Пристрій скатної даху базується на кроквах – силовий несучої конструкції, утримує захисне покрівельне покриття. Це відповідальна частина загального каркаса, яка в деяких конфігураціях також виступає і корпусом мансарди. Щоб кроквяна система повною мірою відповідала завданням експлуатації будинку, слід ретельно підійти до її проектування, розрахунку та монтажу.
Оригінальна конструкція крокв
Скатний дах не може формуватися бетонними елементами через велике навантаження, які вони можуть давати на основний каркас і перекриття. Тому навіть сьогодні оптимальним рішенням пристрою покрівельної бази залишається дерев’яний «скелет» з балками і опорними елементами трикутної конфігурації.
В деякому сенсі кроквяний каркас можна порівняти з латами. Основою для несучих балок служать цегляні, кам’яні або дерев’яні стіни, на які і передається навантаження від даху з покрівельним настилом. Оригінальна конструкція кроквяної системи включає в себе ригельні частини (балки), прогони, стійки з опорами, підкоси і інші елементи.
Особливе місце у каркасі займають мауерлати – до речі, спосіб їх виконання визначає приналежність до традиційної системи або сучасної моделі. Якщо в класичних проектах мауерлати відкривалися назовні, то сьогодні архітектори з дизайнерами придумують різні варіанти їх маскування в покрівельному пирозі. Можна сказати, це сама відповідальна деталь конструкції, на яку припадає навантаження від усього каркаса. Мауерлат являє собою масивну балку, яка безпосередньо зв’язує фасадну стіну і стропила. А тепер варто розглянути інші елементи, що формують каркас скатної даху.
Складові частини системи
Отже, безпосередній опорною базою для кроквяної конструкції виступлять мауерлати, розміщені поверх стіновий кладки. Як правило, укладають дві балки – з протилежних лініях ската. Наступним за значимістю елементом можна назвати кроквяну ногу. Це балки, які під нахилом кріпляться до мауэрлатам і з’єднуються в вінцях, утворюючи трикутну конструкцію. Як правило, влаштовується рядна решетування, виступає базою для силових елементів кроквяної системи (затяжок, куточків, металовиробів тощо). Кріпильна оснащення надалі дозволить забезпечити надійне з’єднання між виконаної латами і покрівельним покриттям.
Кроквяна нога кріпиться до мауэрлатам різними способами з розрахунком на снігові і вітрові навантаження, але однієї лише цієї фіксації недостатньо. Тому в каркас вводяться проміжні вузли кроквяної системи, які виступають конструкційними фіксаторами. До цієї групи можна віднести прогони, зятяжные балки та металеві труби. У перших двох випадках мова йде про дерев’яних брусках, які впоперек або вздовж проходять по всій лінії розташування кроквяних ніг, об’єднуючи їх в одну силову конструкцію. Що стосується металевих труб, то вони кріпляться не зовні анкерами, як у випадку з балками, а вводяться і пронизують елементи обрешітки через спеціальні отвори.
Види кроквяної системи
Вже зазначалося, що в нижній області кроквяні ноги лягають і фіксуються до мауэрлатам, а у верхній – переходять у трикутний вінець. Це не єдина конфігурація розміщення каркаса, але вона є найбільш поширеною. В даному випадку використовуються наслонние крокви, в яких ноги спираються на підпори, а по мірі підйому підтримуються стійками, підкосами і прогонами, що входять до решетування.
У верхній же частині пристрій кроквяної системи наслонного типу передбачає наявність коника. На нього будуть спиратися два ската даху. До переваг цієї конфігурації відносять можливість рівномірного розподілу навантажень по всій площі з допусками до збільшення довжини кроквяних ніг. Зокрема, при наявності двох прогонів решетування може досягати 12-15 м.
Альтернативний варіант наслонной системи передбачає висяче розташування кроквяної каркаса. Принциповою відмінністю цієї схеми є відмова від проміжних несучих елементів підтримки – наприклад, від прогонів і ригелів. Вся навантаження перекладається на мауерлати і коник. Чим же заповнюється підтримка висячої кроквяної системи? По-перше, її реалізація допускається лише в будинках зі стінами, відстань між якими не перевищує 6,5 м, що само по собі зумовлює зниження ваги. По-друге, дах буде мати не два, а чотири скати, які зійдуться в одному центральному конику, а це теж підвищує несе потенціал системи.
