Как самостоятельно построить кровлю деревянного дома

Главные требования к крыше дома — надёжность и герметичность. Деревянный дом накладывает на её устройство дополнительные ограничения, которые связаны с особым поведением конструкции строения. Постоянные сезонные подвижки каркаса вызывают необходимость устройства подвижной кровельной системы. Для этого используются специальные крепления стропильных ног.

Особенности устройства кровли для деревянного дома

На Руси основным строительным материалом всегда считалась древесина. Из неё возводились и княжеские терема, и церкви, и дома простого люда. Чем же настолько привлекает этот строительный материал? Здесь есть несколько определяющих моментов:

1. Теплоизолирующие свойства. Стена из древесины толщиной 35 см удерживает тепло так же, как кирпичная толщиной 1,5 м.
2. Экологическая чистота. Натуральный материал не выделяет каких-либо вредных веществ в окружающую среду. Более того, древесина испаряет в атмосферу полезные для человека фитонциды.
3. Неповторимый рисунок обработанных деревянных поверхностей.
4. Высокая прочность деревянных строений. Нередки случаи, когда здания выдерживали до 100 лет эксплуатации с периодическими ремонтами.

Фотогалерея: примеры оформления деревянных домов и их крыш

Специфика конструкций из древесины

Особенности деревянных строений заключаются в свойствах самого материала. Дело в том, что дома, построенные из дерева, нестабильны. Они, пусть и в незначительной степени, способны изменять свои размеры в процессе эксплуатации, впитывая или отдавая влагу в зависимости от времени года. Из-за этого, например, современный металлический крепёж (в частности, саморезы) при строительстве деревянных домов применяется ограниченно. Пористая структура древесины определяет её низкую теплопроводность. Но она же является и причиной повышенной по сравнению с другими материалами гигроскопичности, из-за которой и происходят сезонные деформации здания.

Как устроена стропильная система деревянного дома

Кровля дома, независимо от материала каркаса, является важнейшим его элементом, обеспечивающим комфортное проживание и длительность эксплуатации. Однако если для большинства конструкций принцип устройства кровельной системы одинаков, то для деревянных строений существуют особенности, присущие только им.

Виды стропильных систем

Стропильные системы могут быть:

1. Висячими. Так называются конструкции, в которых стропила опираются на каркас здания только в двух точках. В строениях из бревна или бруса нагрузка приходится непосредственно на верхний венец, играющий роль мауэрлата. Для стабилизации стропильной фермы используются затяжки, к которым стропильные ноги крепятся нижним концом. Верхнее пересечение стропильных ног образует конёк кровли, по которому может устанавливаться коньковый брус. Для придания большей прочности конструкции используются ригели. При больших размерах здания применяется система подкосов, разгружающих стропильную ферму.
   

   Висячие стропила опираются только на мауэрлат и в зависимости от длины пролёта укрепляются различными дополнительными элементами

2. Наслонными. Такие стропильные системы применяются, когда ферма кровельного каркаса опирается более, чем на две точки. Имеется в виду наличие несущих внутренних перегородок. Дополнительные элементы в стропильные лаги встраиваются в зависимости от места расположения и количества опорных точек. Характерным отличием наслонной системы является использование одного или нескольких лежней для равномерного распределения нагрузки на потолочное перекрытие или несущие внутренние перегородки.
   

   В схеме наслонных стропил всегда присутствуют дополнительные опоры, на которые укладываются специальные элементы — лежни

Применение скользящих стропил

Как уже было отмечено, деревянное здание может подвергаться деформациям в зависимости от условий эксплуатации. При этом в случае прочного закрепления стропильной ноги возникают распирающие или стягивающие усилия как на стены, так и на стропильные фермы. В результате длительные знакопеременные нагрузки расшатывают соединения элементов здания.

Чтобы избежать такого явления, устраивают скользящие соединения в местах крепления стропильных ног. Конструкция металлических креплений позволяет ферме перемещаться только в продольном направлении. В вертикальной плоскости она надёжно удерживается кронштейном. Это непраздное замечание, ведь при ураганном ветре на подветренной стороне возникают нагрузки, направленные вверх и достигающие величины в 630 кг/м².

