Конструкции без теплоизоляции применяют в чердачных помещениях или строениях, не предназначенных для проживания (например, склады). Подкровельная пленка или подкровельный слой могут задерживать ветер, грязь и задуваемый снег. Нижняя кровля еще более функциональна, нежели подкровельная пленка. При ее использовании допустимо немного отклониться в меньшую сторону от нормативных показателей наклона кровли. В зимнем домостроении нижняя кровля выполняет ценную функцию, когда из-за погодных условий основное кровельное покрытие еще не может быть уложено. В некоторых климатических зонах гидроизоляционных свойств деревянного настила вместе с лежащим на нем гидроизоляционным полотном уже достаточно. С помощью такой конструкции можно также удовлетворить требования в отношении простой звукоизоляции.

Изоляция над несущей конструкцией (утепление над стропилами)

У этой конструкции много преимуществ. Несущая конструкция видна из внутреннего помещения, она подвержена лишь небольшим колебаниям температуры и влажности. Теплоизоляционный слой проходит без прерываний по всей площади стропил, а толщина его может выбираться независимо от несущей конструкции. Еще одно преимущество этой конструкции состоит в том, что пароизоляция может быть уложена на одном уровне и непрерывно. Вентиляционное пространство создается контробрешеткой необходимой толщины. Однако при использовании минеральной ваты, как правило, требуется монтаж опорной конструкции для контробрешетки. Эти прогоны прерывают теплоизоляцию, и должны поэтому быть изготовлены из слабо проводящего тепло материала. Создание дополнительного прогонного слоя, выполняемого обычно из дерева, связано с определенными материальными затратами. При такой конструкции оптимально применение прочного утеплителя из полиуретана или пенополистирола. Общая высота конструкции крыши с утеплением над стропилами является наибольшей из всех существующих. Особые требования предъявляются к пароизоляционному слою: он обязательно должен быть нескользким и выдерживать высокие сосредоточенные механические нагрузки, связанные с перемещением кровельщиков по пленке в ходе работ. Поэтому ведущие производители создают специальные продукты для таких крыш. Изоляция между несущими элементами (утепление между стропилами) Несмотря на то, что высота всей конструкции в этом случае может быть сокращена, полностью функциональной конструкция будет только тогда, когда высота стропильных ног будет значительно выше, чем необходимая толщина теплоизоляции. Это связано с тем, что стропильные ноги потенциально являются мостиками холода. Чем больше сечение стропил и меньше шаг их установки, тем выше тепловая неоднородность конструкции и больше потери тепла. При использовании двухслойной схемы вентиляции высота стропильных ног должна выбираться с учетом необходимой высоты вентиляционного зазора между утеплителем и гидроизоляционной пленкой. Необходимо также учитывать особенности укладки пленки - с провисом или натягом. Данная конструкция остается наиболее распространенной, она подходит и для нового строительства, и для реконструкций. Недостаток ее заключается в том, что изоляционный слой полностью прерывается стропильными ногами, а также велик риск конвективного переноса влажного воздуха из мансарды в конструкцию крыши. Чем интенсивнее вентиляция в нижнем зазоре, тем выше риск увлажнения теплоизоляции проникающей из теплого помещения парообразной влагой.

Изоляция между и под несущей конструкцией

Эта конструкция весьма надежна и проста в устройстве. Как правило, она применяется при новом строительстве, когда высота стропильной конструкции недостаточна, а требуемая высота всей конструкции крыши должна быть как можно меньшей. Для крепления пароизоляции и внутреннего отделочного слоя необходима дополнительная подконструкция. Внутренний слой утеплителя обычно укладывается между каркасными брусками / профилями внутренней отделки, перекрывая стропильные ноги и значительно снижая риск образования мостиков холода.

Если в качестве внутреннего слоя применяются плиты из базальтовой ваты, то они служат также дополнительной пожаробезопасной изоляцией несущей стропильной конструкции.

Изоляция под несущей конструкцией

Если высота имеющейся несущей конструкции слишком мала, теплоизоляция должна быть расположена под несущей конструкцией. Утеплитель должен быть достаточно прочным и подходить для крепления пароизоляции и внутренней отделки, иначе он будет прерываться каркасной подконструкцией под отделку. Необходимо также принимать во внимание потерю объема внутреннего помещения, так как вся конструкция довольно высока. Одним из существенных недостатков такой конструкции является расположение всех несущих элементов во внешней среде с переменной температурой и влажностью.

Новые требования к вентиляционному сечению для вентилируемых кровельных конструкций (не требующих подтверждения расчетами) содержатся в новой норме DIN 4108, так же как и указание на максимальное сопротивление теплопередаче внутреннего слоя в 20% от всей конструкции (утеплителя, расположенного перед пароизоляционным слоем со стороны теплого помещения).

