Уклон на плоской кровле. Способы, правила, советы.
Оптимальные схемы раскладки клиновых ТИМ на плоских кровлях.
Для тех, кому лень читать материал статьи в видеоформате здесь: https://youtu.be/bYxhpi_lNRM
Содержание
1. Понятие плоской кровли, нормативные требования к уклонам
2. Способы формирования уклона: уклон основания, уклон подливкой/подсыпкой, уклон клиновидными ТИМ.
3. Схемы уклонов:
- подливкой или подсыпкой (радиально-лучевые скаты).
- клиновидными ТИМ (основные скаты, местные обратные скаты).
4. Советы по РАЦИОНАЛЬНОЙ раскладке на кровле прямых и обратных уклонов:
- основные скаты;
- обратные скаты (контруклоны).
5. Минимальные размеры контруклонов.
6. Примеры разбивки кровель на скаты.
Выводы.
1. Плоская кровля. Определение
Определения плоской кровли в нормативах нет. В СП 17.13330.2017 «Кровли» лишь говорится, что конструкция крыши и слои кровли должны обеспечивать водоотвод с поверхности крыши. Минимальный уклон кровли зависит от вида покрытия. Для водоизоляционного ковра из рулонных или мастичных материалов уклон регламентируется (не менее 1,5%) [табл. 4.1]. Для ендов не менее 0,5% [п. 4.3]. При этом в табл. Б.1–Б.3 СП 17.13330 уклон классифицируется на «менее 1,5%» и «1,5% и более», т.е. ограничение минимального уклона косвенно снимается.
Поэтому просторечно можно дать определение, что плоская кровля — кровля, по которой можно ходить без страховки, не соскальзывая.
2. Способы создания уклона:
2.1 Уклон основания
Основание под кровлю — это конструкции крыши: бетонные плиты, стропила с малым углом наклона, клиновидные фермы и плиты покрытия.
В индивидуальном жилищном строительстве при «точечной» застройке набор способов создать уклон основания ограничен. Практически можно рассматривать:
а) монолит переменной толщины,
б) укладку плит перекрытия на наклонные фронтоны (поперек ската) (рис. 1) или на наружную и центральную стену (вдоль ската),
в) укладку с малым уклоном деревянных и стальных балок (рис. 2).
2.2 Уклон подливкой/подсыпкой
Для уклонообразующей подливки (рис. 3) можно использовать пенобетон, керамзитобетон, при коротких скатах можно выполнить стяжку из жесткого цементно-песчаного раствора. Либо вместо подливки выполнить уклон подсыпкой (рис. 4) из керамзита, газобетонной крошки или песка и связать поверхность ц.-п. стяжкой.
2.3 Уклон клиновидными ТИМ (теплоизоляционными материалами)
Крупные производители ЭППС (Пеноплэкс и Технониколь) и ПИР производят клиновидные материалы для формирования уклона на плоской кровле. Плиты имеют фиксированную длину, а толщина двух краев отличается на 20 мм (с недавних пор ТН увеличил перепад толщин с 20 до 25 мм, но это нужно считать вредной [из-за увеличения расхода материала] блажью и саботировать по возможности такой переход).
В результате плиты имеют стандартный уклон 1,7%, что соответствует углу 1°. Контруклон формируется плитами с крутизной сгона 3,4%, т.е. углом 2°.
Для справки ниже приведена таблица с размерами уклонообразующих плит на примере «Пенополэкса» (табл. 1) и схема раскроя плит (рис. 5).
[Врезка] Как сформировать скат клиновидными ТИМ. Схема раскладки
Из схемы рис. 6 видно, что применение клиновых плит увеличивает толщину теплоизоляции на 17 мм на каждый метр длины ската. На длинных скатах увеличение средней толщины теплоизоляции достигает больших величин — вверху ската длиной 10 м толщина теплоизоляции будет на 17 см больше, чем внизу ската, средняя толщина теплоизоляции при этом будет на 85 мм больше, чем в зоне воронки.
Основной уклон создает плоскости. А воду с плоских кровель как правило нужно загонять не в желоба, а в точечные воронки. Этой цели служат плиты контруклона. Контруклон создает контрскаты и ендовы (наклонные желоба на стыке плоскостей скатов). По ендовам вода и устремляется по направлению к воронке. На плоских крышах коньки и ендовы выражены не так ярко, как на классических скатных, однако общие принципы движения стекающей под действием гравитации воды остаются теми же. Принципиальная схема устройства обратных скатов показана на рис. 7.
[Конец врезки]
3. Схемы уклонов
3.1. Уклон плоских кровель подливкой или подсыпкой по радиально-лучевой схеме
Самая простая и наглядная иллюстрация традиционной схемы скатов — тентовая модель гравитации (рис. 8). Когда площадь водосбора большая, требуется воронка с высокой пропускной способностью. Поскольку у реальных воронок пропускная способность ограничена, кровлю разбивают на участки, обслуживаемые каждый своей воронкой.
