Конструкция крыши: создание проекта крыши на загородный дом

Крыша загородного дома – это сложная инженерная конструкция, которая обеспечивает надежную защиту от осадков, обладает достаточной жесткостью, чтобы противостоять любым ветрам и, что самое главное, не оказывает существенного давления на потолок (деревянный или из ЖБИ-плит).

То есть, по сути, получается, что конструкция крыши дома должна быть такой, чтобы весь ее вес (а в зимнее время добавляется снеговая нагрузка) действовал исключительно на периметр сложенной коробки или деревянного сруба (для блочных и кирпичных зданий исключением могут служить конструктивно-дизайнерские колонны или введённые в центральные части помещений капитальные стены).

Основа будущей крыши

Конструкция крыши частного дома любой конфигурации и величины (на материале непосредственно кровли внимание заострять не будем) начинается с установки несущей основы – скрепленных между собой брусьев с сечением не менее 150х150 мм. Основной проблемой их закладки является пространственная геометрия бруса – под этим вычурным понятием скрывается обычная ровность и отсутствие дефектов по любой из плоскостей материала.

Крепление бруса к брусу должно быть жестким, чего можно (и нужно) добиваться с помощью соединения «в шип». На торце бруса выбирается несколько сквозных пазов (глубиной не менее торцевой стороны), а на соседнем - такие же пазы делаются в зеркальном отражении. После их совмещения «шип сшивают гвоздями, саморезами или деревянными шкантами (не менее двух штук на шип, чтобы избежать возможного поворота в соединении).

Рис.1 Соединение «в шип»

После раскладки брусьев по периметру и сшивания их в единое целое можно начинать закрепление конструкции на стену с помощью стандартных анкерных креплений (болтов) с шагом 1,5-2 метра между центрами, чтобы конструкция крыши деревянного дома не была отдельно от несущего ее сруба.

Совет:
Если стены достаточно широки, то уложенные брусья можно скреплять не только анкерами. Достаточно востребован способ с заливкой так называемого армопояса – наращивание стен бетоном до половины высоты бруса с совместным их армированием. Такой вариант практикуется, когда вместо бруса используется некалиброванный пиломатериал или б/у мауэрлат.

Рис.2 Подстропильная балка с разбросом анкеров для закрепления её к кирпичной стене (как вариант). Выноска внизу: минимально допустимая глубина входа анкера в кирпичную кладку - 1,5 кирпича

Следующий шаг

Естественно, что на бумаге все расчеты необходимо проводить предварительно, но в формате статьи мы пойдем дальше уже после завершения первого этапа – создания фундамента крыши. Конструкция двускатной крыши требует спроектировать высоту скатов и повороты (если таковые имеются). После этого проводится срединная линия, на которую ляжет матричная балка (в простонародье – матрица). Ее делают из того же материала (и того же сечения, что и подстропильную - то, о чем мы говорили выше).

Матричная балка, всегда вытягивается по наиболее длинной стороне с закреплениями на фронтальных брусьях. Если требуемая длина превышает естественную длину бруса (под заказ возможно изготовление пиломатериала до 9-и метров длиной), то конструкция деревянной крыши делается сборной, а отдельные части стыкуются в шип, под которым возводится кирпичный столбик.

Матричная балка делится (пока карандашом) на равные части с шагом 1,5-2 метра, которые запиливаются и выбираются на глубину, не превышающую трети длины торцевой стороны.

Важно:
При создании 4-х скатных крыш столбик ставится в середине конструкции, а брусья «разбрасываются» во все четыре стороны – к серединам фронтальных и боковых брусьев. Отметки ставятся исходя из того, что в середине будет находиться основная подопорная стойка. Конструкция четырехскатной крыши единственная, выбивающаяся из общего ряда своей непохожестью и сложностью.

Переходя в другую плоскость

Далее мы работаем с вертикальными стойками. На примере самой простой – двухскатной крыши – всю длину матричной балки делим на равные расстояния с учетом того, что по краям (на фронтальных брусьях) обязательно будут стойки. Для сравнения - мансардная конструкция крыши имеет два ряда стоек под каждый из скатных углов.

Важно соблюсти ровность (уровень) по верхним торцам стоек, при этом их придется, хотя бы временно, закреплять на подопорную балку с помощью раскосов (подойдут любые доски). Фронтальные опоры раскашиваются в три стороны для придания устойчивости и для создания эталонного уровня, на который нужно будет ориентироваться.

Для 4-х скатных моделей за точку отсчета принимается центральная опора, а уровнем служит линия, соединяющая торцевую грань столба с внешней гранью подстропильной балки.

