- Який дах вибрати для дому.
- Як і чому дах розпирає стіни та руйнує будинок.
- Щоб дах із будинку не здуло вітром
Кроквяна система - основа даху
Основою конструкції даху є кроквяна система. Кроквяна система задає форму даху приватного будинку, сприймає навантаження.Від правильного вибору та влаштування кроквяної системи залежить довговічність будинку, а також майбутні витрати на ремонт та експлуатацію нового будинку.
Навантаження, що діють на кроквяну систему даху, поділяються на постійні та змінні. Постійні – це навантаженнявід ваги всіх елементів даху (кроквяної системи, покрівлі, водостічної системи тощо). Змінні - включають навантаженнявід ваги людей та снігу на даху, а також вітрове навантаження.
Снігову та вітрову навантаження визначають за картами снігових та вітрових навантажень, які наведені у будівельних нормах.Наприклад, на карті Росії позначені межі районів з нормативними значеннями вітрового чи снігового навантаження. На карті знаходите місце Вашого будівництва, визначаєте район і нормативне снігове або вітрове навантаження місця будівництва.
Основні елементи кроквяної системи даху приватного будинку
Основні елементи кроквяної системи приватного будинку на прикладі чотирисхилого даху показані на малюнку:
Кроквяна нога(крокви) створює ухил даху і є опорою для покрівлі. На крокви діють сили, які прагнуть деформувати його у двох напрямках – вигнути дугою та повернути у горизонтальне положення.
Затягуванняз'єднує між собою нижні кінці протилежно розташованих крокв. Перешкоджає розповзанню кінців крокв убік. Дії, що діють на затяжку, прагнуть розтягнути її.
Мауерлатбрус закріплений на зовнішніх стінах будинку. На мауерлат спираються нижні кінці крокв. Мауерлат пов'язує між собою нижні кінці сусідніх крокв, поступово передає навантаження даху на зовнішні стіни будинку.
Прогінконьковий - брус на який спираються верхні кінці крокв. Коньковий прогін з'єднує між собою верхні кінці крокв.
Стійкапідтримує прогін та сприймає вертикальні навантаження, які прагнуть стиснути стійку. Стійки спираються на внутрішню стіну будинку, що несе (як на малюнку) або на лежень- Брус, покладений на цю стіну. Стійка обов'язково повинні спиратися на конструкцію, що несе, - внутрішню стіну або горищне перекриття, розраховане на навантаження даху.
Підкісперешкоджає прогину крокви. Зазнає деформації стиску.
Вітрова балка- Дошка, яка пов'язує між собою крокви на схилі даху. Дошка кріпиться до крокв з боку горища під кутом, від ковзана до мауерлата. Вітрова балка збільшує стійкість кроквяної системи до вітрових та інших навантажень, спрямованих вздовж ковзана даху.
Кобилка- Дошка або брусок, прикріплений до кроквяної ноги для створення звісу даху.
Шпренгель- Брус, покладений у кутах будинку на суміжні сторони мауерлату. На шпренгель спирають стійку, що підтримує діагональну крокву.
Нарожник- укорочене крокви, верхній кінець якого спирається на діагональну крокву.
Зазначені вище елементи кроквяної системи в тому чи іншому поєднанні присутні в конструкції кроквяних систем різного виду.
Схеми кроквяних систем даху приватного будинку
Існує кілька важливих схем кроквяних систем. У приватному домобудуванні зазвичай використовують дві принципові схеми кроквяної системи - з висячими кроквамиі з наслонними кроквами.
Вибір тієї чи іншої схеми залежить від багатьох факторів- розмірів та форми будинку, наявності внутрішніх несучих стін, бажання влаштувати під дахом будинку мансарду, вибору форми даху з естетичних міркувань. У ряді випадків на даху одного будинку застосовують і комбінацію з різних кроквяних систем.
Кожна принципова схема кроквяної системи має кілька конструктивних рішень.
Кроквяна система з висячими кроквами
Свою назву схема отримала тому, що верхні кінці крокв не мають спеціальної опори(стійки), що передає навантаження на несучий елемент будівлі. Верхні кінці крокв ніби висять у повітрі, спираючись тільки один на одного. Несуча здатність крокв забезпечується тільки за рахунок розпору затяжки. Крокви відчувають у цій схемі деформації в декількох напрямках. Під дією навантаження крокви стискає, вигинає дугою і повертаєу горизонтальне положення.
Рігельна лівому малюнку працює як на розтяг, так і на стиск, залежно від величини та розподілу навантаження по схилах даху.
Підвіс(бабця) на правому малюнку відчуває деформацію розтягування.
Кроквяна система з висячими кроквами має
переваги:
- Не вимагає проміжної опори у вигляді пристрою в будинку внутрішніх несучих стін або перекриттів, розрахованих на навантаження даху.