Следует заметить, что пиломатериалы в состоянии естественной влажности могут изменять свои размеры на величину до 6–8%. Очевидно, что при таких подвижках могут возникать значительные усилия. Поэтому материалы перед установкой нужно подвергать сушке до влажности порядка 18% (так называемая строительная влажность). При таком содержании влаги максимальное изменение размеров будет происходить уже в пределах 2–3%.

Фотогалерея: особенности строения стропильной системы деревянного дома

Стропильные системы деревянных строений, по сути, являются «плавающими» и удерживаются на каркасе здания только собственным весом. Этого достаточно при обычных погодных условиях. При экстремальной погоде в работу вступают удерживающие скользящие крепления.

Для изготовления элементов кровельной системы применяются следующие материалы:

1. Для устройства стропильной системы в большинстве случаев используется брус сечением 50х150 мм из древесины хвойных пород. Традиционно приобретают сосновые или еловые пиломатериалы, однако по конструкционным и прочностным характеристикам лучше использовать лиственницу. Это дороже, но такой материал долговечнее и здоровее.
2. Для зданий небольшого размера двускатную стропильную систему можно построить из бруска 50х100 мм, незначительно увеличив количество подкосов и стоек.
3. Непременным атрибутом стропильной системы является обрешётка. Её размеры и шаг установки напрямую зависят от характера финишного покрытия кровли. Так, для малоформатных покрытий (все виды черепицы) понадобится сплошная обрешётка, для которой часто применяются доски 25х100 мм, устанавливаемые с шагом не более 5 см. В настоящее время вместо них часто настилают листовые материалы — плиты ДСП, ЦСП, ОСП и другие подобные. Шаг обрешётки из доски для профнастила и металлочерепицы может составлять от 30 см до полутора метров в зависимости от размеров финишного покрытия и уклона ската. Следует обратить внимание на то, что применять доску шире 120 мм нежелательно — при короблении она может деформировать крышу.
4. Контробрешётка для создания вентиляционной полости в кровельном пироге обычно изготавливается из бруска 25х50, 40х50 или 50х50 мм.

Все пиломатериалы, используемые в стропильной системе, должны быть обработаны антибактериальными и противопожарными пропитками.

Видео: скользящее крепление стропил

Как рассчитать и построить кровельную систему

Любое серьёзное строительство предполагает предварительное изготовление проекта производства работ. Он нужен прежде всего для расчёта количества материалов и необходимых для его установки затрат. Это утверждение в полной мере относится и к устройству крыши.

Затраты на изготовление кровли зависят от задачи, которая может отличаться в зависимости от характера использования дома:

1. Построить «холодную» крышу, предназначенную только для защиты подкровельного пространства и всего дома от превратностей погоды. Следует отметить, что потери тепла через такую крышу составляют до 25% от затрат на отопление. В местностях с длительным отопительным периодом это может составить солидную сумму.
2. Создать утеплённую крышу, которая позволит избежать лишних расходов на отопление, так что экономия на оплату энергоносителей быстро окупит все затраты на создание кровельного пирога.
3. Устроить мансардное помещение в подкровельном пространстве. Такое решение станет логичным шагом после утепления кровли. Затраты здесь немалые, но и выигрыш в полезной площади и комфортности проживания очевиден.

Разумеется, все приведённые варианты нужно просчитывать заранее, потому что для каждого из них потребуются материалы, вес которых нужно учесть ещё на этапе проектирования фундамента.

Расчёт площади крыши

С помощью расчёта площади крыши можно определить потребность в кровельном материале. При этом нет необходимости скрупулёзно просчитывать площадь дымовых и вентиляционных труб. Достаточно учесть длину скатов с величиной свесов не менее 40 сантиметров со всех сторон кровли, которые нужны для того, чтобы уберечь от стекающей воды стены здания. Длина скатов напрямую зависит от угла наклона их плоскостей — чем меньше угол схождения стропил, тем больше длина ската. Определившись с углом наклона, длину ската можно вычислить двумя способами:

1. Воспользоваться эскизом кровли в масштабе на миллиметровке. По нему размер можно определить обычной школьной линейкой.
2. Применить простую геометрическую формулу L = h / sin α, где L — длина ската, h — высота конька, α — угол наклона ската.
   

