Как сделать крышу без фронтонов
Способы завязывания фронтона двухскатной крыши: расчет и примеры устройства своими руками
Фронтон – это верхняя часть стены здания, ограниченная с боковых сторон скатами крыши, а снизу карнизом. Если кровля на здании двухскатная, то она формирует два фронтона с боковых сторон чердачного помещения.
Они служат для поддержки стропильной системы, а также для защиты чердачного пространства от атмосферных явлений. При этом способы завязывания фронтона двухскатной крыши несложные и понять, а затем применить эти знания на практике, сможет даже начинающий строитель.
Содержание
Выбор материала для устройства фронтонов
Фронтон может быть выполнен из разных материалов. В первую очередь, это зависит от материала стен. Если постройка кирпичная, то и фронтон обычно собирают из кирпичей. Деревянные постройки требуют более легкой конструкции фронтона – каркасной (чаще всего) или рубленой (в случае бревенчатых и брусовых стен).
Каркасный фронтон относится к универсальной конструкции, сочетающейся с любым материалом стен: кирпичом, блоками, бревном, брусом, каркасными панелями. Однако каркас на фронтоне требует однотипной отделки всех стен вместе с фасадом – и это тоже необходимо учитывать.
Кирпичные стены, завершающиеся каркасным фронтоном, вместе с ним обшивают (на рейках) брусом, вагонкой, сайдингом.
На бревенчатых стенах сооружают каркасные фронтоны с обшивкой блок-хаусом, а на брусовых – с обшивкой имитацией бруса (тип вагонки).
Особенности конструкции фронтона
Чаще всего фронтон двухскатной крыши представляет собой треугольник. Вершина его совпадает с коньком, две боковые стороны – со скатами.
Если крыша имеет правильную геометрию, треугольник фронтона равнобедренный. В других случаях, когда конек смещают ближе к одной из стен, боковые стороны фронтона отличаются по длине и углу наклона. В любом случае, стороны фронтона повторяют очертания стропильной системы с торца.
Монтаж фронтонов может осуществляться до или после возведения стропильного каркаса. В соответствии с этим выделяют два типа фронтонов:
Тип #1. Устанавливаемые до возведения крыши
Такие фронтоны выстраивают до налаживания стропильной системы, поэтому монтаж их связан с некоторыми трудностями. Так как треугольная конструкция до установки стропил существует сама по себе и не имеет опоры по бокам, существует большой риск ее обрушения при сильном ветре. Поэтому, как правило, выстраивают такие фронтоны из прочных материалов – кирпича, блоков, бревен.
Для их укрепления могут быть использованы следующие методы: выкладывание пилястр, строительство дополнительного поперечного простенка внутри чердака.
Описываемый вариант требует особой аккуратности при расчете и возведении конструкции. Ошибки и неточности в геометрии фронтонов приводят к невозможности совмещения с ними стропильного каркаса. Если же фронтоны оказываются разными по величине (высоте, ширине, форме), то стропильная система перекашивается.
Тип #2. Устанавливаемые после возведения крыши
В каркасных домах фронтоны чаще сооружаются уже после установки стропил и их покрытия кровельным материалом. В уже существующих, стесненных рамках стропильной системы выставляется каркас фронтона, который зашивается досками, вагонкой, сайдингом и т.п.
Как провести расчет фронтонов
Прежде, чем приступить к возведению фронтона, необходимо провести ряд расчетов для определения его геометрических размеров, подходящих под задуманную стропильную систему и функциональные особенности чердачного помещения.
Высота фронтона
Расчет фронтона двухскатной крыши следует начать с определения его высоты – расстояния от конька до карниза. Зависит этот параметр от функциональности чердачного помещения. Если это будет обычный чердак для складирования хозяйственных принадлежностей, то достаточная высота фронтона 1,4-1,8 м. При устройстве мансарды – не менее 2-2,5 м.
Высота фронтона влияет на общее впечатление от крыши постройки. Если этот параметр слишком велик и превышает высоту строения от земли до чердачного перекрытия, то крыша визуально давит на стены, создает эффект подавления. Если, наоборот, фронтон слишком низкий, строение визуально кажется приземистым, почти плоским. Оптимальное соотношение высоты стен и фронтонов приближается к пропорции 1:1.
