Проектирование кровли. Выбор вида и конструкции, создание эскиза

Кровля — важнейший элемент любого здания. Именно эта часть дома принимает на себя основную нагрузку со стороны окружающей среды — при осадках и температурных перепадах. Кроме того, кровля должна быть еще и эстетичной, органично вписываться в архитектурную концепцию здания.

На рынке сейчас представлены десятки видов кровельных материалов — с их помощью можно воплотить любой дизайн-проект. Для успеха важен грамотный монтаж, которому предшествует этап проектирования.

Проект крыши должен включать в себя точные расчеты, выбор и обоснование материалов (в том числе различных видов крепежа, тепло- и звукоизоляции), план размещения всех элементов конструкции.

Эскизное проектирование кровли

Эскизное проектирование — самый первый этап работы. На этом этапе определяют внешний вид кровли дома, ее тип и форму, архитектурный стиль. Фактически, это лишь концепция, но она всегда привязана к исходному техзаданию на проектирование. Подробные расчеты в рамках подготовки эскиза не проводят, но все планы составляют, разумеется, с учетом действующих строительных нормативов.

Основные требования к разработке плана кровли изложены в ГОСТ 21.501-2011 «Система проектной документации для строительства». В этом плане определяют положение всех выступающих элементов кровли, в том числе водосточной системы.

Что входит в план кровли:

• величина уклонов, схематичное изображение профиля кровли;
• обозначение коньков, ребер и ендов, направление скатов;
• перечисление позиций и основных размеров ключевых элементов (печные трубы и вентотверстия, слуховые окна, пожарные лестницы и т.д.);
• указания, как будет размещены ограждения крыши, желоба и воронки водосточных систем.

Пока идет разработка эскизного проекта, заказчик может высказывать пожелания к конструкциям и внешнему виду будущей крыши. Часто заказчику предоставляется несколько решений на выбор — например, с разной формой крыши, вариантами кровельного покрытия.

Виды кровли

Важные характеристики — форма крыши, угол наклона ската. Есть две большие группы кровель: плоские (угол наклона не больше 12°) и скатные (угол превышает 12°). Полностью плоских крыш не бывает: необходим хотя бы минимальный наклон, чтобы организовать естественный отвод осадков.

Плоская или скатная

Монтаж плоской конструкции проще и быстрее, но для жилых и коммерческих зданий такая форма практически не применяется — высока вероятность протечек, особенно во время сильного дождя или активного таяния снега. Осадки всегда будут скапливаться на поверхности, да и уровень ветрозащиты у такого типа конструкций невысок.

Скатные крыши не имеют описанного выше недостатка: дождевая вода на них не скапливается, стекает вниз. Снег может постепенно оседать на поверхности, но его будет немного: чем больше угол наклона, тем меньше снега. Таким образом, в плане прочности и безопасности это вариант лучше — дополнительной нагрузки на перекрытия не будет.

Односкатная крыша

Востребованный вариант, имеющий весомые преимущества: низкую себестоимость за счет сниженного расхода материала, простой и быстрый монтаж. Часто односкатная конструкция используется в случаях, когда к жилому зданию необходимо пристроить, например, гараж или хозяйственное помещение. Примыкание к стене односкатной кровли сделать технически проще.

Главный минус: дома с крышами в один скат больше других подвержены разрушению из-за ветров и снежных нагрузок. Для регионов, в которых многоснежные зимы, этот вариант подходит хуже прочих.

Чтобы рассчитать нагрузку на перекрытия, нужно знать вес кровли. Поэтому при проектировании также обязательно учитывают материал — это может быть профнастил, ондулин, керамическая или металлочерепица и др.  Стропильную систему обычно выполняют из бруса и досок.

Вальмовая крыша

Вальмой называют треугольный скат крыши, расположенный с торца. Вальмовая кровля — это четырехскатная конструкция, главная особенность которой — наличие диагональных стропил. Этот вид кровель очень популярен: его отличает экономный расход материала и привлекательный внешний вид. Монтажные работы при этом требуют серьезных временных затрат, достаточно сложны, особенно — в части укладки кровельного покрытия. 

Есть следующие варианты конструкции:

• шатровая — если в основании здания лежит квадрат;
• полувальмовая, или датская — в этом случае вальмы монтируют не на полную высоту, а с усечением сверху;
• ломаная — когда в одной кровле сочетаются скаты с разным уклоном;
• полувальмовая, или мансардная — имеет небольшие треугольные вальмы, которые монтируют под фронтонами.