   Для определения длины ската можно воспользоваться простой формулой расчёта прямоугольного треугольника

Для определения площади ската необходимо его длину умножить на ширину: S = L ∙ С, где С — длина конька с учётом свесов, S — площадь ската.

Вычислить требуемое количество кровельного материала можно по формуле N = S / S_эл, где N — необходимое количество элементов материала, S_эл — полезная площадь одного такого элемента. Аналогично производится расчёт паро- и гидроизоляционной плёнки (в качестве S_эл нужно брать площадь рулона с учётом нахлёстов) и утеплителя (здесь величина S_эл будет равна площади одной плиты).

Расчёт количества и шага стропил

Традиционным материалом для изготовления стропильных ног является брус сечением 50х150 мм. Кроме постоянных нагрузок от кровельного пирога на стропила оказывают воздействие и переменные нагрузки от ветра и снега. Чтобы учесть постоянную составляющую, нужно сразу определиться с материалом финишного покрытия. Предположим, что таковым будет керамическая черепица, вес которой составляет до 40–42 кг/м². Следует заметить, что максимально допустимой нагрузкой считается величина 50 кг/м².

Шаг стропильных ног выбирается в пределах 60–150 см. Для его расчёта применяется определённая последовательность действий, которую мы рассмотрим на примере конька диной 11 м:

1. Выбираем предварительное расстояние между стропилами. Допустим, что это 65 см.
2. Считаем количество ферм: N_ф = 1100 / 65 = 16,92. Поскольку это число должно быть целым, округляем его до 17.
3. Вычисляем действительное расстояние между осями стропил N_ф = 1100 / 17 = 64,7 (см).

Следует помнить, что это расстояние не между стропильными ногами, а между их осями.

Определение веса кровельного пирога

Современный кровельный пирог формируется из следующих составляющих:

1. Финишное покрытие кровли. Самое лёгкое — наливная или мягкая рулонная кровля или мягкая черепица, самое тяжёлое — керамическая черепица.
2. Обрешётка для установки финишного покрытия.
3. Контробрешётка, образующая необходимый вентиляционный зазор.
4. Гидроизолирующая плёнка или наружная мембрана.
5. Утеплитель рулонный или плитный.
6. Пароизолирующая мембрана.

Для любого из перечисленных материалов в качестве основной характеристики в техдокументации указывается вес квадратного метра.

В предположении, что изготавливается сплошная обрешётка из доски 25Х100 мм (один из наиболее распространённых вариантов), для расчёта используется показатель 21,5 кг/м². Эта величина справедлива при влажности материала в 18 %.

При использовании битумной черепицы, удельный вес которой составляет порядка 3 кг/м², в итоге получаем величину основной нагрузки от кровельного пирога, равной сумме 21,5 + 3 = 24,5 кг/м². Вес остальных составляющих кровельного пирога незначителен и его можно учесть в составе запаса прочности, который обычно принимают равным 20%. Таким образом, за величину нагрузки от кровли можно взять значение, равное 24,5 ∙ 1,2 = 29,4 кг/м².

Видео: устройство крыши — утепление, вентиляция, выбор доски

Сборка и установка ферм стропильной системы

Работы по монтажу каркаса кровли нужно производить в безветренную сухую погоду. Первой операцией при этом должно быть сооружение временного помоста по потолочным балкам для обеспечения безопасности выполнения работ.

Порядок выполнения операций следующий:

1. Материалы для изготовления стропил подают наверх.
2. В соответствии с ранее выполненными чертежами изготавливают первую пару стропильных ног.
3. Для придания жёсткости конструкции устанавливают ригель (верхнюю затяжку). Крепление этой детали производится наглухо. Ригель придаёт конструкции жёсткую форму треугольника.
4. Таким образом собирают две стропильные фермы и устанавливают их по краям крыши по месту расположения фронтонов.
   

