Крыша ( мн.ч.: крыши или кровли ) — верхнее покрытие здания , включающее все материалы и конструкции, необходимые для поддержания его на стенах здания или на стойках, обеспечивающее защиту от дождя , снега , солнечных лучей , перепадов температур , и ветер . [1] Крыша является частью ограждающей конструкции здания .
Характеристики крыши зависят от назначения здания, которое она покрывает, доступных кровельных материалов, местных традиций строительства и более широких концепций архитектурного проектирования и практики, а также могут регулироваться местным или национальным законодательством . В большинстве стран крыша защищает в первую очередь от дождя. Веранда может быть покрыта материалом, который защищает от солнечного света , но пропускает другие элементы. Крыша садового зимнего сада защищает растения от холода, ветра и дождя, но пропускает свет.
Крыша также может обеспечивать дополнительное жилое пространство, например, сад на крыше .
Древнеанглийское hrof [2] 'крыша, потолок , вершина, вершина; небо, небо», также в переносном смысле «высшая точка чего-либо», от прагерманского * krofam ( ср. голландское roef «палубная рубка, каюта, крышка гроба», средневерхненемецкое rof «пентхаус», древнескандинавское hrof «сарай для лодки» '). Очевидных связей за пределами германской семьи нет. «Только в английском языке это слово сохранилось в общем смысле, для которого в других языках используются формы, соответствующие др.-англ. þæc соломенная». [3]
Элементами конструкции крыши являются:
Материал крыши может варьироваться от банановых листьев, пшеничной соломы или морской травы до многослойного стекла , меди (см.: Медная кровля ) , алюминиевых листов и сборного бетона . Во многих частях мира керамическая черепица была преобладающим кровельным материалом на протяжении веков, если не тысячелетий. Другие кровельные материалы включают асфальт , каменноугольный пек , резину EPDM , хайпалон , пенополиуретан , ПВХ , шифер , тефлоновую ткань , ТПО , а также деревянную черепицу и черепицу .
Конструкция крыши определяется методом ее поддержки и тем, как перекрыто подземное пространство, а также тем, является ли крыша скатной . Уклон – это угол, под которым крыша поднимается от самой нижней точки до самой высокой. Большая часть внутренней архитектуры США , за исключением очень засушливых регионов, имеет наклонные или скатные крыши . Хотя современные строительные элементы, такие как водосточные трубы, могут устранить необходимость в уклоне, крыши скатные делают по соображениям традиций и эстетики. Таким образом, подача частично зависит от стилистических факторов, а частично связана с практичностью.
Некоторые типы кровли, например соломенная , требуют крутого уклона, чтобы быть водонепроницаемыми и долговечными. Другие виды кровли, например черепица , неустойчивы на крутой скатной крыше, но обеспечивают отличную защиту от атмосферных воздействий при относительно небольшом угле. В регионах с небольшим количеством дождей почти плоская крыша с небольшим стоком обеспечивает адекватную защиту от случайного ливня. Водосточные трубы также устраняют необходимость в наклонной крыше.
Человека, который специализируется на строительстве крыш, называют кровельщиком .
Долговечность крыши вызывает беспокойство, поскольку крыша часто является наименее доступной частью здания для ремонта и обновления, а ее повреждение или разрушение может иметь серьезные последствия.
Форма крыш сильно различается от региона к региону. Основными факторами, влияющими на форму крыш, являются климат и материалы, доступные для конструкции крыши и внешнего покрытия. [4]
Основные формы крыш — плоские , односкатные , двускатные , мансардные , шатровые , бабочки , арочные и купольные . Существует множество вариаций этих типов. Крыши, построенные из плоских секций с уклоном, называются скатными (обычно, если угол превышает 10 градусов). [5] Скатные крыши, в том числе двускатные, шатровые и шатровые, составляют наибольшее количество отечественных крыш. Некоторые крыши имеют органические формы либо из-за архитектурного дизайна, либо из-за того, что при строительстве использовался гибкий материал, такой как солома.
Крыша состоит из двух частей: несущей конструкции и внешней оболочки или верхнего слоя защиты от атмосферных воздействий. В меньшинстве зданий внешний слой также представляет собой самонесущую конструкцию.
Конструкция крыши обычно опирается на стены, хотя некоторые стили зданий, например, геодезические и А-образные , стирают различие между стеной и крышей.