Угол у основания фронтона
Зная высоту фронтона, можно определить наклон скатов кровли (угол у основания фронтона). Выполняется этот расчет по методу треугольника.
Фронтон симметричной двухскатной кровли (скаты одинаковы) представляет собой равнобедренный треугольник. Конек – его вершина. Основание – ширина дома. Высота фронтона – медиана, делящая равнобедренный треугольник на два одинаковых прямоугольных треугольника. Один катет такого треугольника – это длина ската, второй катет – половина ширины дома.
Высота равнобедренного треугольника рассчитывается по формуле:
H=1/2*L* tg α, где:
Поэтому вычисление наклона ската сводится к расчету:
tg α=2H/L,
после чего по таблицам Брадиса вычисляется искомый угол.
К примеру, крыша возводится на доме, торцевая стена которого имеет ширину 8 м. Высота фронтона 3 м. В этом случае тангенс угла при основании фронтона будет равен: 6/8 = 0,75. А сам угол α = 37°.
Площадь фронтона
Площадь фронтона также высчитывается по методу треугольника. Используется формула:
S= L /2*H, где:
После выполнения расчетов и определения всех важнейших размеров фронтона, можно приступать к его строительству.
Устройство кирпичных фронтонов
Как правило, кирпичные фронтоны монтируют до сооружения стропильной системы кровли, сразу после возведения стен.
Основные этапы монтажа:
После монтажа двух фронтонов приступают к установке стропильной системы.
Предлагаем вам посмотреть подробную видео-инструкцию на тему того, как построить фронтоны из кирпича:
Аналогично выстраивают фронтоны из блоков – газосиликатных, пенобетонных, газобетонных, шлакоблока и т.п.
Устройство деревянных фронтонов
Другой популярный строительный материал для домов – дерево. Соответственно, и фронтоны для таких домов, выстраивают не из кирпича или блоков, а из дерева – бревен, бруса или досок.
По конструкции деревянные фронтоны бывают рублеными и каркасными.
Вариант #1 — рубленые фронтоны
Такие фронтоны выполняют из бревен сечением 230-250 мм, разной длины. Каждое последующее бревно для фронтона короче, чем предыдущее. Благодаря этому формируется рубленая конструкция треугольной формы. Рубку выполняют непосредственно на месте строительства.
Бревна фронтона прирубают или устанавливают с помощью нагелей на верхний венец сруба. Оба фронтона после монтажа стягивают слегами — бревнами, тянущимися по всей длине постройки. Если расстояние между фронтонами превышает 6 м, слеги стыкуют по длине на внутренней несущей стене.
Главная слега – верхняя, соединяющая верхние точки фронтонов. Она называется князевой слегой (князьком), на нее в дальнейшем будет опираться конек крыши. Остальные слеги – рядовые — идут вдоль стропил, их врубают в боковые стороны фронтонов.
Рубленые фронтоны гармонично вписываются в облик деревянного сруба, делают его завершенным. В то же время их рубка – мероприятие сложное, требующее большого профессионализма плотников. Поэтому и стоимость рубленых фронтонов может доходить до 30% от стоимости всей коробки дома.
Намного дешевле оказывается возведение каркасных фронтонов, которые, для завершенности образа деревянного дома, можно обшить имитацией бруса или бревна.
Вариант #2 — каркасные фронтоны
Представляют собой каркас из пиломатериалов (досок, бруса), обшитый финишным покрытием. При необходимости, конструкция утепляется по тому же принципу, что и кровля.
Каркасный фронтон не является прерогативой деревянных домов. Его возводят и над кирпичными, и над блоковыми стенами, особенно если нужно сократить срок и стоимость работ.
Предварительно сооружается обрешетка. Доски или рейки достаточного сечения прибивают к мауэрлату и стропильным ногам с шагом примерно 40 см. При горизонтальной обшивке доски (рейки) обрешетки набивают вертикально, при вертикальной обшивке – горизонтально.