   Первыми устанавливают стропильные фермы на краях кровли, между ними натягивают шнур и по нему монтируют промежуточные фермы

5. Между установленными фермами натягивают шнур в двух местах на противоположных скатах.
6. Дальнейшую сборку ферм производят по шнурам таким образом, чтобы рёбра стропильных ног лежали в одной плоскости.

В процессе работы каждая установленная ферма фиксируется временными укосинами к соседним стропильным ногам и к мауэрлату. После установки последней фермы необходимо уложить прогоны и ветровые упоры.

Крепление нижних концов стропильных ферм деревянного дома производится с использованием скользящих упоров. Ветровые упоры устанавливаются от верхнего угла фронтонных ферм к ригелям соседних.

Далее нужно установить все дополнительные детали кровельной системы, указанные в проекте: лежни, опорные стойки, подкосы и прочие элементы.

Видео: простая установка стропил для двускатной металлочерепичной кровли

Дальнейшие действия таковы:

1. Уложить плёнку гидроизоляции по поверхности стропильных ног с небольшим провисом (2–4 см) и закрепить её строительным степлером.
   

   Гидроизоляционная плёнка укладывается на стропильные лаги, закрепляется степлером, а затем окончательно фиксируется брусками контробрешётки

2. Вдоль стропил набить бруски контробрешётки, которые необходимы для обеспечения вентиляции подкровельного пространства.
3. Установить обрешётку для крепления финишного покрытия из досок 25х100 мм. Если характер финишного покрытия (битумная черепица, профнастил или ондулин при небольших углах наклона и т. д.) требует устройства сплошного основания, его можно настелить из фанеры, ОСП или листов ДСП. Материал обрешётки нужно обязательно обработать антисептиком и противопожарным составом.
4. Если в проекте заложено устройство тёплой кровли или мансарды, кровельный пирог можно формировать сверху до установки обрешётки. Однако утеплитель проще устанавливать изнутри, т. к. при этом можно быстрее закрыть кровлю покрытием и избежать последствий неожиданного выпадения осадков.
   

   Утепление крыши проще производить изнутри уже после монтажа кровельного покрытия

5. Уложить кровельное покрытие. Установка производится снизу от любого из углов. Линия карниза выдерживается по натянутому шнуру. Монтаж покрытия завершается установкой коньков.
6. Собрать и установить водосточную систему и заделать свесы. На них желательно установить софиты для обеспечения вентиляции подкровельного пространства.
   

   Софиты имеют перфорацию, которая обеспечивает вентиляцию подкровельного пространства

Каждый элемент кровельной системы должен быть продуман и уместен в конструкции. Поэтому по завершении проекта нужно показать его квалифицированному специалисту и учесть все его замечания.

Выбор кровельного покрытия

Важность правильного подбора покрытия дома переоценить трудно. Здесь одновременно играют роль несколько факторов:

1. Местные традиции. Исторически они обусловлены наличием материалов в регионе строительства. Где-то это древесина, а где-то — керамическая черепица или другие покрытия. Дом, укрытый необычным для этой местности материалом, может не гармонировать с общей картиной ландшафта.
2. Соответствие общему экстерьеру участка, включая вид кровель других строений и даже цвет забора.
3. Финансовые возможности. Иногда приходится учитывать и этот фактор, подбирая материал по соотношению цена — качество.
4. Форма кровли. На крышах сложной конфигурации обычно не используются листовые материалы по причине большого количества отходов. В таких случаях используются малоформатные покрытия в виде битумной или керамической черепицы.

Короче говоря, крыша для дома — это как головной убор для человека. Даже дорогой и великолепно исполненный цилиндр в наше время может выглядеть просто нелепо.

Что учитывается при выборе кровельного материала

Возможности использования того или иного покрытия в настоящее время мало чем ограничены — строительный рынок предлагает множество вариантов. При этом нужно руководствоваться следующими соображениями:

1. Силовое воздействие материала на стропильную систему. Кроме веса собственно кровельного пирога, крыша должна выдерживать снеговые и ветровые нагрузки.
2. Долговечность материала. Перекрывать крышу каждые несколько лет и хлопотно, и дорого обходится.
3. Выбор материала зависит от формы кровли — не всякое покрытие пригодно для сложных кровель.
4. Характер строения. Для жилого дома определяющим фактором является надёжность и долговечность, а для сарая или летней кухни — технологичность и малозатратность.
5. Цена. Этот показатель складывается из стоимости материала и затрат на его монтаж.
6. Эстетика — крыша должна гармонично вписываться в экстерьер участка.