Важно:
Если конструкция конька крыши более сложная и имеет повороты, то под каждый стык устанавливается столб, вне зависимости от разбежки остальных опор. Соединение коньковой балки в этом случае делается в упрощенный шип (на одном торце выбирается треть стороны в сплошной паз, а пристыковочный торец имеет соответствующие выборки по краям). Загонять шкант необязательно, а вот привязаться к опоре, на которой расположено соединение – необходимо в строжайшем порядке (традиционно для этого используются деревянные укосины).

На верхние торцы стоек укладывается коньковая балка – полету фантазии границ нет – брус от 100х100, калиброванное бревно (не более 150 мм в диаметре), доска 50х100, 50х120, 50х150 (можно в спарке).

Следующий этап очень важен, но вместе с тем и труден – возведение и расчет на стропильные конструкции крыш. Важно грамотно подобрать материал, из которого они будут сделаны, и типоразмер, от которого может зависеть принципиальная конструкция креплений:
- бревно – не самый легкий вариант, однако, при всей своей «неудобности», имеет одно важной полезное свойство – наибольшую из всех пиломатериалов продолжительность службы. По геометрической составляющей круглое сечение считается одним из самых надежных поэтому на его основе собирается конструкция односкатной крыши, но вот в вопросе крепления оно явно подкачало. Не имея ни одной плоской поверхности, бревно затруднительно привязать к коньковой балке (только если запиливать на угол), а к подстропильной балке – только на строительные скобы, рискуя расколоть и брус, и бревно;
- брус (полубрус) – обычно используют именно его в сечении 100х100 или 100х80 (большая сторона вертикально), однако слишком частая его укладка влетает в копеечку, а более редкая установка не дает желаемой жесткости;
- доска 50 (на 100, 150 или 200) и 60 (на 150, 180 или 200) – способна обеспечить необходимые эксплуатационные свойства при условии увеличения жесткости крепления в собственной рабочей плоскости.

Пример:
Стандартная двухскатная крыша с длиной ската 5,8 метра. При размерах дома 9х9 метров и укладке бруса 100х100 через 1,5 метра мы израсходуем 14 брусьев (без малого 1 кубометр по цене около 6000 рублей), а если использовать доски 50х150 через 1,3 метра, то получим расход 16 досок, что составляет ¾ куба, то есть 4,5 тысячи. Если снизить сечение доски до 50х100 и уменьшить интервал до 1-го метра, то мы израсходуем всего 20 досок, что составит 0,5 куба и 3000 рублей соответственно.

Теперь проводим расшивку стропил для увеличения жесткости как несущей конструкции в целом, так и каждого элемента в отдельности. Напомним, что следует максимально избегать давления на потолок, а точкой крепления может служить только подопорная балка, от которой и следует опустить перпендикуляры (все той же доской 50х100) на стропила, запиливая их встык с внутренней поверхностью. Такая конструкция стропил крыши предполагает соединение с помощью кобылок – небольших кусков досок, которые набиваются на стропило и перпендикуляр (раскос).

Важно:
Чтобы не прослабить стропило, раскос необходимо делать чуть длиннее (на 1-2 см), а потом пробить его молотком или кувалдой, чтобы ликвидировать естественный провис стропильной доски.

После того, как все стропила проработаны, раскосы соединяются между собой горизонтальными косынками (досками, которые являются и ребрами жесткости, и конструкционной разгрузкой одновременно).

Рис.3 Готовая конструкция крыша (без обрешетки и кровли) с векторным обоснованием сил, действующих на неё и от неё

Обрешетка

Элементы конструкции крыши - доски, которые набиваются на стропила, чтобы несущая конструкция крыши была готова к настилу непосредственного материала кровли (или через слой паро- и гидроизоляции). Для создания обрешетки используется доска (обрезная или нет – без разницы, конструктивного преимущества нет никакого), но с толщиной нужно разбираться:
- чем круче скат, тем меньше он испытывает давление, тем меньше толщина доски (это только в рекомендательных целях);
- если есть варианты, тогда можно задуматься о дюймовке по схеме доска через доску, либо о пятидесятке по принципу 1 через 2, но это во многом зависит от кровельного материала (мягкая кровля предполагает сплошную обрешетку);
- так как нагрузка на крыше является распределенной, то и общая крепость конструкции должна быть равномерной, поэтому в идеале стоит использовать доски максимально возможной ширины с шагом не более одной доски.

Заключение

Всё, конструкция крыши готова – можно начинать кровельные работы и заниматься отделкой фронтонов. Конечно, если перебирать виды крыш по конструкции, то это самый «базовый» вариант. Но дальше, по мере изучения типов и видов, Вы увидите, что элементы базы встречаются практически во всех конструкциях, что говорит об универсальности и функциональности (вариативности) конкретно этого примера.

Статьи по теме:
Какую кровлю лучше выбрать