Плоская кровля жилых зданий технические решения конструкций кровли и их устройство Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 692.43

Латута Валерий Валерьевич

канд. тех. наук.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Ефимов Юрий Михайлович

Магистрант

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10711 ПЛОСКАЯ КРОВЛЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ КРОВЛИ

И ИХ УСТРОЙСТВО

Latuta Valery Valerievich

Candidate of Technical Sciences, St. Petersburg state University University of architecture and civil engineering

Yefimov Yuri Mikhailovich

Undergraduate, St. Petersburg state University University of architecture and civil engineering

FLAT ROOF OF RESIDENTIAL BUILDINGS TECHNICAL SOLUTIONS OF ROOF STRUCTURES

AND THEIR ARRANGEMENT

Аннотация

В статье проводится анализ технических решений конструкций кровельного покрытия при устройстве плоских кровель многоэтажных жилых зданий, в том числе рассматриваются вопросы о преимуществах использования тех или иных кровельных материалов, а также о перспективах их развития. Abstract

The article analyzes the technical solutions of roofing structures in the device of flat roofs of multi-storey residential buildings, including the issues of the advantages of using certain roofing materials, as well as the prospects for their development.

Ключевые слова: здание, конструктивно-технологический, кровля, эксплуатируемый, неэксплуати-руемый, кровельные работы.

Keywords: building, structural and technological, roof, exploited, non-exploited, roofing.

Общепринято, что здание имеет четыре фасада, однако именно крышу именуют «пятым фасадом» здания. Характеристики кровельного покрытия крыши имеют первостепенное значение. При выполнении анализа большого многообразия кровельных материалов, при выборе конкретного материала, а особенно, если этот выбор предстоит сделать впервые, сложно учесть все важные нюансы и отсеять вторичные факторы [7].

Кровля - это верхний элемент покрытия здания, защищающий от проникновения атмосферных осадков, механических и других воздействий. Кровля - это один из главных элементов здания, от её исправной работы зависит срок службы и сохранность всего сооружения, включая внутреннюю отделку и оборудование. Главная задача кровли -защита здания сверху от атмосферных осадков. Кровля 21-го века - это сложная система, которая состоит из слоев, укладываемых в определенной последовательности: слой пароизоляции, утеплитель, гидроизоляция, защита от ветровых нагрузок, кровельного покрытия и др. Правильно подобранный состав кровли гарантирует вентиляцию под-кровельного пространства и надежную защиту от тепловых потерь и образования конденсата.

Необходимо знать, что даже небольшие дефекты в конструкции кровли, возникающие в процессе ее монтажа или эксплуатации, приводят к большим денежным затратам на переустройство или ремонт кровельного покрытия; на данные работы каждый год тратиться около 15%-20%

средств, выделяемых на содержание жилищного фонда [7].

Монтажом кровельного покрытия должны заниматься специалисты требуемой квалификации, так как каждый элемент этого сложного комплексного процесса имеет конструктивные и организационно-технологические особенности. Нарушения технологии устройства хотя бы одного из элементов «многослойного пирога» может свести к нулю работу всей конструкции в целом [1].

В последнее время при проектировании зданий непроизводственного назначения стали чаще использовать плоские кровли, количество конструктивно-технологических вариаций которых, стремительно развивается с появлением новых кровельных материалов.

Одним из основных отличий плоских кровель от скатных является то, что при монтаже плоских используются рулонные материалы, нежели одиночные элементы (например, черепица) или листовые (например, шифер), применяемые при устройстве скатных крыш. Кровельный ковер, получаемый при использовании мастичных, битумных, полимерных, битумно-полимерных и др. материалов, должен быть эластичным, чтобы противостоять температурным, механическим и другим воздействиям. Основанием для конструкции кровли в основном являются монолитные или сборные железобетонные плиты покрытия или цементно-песча-ные стяжки [4].