Наиболее часто применяемые кровельные покрытия

Листовые покрытия для кровли наиболее технологичны и в большинстве случаев используются для кровель простой формы. Среди них:

1. Металлочерепица. Это профилированные оцинкованные листы с защитным покрытием из пластика или с лакокрасочным покрытием. Рельеф листов напоминает кровлю из керамической черепицы. Материал универсален, его устанавливают даже поверх старой кровли. Ограничивающий параметр — угол у основания ската должен быть более 12–14^o. При правильной установке срок службы такого покрытия составляет не менее 12 лет. Средняя цена металлочерепицы составляет порядка 300 рублей за квадратный метр.
   

   Из металлочерепицы можно создать красивую и надежную крышу, главное, чтобы угол наклона скатов был более 14 градусов

2. Шифер. Является традиционным и давно используемым кровельным покрытием. Бывает волнистым или плоским, окрашенным в различные цвета или серым. Используется на крышах с уклоном не менее 12^o. Цена за квадратный метр составляет порядка 150 рублей. Форма выпуска — листы размером 1500х1000 мм.
   

   Шифер часто используют на крышах жилых зданий и хозяйственных построек, но под него нужна крепкая стропильная система

3. Ондулин. Представляет собой волнистый листовой материал из целлюлозных волокон, пропитанных полимерно-битумными композициями. Лицевая сторона окрашивается в широкий спектр цветов, так что выбрать можно материал под любой вариант оформления участка. В силу своих свойств ондулин обычно используется для покрытия вспомогательных построек. Установка листов производится по обрешётке или по старому покрытию. Применяется на скатах от 6^o и может служить до 20 лет. К преимуществам ондулина можно отнести небольшой вес и широкий выбор цветов. Недостаток — выцветание поверхности под воздействием ультрафиолетового излучения. Стоимость квадратного метра — до 250 рублей.
   

   При использовании листов ондулина разного цвета можно сделать оригинальную крышу для деревянного дома

4. Профнастил. Гофрированные листы оцинкованной стали, часто с дополнительной защитой из пластика или краски. Очень удобен в монтаже. К недостаткам можно отнести невысокую звукоизоляцию, которую, впрочем, можно улучшить, проложив дополнительные слои утеплителя, и не самый презентабельный внешний вид. Стоимость квадратного метра составляет до 200 рублей.
   

   Профнастил является надёжным кровельным материалом, который долго служит и довольно просто укладывается, но он не очень презентабельно выглядит и сильно шумит при дожде

5. Фальцевое покрытие. Изготавливается из оцинкованных листов, соединяемых без использования гвоздей специальными металлическими креплениями. Работа с фальцевой кровлей требует участия специалистов высокой квалификации. Такая кровля долговечна, надёжна и не пропускает воду. К недостаткам относят шумность и высокую теплопроводность. Стоимость квадратного метра доходит до 300 рублей.
   

   Самую надежную кровлю — фальцевую — делают из листового металла с защитным покрытием

В настоящее время всё чаще используются штучные кровельные покрытия, такие как:

1. Керамическая черепица. Она изготавливается из глиняного раствора формовкой и последующим отжигом при высокой температуре. В результате получают изделия высокой прочности со сроком службы до 150 лет. Этот материал очень прочен, имеет низкую теплопроводность, не горюч, обладает шумозащитными свойствами. Кроме того, он очень красив. Из недостатков можно отметить большой вес и высокую стоимость — до 1000 рублей за квадратный метр. Стропильная система под черепицу должна быть очень мощной.
   

