Конструкции крыш многоэтажных зданий

В московском строительстве получили применение два принципиально отличных типа крыш: бесчердачные и чердачные, причем бесчердачные крыши применяются в двух конструктивных разновид-ностях — невентилируемые (рис. 7.1) и вентилируемые (рис. 7.2).

Бесчердачные крыши получили массовое использование в пяти- и девятиэтажных крупнопанельных домах. Наиболее характерным примером может служить конструкция совмещенной крыши в домах серии 1605 или I-464 (см. рис. 7.1). Несущей основой служат здесь те же плоские железобетонные плиты, что и в междуэтажных перекрытиях. По несущей плите в условиях постройки укладывают по слою пароизоляции утеплитель из пеностекла, цементно-фибролитовых плит и т. п., цементную стяжку и гидроизоляционный ковер. Водоотвод с крыши организован через внутренний водосток.

Такая конструкция отличается высокой трудоемкостью, так как все работы выполняются в построечных условиях.

Вентилируемые совмещенные крыши, конструкция которых состоит из спаренных железобетонных плит с заключенным между ними утеплителем (см. рис. 7.2, а), изготовляются в заводских условиях. Водоотвод здесь также внутренний (см. рис. 7.2, б). В качестве утеплителя применяются минераловатные плиты на битумной или фенольной связке, цементный фибролит и др. Соединяются нижняя и верхняя плита между собой с помощью керамзитобетонных клиновидных ребер (см. рис. 7.2, а), благодаря которым одновременно организуется необходимый уклон верхней кровельной панели.

Новым в этой конструкции является включение в состав крыши сборного элемента ендовы, который позволяет четко организовать отвод воды с крыши к воронкам внутреннего водостока.

Вес комплексной панели такой конструкции составляет примерно 8 т. Она применяется для девятиэтажных крупнопанельных домов массовых серий II-57, II-49 и 1605/9. Обследования показали надежную работу такой конструкции крыши, удовлетворительные гидроизоляционные и теплотехнические качества.

Чердачные крыши выполняются обычно на зданиях повышенной этажности — более 9 этажей. Конструкции их во многом определяются конструктивным решением дома в целом. При панельной конструкции домов с узким шагом поперечных несущих стен крыша выполняется из часторебристых вибропрокатных плит в сочетании со специальным сборным элементом ендовы, как это сделано, например, на 17-этажном доме из вибропрокатных конструкций, построенном на проспекте Мира. Утеплитель в этом случае расположен по перекрытию над верхним жилым этажом, и чердак, таким образом, остается холодным.

В домах с широким шагом поперечных стен несущей основой чердачной крыши служат панели, применяемые в междуэтажных перекрытиях, либо ребристые кровельные настилы. В домах с продольными несущими стенами, например серии I-515 или в кирпичных домах, кровля выполняется по вибропрокатным часторебристым панелям, укладываемым по специальным поперечным прогонам (рис. 7.3) либо по ребристым длинномерным настилам.

Аналогичные решения чердачных крыш осуществлены во всех домах повышенной этажности, как крупнопанельных, так и каркасных. Применение чердачных крыш способствует повышению эксплуатационных качеств жилых домов и вместе с тем не связано с ощутимым увеличением строительной стоимости.

Рассмотрим особенности работы крыши и сопоставим существующие конструктивные решения крыш.

Совмещенная крыша как наружное ограждение отличается от наружных стен наличием мощного гидроизоляционного слоя (ковра), расположенного с наружной стороны. Гидроизоляционный слой практически паронепроницаемый, создает условия для накопления влаги непосредственно в слое утеплителя под гидроизоляцией. Вследствие диффузии водяного пара, проникающего из помещения, влага задерживается в конструкции и в результате этого (при эксплуатации здания в зимний период) наблюдается резкое ухудшение теплозащитных качеств крыши, расслоение и нарушение гидроизоляционного ковра, разрушение утеплителя. Положение усугубляется высокой начальной влажностью теплоизоляционных материалов — фибролита, минераловатных плит и других пористых материалов, легко поглощающих и медленно отдающих влагу. Как показали натурные наблюдения, фактическая влажность теплоизоляционного материала через 2,5 года эксплуатации составляла от 12 до 28% вместо нормативных 3—10%. Такая высокая влажность теплоизоляционного слоя совмещенных крыш отрицательно сказывается на их эксплуатационных качествах, уменьшая долговечность и увеличивая теплопроводность конструкций, что вызывает промерзание крыши или появление конденсата на потолке жилых помещений.