Традиционная схема создания уклонов, используемая на большинстве многоквартирных зданий, показана на рис. 9. Разберем ее.
Как строится эта схема. Определяем место водоприемной воронки — это самая нижняя точка участка кровли. Затем находим самый длинный скат, задаем крутизну его уклона и вычисляем необходимую высоту подъёма. Допустим, требуемый уклон 3%. Тогда для ската длиной 5 м необходимое возвышение от воронки к парапету или локальному «коньку» кровли составит 500 см · 0,03 = 15 см. Далее отбиваем горизонтальную линию по парапету и сводим направляющие к воронке. Получается, что у более коротких скатов крутизна будет заведомо больше, чем у самого длинного.
Такая «тентовая» схема легко формируется, ее проще рисовать при двухмерном проектировании, по ней проще контроль на стройке и именно поэтому она получила широчайшее распространение. При реализации этой схемы мы получаем горизонтальное примыкание скатов к парапету, что бывает удобно, получаем различную крутизну скатов и, как следствие, получаем завышенный и неоптимальный расход формирующих уклон материалов. Почему расход при «радиально-лучевой» схеме скатов не оптимален рассмотрим ниже.
3.2 Уклон плоской кровли клиновидными листами теплоизоляции. Создание генеральных уклонов и локальных контруклонов
Аналогия разуклонки клиновидными ТИМ – классическая фальцевая кровля (рис. 10). Рассмотрим чуть ближе, как происходит загон воды в воронку водосточной трубы. В конце плоского ската вдоль карнизного свеса сформирован невысокий желоб из фальца с малым углом собственного уклона. Фальцевый желоб — аналог контруклона плоской крыши. Желоб формирует локальную ендову, направляющую воду к воронке.
По аналогии с фальцевой кровлей формируются скаты и на плоской. Создаем основные скаты, затем локальными обратными скатами («контруклонами») загоняем воду в воронки. При этом разбивая крышу на скаты, полезно стараться сделать их минимальной длины, а контруклоны минимальной площади. Это позволит сократить расход уклонообразующих материалов.
Посмотрим на пример из рис. 11. В левой части схемы видим три довольно коротких ската и четыре воронки. Клинья обратного уклона занимают небольшую площадь и, следовательно, имеют небольшое относительное возвышение (собственную толщину). Малая площадь при малой толщине обеспечивает малый объем, т.е. экономный расход материала.
Чуть менее рационально реализован водосбор в правом верхнем углу рис. 11. Из-за расположения воронок не по центрам сторон прямоугольного фрагмента кровли скаты оказываются длинней теоретического минимума, который составляет половину длины минимальной из сторон осушаемого прямоугольника. На схеме предложено соединить воронки ендовой, к которой и свести оба ската. Рациональней было бы перпендикулярно линии, соединяющей воронки, провести конек и от него направить сток к воронкам. Это уменьшило бы расход клиньев обратного уклона.
В правом нижнем углу схемы рис. 11 есть еще менее рациональный фрагмент. Вместо того, чтобы свести к воронке два коротких ската и из желоба между выгнать воду небольшой линзой обратного укона, предложено сгонять воду в воронку четырьмя одинаковыми скатами. Расход уклонообразующих материалов в этом случае увеличивается примерно в 1,5 раза.
4. Советы по РАЦИОНАЛЬНОЙ раскладке на кровле прямых и обратных уклонов.
4.1 Основные скаты
Рассмотрим пример – как организовать водосбор с прямоугольника плоской крыши с 1 воронкой. Bозьмём элемент размером 10 на 16 метров (рис. 12). Как разбить этот прямоугольник на скаты, чтобы минимизировать расход материала?
Вариант 1 — создать один скат длиной 10 м (рис. 13).
При длине ската 10 м средняя толщина уклонообразующего слоя составит 85 мм: длина 10 м, крутизна 1,7 см/м, средняя толщина равна половине от максимальной (Н = L*0,017/2 = 0,085 м).
При такой толщине объем расходуемого ТИМ составит 13,6 куб.м: площадь крыши 160 кв.м, средняя толщина 0,085 м, объем равен произведению площади на толщину (V = 160*0,085 = 13,6 м³).
При длине ската 8 м средняя толщина уклонообразующего слоя составит 68 мм: длина 8 м, крутизна 1,7 см/м, средняя толщина равна половине от максимальной (Н = L*0,017/2 = 0,068 м).
При такой толщине объем расходуемого ТИМ составит 10,9 куб.м: площадь крыши 160 кв.м, средняя толщина 0,068 м, объем равен произведению площади на толщину (V = 160*0,068 = 10,9 м³).
Нетрудно заметить, что расход материала на создание уклона прямо пропорционален длине скатов: 8/10 = 10,9/13,6 = 0,8. Поэтому при членении крыши на скаты следует стремиться к формированию скатов минимальной длины.
