Даже если не принимать во внимание возможность использования чердачного помещения в каких-либо бытовых или подсобных целях, преимущества чердака, по сравнению с бесчердачными крышами, очевидны в более простом ремонте крыши, отсутствии протечек в жилое помещение и даже в обеспечении благоприятного температурно-влажностного режима. Достаточно сказать, что в Европе дома с бесчердачными крышами гораздо дешевле, нежели дома с чердаками.
Высота чердака определяется разными соображениями:
- архитектурными замыслами; вразрез с распространённым мнением о необходимости высоких скатов, чердак может быть совсем невысоким помещением, так называемым полупроходным, в котором нельзя пройти в полный рост, но есть условия для ремонта крыши;
- необходимым уклоном скатов, который диктует кровельный материал и климатические условия района постройки;
- размерами и составом элементов стропильных конструкций, поддерживающих кровлю;
- решениями об использовании или неиспользовании объёмов чердачного помещения как эксплуатируемого и другими факторами.
Элементы форм скатных крыш
Как уже отмечалось, название скатной крыши даёт плоскость - скат, наклонная к горизонтали под некоторым углом. Существует такой принцип: уклоны пересекающихся в коньках скатов, как правило, делают одинаковыми. Однако это не мешает архитектору не придерживаться этого правила и отступать от него.
На рисунке показаны и названы основные элементы крыши, которые нам потом понадобятся при изучении конструкций скатных крыш.
Вальма — это треугольный скат, которым оформляется торец крыши.
Все скаты пересекаются по прямым линиям — рёбрам, каждое из которых выполняет свои функции.
Элементы скатных крыш: 1 - конек (коньковое ребро, коньковый прогон); 2 - слуховое окно; 3 - скат; 4 - фронтонный свес; 5— фронтон; 6—тимпан фронтона; 7— свес крыши, или карниз; 8— ендова (разжелобок); 9 - накосное ребро; 10 - щипец; 11 - вальма; 12 - полувальма.
Коньковое ребро (коньковый прогон, конёк) — это горизонтальное верхнее ребро двугранного угла, образуемого в вершине крыши двумя скатами. В многоскатных крышах коньков может быть несколько, в том числе в слуховых окнах.
Накосное ребро — это наклонное ребро выступающего двугранного угла, которое образуется при пересечении двух скатов или вальмы (полувальмы) и ската.
Разжелобок (ендова) — это наклонное ребро западающего двугранного угла двух скатов.
Это интересно. В архитектуре термин «ендова» происходит от названия открытой посуды с рыльцем (желобком) для слива, употребляемой в Древней Руси и потом в русском флоте для вина.
Ендова является наиболее ответственным местом крыши: здесь происходит наиболее интенсивное движение дождевых вод, скапливается снег, листва, создаётся питательная среда для биомассы. Чтобы не было потом проблем с крышей, ендова должна быть особенно тщательно спроектирована и выполнена.
Свес, или карниз — выступ перед стеной, назначение которого — отводить дождевую воду от стен, предотвратив её намокание.
Тимпан фронтона — треугольный участок стены фронтона.
Слуховые окна делают на скатах крыши, во фронтонах и щипцах в крышах с холодным чердаком. Для чего они нужны?
Слуховые окна имеют задачу не только придать особую архитектуру крыши (некоторые их виды показаны на рисунке). Они обеспечивают естественную вентиляцию (проветривание) холодного чердака, предотвращая появление конденсата. Дело в том, что в морозный период тёплый воздух, проникаемый из тёплого подчердачного помещения, поднимается вверх и, «ударяясь» о холодную внутреннюю поверхность крыши, конденсируется на ней, а при низких температурах превращается в иней. При повышении температуры наружного воздуха иней тает и увлажняет крышу и чердачное перекрытие. Обильный конденсат струится по стенам, увлажняя и стены. При увлажнении резко падают теплотехнические характеристики чердачного перекрытия, и влага уже может конденсироваться и на потолке подчердачного помещения. Нет смысла доказывать, что излишняя влажность совсем не способствует здоровому микроклимату в доме. Кроме того, создаются неприемлемые условия для работы конструкций и их материалов, а это значительно сокращает долговечность здания.
Проветривание холодного чердака помогает также уменьшить образование сосулек.