   Натуральная черепица является элитным кровельным материалом с длительным сроком службы, но под неё нужно построить очень мощную стропильную систему

2. Цементно-песчаная черепица очень похожа на керамическую по всем параметрам, но изготавливается из раствора без применения отжига. Весит она примерно столько же и выглядит при добавлении в раствор соответствующих красителей примерно так же. Цена тоже довольно высокая — до 600 рублей за квадратный метр. Минимальный угол наклона ската для обоих видов черепицы составляет 20^o.
   

   Цементно-песчаная черепица выглядит практически так же, как и керамическая, но стоит почти в два раза дешевле

3. Сланцевая черепица. Это очень популярный в Европе кровельный материал, который сегодня применяется как элитный. Известны здания, функционирующие и по сей день, возраст которых превышает 200 лет. Этим покрытием можно пользоваться при любой форме кровли. Стоимость материала очень высока — от 200 рублей за одну плитку размером менее 40 сантиметров.
   

   Сланцевая кровля выглядит престижно и очень красиво, но стоит дорого

4. Композитная черепица. Изготавливается из стального листа с цинковым или алюмокремниевым покрытием, на внешнюю сторону которого наносится мраморный или базальтовый декоративный слой в виде крошки. Это придаёт покрытию презентабельный внешний вид, а небольшой формат отдельных элементов позволяет использовать его на кровлях любой формы. Производители декларируют жизненный цикл такого покрытия в 100 лет, хотя проверить это утверждение можно будет нескоро, поскольку материал начали выпускать относительно недавно. Стоимость квадратного метра композитной черепицы составляет от 500 до 700 рублей.
   

   Композитная черепица относится к лучшим современным материалам для устройства элитной крыши загородного дома

5. Черепица мягкая битумная. Это малоформатные изделия из стеклоткани, покрытые с двух сторон полимерно-битумным составом. С наружной стороны на них наносится базальтовая крошка, придающая покрытию нарядный вид. Таким материалом покрываются кровли любой степени сложности при минимальном уклоне в 12^o. Уложенные с перекрытием, отдельные пластины спекаются в монолитный холст, что гарантирует высокую герметичность кровельного материала. Технология укладки проста и не требует применения специального оборудования. Материал укладывается на сплошную обрешётку и обладает массой положительных качеств, таких как минимальное количество отходов, малый вес, прекрасная тепло- и звукоизоляция, устойчивость к воздействию атмосферы, включая кислотные дожди, а также невосприимчивость к воздействию грибков и бактерий. По декоративным характеристикам такая черепица не уступает керамическому аналогу. К недостаткам можно условно отнести необходимость строгого выполнения технологических требований при спекании, а также затруднения при необходимости выполнения местного ремонта. Стоимость квадратного метра кровли из мягкой битумной черепицы составляет порядка 250 рублей.
   

   Гонты мягкой черепицы после укладки спекаются в прочное монолитное покрытие, которое служит несколько десятков лет

Ключевые параметры при выборе финишного покрытия кровли

Исходя из вышесказанного, можно сделать следующие выводы:

1. Скатные кровли можно покрывать любым из приведённых выше материалов. Отличия состоят только в требованиях по углам наклона скатов. Исключением можно считать битумную черепицу, которая устанавливается на поверхностях от 6 до 90^o.
2. Самыми дорогими материалами являются керамическая и сланцевая черепица. Однако их стоимость оправдывается длительным сроком службы. Что называется — сделал и забыл.
3. Бюджетными можно считать такие покрытия, как ондулин и оцинкованный профнастил. Их чаще всего используют для покрытия кровель вспомогательных строений — гаражей или сараев.
4. Для жилых домов самыми подходящими покрытиями являются металлочерепица или однослойная битумная кровля.
5. Эстетичность — понятие субъективное, но можно утверждать, что таковыми можно считать крыши из любого материала, кроме профлиста и шифера.
6. Желая получить красивую крышу при среднем бюджете, можно остановить свой выбор на битумной или композитной черепице.

Видео: виды кровельных материалов

Устройство скользящей стропильной системы не связано с какими-либо конструктивными сложностями. Давно разработаны и успешно применяются способы её установки и приспособления для этого. Причём они не зависят от материала финишных покрытий и характеристик кровельного пирога — стропильная система успешно работает с любыми их видами.