Двускатная кровля представляет собой простое в реализации, но привлекательное архитектурное решение, получившее широкое распространение в большинстве российских регионов.
Такая система предусматривает наличие вертикально расположенных треугольных фронтальных элементов на боковых стенах сооружения, в то время как основные кровельные плоскости располагаются вдоль продольных сторон здания. Наивысшей отметкой конструкции служит гребень кровли, протяженность которого соответствует габаритам жилого объекта.
Преимущественные характеристики конструкции
1. Сравнительная простота возведения. Конструктивная простота подобной системы позволяет начинающим застройщикам получить практический опыт самостоятельного строительства.
2. Эстетическая привлекательность и стилистическое применение. Функциональная простота параллельно с архитектурной красотой подкупает приверженцев современных направлений в зодчестве. Подобная кровля являет собой характерный элемент при строительстве дома в стиле барнхаус, прованс или кантри.
3. Конструктивная гибкость и разнообразие модификаций. Базовая простота концепции послужила основой для многочисленных творческих трансформаций. Вы можете изменять стандартный замысел посредством удлинения кровельного гребня с параллельным созданием выходов-веранд по периметру торцовых элементов. Кровельный гребень допустимо сместить относительно геометрического центра здания. Монотонные кровельные поверхности можно обогатить за счет установки слуховых отверстий и декоративных архитектурных деталей.
4. Ветровая и метеорологическая устойчивость. Двускатная система демонстрирует значительную сопротивляемость ветровым порывам и снежным осадкам при условии надлежащего подбора угловых параметров склонов.
5. Экономичность кровельного материала. При облицовке протяженных и однотипных скатов величина отходов кровельного материала остается минимальной.
Естественное освещение и вентиляция подкровельной зоны. Оконные проемы, размещенные во фронтальных элементах, по своим техническим параметрам идентичны стеновым окнам. Это предоставляет возможность обеспечить природное освещение внутрикровельного пространства, не обращаясь к куда более дорогостоящим мансардым окнам, требующим встраивания в плоскость наклонной поверхности.
Недостатки и ограничивающие факторы
1. Вопросы эстетического восприятия. Установка подобной кровельной системы может вызвать неприятие с позиций личных архитектурных предпочтений застройщика, что является сложно оспариваемым субъективным фактором.
2. Теплотехнические трудности в области фронтальных элементов. Повышение теплозащиты фронтальных компонентов сопряжено с определенными техническими сложностями. Наклонные плоскости поддаются теплоизоляции более удачно благодаря меньшей восприимчивости к температурным утратам при воздействии ветровых потоков.
Неравномерное распределение нагрузочных усилий. Силовое воздействие на несущие стены распределяется асимметрично. Максимальное давление концентрируется на опорные поверхности, расположенные непосредственно под кровельными скатами.
Категории двускатных кровельных систем
На первый взгляд кажется, что применение двух плоскостей и соответствующих фронтальных деталей ограничивает вариативность, однако реальность демонстрирует обратное.
- Несимметричные конструкции. В этом исполнении кровельный гребень смещен от срединной оси строения вбок. Более отлогая плоскость кровли может быть продлена значительно дальше внешнего периметра, обеспечивая дополнительное перекрытие над гаражными помещениями или террасными пристройками.
- Ломаные (мансардные) исполнения. Каждая плоскость состоит из пары сегментов, имеющих различные угловые параметры относительно горизонтальной проекции. Данное решение идеально подходит для обустройства под кровлей полнофункциональных жилых помещений и нередко именуется мансардным типом.
- Разноуровневые структуры. Достаточно оригинальное исполнение, подразумевающее присутствие внутреннего опорного стенового элемента, на который скаты опираются на разновысотных отметках. По своей природе это сочетание пары односкатных систем. Данный тип отличается необычным внешним видом, повышенной прочностью и надежностью.
Определение оптимального углового наклона крыши
Параметр углового уклона оказывает влияние не только на визуальное восприятие объекта, но, прежде всего, на безопасность и комфорт пребывания членов семьи в доме.
Кровельная система функционирует в роли защитного барьера против внешних атмосферных нагрузок. Грамотное инженерное проектирование требует точного расчета вероятной интенсивности всех потенциально возможных воздействий.
Однако каким образом предусмотреть экстремальные погодные явления? Как спрогнозировать выпадение многометрового снежного покрова в текущем или будущих годах? Как предугадать появление мощных штормов? Какова вероятность затяжных интенсивных дождей?
Эти феномены, проявляющиеся непредсказуемо и случайно, при условии долгосрочного статистического анализа приобретают прогностическую предсказуемость. Путем многолетних наблюдений за метеорологическими показателями в местности возможного строительства удается установить среднестатистические значения и их вариационные диапазоны.
На основании таких статистических данных профессиональным сообществом подготовлены региональные схемы распределения нагрузок от снежного покрова и ветровых воздействий по территории Российской Федерации. Этот информационный материал скомпилирован в нормативном документе СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».