Схемы проветривания холодного и теплого чердака: а - проветривание двускатной крыши холодного чердака с помощью слуховых окон, расположенных в щипце и на скате; 6 - то же, с помощью отверстий в коньке; в — проветривание подкровельного пространства двускатной крыши в теплом чердаке или мансарде; г, д — проветривание односкатной крыши с помощью отверстий на фасадах; 1 - слуховое окно; 2 - приточное отверстие; 3 — теплый контур; 4 — вытяжные отверстия в коньковых элементах кровли; 5 - подкровельное пространство; 6 - вытяжные отверстия на фасадах.
Для нормального выполнения слуховыми окнами функций проветривания их располагают на высоте 1 ...1,2 м.
Если слуховое окно не вяжется с архитектурой дома, то проветривание можно обеспечить с помощью вентиляционных отверстий, устраиваемых в нижней (под карнизом) и в верхней (у конька) частей крыши.
Неверно думать, что вентиляция нужна только в холодных районах строительства.
Построение планов скатных крыш
Рёбра сопряжений скатов - коньковые, накосные и разжелобки (ендовы)— должны быть связаны между собой.
На рисунке показано три примера построения планов крыш. Первая крыша — двухскатная, и построение её плана не вызывает трудностей. Вторая крыша сложнее. Но если чётко придерживаться приведённых выше рекомендаций, то также вполне можно справиться с построением без дополнительных пояснений. Третья крыша по сложности аналогична второй с той лишь разницей, что карнизные линии не расположены под прямым углом. В этом случае биссектрисы непрямых углов проводятся не под углом 45 град. Остальное понятно из чертежа.
Планы скатных крыш: а — двухскатная крыша; б — четырёхскатная крыша с прямыми карнизными углами; в — сложная крыша с карнизными углами, отличными от прямых; 1 — скат крыши; 2 — конёк; 3 — накосное ребро; 4 — вальма; 5 — ендова.
Построить план многоскатной крыши непросто. Поэтому представляется целесообразным привести пример поэтапного построения плана и дать пояснения к нему.
План контура крыши с указанием направлений уклонов дан на рисунке, а, а на другом рисунке - итог построения рёбер крыши. Примем условие, что все скаты имеют одинаковые уклоны.
- Начнём построение в самом большом прямогольнике - 1-2-3-4. Зная, что все рёбра на чертеже в данном случае будут биссектрисами углов, проводим из всех точек прямоугольника, включая точки 5 и 6, рёбра. Из точек 5 и 6 идут разжелобки (ендовы), а из точек 7 и 4 - накосные рёбра. Другие линии будут линиями построения. В местах пересечения скатов линии построения заменяем на контурные до их взаимного пересечения. В результате этой операции образовались и коньки.
- Затем по такому же принципу перекрываем прямоугольник 2-5-7-8. Здесь из точек 7 и 8 проводим накосные рёбра, а из точек 9 и 10 -ендовы. То же проделаем в прямоугольнике 3-6-11-12, где из точки 13 образовался разжелобок, а из точки 11 - накосное ребро.
- Приступим к построению в прямоугольнике 14-15-16-17, частично перекрытым с прямоугольником 2-5- 7-8. Проведя биссектрисы углов 14, 15, 16, и 17-накосные рёбра, завершим в этом секторе построения. Обводим контурными линиями рёбра до взаимного пересечения. Здесь также образовался конёк.
- И наконец, закончим построения в прямоугольнике 12-13-18-19, где из точек 18и 19 проводим накосные рёбра.
На рисунке показаны примеры построения некоторых планов крыш. Построения согласуются с теми рекомендациями, которые были приведены выше. Возможно, это поможет вам построить план крыши Вашего дома.
Этапы построения планов крыш: а - план контура крыши; б - итог построения плана крыши; в-д - этапы построения плана.
Стропильные конструкции скатных крыш. Общие сведения
Стропильная конструкция представляет собой несущую часть крыши. Основными элементами конструкции являются стропила, откуда, собственно, и происходит название стропильной конструкции.
Стропило (стропильная балка, стропильный брус, стропильная нога) - это наклонная балка, с помощью которой формируется скат крыши. Стропило, как балка, опирается в двух крайних точках: нижний конец опирается на наружную стену, а верхний - также на стену при односкатной крыше или иную опору, в зависимости от формы крыши и типа стропильной конструкции.
На стропильную конструкцию крепится обрешётка, по которой потом монтируется кровля.
Материалом стропил в частном домостроении в подавляющем большинстве случаев используется дерево. В малоэтажных зданиях иного назначения, например общественных, в современном строительстве часто используется металл. Также возможны сочетания элементов из дерева и металла.