Общеизвестно, что с увеличением влажности материалов теплопроводность их значительно повышается. Например, для пенобетона объемным весом 600 кг/м 3 коэффициент теплопроводности при весовой влажности порядка 10% равен 0,226 ккал/м 2 ·ч·град, а при весовой влажности порядка 20% — уже 0,321 ккал/м 2 ·ч·град. За отопительный сезон теплопотери через 1 м2 покрытий с повышением влажности пенобетона с 10 до 20% увеличиваются почти на 30%. Это может быть компенсировано усилением отопления (и соответственно увеличением затрат на топливо). Но с усилением отопления при кровельных панелях с недостаточным сопротивлением теплопередаче (из-за повышенной влажности) санитарно-гигиенические условия помещений ухудшаются, несмотря на увеличение эксплуатационных расходов.

Кроме того, высокая влажность материалов под кровельным ковром резко снижает его долговечность. Из-за интенсивного нагрева ковра летом в порах расположенного под ним материала резко повышается давление водяного пара, в результате чего в ковре образуются легко прорываемые вздутия, высота которых достигает 20—30 мм. Это явление становится еще более интенсивным из-за возникновения трещин в сырой стяжке из цементного раствора, которая зимой неоднократно замерзает и оттаивает.

Большое начальное влагосодержание особенно характерно для неиндустриальных совмещенных крыш, утепляемых путем укладки теплоизолирующего материала по несущей плите с последующим устройством стяжки и наклейкой ковра (как, например, в домах серии 1605). Конструкции такого типа трудно уберечь от замачивания атмосферными осадками в процессе строительства.

Как показали обследования, вентилируемые крыши быстро просыхают: после года эксплуатации влажность снижается с 13% до нормативной — 3%. Наблюдения показали, что движение воздуха в вентилируемых крышах происходит постоянно; скорость этого движения в зависимости от скорости и направления ветра составляет от 0,08 до 1 м/сек и более.

В процессе развития и совершенствования конструкций совмещенных крыш было разработано много разнообразных решений, однако до сих пор крыши все еще остаются многодельными и обладают недостаточно надежными эксплуатационными качествами.

К числу тяжелых, неиндустриальных и одновременно дорогостоящих решений бесчердачных крыш относится конструкция крыши в домах серии 1605. Не случайно она оказалась на 18% дороже и в 2,5 раза более трудоемкой, чем конструкция совмещенной крыши из спаренных железобетонных скорлуп (табл. 7.1), в которой обеспечивается нормальный температурно-влажностный режим. В последнем решении значительно улучшена конструкция железобетонных прокатных элементов, которые стали более трещиностойкими и жесткими; удачно решен элемент лотка, по которому к внутренним водостокам отводятся атмосферные воды. Все основные работы по устройству и комплектации кровли выполняются на заводе, а на постройке лишь заделывают швы между плитами и наклеивают последние слои гидроизоляционного ковра.

Водостоки с кровель приняты внутренними, так как и организованный и неорганизованный наружный водоотвод неприемлем в условиях московского климата, особенно в зданиях повышенной этажности.

Отработана надежная и рациональная конструкция внутреннего водостока, которая может быть рекомендована для широкого применения (рис. 7.4). Внутренний водосток выполняется из чугунных или, что более рационально, из асбестоцементных труб диаметром 150 мм, соединяемых на муфтах. Его основной особенностью является организация открытых выпусков на поверхность земли. Водостоки с такими открытыми выпусками безотказно действуют уже более 10 лет.

Проведенные в зимний период замеры температуры талой воды в водостоке показали, что она не опускается ниже —2° С, в связи с чем исключается возможность образования ледяных пробок. Таким образом, совсем необязательными оказались традиционные решения со спуском атмосферных вод из внутренних водостоков в системы ливневой канализации, которые далеко не везде имеются и к тому же приводят к резкому удорожанию водостоков (табл. 7.2).

Для того чтобы избежать образования •наледей на земле под открытым выпуском, целесообразно переключать на зимний период спуск по существу очень незначительного количества талых вод в городскую канализацию.

Анализ показывает (см. табл. 7.2), что стоимость устройства внутренних водостоков с открытой системой выпуска воды, обладающих неизмеримо более высокими эксплуатационными качествами, примерно равна или ниже стоимости наружных организованных водостоков.

Водосточные воронки обычно располагаются по продольной оси здания и по одной на каждую жилую секцию. Максимальная площадь водосбора на одну водосточную воронку должна приниматься не более 400 м 2 . Поперечные уклоны кровли, направленные к оси здания, по которой располагаются водосточные воронки, составляют обычно 1,5—3%. Между воронками образуются треугольные наклонные скаты кровли, называемые конвертами, по которым вода стекает в воронки. В вентилируемых крышах наиболее рационально устраивать прямые желоба с небольшим продольным уклоном в 1—1,5% (см. рис. 7.2, б). На конвертах или в желобе укладывается гидроизоляционный ковер из четырех слоев рубероида на одном слое пергамина.