Проектування системи
Спочатку слід створити ескіз конструкції на папері. Сьогодні проектувальні компанії використовують для цієї задачі програмне забезпечення на зразок SolidWorks і SCAD. Розробляти проект необхідно з урахуванням будівельних нормативів СНиП, які, зокрема, накладають обмеження на розміри окремих елементів. Наприклад, відстань від перекриття на рівні розташування муаэрлатов до конька повинна становити не менше 2,5 м. Несучу конструкцію можна представляти у формі квадрата або прямокутника. Від центру слід відвести скати – знову ж таки, проект кроквяної системи для приватного будинку повинен передбачати два або чотири скати, що визначить і конфігурацію розміщення каркаса. Головне – витримувати симетрію протилежних схилів.
Далі визначаються оптимальні розміри мауерлата, кроквяних ніг, блоків перекриття і стійок. Для розрахунку площі бажано розділити перекриття на кілька функціональних зон, після чого підсумувати їх та вивести точку з найвищою вершиною. В цій зоні і буде розташований коник – по всій лінії уздовж даху, або у вигляді невеликого відрізка по центру, як у випадку з чотирисхилим системою.
Розрахунок конструкції за навантаженням
Часто вітрові і снігові навантаження беруться до уваги при виборі типу покрівельного «пирога», що не зовсім правильно – силові якості даху з зовнішнім покриттям безпосередньо залежать саме від кроквяної конструкції. Для початку слід розрахувати нахил. Чим гостріше кут решетування, тим менше опадів і, що особливо важливо, снігової маси затримається на даху. Для конькових верхніх крокв він складе близько 15-30 °, а для нижніх – не менше 60 °.
Вітрові навантаження також можуть змінюватися в залежності від кута схилу. В даному випадку буде важлива геометрія і площина розміщення покрівлі. Так, крутий скат вітер буде скидати, а сплющений – підніме з підвітряного боку. Слід враховувати горизонтальне напрям повітряних потоків. Оптимальна конфігурація кроквяної системи дозволяє розбивати їх з відведенням тиску до фундаменту і по дотичній – від звисів даху.
Окрім кліматичних чинників, важлива і власна навантаження від маси конструкції крокв і покрівлі, яка розраховується кг на 1 м2. Конкретні дані формуються на основі окремого розрахунку маси за наступними пунктами:
- Вага пиломатеріалу, використовуваного для балок, опор, ригелів, решетування і т. д.
- Вага ізоляційних матеріалів.
- Вага підкладок і покрівлі.
- Вага кріплень, фурнітури елементів і сполучних стрижнів.
Найбільший внесок у навантаження внесе саме покрівля. Самої полегшеної буде кроквяна система під профнастил, на яку в середньому лягає 4-5 кг/м2. У бітумної черепиці і шиферу середні показники залишають 10-12 кг/м2. І особливий підхід повинен бути в розрахунках тиску на даху з керамічної і цементної черепицею. Це важка покрівля, надає навантаження на рівні 30-40 кг/м2. Як правило, сукупна сила тиску покрівельного настилу не перевищує 50 кг на 1 м2, тому при розрахунку можна закладати цю величину як нормативну. Ще краще – залишати невеликий запас на випадок форс-мажорних навантажень.
Який матеріал використовується в конструкції?
Для реалізації якісної та довговічної несучої системи слід використовувати відповідні за характеристиками пиломатеріали. Оптимально підійде сосна, ялина та інші хвойні породи, що відрізняються гнучкістю, міцністю і легкістю в обробці. Причому використовувати можна тільки вищий сорт. Якщо ж в цілях економії вирішено було віддати перевагу 2-го і 3-го сортів, то доведеться виконати самостійну обробку матеріалу антисептиками.
Особлива увага приділяється і структурі. Помилково багато хто вважає, що найбільш довговічним є цільний брус. Саме для даху фахівці рекомендують клеєні сегменти, які не піддаються деформації і стійко виносять динамічні навантаження. Не варто забувати і про вологість. З деревини з коефіцієнтом вологості до 20 % виконується кроквяна система даху, ізольована зсередини гіпсокартонними плитами. Підвищення коефіцієнта до 23-25 % означає, що частина елементів повинна буде розташовуватися на відкритому повітрі. Самим небажаним варіантом буде пиломатеріал із свіжозрізані масиву, вологість якого становить 30 %.