Невентилируемая изоляция (полная теплоизоляция стропил / однослойная схема вентиляции)

Недостатки вентилируемых конструкций соответствуют преимуществам невентилируемых утепленных конструкций:

Отсутствует конвективный перенос тепла воздушным потоком над изоляционным слоем, являющийся причиной потери тепла.
В случае применения межстропильной изоляции вся высота стропил может быть использована для теплоизоляционного слоя (т.е. увеличения его толщины, а значит, снижения затрат на эксплуатацию дома в целом).
Так как теплоизоляция, покрытая диффузионной мембраной, не подвергается воздействию влаги извне, от химической защиты дерева можно отказаться.
Отсутствуют конструктивные преграды для нормальной вентиляции крыш сложной формы с ендовами, примыканиями, слуховыми и мансардными окнами.
Отпадает необходимость в трудозатратах на создание входных и выходных (вентиляционных) отверстий вдоль ендов и примыканий.

Однако необходимо организовать один вентиляционный воздушный слой под кровельным покрытием. Этот слой служит для отведения тепла, талой воды, а также влаги, просачивающейся через штучный кровельный материал в случае выпадения чрезмерно обильных осадков. Кроме того, он способствует высушиванию увлажненных элементов крыши (утеплителя, стропил, настила и обрешетки). Водоотводящий слой над изоляцией должен быть диффузионно открытым с максимальным показателем эквивалентной толщины сопротивления диффузии водяного пара Sd <= 0,2 м, чтобы влага, которая может находиться в теплоизоляции и деревянных элементах крыши, могла быть свободно выведена за счет диффузии.

Однако у невентилируемых изоляционных слоев есть и недостатки:

Как правило, отсутствует сплошной деревянный настил, что приводит к снижению защиты от внешнего шума.
Нельзя исключать, что диффузионная проницаемость гидроизоляционной мембраны, находящейся над теплоизоляцией, со временем понизится из-за ее загрязнения (данное предположение не подтверждено для многослойных мембран с микропористой закрытой структурой, но вполне возможно при использовании однослойных мембран). Талая вода и слои льда, временно скопившиеся на поверхности мембраны, также повышают сопротивление диффузии. Если же пароизоляция под утеплителем имеет дефекты или повреждения, это может привести к типичному увлажнению теплоизоляции и повреждению всей конструкции.
Высокая остаточная влажность утеплителя и стропил также может привести к временному образованию конденсата в толще конструкции, однако он будет выведен из крыши после первых и продолжительных оттепелей весной.
Наконец, невентилируемая изоляция не может обойтись без пароизоляции с эквивалентной толщиной сопротивления диффузии воздушного слоя Sd >= 100 м. Это означает, что все стыки и примыкания должны быть выполнены без погрешностей.

При реализации ручным способом в случае межстропильной изоляции на наклонной кровле этого можно добиться только при чрезвычайно тщательном исполнении и использовании системных аксессуаров - клеев, лент и уплотнительных паст.

Как правило, конструкции с утеплителем между несущей конструкцией с одним вентиляционным зазором выглядят следующим образом:

Теплоизоляция между стропильной конструкцией

Создание и реализация слоев ручным способом обладает в случае межстропильной изоляции с невентилируемым теплоизоляционным слоем всеми перечисленными выше преимуществами и недостатками. В условиях труда, при которых приходится работать над головой и под наклонной поверхностью, легко допустить ошибки. К этому добавляется и та проблема, что герметичные стыки с имеющимися конструктивными элементами зачастую выполняются специалистами из других отраслей. Поэтому новая норма DIN 4108 требует определенного соотношения показателя эквивалентной диффузионной толщины воздушного слоя Sd для слоев вне и внутри теплоизоляции. Для определенных конструкций (например, невентилируемая кровля) норма предписывает показатель Sd >= 100 м для внутреннего слоя.

Чтобы предотвратить потерю изолирующего эффекта в случае намокания утеплителя, можно рекомендовать выбор теплоизолирующего материала с водоотталкивающими свойствами. Непременными составными частями такой конструкции являются вентилируемый зазор и высокая диффузионная открытость уложенной на утеплитель ветрозащитной мембраны. В отношении теплосопротивления под пароизоляционным слоем новая норма DIN предписывает максимальный показатель в 20% от значения всей конструкции.

Утепление над несущей конструкцией

Перечисленные выше проблемы говорят в пользу конструкции, в которой слой утеплителя расположен над несущей конструкцией.

Конструкция с утеплителем поверх стропильных ног с одним вентиляционным зазором выглядит следующим образом:

Этот вариант конструкции способствует оптимальной укладке пароизоляции и снижает риски ошибок при ее реализации. Кроме того, здесь действуют преимущества, перечисленные для вентилируемых изоляционных слоев. Остаются, однако, трудозатраты на закрепление основания настила и повышенная высота конструкции, которая лишь в редких случаях накладывает какие-либо ограничения.