Важное значение для обеспечения высоких эксплуатационных качеств крыш имеет правильное конструктивное решение различного вида надстроек на крышах: вентиляционных каналов, люков и т. п. В настоящее время разработаны индустриальные решения надстроек, которые одновременно предусматривают надежную заводку и крепление гидроизоляционного ковра, в частности, объединение в одном блоке вентиляционных каналов, канализационных вытяжек и радиотелевизионных антенн. Благодаря этому удается значительно сократить количество мест пересечения крыши с надстройками и исключить возможные повреждения рулонной гидроизоляции, которые происходят на участках около пересечений.

Обобщение практики строительства позволяет рекомендовать в качестве основного решения для жилых домов высотой более 9 этажей чердачный тип крыши (с устройством теплого чердака) с внутренним водостоком из асбестоцементных труб и выпуском воды из водостока в уровне земли.

Элементы плоской крыши: структура кровельного пирога и его особенности

Еще совсем недавно плоская крыша считалась прерогативой однообразных городских многоэтажек и промышленных зданий. Сейчас ситуация изменилась. Все больше частных застройщиков прибегают к этому архитектурному решению, пытаясь увеличить полезную площадь дома за счет обустройства на крыше террасы или смотровой площадки. Отличная перспектива, не так ли?

Но также она может стать настоящей головной болью, если элементы плоской крыши подобраны или расположены неправильно, с нарушением рекомендованных специалистами технологий. Чтобы не попасть впросак, разберемся в конструкциях плоских кровель, их компонентах и послойном распределении элементов.

Содержание

Какую крышу называют плоской?

Начнем с азов. На самом деле плоская кровля только визуально производит впечатление абсолютной горизонтальности. Небольшой уклон все-таки есть – 1-5° (1,7-8,7%). Визуально и при эксплуатации он совершенно не ощутим, однако позволяет атмосферным осадкам свободно стекать к точкам водосбора – в этом его основная задача.

В отличие от скатных аналогов, плоская крыша не имеет стропильного каркаса и, по сути, представляет собой горизонтальное перекрытие, опирающееся на стены постройки. Его особенность – в усиленных слоях тепло- и гидроизоляции, необходимых по причине сообщения кровли с окружающей средой.

Привлекательность плоской кровли для застройщиков обоснована следующими преимуществами:

1. Сниженной ценой. По сравнению со скатной кровлей, плоский аналог обладает меньшей площадью, соответственно расходы на материалы – ниже.
2. Упрощенным монтажом и дальнейшим обслуживанием. Обустройство плоской конструкции проще, чем скатной, так как передвигаться по горизонтальной плоскости легче, чем по наклонной. По этой же причине сложностью не отличаются и различные мероприятия по обслуживанию самой кровли и находящихся на ней устройств (дымоходов, вентиляторов, антенн и т.п.).
3. Возможностью получения дополнительной полезной площади (при эксплуатируемой кровле). Поверхность плоской крыши можно с легкостью использовать в качестве террасы, прогулочной площадки и даже… сада с настоящим газоном.

Главным элементом плоской кровли является прочное основание: железобетонные плиты, профнастил или сплошная поверхность из досок, фанеры, ОСП, ЦСП (при оборудовании кровли по деревянным балкам). Само же покрытие кровли выполняется из нескольких слоев. Их количество, место расположения в конструкции и материалы изготовления зависят от назначения кровли и ее типа.

Типы плоских кровель:

• Неэксплуатируемая кровля. Самая простая, не несущая никаких дополнительных функций, кроме защиты помещения от влияния окружающей среды. Она не используется для обустройства мест рекреационного или хозяйственного назначения. Все, что от нее требуется, — достаточная защитная функция, способность выдерживать снеговые и ветровые нагрузки, а также вес работников, проводящих обслуживающие мероприятия. То есть при строительстве такой кровли расчет ведется на то, что одновременно на ней смогут находиться 1-2 человека, причем не постоянно, а только на время обслуживания и ремонта покрытия.
• Эксплуатируемая кровля. Оборудуется для выполнения каких-то дополнительных функций, кроме непосредственно кровельных. Например, на эксплуатируемых кровлях устраивают спортивные площадки, террасы, парковки, сажают газоны и разбивают цветники.
• Инверсионная кровля. Характеризуется нетрадиционным размещением слоев – теплоизоляционные маты (ЭППС) укладывают практически в самом верху пирога. Гидроизоляцию монтируют под слоем утеплителя. Такое решение помогает продлить срок службы гидроизоляционного покрытия, а соответственно и самой кровли. Инверсионные крыши могут быть как эксплуатируемыми (чаще всего), так и неэксплуатируемыми.