Вариант 3 — классическая разуклонка по радиально-лучевой схеме (рис.15).
Традиционная схема создания уклонов — это когда по максимальной длине ската находится высота линии сопряжения парапета со скатом и от нее, направляющими уклонообразователями, сгоняется вода к воронке. Для нашего варианта крыши 10 на 8 м и одной воронкой по середине длинного парапета объем уклонообразующего материала составит:
V = 10*16*0,17/2 + 8*10*0,17*2/3 = 22,7 м³
Сравним:
вариант 1 — 13,6 куб.м;
вариант 2 — 10,9 куб.м;
вариант 3 — 22,7 куб.м.
Разница в расходе материала на создание уклона 9-12 м³, то есть почти в два раза. При этом все три варианта правильные, никакая экспертиза не обвинит автора проекта в нерациональном расходовании средств заказчика — современные нормы заточены исключительно на безопасность. Поиск путей снижения затрат нормативами не рассматривается.
4.2 Обратные скаты (контруклоны)
Для наглядности сравним две схемы (рис. 16). Основные скаты на них сформированы одинаково, расположение воронок тоже идентично. На первой схеме обратные уклоны широкие, начинаются от верхней точки основных уклонов, на второй — узкие, призванные обеспечить минимальный уклон ендовы в сторону воронки.
В первом случае получаем расход материала на создание обратных скатов 9,1 куб.м, во втором — 0,4 куб.м. Колоссальная разница – 9,1 м³ или 0,4 м³. Отличие в 20 раз!
Получается, что чем ýже клин контруклона, тем меньше расход клиновых листов.
5. Минимальные размеры обратных скатов.
Формируя обратные уклоны для сгона воды в воронки мы решаем две задачи: техническую и экономическую.
Техническая — организовать сток. Экономическая — минимизировать смету (сумма материалов и трудозатрат).
Представим, что мы оставили крышу (рис.17) без контруклона. В результате получим горизонтальный стык двух скатов — ендову с нулевым уклоном.
[Врезка о конструктивных требованиях]
Формальное требования СП 17.13330 «Кровли» в редакции 2017 года предписывает принимать минимальную величину уклона ендовы 0,5%. Это требование не дифференцируется в зависимости от типа покрытия и не имеет под собой реальных обоснований, т.е. является конструктивным ограничением. Все конструктивные ограничения, которые не являются следствием расчета, а назначаются нормотворцами через их личные представления о здравом смысле, могут быть предметом анализа, обсуждения и обоснованного отклонения.
В случае индивидуального строительства, когда вопрос соблюдения норм может являться предметом прямого договора между подрядчиком и заказчиком, от части конструктивных требований можно отступать.
[Конец врезки]
Как выполнить формальное требование к минимальному уклону ендовы? При крутизне скатов 1,7% уклон 0,5% достигается при a/b ≥ 0,3. Для небольших по площади обратных скатов это нормальное соотношение. Но для широких коротких скатов такое соотношение не достижимо. Считаем и настаиваем, что при использовании в качестве покрытия ПВХ-мембран, достаточно ограничить отношение a к b величиной 0,1–0,2.
Существует способ обхода требования к уклону ендовы при сохранении низкой материалоемкости.
Суть способа. На стыке скатов (или на границе скат/парапет) можно в ендову интегрировать желоб шириной 50-100 мм с уклоном 0,5%. Уклон задать изменением глубины желоба (увеличивать глубину по направлению к воронкам). Желоб можно сформировать локальным вырезанием ЭППС в желобе. Воронку при этом нужно будет заглубить в ТИМ ниже нижней точки желоба. Это приведет к локальному утоньшению слоя теплоизоляции в зоне воронки. В большинстве случаев такое утоньшение не критично, но проконтролировать толщину нужно.
6. Пример разбивки кровель на скаты.
Ниже на рис. 18 приведен пример правильной схемы разуклонки из проектов нашего проектного цеха. Рекомендую начинающим проектировщикам и самостройщикам к копированию.
Выводы:
1. «Плоская кровля» — просторечие, нормативно не определенное. Минимальный уклон по СП 17.13330.2017 составляет 1,5% (1 градус).
2. Традиционная радиально-лучевая схема разуклонки избыточно материалоемка и поддается оптимизации.
3. При планировании водоотвода следует стремиться к уменьшению длин скатов, к минимизации площади контруклонов.
Самые простые правила: чем короче скат, тем меньше средняя толщина уклонообразующего слоя и, следовательно, меньше расход материалов. И чем меньше ширина контруклона, тем экономичней.
4. При создании схемы уклонов плоской кровли решаются две задачи: техническая — организовать сток; и экономическая — минимизировать смету (сумму затрат на материалы и работу).
Самые грамотные проекты индивидуальных домов живут у нас на https://www.tipa.house/projects