- Затяжки можуть бути використані як несучі балки горищного перекриття.
і недоліки:
- Деталі кроквяної системи навантажені сильніше, ніж у інших системах. При однаковому розмірі даху доводиться застосовувати деталі більшого перерізу або збільшувати кількість крокв. Все це збільшує витрати пиломатеріалів, а значить і вартість будівництва даху.
- Не застосовується при малих кутах нахилу скатів менше 30 град. При малих кутах напруга в деталях кроквяної системи, а значить і їх розмір значно зростають.
- Кроквяна рама з висячими кроквами має меншу жорсткість, завдяки тому, що положення крокв взаємозалежно. Наприклад, деформація під дією навантаження крокв на одному скаті призводить до значної зміни положення крокв та іншого ската. Дах "гуляє" і розхитується, особливо при нерівномірному навантаженні скатів. Страждає від цього передусім покрівельне покриття.
- У разі нерівномірного навантаження на один із скатів (сніг, вітер) дах з висячими кроквами чинить значний бічний тиск на стіни будинку у бік менш навантаженого ската.
Кроквяну систему з висячими кроквами в приватному домобудуванні рекомендується застосовувати для перекриття прольотів до 6 м.Недоліки системи у разі менш виражені.
Кроквяна система з наслонними кроквами
У кроквяній системі з наслонними кроквами верхній кінець кожної кроквяної ноги спирається на прогін, який через стійки передає навантаження на внутрішню стіну будівлі, що несе. Завдяки наявності опори у верхнього кінця, кроквяна рама не створює розпору(тиск на стіни в горизонтальній площині в протилежних напрямках) на нижніх кінцях крокв.
У системі з наслонними кроквами не потрібна затягування для компенсації розпору. Деталі кроквяної системи та несучі стіни будинку менш навантажені.
При влаштуванні мансардитакий дах зручно спирати на атикові стіни (продовження зовнішньої стіни вище за перекриття) висотою 1-1,5м. Кроквяна система з наслонними кроквами має
переваги:
- Універсальність - придатна для влаштування дахів з прольотом до 16м, для монтажу на легких стінах (каркасних, дерев'яних), для дахів з малим кутом нахилу скатів.
- Дах з наслонними кроквами має меншу вагу, витрата пиломатеріалів, простіше в монтажі, ніж такий же дах з висячими кроквами.
- Менш чутлива до нерівномірного навантаження на скати - менше деформації та дія бічних сил на стіни будинку.
і недоліки:
- Вимагає додаткової опори - стіни, що несе всередині будинку або перекриття, розрахованого на навантаження даху.
Кроквяна система для влаштування мансарди
На малюнку показана кроквяна система для . У цій кроквяній системі використовуються як висячі крокви, так і наслонні.
Кроквяні системи, засновані на зазначених вище принципових схемах, мають безліч конструктивних рішень.Наприклад, внутрішня несуча стіна не обов'язково повинна розташовуватись по центру даху. Замість одного конькового прогону, або крім нього, крокви на довгих скатах додатково спирають на прогони, розміщені в проміжку між ковзаном та мауерлатом.
Кроквяні ферми
Кроквяні ферми- мають складнішу конфігурацію деталей, розташованих у одній площині. Розрахунок та оптимізація кроквяної ферми проводиться за допомогою комп'ютерної програми. Ферми, як правило, виготовляють у заводських умовах із точним дотриманням розмірів деталей із добре висушеної деревини.
Ферми сконструйовані так, що передають на зовнішні стіни вертикальне навантаження. Дах з використанням кроквяних ферм виходить легшим. Нижній пояс ферми зазвичай роблять горизонтальним так, щоб він виконував роль балки горищного перекриття.
Кроквяні ферми дозволяють перекривати великі прольоти без проміжних опор. У приватному домобудуванні їх вигідно застосовувати замість кроквяної системи з висячими кроквами при довжині прольоту понад 6 м., а також при малих кутах нахилу скатів (менше 30 град), у тому числі для односхилих дахів.
Нестача кроквяної фермиодин – це висока вартість виробу.
Проектування кроквяної системи даху
Конструкція кроквяної системи будинку має бути перевірена на міцність фахівцями. При розрахунку на міцність враховують, окрім навантажень, кут ухилу скатів та форму даху, а також вид кроквяної системи та коефіцієнт запасу міцності.
Кроквяна система складається з багатьох елементів. На кожен елемент діють сили, різні за величиною та напрямом.На кроквяну систему загалом і окремі її деталі діють навантаження спрямовані вертикально, горизонтально і які прагнуть повернути деталь.
При проектуванні кроквяної системи беруть до уваги,чи буде на даху горище чи мансарда, наявність вікон у покрівлі чи фронтонах, умови спирання крокв на стіни, форму плану будинку та інші фактори.