Структура пирога плоской кровли

Каждый тип плоской кровли имеет свои конструкционные особенности, позволяющие применять конкретные материалы и размещать слои в определенной последовательности.

Неэксплуатируемая классическая кровля

Финишным слоем данного типа кровель является гидроизоляционное покрытие: рубероид, битумные наплавляемые материалы, полимерные мембраны, кровельная мастика. На длительное пребывание людей и эксплуатацию такая кровля не рассчитана, а потому наличие защиты гидроизоляционного слоя не предусмотрено.

Также не обязательно использование теплоизоляции. В зависимости от наличия этого слоя, неэксплуатируемые кровли делят на утепленные и неутепленные.

Утепленная кровля содержит в своей структуре теплоизолирующий слой, защищенный пароизоляцией (со стороны основания) и гидроизоляцией (с внешней стороны). Благодаря наличию утепления, данный вид кровель применяется при строительстве многих жилых, гражданских и промышленных зданий.

Слои утепленной неэксплуатируемой кровли размещают в такой последовательности (схема может незначительно варьироваться):

• основание;
• уклонообразующий слой (при необходимости);
• пароизоляция;
• утеплитель;
• гидроизоляция (кровельное покрытие).

Основой утепленной неэксплуатируемой кровли чаще всего являются железобетонные плиты или металлический профиль, реже – основание из досок, ОСП, ЦСП, фанеры по деревянным балкам. При необходимости основание дополняют уклонообразующим слоем, задающим направление стока воды с кровли. Уклон формируют, как правило, сыпучими материалами, стяжкой (бетонной или керамзитобетонной).

На устроенное таким образом основание монтируют пароизоляционный слой, применяемый для защиты утеплителя от влажного пара, поднимающегося вверх со стороны помещения. В качестве паробарьера можно использовать полиэтиленовые и полипропиленовые пленки, пергамин, рубероид. Далее идут 1-2 слоя утепляющих материалов (минеральная вата, пенопласт, ЭППС), а поверх них – гидроизоляционный ковер из битумных материалов или полимерных мембран.

Неутепленная неэксплуатируемая кровля формируется аналогично, за вычетом двух слоев – теплоизоляционного и пароизоляционного, которые в данном варианте не нужны.

Применяемые кровельные слои:

• основание;
• уклонообразующий слой (при необходимости);
• кровельное покрытие.

Эксплуатируемая классическая кровля

Более сложная конструкция. Отличается от предыдущего варианта наличием верхнего прочного слоя, служащего для обустройства эксплуатируемой площадки. Как правило, для этого используют тротуарную плитку, террасную доску, гравийную или щебневую отсыпку.

Эксплуатируемую кровлю можно обустроить как над помещением гаража, так и над жилым домом. Соответственно, данная конструкция бывает утепленной и неутепленной.

Распространенная структура пирога эксплуатируемой утепленной кровли:

• основание;
• уклонообразующий слой (при необходимости);
• пароизоляция;
• утеплитель;
• гидроизоляция;
• разделительный и фильтрующий слой (геотекстиль);
• тротуарная плитка по подготовке.

Один из вариантов устройства утепленной эксплуатируемой кровли (с подробным разбором всех элементов) показан в видео:

Неутепленная эксплуатируемая крыша не содержит теплоизоляции. Соответственно, пароизоляционная пленка для защиты утеплителя здесь также не применяется. В остальном – структура идентична выше рассмотренному варианту.

Инверсионная кровля

Это – частный случай эксплуатируемых и неэксплуатируемых утепленных кровель. В классической кровельной конструкции утеплитель всегда покрывается сверху гидроизоляционным барьером.

В инверсионной кровле слои перевернуты. Гидроизоляционная мембрана смещается под теплоизолятор. Если в обычной классической кровле гидроизоляционный ковер защищает утеплитель, то в инверсионном «перевертыше» — все наоборот. Теплоизоляционный слой защищает гидроизоляцию.

Подобное решение позволяет обойти один существенный недостаток традиционных кровельных конструкций: быстрое разрушение гидроизоляционного ковра от влияния перепадов температур, ультрафиолетовых лучей, атмосферных воздействий. Инверсионные крыши лишены этого недостатка, в их структуре срок эксплуатации гидроизоляционного ковра намного увеличен.