Укладання мауерлата і перекриттів
По периметру на стінах встановлюється основа кроквяної каркаса у вигляді мауерлата. Між останньою цегляною кладкою і брусом підкладається шар гідроізолятор або руберойду. На етапі пристрою мауерлата монтаж кроквяної системи виконується із застосуванням анкерів, шпильок або дроту. Бажано, щоб елементи фіксації та сама схема кріплення допускала можливість вмуровування в стінну кладку.
Потім укладаються поперечні балки з того ж бруса. Їхнє завдання полягатиме в поєднанні двох протилежних стін, що і сформує базу горищного перекриття. Стиковка мауерлата з балками здійснюється металевими кутниками або саморізами. На даному етапі слід витримувати конкретні нормативні параметри дистанцій і розмірами. Так, будівництво кроквяної системи в основній частині повинно виконуватися з витримкою відстані між балками в діапазоні від 50 до 100 див. Оптимальний крок – 60-70 см. При цьому слід залишати і заступ бруса за лінію стіни в межах 30-50 див.
Встановлення крокв
На цьому етапі готується і монтується брус для бічних крокв і суміжних елементів конструкції. Для кріплення до мауерлату в балках випилюються сполучні пази і при необхідності робляться отвори. Крім інтеграції в нішу бруса, покрівельник повинен забезпечити скріплення металевими скобами монтажним степлером.
Кроквяні ноги від мауерлата направляються до лінії коника. Для початку потрібно визначити його центр. У цій області прибивають тимчасова рейка, на якій буде утримуватися кінець. Кріплення балок у верхній точці здійснюється за допомогою металевих накладок і великоформатних метизів – від цвяхів до кронштейнів. Не варто ігнорувати і застосування пазових з’єднань. Комбінований монтаж кроквяної системи з замками, куточками і болтами підвищить надійність конструкції.
Коли каркас буде зібраний, можна закласти утворилися фронтони цеглою, дошками чи металопрофілем. При цьому не варто забувати про вентиляційних отворах і віконцях.
Ізоляційні операції
Навіть якщо горищне приміщення під кроквяних каркасом не буде використовуватися як мансарда, дах необхідно утеплювати і гідроізолювати. Ще до рівня нижнього шару покрівельного пирога слід також передбачити контррейки, повітряний зазор для вентиляції, плівку для запобігання проникнення вологи і т. д. Решетування формується рейками і брусом на несучих балках. Якщо установка кроквяної системи реалізується із застосуванням металевих труб, то найкраще продовжити тильну надбудову решетування по всій площі схилу саме від них. Це додасть надійності і довговічності конструкції. Єдине що слід передбачити в якості доповнення, що це оброблення металевих поверхонь захисними антикорозійними складами.
В першу чергу кріпиться до крокв гідроізолятор. Можна використовувати універсальну мембранну гидропароизоляцию, укладаючи її внатяжку, а не внахлест. Місця стиків обов’язково проклеюються будівельним скотчем для герметизації. Шар утеплювача монтується зсередини. Це може бути пінополістирол, мінеральна вата або повстяні матеріали. Важливо підкреслити, що пристрій кроквяної системи має бути максимально орієнтовано на забезпечення вогнезахисту. Тому до вибору натуральних і горючих синтетичних ізоляторів слід підходити дуже обережно. За формою краще використовувати товсті плити. Вони фізично надійніше і крім утеплення забезпечать гідну шумоізоляцію.
Висновок
Класична кроквяна конструкція з коньком і проміжними опорними елементами зручна і в експлуатації, і в технічному обслуговуванні. Дана конфігурація не обмежує власника будинку в можливостях функціонального розширення даху. Приміром, в неї можна інтегрувати повітроводи, снігозатримувачі, вікна з люками і т. д. Головне, щоб кроквяна система даху постійно відповідала базовим техніко-експлуатаційним вимогам, справляючись з навантаженнями. А для цього необхідно періодично проводити ревізію кроквяних ніг, опор і ригелів. Структура деревини повинна періодично оброблятися вологозахисними, біологічними і вогнетривкими просоченнями. Вибір конкретних складів буде залежати від сорту пиломатеріалу, того ж коефіцієнта вологості і умов експлуатації. Окрема увага приділяється кріпильної фурнітури. Металеві елементи, наприклад, повинні замінюватися при найменших ознаках корозії. Для них також підбираються спеціальні захисні засоби.