Если во фронтоне предусмотрено наличие двери или окна, в ячеистой конструкции обрешетки формируют дополнительный каркас – по размерам планируемого проема. Оставляют пространство для проема и обрамляют его дополнительными рейками.
Готовый каркас обшивают отделочным материалом: досками, вагонкой, имитацией бруса и т.п.
Правила утепление фронтона
Это мероприятие необходимо, если чердачное помещение будет использовано в качестве мансарды.
Каркасные фронтоны двухскатной крыши часто утепляют своими руками, с использованием теплоизолирующих материалов, закладываемых в середину каркаса.
Можно придерживаться такой схемы:
Очередность работ может незначительно меняться, но схема пирога остается той же (изнутри наружу): пароизоляция, утеплитель, гидроизоляция, зазор, финишная отделка.
Если же фронтон выполнен из кирпича или блоков, то единственно верным решением является наружное утепление. Внутренняя закладка утеплителя, несмотря на свое удобство, может привести к большим проблемам. Стены будут полностью промерзать, а между ними и утеплителем станет скапливаться влага.
Результат: мокрые подтеки на фасаде, появление плесени, гниение утеплителя. Поэтому утепление рекомендуется производить снаружи, с использованием жестких утеплителей (пенопласт, ЭППС, жесткие плиты минеральной ваты).
При «мокром» способе утепления:
При навесном способе утепления:
Внешняя отделка и декор
Монтаж фронтона заканчивается его отделкой, которая по умолчанию должна гармонировать с материалом, использованным для стен постройки.
Если коробка дома выложена из кирпича, фронтон тоже, как правило, делают кирпичным. Затем фронтоны вместе со стенами штукатурят и окрашивают. Или обкладывают облицовочным кирпичом, декоративным камнем. Возможна также отделка сайдингом, вагонкой, имитацией бруса или бревна. Для этого на кирпич набивают рейки, а уже на них нашивают финишную отделку.
Принцип обшивки фронтона сайдингом можно понять, посмотрев видео-сюжет:
Почти те же принципы отделки используются для каркасного фронтона, который надстраивают над кирпичными, блоковыми, каркасными постройками и даже срубами. В случае сруба идеальной отделкой для каркасного фронтона является блок-хаус – имитация бревна. И не отличишь от настоящих бревен!
Рубленый фронтон вообще не требует никакой отделки, кроме покраски или лакировки. Он строится только над бревенчатыми стенами, поэтому в объединении общей стилистикой с коробкой дома не нуждается.
Облицовка завершает устройство фронтона. А облицованный фронтон – завершает устройство крыши. Поэтому только после полной сборки и обшивки фронтона можно сказать, что конструкция двухскатной крыши полностью завершена.
Фронтоны своими руками: тонкости сооружения каркасных торцовых стен крыши
Устройство фронтонов – немаловажная часть работ по возведению крыши, определяющая в результате эстетические и эксплуатационные параметры конструкции. Не стоит полагаться на ошибочное мнение самоучек-строителей, утверждающих, что ограниченные скатами торцевые стенки достаточно просто зашить доской или облицевать сайдингом.
Чтобы грамотно устроить фронтоны своими руками, нужно учесть ряд технических нюансов и в подробностях ознакомиться с технологическими правилами их сооружения, крепления, отделки.
Содержание
Специфика сооружения каркасных фронтонов
Фронтонами называются вертикальные стенки скатной крыши, ограниченные сверху ее наклонными плоскостями, снизу горизонтальным потолочным перекрытием. В сооружении фронтонов используются все виды стройматериалов, применяемых для возведения стандартных стен: кирпич, пенобетонные блоки, аналогичные плоские панели с замковым монтажным соединением, бревно с брусом.
Если фронтоны сложены в виде продолжения стен из камня или древесины, то конструктивно они переходят в разряд щипцов, а опирающиеся на них крыши получают название щипцовых.
Однако самым распространенным вариантом по праву считаются каркасные фронтонные конструкции. Это треугольные или пятиугольные торцовые стенки с каркасом из бруса или спаренной доски, зашитые натуральным или искусственным облицовочным материалом.