Совершенствование кровельных материалов, внедрение новых технологий позволяет максимально учитывать природно-климатические условия Санкт-Петербурга [5]. Но при всей надежности качества кровельных материалов не удастся получить качественную крышу, если при проектировании конструкции не будут правильно подобраны элементы «пирога» согласно рекомендациями их производителя или в процессе строительства не будут обеспечены мероприятия по соблюдению технологии монтажа кровли. Лишь при выполнении этих условий получится качественная долговечная крыша.

Авторы рассматривают технические решения конструкции кровельного покрытия при устройстве плоских кровель многоэтажных жилых зданий. Согласно архитектурным, экономическим и другим критериям, устройство плоской кровли для жилых многоэтажных домов более целесообразно, по сравнению с монтажом скатной крыши [3]. Среди всех достоинств, плоской кровли необходимо выделить самое главное - увеличение полезной площади объекта. Так же можно выделить следующие:

- Легкость и скорость монтажа, так как полностью отпадает нужда в использовании пиломатериалов. Кровельный пирог укладывается прямо на бетонную плиту или стяжку. Исключаются работы на наклонных поверхностях, вследствие чего большинство работ выполняются без использования страховки;

- Эстетичный внешний вид - плоская кровля придает современный и оригинальный образ нашему объекту;

- Экономия денежных средств - плоская кровля требует меньшее количество затрат на материалы. Так же упрощается задача проектирования крыши, т.е. затрат на это требуется меньше.

- Увеличение полезной площади сооружения дает возможность кровле задать дополнительные функции - обустроить сад, террасу, площадку для спортивных игр.

- Использовать площадь перекрытий подземных паркингов и парковок [6].

К главным недостаткам плоских кровель относится возможность скопления на поверхности атмосферных осадков, в результате чего увеличивается нагрузка на кровлю, а также появляется возможность протекания. Данная проблема устраняется за счет водоприемных воронок или желобов, установленных либо по периметру здания -наружный водосток, либо внутри площади плоской крыши - внутренний водосток. Система водоприемных воронок или лотков герметично соединённая с водоизолирующим настилом, позволяет обеспечить беспрепятственное удаление атмосферных осадков с кровли в ливневую канализацию.

Выбор того или иного конструктивно-технологического решения по устройству кровельного покрытия главным образом зависит от назначения кровли. Неэксплуатируемые традиционные кровли представляют собой конструкцию, состоящую из основания, например, из железобетонной плиты покрытия, пароизоляционного слоя, слоя утеплителя

и гидроизоляционного слоя. Данная конструкция более дешевая и простая в монтаже, поскольку нет необходимости в устройстве жесткого прочного каркаса. Данная конструкция не предназначена для восприятия каких-либо механических воздействий на нее - верхний гидроизоляционный слой подвержен повреждениям при внешних динамических воздействиях, например, в зимний период времени при скоплении снега. Так что при необходимости выполнения каких-либо технически-эксплуатационных работ требуется использование специальных трапов или переходных мостиков для равномерного распределения нагрузки на кровлю [8].

В качестве основания, где чаще всего выступает железобетонная плита покрытия. Далее следует слой пароизоляции, который выполняется из битумных материалов и не дает влаге из помещений проникнуть до утепляющего слоя кровельной системы. В качестве утеплителя на рынке кровельных материалов представлен широкий выбор: экс-трудированный полистирол, минеральная вата, пеностекло и многие другие.

Слой гидроизоляции выполняют из рулонных материалов на битумном основании [2]. Гидроизоляцию можно укладывать в любой сезон, она устойчива к широкому диапазону температур, но перед монтажом необходимо просушить основание конструкции, чтобы вода не скапливалась внутри пирога. Кроме случаев использования ПВХ-мембран, где вода через поры мембраны испаряется, и просушка не требуется.

Эксплуатируемая инверсионная кровля имеет лишь некоторые отличия от традиционной неэкс-плуатируемой, таких как, наличие прочного жесткого перекрытия или любого другого каркаса, которые способны воспринимать большие механические нагрузки, а также расположение слоя утеплителя относительно гидроизоляции [9]. Если в случае традиционной кровли гидроизоляция укладывалась на утеплитель, то в инверсионной все наоборот - гидроизоляция располагается под прочным утеплителем (не мягким), тем самым обеспечивая защиту гидроизолирующего слоя от механических воздействия. Такая кровля более дорогая и имеет более высокие требования при монтаже, однако дает большой выигрыш в полезной площади объекта.

При устройстве данного типа кровли повышенное внимание уделяется утеплителю, он должен в обязательном порядке удовлетворять следующим требованиям: НЕ впитывать влагу, НЕ разбухать, НЕ гнить, НЕ давать усадку, быть прочным и долговечным. В качестве утеплителя принято использовать высокопрочные базальтовые минеральные плиты, гарантирующие длительный срок службы и жесткость конструкции.

Так же ВАЖНО для данного типа кровли установить защитное ограждение по периметру - парапет, высота которого зависит от того, в каких именно целях используется площадь крыши. Вне зависимости от типа плоской кровли, необходимо обеспечить уклон в 1-3% для отвода атмосферных осадков к водозаборным воронкам или желобам.

Существует несколько вариантов устройства проектного уклона:

- Использование сыпучих материалов, таких как щебень, керамзит. Материал дешевый, но при устройстве этого типа материала процесс укладки требует постоянного контроля, т.к. может скатываться, тем самым возможно изменение уклона и направления оттока воды.

- Заливка бетона с сыпучими материалами или полимерными наполнителями - метод повышает требования к несущей способности основания. Если на стадии проектирования не была учтена разуклонка выполняемая бетоном, то дополнительный вес может разрушить перекрытие.

И в заключение, для того чтоб крыша удовлетворяла всем требованиям современного строительства и прослужила длительный срок необходимо помнить о нескольких основных правилах [10]:

Правило №1: крыша - это верхняя ограждающая конструкция здания, которая, так же, как и другие элементы обладает несущей частью. Следовательно, надо соблюдать главные ограничения ограждающих и несущих элементов, учитывая макроклимат. Преимущественно это термическое сопротивление и огнеустойчивость, прочностные характеристики и исключение неравномерных деформаций.

Правило №2: крыша - это объект, напрямую связанный с водой, следовательно, необходимо принимать во внимание все новые требования, связанные с этим фактом. Помимо того, что кровля не должна пропускать воду, так же категорически запрещено допускать застоя воды на крыше - необходимо обеспечить беспрепятственное водоотведе-ние посредством внутреннего или наружного водостока.

Правило №3: крыша - это «пятый фасад» здания. Внешний вид нашей крыши играет важную роль. Она должна не только отвечать требованиям, быть удобной в эксплуатации и обслуживании, но и придавать современный эстетичный образ объекту. Существует еще множество параметров, таких как шумоизоляция, морозостойкость, ремонтопригодность и многие другие. На основании требований заказчика формируется классификация параметров с разделением на первичные и вторичные, руководствуясь которой делается выбор той или иной конструкции крыши.

Перечисленными правилами описывается назначение крыши, а именно защита здания и внутренних помещений от воздействий окружающей среды, но также и от воздействий изнутри помещения, которыми являются повышенная влажность, температурный режим, а также самый главный фактор - люди [8].

Необходимо так же учесть, что конструкция крыши горизонтальная или наклонная, а кровельная система - «пирог» толщиной не более 40 см, следовательно, воздействие от разницы наружной и внутренней температуры, а также влажности на такую конструкцию значительно выше, чем на стены

здания. Поэтому в нормативно-технической литературе регламентируются более жесткие требования по устройству кровельных покрытий, чем для фасадов.

Так же, исходя из того, что в конструкции кровельной системы используются максимально облегченные материалы для снижения собственного веса конструкции, факторы, которые требуют внимания - это технологичность монтажа конструкции, а также теплоизоляция конструкции:

- технология сборки несущих элементов должна быть тщательно продумана, должны быть предоставлены чертежи отдельно взятых конструкций, например, узлов примыканий к стенам или к воронкам внутреннего водостока;

- необходимы отдельно прописанные процедуры точной сборки несущих элементов и конструкций кровли;

- необходимо обеспечить единое утепление крыши, а именно утепляющий слой должен быть постоянным для всей площади крыши. Его расположение может быть хоть по верху, хоть по низу пирога, но единообразным [8].

Кровельный материал - последний защитный слой, который как раз воспринимает на себя воздействия излучения солнца и ветровой нагрузки и др. Дынные элементы обладают высочайшим качеством и влияют в основном на эстетический вид крыши и на ее долговечность, которая может достигать нескольких десятков лет. Так что принято утверждать, что выбор покрытия крыши - это задача архитекторов проекта. С технической позиции для определения верного подбора материала главное то, чтобы он применялся в соответствии с указаниями его изготовителя.

Гидротехнические характеристики крыши. Например, на один квадратный метр крыши при обильных осадках выпадает около пяти литров воды в течение минуты (а может даже и больше). А при размере жилого объекта 50м х 10м означает, что за одну минуту с поверхности кровли необходимо удалить 2,5 тонны воды. В связи с этим необходимый уклон, количество водостоков, размеры водостоков, исключение водоворотов и застоя воды и др. факторы являются важнейшими параметрами при проектировании крыши здания [6].

Таким образом, проведен обзор и сравнительный анализ нескольких вариантов устройства кровельного покрытия жилых многоэтажных зданий, выявлены преимущества и недостатки применения того или иного типа кровли, рассмотрены конструктивно-технологические вопросы по устройству конкретных элементов «кровельного пирога» и представлены их оптимальные решения, описаны различные кровельные материалы и область их применения, намечены вопросы к дальнейшему исследованию для формирования окончательной системы параметров оценки организационно-технологических решений устройства кровельных покрытий жилых многоэтажных зданий.

Список литературы

1. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений. ФЗ от 30 декабря 2009 года

№ 384-Ф3. [Электронный источник]: с изменениями на 2 июля 2013 года // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации «Техэксперт», 2012 - URL:

http://docs.cntd.ru/document/902192610 (дата обращения 18.03.2016).

2. Верстов В.В., Белов Г.А., Латута В.В. Вибрационная технология устройства гидроизолированной стены в грунте для малоэтажных зданий. Жилищное строительство. 2008. № 6. С. 2-5.

3. Ворона-Сливинская Л.Г. Стратегическое планирование развития промышленного производства: особенности осуществления в условиях нестабильных макро-, микросред / Л.Г. Ворона-Сливинская Л.Г; Санкт-Петербургский гос. ун-т экономики и финансов. Санкт-Петербург, 2007. (Препринт).

4. Демидов Н. В. Основы кровельного мастерства / Н. В. Демидов - Ростов-на-Дону: Издательство Феникс, 2000. С. 192.

5. Макаридзе Г. Д., Ворона-Сливинская Л.Г. Применение современных строительных материалов - опилкобетон: функциональные свойства и

технология производства. Инновации и инвестиции. 2019. № 10.

6. Сбитнев Е. Н. Кровельные работы / Е. Н. Сбитнев - Москва: Издательство Вече, 2005. С. 400.

7. Современная модель эффективного бизнеса. Бачинский Г.П., Белова Е.О., Бенюмова Д.М., Волков С.К., Ворона-Сливинская Л.Г., Горбачев Н.И., Жуйков Е.Н., Забиров И.У., Исаева Е.В., Ковалев А.И., Логинов М.П., Малицкая В.Б., Яко-венко А.М., Яковенко Т.П., Чернов С.С. Новосибирск, 2009. Том Книга 4. С. 310.

8. Попов К.Н. Строительные материалы и изделия / К. Н. Попов, М. Б. Каддо - М.: Высшая школа, 2001. С. 367.

9. Попченко С. Н. Гидроизоляция сооружений и зданий / С. Н. Попченко - Л: Стройиздат, Ле-нингр. отделение, 1981. С. 304.

10. Протвинеев И.В. Гидроизоляционные, кровельные и герметизирующие материалы / И. В. Протвинеев - М.: Высшая школа, 1963. С. 132.