Используют разные варианты стропил: диагональные (накосные), промежуточные — центральные и угловые. Диагональные направлены к углам здания. Они всегда длиннее рядовых. Важно, чтобы они были прочными — именно на эту честь каркаса падает основная нагрузка. Материал стропил — прочный толстый брус.

Шатровая крыша

Разновидность вальмовой, отличается отсутствием конька. Встречается сравнительно редко, но постепенно набирает популярность. Главное преимущество такой формы — отличная эстетика. Пирамидальная конструкция венчает квадратное здание. У этой пирамиды (шатра) может быть разное число граней: 4, 6, 8. Каждая из этих граней представляет собой равнобедренный треугольник.

Отдельная категория — шатровая крыша с эркером (ендовая). Отдельно стоит остановиться на мансардной шатровой крыше. Она может быть ломаной, с размещением мансардных окон либо балконов на выносных консолях.

Шатровая крыша предполагает более серьезные затраты, чем традиционные двускатные и вальмовые. Прежде всего это связано со сложностью установки стропил. Расход кровельного материала также будет выше: скаты имеют сложную, не прямоугольную форму, и будет много отходов.

Среди безусловных преимуществ сложной формы — ветроустойчивость конструкции. На этот показатель прежде всего влияет крутизна скатов: надежнее всего в отношении ветровых нагрузок считаются крыши с уклоном до 25 градусов.

Круглая крыша

Оригинальная конструкция, традиционная для многих архитектурных стилей и эпох. Например, большинство храмов имеет именно такую крышу. В наши дни купольная крыша используется и в городской застройке: например, это могут быть дома по индивидуальным проектам, различные научные здания (музеи, обсерватории). Монтаж стропильной системы очень сложен, поэтому круглые крыши считаются самыми дорогими.

На этапе проектирования закладывают все основные элементы конструкции. Точки опоры — кольцевой мауэрлат, кольцевой прогон в верхней части (их может быть несколько), центральная стойка, дополнительные элементы усиления (стяжки, подкосы). 

Как выбрать форму кровли

От формы зависит, сколько узлов (коньков, примыканий и карнизов) будет на проекте крыши. А от количества узлов зависит число возможных протечек. Проект должен быть составлен так, чтобы минимизировать узлы — так и вероятность протечек снизится, и дополнительных сложностей при монтаже удастся избежать. При наличии фронтонов на кровельном материале можно будет сэкономить.

Отдельно стоит продумать чердак.

Обычно скатная кровля предполагает его наличие, но могут быть исключения: например, если в здании планируется сделать оригинальных интерьер в стиле лофт или фахверк — для них характерны максимально высокие потолки, стропила и перекрытия начинают выполнять еще и декоративную функцию. В этом случае необходимо особенное внимание уделить устройству тепло- и гидроизоляции.

Конструкционные

Одинаково важны все этапы: начиная с создания конструктивной схемы и заканчивая выбором деталей и материалов. Если в первоначальной схеме неверно учтены типы материалов или допущены ошибки при проектировании основных узлов (например, их размещения) — потребуется обязательная корректировка. Установку всех дополнительных элементов необходимо спланировать заранее.

Типичные ошибки при проектировании кровли и как их избежать

Есть несколько групп ошибок, которые встречаются чаще прочих.

Архитектурные

Недостаточное внимание к нюансам составления «кровельного пирога». Например, если планируется использовать в качестве утеплителя минеральную вату, нужно учесть ее способность накапливать влагу. Это свойство отрицательно сказывается и на способности удерживать тепло, и на долговечности материала. Нужно исключить или по крайней мере минимизировать попадание влаги в утеплитель. Вентиляцию утеплителя организуют с помощью специальных узлов и устройств (продухов, флюгарок, вентиляторов).

Другой важный момент — удаление воды с крыши. Иногда встречаются фасады, на которых не предусмотрено место для водосточных труб, и здания, верхняя часть которых чрезмерно усложнена различными архитектурными элементами. То и другое — нежелательно, поскольку ощутимо снижает надежность кровли.

Инженерные

На кровле зданий часто располагается специальное оборудование. Чаще всего это элементы вентиляционных систем — чиллеры, вентшахты и т.д.), а также антенны, элементы охранной системы. Они могут снижать надежность кровли, препятствовать нормальному удалению влаги, создавать проблемы при обслуживании. Проектирование инженерных систем и проектирование кровли лучше проводить одновременно.