В перечне преимуществ сооружения фронтонов по каркасной технологии числятся:
Каркасная технология идеально подходит для сооружения фронтонов как утепленных мансардных крыш, так и холодных конструкций, возводимых над сезонными дачными домиками и бытовками. Это самый простой способ добиться необходимых параметров теплотехники и защитить конструкцию от дождей и ветров.
Правда легкость торцовых стенок двухскатных конструкций не всегда идет на пользу сооружению в целом. Минусы легковесности особенно проявляются в регионах с повышенной ветровой активностью: в степных, горных и приморских областях.
Крыши с низкими фронтонными стенками, но широкими карнизными свесами в районах с подобным климатом тоже ведут себя не лучшим образом. Поэтому там не принято увлекаться шириной фронтонных и карнизных выносов крыши. За пределы периметра дома выступает обычно не более 30 см ската по периметру крыши.
Кроме горизонтально направленной силы на фронтонные стенки действует вертикальная нагрузка, состоящая из суммы нагрузок постоянной и временной категории. К числу постоянных нагрузок относится вес стропильной фермы, опирающейся непосредственно на фронтон, масса утеплителя, обрешетки и непосредственно кровельного покрытия. Их определяют во время проведения расчетов для подбора сечения стропилин.
Временные нагрузки представлены снежными залежами и воздействием ветров. Находят их по картам – графическим приложениям к СП 20.13330.2011 и используют в расчетах согласно рекомендациям указанного справочника.
Пользоваться точными расчетами в вычислении сечения стоек для каркаса фронтонных стенок необязательно. Есть упрощенные формулы, ориентированные на выпускаемые в стране пиломатериалы, и программные продукты, позволяющие в считанные минуты подобрать материал для сооружения фронтона и рассчитать расход. Только без знания принципов вычислений сложно не запутаться в их алгоритме, который мы сейчас досконально разберем.
Расчет сечения опор каркаса
Принцип каркасного строительства заключается в установке вертикальных опор, определяющих конфигурацию стенки с последующим креплением к этим же стойкам облицовочного материала. Мастерам, желающим собственноручно установить и зашить фронтоны, достаточно придерживаться общепринятых правил сооружения каркасных стен.
Предположим, что размеры стоек мы вычисляем для фронтонов частного жилого дома шириной до 9 м в два этажа или в один с мансардой. Максимальная высота потолков не должна превышать 2,4 м. Для мансардного этажа высотой потолка считается расстояние от чернового пола до потолочной балки, которой может служить ригель стропильной фермы.
В большинстве случаев в малоэтажном строительстве нет смысла выполнять сверхсложные вычисления. Лучше воспользоваться уже существующим опытом строителей, выполнявшим проектирование и сооружение каркасных домов в течение многочисленных лет. Например, есть таблица от норвежских инженеров с рекомендованными размерами бруса для устройства каркасных стен.
Если ширина постройки больше 10 м, а высота центральной стойки каркасного фронтона больше 3 м, то норвежские строители не имеют права самостоятельно определять сечение стройматериалов для каркасных сооружений. Эту работу обязан провести инженер-проектировщик с учетом этажности здания и местных условий.
У нас к процедуре проектирования и производства расчетов нет столь же строгих требований. Сечение опоры для высокого и широкого фронтона можно вычислить самостоятельно. Рассчитывают их как сжатые конструктивные элементы, т.е. проверяют только на сопротивляемость сжатию.
Минимальным размером стойки считается 100×100 мм. Если опора подобного размера не удовлетворяет техническим требованиям, увеличивают одну из граней бруска и снова проверяют на сопротивляемость изгибу. При необходимости процесс вычислений проводят снова, пока не получат сечение пиломатериала, свободно выдерживающего нагрузку. Не забывайте, что вместо бруска может использоваться спаренная доска.
Шаг установки стоек
Следует помнить, что с увеличением числа опор каркаса появляется возможность уменьшить сечение пиломатериала, используемого для их сооружения. Это не означает, что вместо каркаса можно построить «частокол» из тонкого бруска, т.к. в преобладающем числе ситуаций каркас фронтона обязан сопротивляться вертикальной сжимающей силе, удерживать дверной и оконный короба.