Интенсификация снежного давления в конкретной местности обусловливает необходимость увеличения уклонного параметра для гарантированного сползания снежных масс. Напротив, повышенные ветровые усилия требуют уменьшения уклона, так как выраженная крутизна может привести к срыву кровельного покрытия воздушными потоками.
Выбирая угловой параметр кровельной плоскости, необходимо учитывать, помимо метеорологических нагрузок, параметры выбранного облицовочного материала. Каждый облицовочный материал обладает установленным интервалом допустимых угловых значений — от минимальной до максимальной границы. Оптимальное раскрытие технических качеств облицовки происходит в пределах так называемой оптимальной угловой зоны.
Таблица 1. Параметры уклона для различных видов облицовочных материалов
Стремление организовать жилое пространство в межкровельной зоне нередко противостоит метеорологическим нормативам конкретного региона. В подобных ситуациях применяется рациональное решение, широко внедряемое на территориях Кубани и прилегающих полустепных областей — проектирование асимметричной двускатной кровли, ориентированной минимально крутым скатом вдоль преобладающего ветрового направления.
Крутая плоскость гарантирует необходимые параметры межкровельного объема, а отлогая защищает от разрушительного воздействия ветровых порывов.
Регулярно требования, обусловленные снежной нагрузкой, конфликтуют с финансовыми лимитами инвестора. Увеличение углового наклона неизбежно расширяет площадь покрытия, что влечет расход большего объема материалов. В этой ситуации приемлемым является компромиссное решение — выбор минимально приемлемого углового параметра согласно нормативам и установка эффективных систем защиты от снежного соскальзывания.
Несущая стропильная конструкция
Двускатные системы типично применяют наслонное исполнение стропил, при котором стропильные элементы опираются одной точкой на опорный брус стены, а противоположной — на центральный коньковый элемент.
Данная система отличается сравнительной простотой монтажных работ и экономией строительного материала. Тем не менее, её использование ограничено случаями небольших кровельных площадей либо зданий с промежуточными опорными конструкциями. Перекрывать большой пролет без внутренних разделительных элементов этим методом недопустимо.
Дополнительный минус — возникновение распорного воздействия на боковые стены. При значительной массе кровельной конструкции и недостаточной прочности стеновых элементов они могут деформироваться. Для устранения распорного воздействия применяют разные конструктивные схемы, однако оптимальное решение — применение подвесной стропильной системы.
В этом случае основными конструктивными модулями служат не отдельные стропила, а треугольные фермовые структуры. Базисной частью такой фермы является стяжка — элемент, воспринимающий растягивающие напряжения. Боковые части представлены стропилами, которые удерживают изгибающие нагрузки.
Сборка такой конструкции требует больших трудозатрат, так как необходимо поднимать готовые модули, а не разрозненные детали, но очень часто — это единственно приемлемый вариант!
Встречаются также комбинированные варианты, в частности при конструировании ломаных мансардных систем. Нижняя часть может быть сформирована наслонной системой, а верхняя — подвесной конструкцией.
Методология расчета параметров кровельной конструкции
Квалификационное проектирование и профессиональный монтаж даже несложной кровельной конструкции рекомендуется доверить опытным специалистам, что позволит избежать досадных ошибок и неоправданных издержек.
Собственными силами возможно вычислить лишь основополагающие показатели — проектируемую площадь конструкции и совокупный вес слоев кровельного «пирога», в то время как все прочие параметры, в том числе подбор сечения стропил, определение интервалов между ними, расчет дополнительных крепежных деталей и другие значимые для безопасности строения показатели, подлежат расчету исключительно сертифицированным проектировщиком!
Далее представлены только базовые принципы калькуляции.
Расчетные процедуры
При стандартном исполнении скаты имеют прямоугольную форму, следовательно, их площадь получается путём произведения размера стропильного элемента (с учётом выступающей части у фасада) на ширину фасадной стены со стороны ската. Результат необходимо удвоить — конструкция ведь состоит из двух плоскостей!
Для определения совокупной массы кровельного «пирога» требуется сложить показатели массы каждого компонента — от несущей обрешётки до финишного покрытия.
При известности геометрических параметров строительного объёма и углового уклона либо высоты гребня можно легко вычислить протяженность стропил. К получившемуся числу добавляется величина выступающей части, если она формируется выступающими стропилами, а не отдельными деталями.
При возрастании уклонного параметра повышается и протяженность стропила. Для обеспечения надлежащей жёсткости конструкции проектировщик, возможно, зарезервирует в смете пиломатериал большего поперечного размера. Вместе с тем, нарастание крутизны кровли означает понижение снежного давления, позволяя увеличить промежуток между стропилами без ущерба несущей способности. Итак, увеличение размера стропила не всегда означает удорожание.
Надлежащим образом спроектированная и мастерски сооруженная двускатная кровельная система из качественных материалов будет радовать своего владельца многие десятилетия!