Слои плоской крыши инверсионного типа размещают в таком порядке:

• основание;
• уклонообразующий слой (при необходимости);
• гидроизоляция;
• утеплитель;
• дренажный слой;
• геотекстиль;
• защитный финишный слой – щебневый или гравийный балласт, плитка, террасная доска и др.

Устройство инверсионной кровли выполняют по следующему принципу. Вначале на основание укладывают гидроизоляционный барьер, накрывают его утеплителем. Следом идет дренаж и геотекстиль. Верхний слой выполняет защитную функцию, часто его делают насыпным.

В структуре инверсионной кровли паробарьер не используется. Соответственно, утеплитель может пострадать от пара, идущего со стороны внутренних помещений. Сверху утеплитель тоже ничем не прикрыт от атмосферных осадков (в традиционных кровлях функцию защиты выполняет гидроизоляция, которая в этом варианте спрятана в нижний слой пирога). Поэтому к утеплителю предъявляются особые требования, в первую очередь – минимальное водо- и паропоглощение. Этими характеристиками обладают маты экструдированного пенополистирола (ЭППС) – они чаще всего и применяются в структуре инверсионных кровель.

Этапы устройства инверсионной кровли показаны в обучающем видео-ролике от компании URSA:

Обустройство системы водостоков

Как уже было сказано ранее, плоская крыша не бывает абсолютно горизонтальной, для нее характерен незначительный уклон (до 5°), использующийся для устройства системы водостоков.

Уклон формируется несколькими способами:

• Если основание крыши — ж/б плита, то разуклонка выполняется с помощью засыпных материалов (керамзита, щебня, перлита), бетонной и керамзитобетонной стяжки, утепляющих плит.
• Если крыша устраивается по деревянным балкам, то уклон обеспечивается либо изначальной укладкой балок под небольшим углом, либо дополнительным монтажом лаг разной толщины с уклоном в необходимую сторону.
• При использовании в качестве основания профилированного металла, его укладка изначально проводится под необходимым уклоном.

Уклон необходим для оборудования водостоков, которые могут быть внутренними и наружными.

При устройстве внутреннего водостока, уклон выводят к водоприемным воронкам или фитингам располагаемым по поверхности крыши. Их количество и точки расположения зависят от площади кровли, условий ее эксплуатации, количества осадков в конкретной местности. Как правило, одну воронку монтируют на 200-300 м 2 кровли.

Внутри каждой воронки вмонтирован фильтр, не допускающий попадания в водосток листьев, веток, мелких животных. Чтобы предотвратить замерзание воды, некоторые модели воронок оборудованы саморегулирующимися термокабелями. Они способствуют беспрепятственному отводу атмосферной влаги даже зимой, во время оттепелей.

Внутренний водосток, как правило, применяется для крупных промышленных зданий. В частном строительстве большее распространение получили системы наружного водооотвода. В этом случае уклон ведут от центра крыши к краям, а водосливные отверстия (переливные окна) устанавливают по углам парапета вместе с ливнеприемниками. Рекомендуется дополнять подобную систему нагревательными кабелями, так как в зимний период существует вероятность обледенения ливнеприемников и переливных окон.

Вентиляционные элементы плоской кровли

Внутри помещения, где живут или работают люди, постоянно накапливается водяной пар. Он поднимается к потолку, охлаждаясь конденсируется и скапливается в подкровельном пространстве. Влага разрушительно воздействует на все слои крыши – деревянные, металлические и бетонные. А скапливаясь в утеплителе — постепенно снижает его свойства, увеличивая затраты на отопление.

Для того, чтобы влажные пары могли выходить из кровельной конструкции, на плоской кровле устанавливают вентиляционные устройства – аэраторы. Они представляют собой пластиковые или металлические трубы разных диаметров, накрытые сверху колпаками в виде зонтиков.

На плоских крышах аэраторы располагают равномерно, по всей площади. Рекомендовано ставить их в самых высоких точках плоскости, там, где стыкуются плиты утеплителя. Обычно монтаж аэраторов выполняют при строительстве крыши, но возможно сделать это и во время ремонта. Главное, что эта мера намного повысит долговечность кровли и утепляющего материала.

В заключение хочется отметить, что все элементы кровли одинаково важны для ее последующей эксплуатации и, даже если всего один из них окажется неподходящим или будет отсутствовать, пострадает вся послойная конструкция. Поэтому к выбору вида и качества комплектации кровельного пирога необходимо отнестись со всей ответственностью.