Несущая конструкция крыши обычно состоит из длинных балок из прочного, довольно жесткого материала, такого как древесина , а с середины 19 века — чугун или сталь . В странах, где широко используется бамбук , гибкость материала придает крыше характерную изогнутую линию, характерную для восточной архитектуры .
Древесина подходит для самых разных форм крыш. Деревянная конструкция может выполнять как эстетическую, так и практическую функцию, если ее оставить на виду.
Каменные перемычки использовались для поддержки крыш с доисторических времен , но не могли перекрывать большие расстояния. Каменная арка широко использовалась в древнеримский период, и в различных формах ее можно было использовать для перекрытия помещений шириной до 45 м (140 футов). Каменная арка или свод , с ребрами или без них, доминировала в конструкциях крыш крупных архитектурных сооружений в течение примерно 2000 лет, уступая место железным балкам только с промышленной революцией и проектированием таких зданий, как Хрустальный дворец Пакстона , завершенный в 1851 году.
Благодаря постоянному совершенствованию стальных балок они стали основной структурной опорой для больших крыш, а со временем и для обычных домов. Другой формой балки является железобетонная балка, в которой металлические стержни заключены в бетон, что придает ей большую прочность при растяжении .
Опоры крыши также могут служить жилыми помещениями, как это видно на настиле крыши. Настил крыши — это пространство внутри конструкции крыши, которое превращается в своего рода комнату.
Эта часть крыши сильно варьируется в зависимости от наличия материала. В народной архитектуре кровельным материалом часто является растительность, например, солома , наиболее прочным из которых является морская трава со сроком службы около 40 лет. Во многих азиатских странах бамбук используется как в качестве несущей конструкции, так и в качестве внешнего слоя, где разделенные стебли бамбука укладываются попеременно и внахлест. В районах с обилием древесины используется деревянная черепица , дранка и доски , а в некоторых странах кору некоторых деревьев можно снять с толстых, тяжелых листов и использовать для кровли.
В 20 веке началось производство композиционной битумной черепицы , которая может прослужить от тонкой 20-летней черепицы до самой толстой черепицы с ограниченным сроком службы, стоимость которой зависит от толщины и долговечности черепицы. Когда слой черепицы изнашивается, его обычно снимают вместе с подкладочным слоем и кровельными гвоздями, чтобы можно было установить новый слой. Альтернативный метод – установка еще одного слоя непосредственно поверх изношенного слоя. Хотя этот метод более быстрый, он не позволяет осматривать обшивку крыши и устранять повреждения, вызванные водой, часто связанные с изношенной черепицей. Наличие нескольких слоев старой черепицы под новым слоем приводит к тому, что кровельные гвозди располагаются дальше от обшивки, что ослабляет их фиксацию. Самая большая проблема при использовании этого метода заключается в том, что вес дополнительного материала может превысить допустимую нагрузку конструкции крыши и привести к ее обрушению. По этой причине юрисдикции, использующие Международный строительный кодекс, запрещают установку новой кровли поверх существующей крыши, на которой используется два или более кровельных покрытия любого типа; Перед установкой новой крыши необходимо удалить существующий кровельный материал. [6]
Сланец — идеальный и прочный материал, а в Швейцарских Альпах крыши делают из огромных каменных плит толщиной в несколько дюймов. Шиферную крышу часто считают лучшим типом кровли. Шиферная крыша может прослужить от 75 до 150 лет и даже дольше. Однако установка шиферной крыши часто обходится дорого — например, в США шиферная крыша может стоить столько же, сколько и остальная часть дома. Часто первой частью шиферной крыши, которая выходит из строя, являются крепежные гвозди; они разъедают, позволяя сланцам скользить. В Великобритании это состояние известно как «болезнь ногтей». Из-за этой проблемы рекомендуется использовать крепежные гвозди из нержавеющей стали или меди , но даже они должны быть защищены от непогоды. [7]
Асбест , обычно в виде склеенных гофрированных панелей, широко использовался в 20 веке как недорогой негорючий кровельный материал с отличными изоляционными свойствами. Медицинские и юридические проблемы , связанные с добычей и обращением с асбестовыми продуктами, означают, что он больше не используется в качестве нового кровельного материала. Однако многие асбестовые крыши продолжают существовать, особенно в Южной Америке и Азии.