На выбор расстояния между стойками влияет:
При сооружении фронтона каркасного дома опоры торцевых стенок мансарды устанавливаются непосредственно над стойками каркасных стен первого этажа.
В принципе, разрезание опор для установки коробов после сооружения каркаса практикуется в среде народных умельцев. Однако подобные методы требуют укрепления конструкции дополнительными стойками со стороны устанавливаемого короба и горизонтальными перемычками, водружаемыми над проемом.
Изоляция от пара и ветров с дождями
Барьер от ветра извне конструкции и от воздействия бытовых испарений изнутри сооружается в случае, если запланирована эксплуатация чердачного пространства. Подобные фронтонные каркасы утепляют в соответствии с правилами теплоизоляции каркасных стен.
Толщину теплоизоляции принимают в соответствии с указаниями сборника нормативов по строительной климатологии. В качестве утеплителя применяются маты из минваты, ширина которых на 1 – 2 см превышает расстояние между соседними стропилинами. Теплоизоляция устанавливается враспор в ячейку, ограниченную стропилами, в ней расправляется, после чего плотно заполняет собою все пространство.
Если расчетная толщина слоя теплоизоляции для мансардного фронтона больше, чем смежный размер опоры, то недостающее расстояние наращивается обрешеткой. Кроме компенсации недостающей толщины пиломатериалов решетины предназначены для выполнения еще одной важной функции – они формируют вентиляционный зазор между слоем утепления и расположенной с наружной стороны ветрозащитой.
Применяется две схемы организации вентиляции утепленных фронтонов:
Решетины крепят к стойкам каркаса фронтона вдоль их направления, если требуется нарастить толщину бруска для укладки утеплителя в один слой. Тем же методом устанавливают для формирования вертикальных вентиляционных продухов. Если теплоизоляция сооружается в два слоя, то решетины и наружный слой утеплителя устанавливаются в крест стойкам.
С внутренней стороны мансардных фронтонов аналогичным образом крепится пароизоляционная прослойка. Между ней и внутренней обшивкой мансарды также необходим вентиляционный зазор.
Фронтоны холодных крыш изолируют по другой схеме. Т.к. в пределах не утепленных чердаков не планируется проживание, то необходимость устройства пароизоляции автоматически отпадает, но устанавливается ветрозащита. Вентиляция холодных чердаков сооружается по одноуровневой схеме, независимо от вида применяемого изоляционного материала.
Крепление опор каркаса
Метод фиксации опор каркаса зависит от разновидности основания, к которому производится крепление. Ставят их на перекрытия, выполненные из железобетонных плит или балок из бруса, бревна, сшитой доски, прессованной древесины. Во всех случаях стойки напрямую контактируют только с деревянными деталями. При установке на ж/б основание, кирпичные или бетонные стены крепление опор производится к брусьям мауэрлата.
При фиксации к горизонтально уложенным конструктивным элементам используется схема Т-образного лобового крепления. Безупречно отторцованная стойка устанавливается перпендикулярно мауэрлату или потолочной балке, положение ее усиливается боковыми дощатыми накладками. Вместо накладок могут использоваться металлические зубчатые уголки и пластины.
Монтаж опор фронтонной стенки на бревно несколько сложнее. Для его реализации необходимо сначала выбрать в торцевых бревнах верхнего венца гнезда для установки стоек. Разметка гнезд и последующая установка элементов каркаса производится по контрольной шнурке. Затем на заготовках опор выбирается нижние зубья, комплементарные по размерам и форме устроенным гнездам.
После формирования элементов замкового соединения на бревне и заготовках стоек определяется линия верхнего запила. Поиск ее проводится в ходе примерки каждой заготовки к месту установки. Линию запила очерчивают, поместив зуб в предназначенное ему гнездо. По разметке запиливают, возвращают на место и фиксируют вверху одной деревянной накладкой к стропилам со стороны чердака.
Анкеровка фронтонной стенки
Малоэтажные постройки не слишком устойчивы к ветровым нагрузкам, особенно если полностью или частично выполнены по каркасной технологии. Легкие конструкции порывистый ветер может запросто не только опрокинуть, но и унести. В отношении двускатных крыш с каркасными фронтонами правила аэродинамики действуют по аналогии с крыльями самолета.
Нередко в новостях о прошедших где-либо ураганах указывается число сорванных крыш. Для того чтобы подобные ситуации не случались, стропильную конструкцию крепят к стенам постройки проволочными скрутками к забитым в них металлическим ребристым штырям – ершам.
Опоры фронтонного каркаса также нуждаются в усилении крепления и формировании связей с фундаментом через стены. Т.е. стойки фронтона необходимо соединить со стенами, закрепленными в свою очередь к основанию дома, потому что легкому каркасному сооружению требуется не только пространственная жесткость, но и надежная фиксация к устойчивым конструкциям.
Для обеспечения пространственной жесткости рекомендовано принимать следующие меры:
Чтобы нагрузка смогла перераспределиться на стены и фундамент, нужно все конструктивные элементы прочно связать между собой. Связи устраиваются путем анкеровки, потребность в которой остро возрастает в период строительства, когда стены и крыша дома уже сооружены, а дверные и оконные проемы еще не обустроены. Нужна она для противостояния как горизонтальным, так и вертикальным воздействиям.
Размер анкерных болтов и расстояние между крепежными точками определяют, исходя их уклона конструкции, величины перекрытого пролета и ширины свесов. Чтобы не связываться с зубодробительными расчетами, можно воспользоваться таблицами норвежских инженеров, составленными на основании многолетней практики малоэтажного каркасного строительства.
Анкеровку фронтонных стен проводят:
Усиление крепления фронтонов к деревянным перекрытиям против горизонтальной нагрузки проводится во время установки опор, считается, что установленного в период сборки каркаса крепежа вполне достаточно.
Перед устройством фронтонных свесов, если они имеются в проекте, и выполнением обшивки обустраиваются дверные и оконные проемы, сооружаются короба, в которые будут монтироваться рамы с открывающимися створками. Если на нежилом чердаке планируется установить только слуховые окошки, то вырезать отверстия для их установки можно после устройства дощатой обшивки.
Сооружение фронтонного свеса
Если запланировано устройство фронтонного свеса для защиты стены от пагубного воздействия косых дождей, сооружают его из укороченных стропилин. Естественно, никакого утеплителя и особых расчетов проводить для этого не нужно. Только желательно, чтобы ширина фронтонного выноса была примерно равной ширине карниза.
К вертикальным опорам и верхнему венцу, обвязке или мауэрлату прибивают крайние стропилины, между которыми натягивается шнурка. Эти мини-стропила сначала только наживляют, после определения их оптимального положения фиксируют окончательно. Для обеспечения жесткости каждый элемент своеобразного навеса снабжают подстропильной ногой соответствующего размера.
Рядовые мини-стропила устанавливают по показаниям шнурки, крепят аналогичным образом. Необязательно монтировать их возле каждой стойки каркаса. Расстояние может составлять примерно 1 м, потому что серьезной снеговой нагрузки на фронтонных свесах не бывает.
После устройства стропильной системы под фронтонный свес по укороченным ногам устанавливается обрешетка с шагом, соответствующим выбранному для укладки материалу. Затем можно смело приступать к отделочно-облицовочным работам: сделать обшивку фронтона как представлено одним из описанных на нашем сайте методов, уложить кровельный материал на свес и поставить жестяную планку отлива по линии сопряжения фронтонной стенки и свеса.
Видео об устройстве и обшивке фронтонов
Ролик с примером сборки каркасного фронтона:
Обшивка фронтонной стенки профнастилом:
Как облицевать торцы скатной крыши сайдингом:
Как оказалось, устройство фронтонных стенок не совсем уж простое дело. Для грамотного сооружения их требуется соблюдение технологических правил, с которыми мы ознакомили вас в статье. Если придерживаться строительных предписаний, результат вложенных средств и усилий будет безупречно смотреться и долго служить.