Дах будинку краще і правильніше зводити за проектом, виконаним фахівцем - проектувальником. Будівництво простих видів дахів можна доручити досвідченому фахівцю, який не має кваліфікації проектувальника.
Кроквяна система даху приватного будинку повинна відповідати наступним вимогам:
- міцної та жорсткої- Зміна форми або розмірів даху під дією навантажень не повинні перевищувати допустимих величин.
- Дах має бути легкої, щоб своєю вагою менше навантажувати стіни та фундамент будинку.
- Кроквяна система не повинна передавати розпір(зусилля у горизонтальній площині) на стіни будинку.
- Кроквяна система повинна бути довговічний. Заміна або ремонт кроквяної системи – дороге задоволення.
Для виконання перших двох вимог, кроквяну систему виконують з окремих лінійних елементів, зібраних у конструкцію у вигляді трикутника. Окремий плоский трикутник кроквяної системи, з двох крокв і пов'язаних з ними деталей, називають кроквяною рамою або фермою.
Кроквяні рами або ферми встановлені на стінах паралельно один одному на певній відстані та утворюють кроквяну систему даху.
У спроектовану фахівцем кроквяну систему не можна за власним бажанням вносити зміни. Додавання або вилучення будь-якої деталі призведе до перерозподілу навантажень на інші вузли системи. Навіть зміна числа цвяхів для з'єднання деталей, може призвести до руйнування будинку.Наприклад, збільшення кількості цвяхів, якими прибивають крокви, може призвести до появи неприпустимого розпору стіни. Про це читайте нижче.
Намагайтеся зробити кроквяну систему симетричною. Симетричне розташування кроквяних ніг, стійок, підкосів дозволить рівномірно розподілити навантаження по скатах даху, що підвищить стійкість даху та стін будинку.
Для видалення вологи з дерев'яних деталей даху та конденсату, горищний простір повинен вентилюватисяза допомогою продухів. У мансардних дахах для цього влаштовують зазори, що вентилюються.
Для захисту від вологи мауерлат та інші дерев'яні деталі кроквяної системи відокремлюють від кам'яної кладки стін гідроізоляцією.Якщо цього не зробити, дерево швидко загниє.
Кроквяну систему для приватного будинку роблять з дерева. Іноді, наприклад, у каркасних будинках з металевим каркасом, для виготовлення кроквяної системи також використовують металеві профілі.
Як і чому дах розпирає та руйнує стіни будинку
Під впливом навантажень нижні кінці крокв прагнуть роз'їхатися убік. Сили, що діють на нижніх кінцях крокв і направлені горизонтально в протилежні сторони, називають розпором.
Розпір крокв буває такий великий, що стіни не витримують, згинаються, стіни і крокви тріскаються, дах в результаті місцями просідає - будинок руйнується. Таку картину нерідко можна бачити, якщо будівництво даху виконане не вмілими будівельниками, і до того ж без проекту.
Чому розпір передається на стіни?
Адже вище, у статті написано, що в кроквяній системі з висячими кроквами розпір компенсується затяжкою, а в схемі з наслонними кроквами розпору взагалі не виникає. Ці твердження правильні, якщо розглядати схеми кроквяних систем на папері.
В реальності всі деталі кроквяних систем під дією навантажень деформуються,тобто, змінюють свої розміри та становище у просторі - коротшають, подовжуються, згинаються, повертаються.
До деформацій від дії навантажень додаються коливання розмірів деталей при зміні вологості та температури.У місцях з'єднань також є деяка рухливість елементівкроквяної системи.
Уявімо, що у системі з висячими кроквами затяжка, з якихось із зазначених причин, подовжилася і перестала приймати він зусилля розпору. В результаті розпір почне передаватись на стіни.
У системі з наслонними кроквами, те ж саме станеться, якщо, наприклад, стиснеться стійка.Верхній кінець крокв втратить опору. Наслінні крокви почнуть працювати як висячі. Все навантаження розпору почне передаватись на стіни.Крім того, збільшиться навантаження і на крокви, які не розраховані працювати у режимі висячих крокв.
Тут два варіанти. Або не витримають стіни- під дією розпору розійдуться в сторони, дозволивши кроквам трохи повернутись і знову спертися на стійку. Або зруйнується, трісне крокви,не витримавши не розрахункового навантаження.
Легко деформуються під дією розпору дерев'яні стіни із бруса, колоди, а також каркасні.
У літературі з будівництва можна зустріти твердження, що стіни із кам'яних матеріалів витримують велике навантаження розпору. Але в сучасному приватному домобудуванні, завдяки застосуванню утеплювачів, товщина кам'яних стінок значно зменшилася.Для кладки стін часто використовуються легші та крихкі матеріалинаприклад, газобетон.
Захист кам'яних стін сучасного приватного будинку від пошкоджень розпоромне менш актуальна, ніж для дерев'яних.