Крыши из срезанного дерна (современные, известные как зеленые крыши , традиционные — дерновые ) обладают хорошими изоляционными свойствами и все чаще используются как способ «озеленения» Земли. Почва и растительность действуют как живая изоляция, смягчая температуру здания. [8] Крыши из самана — это крыши из глины, смешанной с вяжущим материалом, например, соломой или шерстью животных, и оштукатуренными на токарных станках, чтобы сформировать плоскую или пологую крышу, обычно в районах с небольшим количеством осадков.
В районах, где много глины, основной формой кровли были крыши из обожженной черепицы . Литье и обжиг черепицы – это отрасль, часто связанная с кирпичным заводом . Хотя форма и цвет плитки когда-то были региональными, сейчас на коммерческой основе производится плитка самых разных форм и цветов, отвечающая вкусу и кошельку покупателя. Бетонная черепица также является распространенным выбором, поскольку доступна во многих различных стилях и формах.
Листовой металл в виде меди и свинца также использовался на протяжении многих сотен лет. Оба они дороги, но долговечны: огромная медная крыша Шартрского собора , окисленная до бледно-зеленого цвета, простояла сотни лет. Свинец, который иногда используется для крыш церквей, чаще всего использовался в качестве гидроизоляции в долинах и вокруг дымоходов на домашних крышах, особенно на шиферных. С этой же целью использовалась медь.
В XIX веке железо, покрытое гальваническим цинком для повышения устойчивости к ржавчине, стало легким, легко транспортируемым гидроизоляционным материалом. Низкая стоимость и простота применения сделали ее самой доступной коммерческой кровлей в мире. С тех пор было разработано множество типов металлической кровли . Стальные крыши из черепицы или крыши со стоячим фальцем служат около 50 лет и более, в зависимости от метода установки и используемого барьера от влаги (подложки), и находятся между стоимостью гонтовых крыш и шиферных крыш. В 20 веке было разработано большое количество кровельных материалов, в том числе крыши на основе битума (уже использовавшегося в предыдущие века), каучука и ряда синтетических материалов, таких как термопласт и стекловолокно .
Крыша в сборе выполняет более одной функции. Он может выполнять любую или все из следующих функций:
1. Сливать воду, т. е. предотвращать скопление воды на поверхности крыши. Вода, стоящая на поверхности крыши, увеличивает временную нагрузку на конструкцию крыши, что является проблемой безопасности. Стоячая вода также способствует преждевременному износу большинства кровельных материалов. Гарантии некоторых производителей кровельных покрытий аннулируются из-за стоячей воды.
2. Для защиты внутренней части здания от воздействия погодных элементов, таких как дождь, ветер, солнце, жара и снег.
3. Обеспечить теплоизоляцию. Большинство современных коммерческих/промышленных крыш включают в себя изоляционные плиты или изоляционный материал. В большинстве случаев Международный строительный кодекс и Международный жилищный кодекс устанавливают минимальное значение R, необходимое для конструкции крыши.
4. Обеспечить ожидаемый срок службы. Все стандартные кровельные материалы имеют свою историю долговечности, основанную на неофициальных данных. Большинство кровельных материалов прослужат еще долго после истечения срока гарантии производителя при условии надлежащего текущего обслуживания и отсутствия повреждений от урагана. Металлические и черепичные крыши могут прослужить пятьдесят и более лет. Асфальтовая черепица может прослужить 30–50 лет. Крыши, построенные из каменноугольной смолы, могут прослужить сорок и более лет. Однослойные крыши могут прослужить двадцать и более лет.
5. Обеспечить желанный безупречный внешний вид. Некоторые крыши выбирают не только по вышеперечисленным функциям, но и по эстетике, аналогичной облицовке стен. За определенные системы часто платят повышенные цены из-за их привлекательного внешнего вида и «сдержанной привлекательности».
Поскольку целью крыши является защита людей и их имущества от климатических воздействий, изоляционные свойства крыши являются важным фактором при ее конструкции и выборе кровельного материала.
Некоторые кровельные материалы, особенно из натуральных волокнистых материалов, например соломы, обладают отличными изоляционными свойствами. Для тех, кто этого не делает, под наружным слоем часто устанавливают дополнительную изоляцию . В развитых странах большинство жилых домов имеют потолок , установленный под конструктивными элементами крыши. Назначение потолка – изолировать от жары и холода, шума, грязи и часто от помета и вшей птиц, которые часто выбирают крыши в качестве места гнездования.
В качестве утеплителя можно использовать бетонную плитку. Если при установке оставить пространство между черепицей и поверхностью крыши, это может уменьшить нагрев, вызванный солнцем.
Видами изоляции являются войлочные или пластиковые листы, иногда с отражающей поверхностью, устанавливаемые непосредственно под плитку или другой материал; ватин из синтетической пены, уложенный над потолком, а также изделия из переработанной бумаги и другие подобные материалы, которые можно вставлять или распылять в полости крыши. Прохладные крыши становятся все более популярными [9] и в некоторых случаях требуют местных норм. Холодные крыши определяются как крыши с высокой отражательной способностью и высоким коэффициентом теплового излучения . [9]
Плохо изолированная и вентилируемая кровля может пострадать от таких проблем, как образование наледи вокруг нависающих карнизов в холодную погоду, в результате чего вода из талого снега на верхних частях крыши проникает в кровельный материал. Ледяные плотины возникают, когда тепло уходит через самую верхнюю часть крыши, и снег в этих точках тает, повторно замерзая, стекая по черепице, и собирается в виде льда в нижних точках. Это может привести к повреждению конструкции в результате напряжения, включая разрушение желобов и дренажных систем.
Основная задача большинства крыш — не допускать попадания воды. Большая площадь крыши отталкивает большое количество воды, которую необходимо направить подходящим образом, чтобы она не причиняла повреждений или неудобств.
Плоская крыша глинобитных домов обычно имеет очень небольшой уклон. В странах Ближнего Востока, где крышу можно использовать для отдыха, ее часто обносят стеной, и необходимо предусмотреть дренажные отверстия, чтобы вода не скапливалась и не просачивалась через пористый кровельный материал.
С аналогичными проблемами, хотя и в гораздо большем масштабе, сталкиваются застройщики современных коммерческих объектов, часто имеющих плоские крыши. Из-за очень больших размеров таких крыш важно, чтобы внешняя оболочка была изготовлена из материала с высокой степенью водонепроницаемости. Большинство промышленных и коммерческих построек имеют обычные крыши с низким уклоном.
В целом уклон крыши пропорционален количеству осадков. Дома в районах с небольшим количеством осадков часто имеют пологую крышу, а в районах с большим количеством осадков и снега – крутые крыши. Например, в длинных домах Папуа - Новой Гвинеи преобладают крыши, высокие крыши спускаются почти до земли. Высокие крутые крыши Германии и Голландии типичны для снегопаданых регионов. В некоторых частях Северной Америки, таких как Буффало, Нью-Йорк , США или Монреаль , Квебек, Канада, требуется минимальный уклон 6 к 12 (1:2, уклон 30°).
Существуют региональные стили строительства, которые противоречат этой тенденции: каменные крыши альпийских шале обычно имеют более пологий наклон. Эти здания склонны накапливать на себе большое количество снега, что является фактором их теплоизоляции. Уклон крыши частично определяется имеющимся кровельным материалом: уклон 3 к 12 (1:4) или больше обычно покрывается битумной черепицей, деревянной черепицей, гофрированной сталью, шифером или черепицей.
Вода, отталкиваемая крышей во время ливня, потенциально может повредить здание, которое защищает крыша. Если он стекает по стенам, он может просочиться в раствор или через панели. Если он лежит вокруг фундамента, это может привести к просачиванию внутрь, повышению влажности или сухой гнили . По этой причине в большинстве зданий имеется система защиты стен здания от большей части воды с крыши. Для этой цели обычно используют навесной карниз . Большинство современных крыш и многие старые имеют системы ендов, желобов, водосточных труб, водоотводных головок и водосточных труб для отвода воды из зоны здания. Во многих частях мира вода с крыш собирается и хранится для бытового использования.
В районах, склонных к сильному снегопаду, лучше использовать металлическую крышу, поскольку ее гладкие поверхности легче сбрасывают вес снега и лучше противостоят силе ветра, чем деревянная черепица или крыша из бетонной черепицы.
Более новые системы включают солнечную черепицу , которая генерирует электричество , а также покрывает крышу. Существуют также солнечные системы, которые генерируют горячую воду или горячий воздух и которые также могут выступать в качестве кровельного покрытия. Более сложные системы могут выполнять все эти функции: генерировать электроэнергию, рекуперировать тепловую энергию, а также выступать в качестве кровельного покрытия.
Солнечные системы можно интегрировать с крышей следующими способами:
