Как построить крышу дома с фронтонами

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.

• Специфика сооружения каркасных фронтонов
• Расчет сечения опор каркаса
• Шаг установки стоек
• Изоляция от пара и ветров с дождями
• Крепление опор каркаса
• Анкеровка фронтонной стенки
• Сооружение фронтонного свеса
• Видео об устройстве и обшивке фронтонов

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:

• Минимальный вес. Каркасные фронтоны весят значительно меньше их аналогов, выполненных из камня и пиломатериалов. Легковесность позволяет сэкономить на сооружении основания дома, выбирая недорогой свайный тип фундамента.
• Простота устройства. С сооружением каркаса и заделкой торцов крыши без особых проблем справится не имеющий опыта исполнитель. Для распиловки, установки и крепления деталей не потребуются углубленные знания и навыки.
• Экономический эффект. Использование каркасного метода в строительстве фронтонных стен обеспечит ощутимое снижение расходов. К тому же для доставки стройматериалов на площадку строительства не потребуется аренда спецтехники.

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.

На стенки, не обладающие достаточной массой для сопротивления порывистому ветру, действует внушительная горизонтальная сила. С наветренной стороны она стремится опрокинуть вставшую на пути вертикальную преграду. С подветренной, т.е. с противоположной стороны в период воздействия ветра формируется отсос из-за значительного разрежения, благодаря которому этой части крыши сообщается возможность взлететь.

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:

• Ширина теплоизоляционного мата. Утеплитель должен жестко закрепиться в ячейке между стропилинами.
• Ширина листа обшивки. К примеру, ОСП или фанерная или гипсокартонная панель должны опираться как минимум на три вертикальных бруска. Значит, шаг установки будет равен половине ширины панели за минусом 5 – 7 см для фиксации края плиты.
• Ширина оконной или дверной коробки. Желательно, чтобы для обустройства проемов не потребовалось разрезать опоры каркаса, потому что снизиться сопротивляемость конструкции сжимающей и горизонтальной нагрузке.

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:

• Двухуровневая. Этот вид предполагает формирование двух вентиляционных каналов по 2 – 3 см шириной. Первый из них устраивают между теплоизоляцией и ветрозащитой, если она выполнена армированной полиэтиленовой пленкой. Второй канал создается между ветрозащитой и внешней облицовкой фронтона.
• Одноуровневая. Предполагается устройство только одного вентиляционного канала между отделкой фасада и ветрозащитой. Схема применима, если в качестве барьера от ветра используется диффузионная мембрана, которой можно контактировать с теплоизоляцией без устройства вентиляции между ними.

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:

• Фронтон с наветренной стороны желательно обшивать жесткими плитами.
• В регионах, требующих усиления конструктивной жесткости, черновой пол по балкам для мансарды лучше соорудить из шпунтованной доски, а не из листового материала.
• Если фронтон устраивается для неутепленной крыши, то для повышения жесткости фронтонного каркаса следует установить распорки.

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:

• К бетонным перекрытиям. Анкерными болтами для устойчивости к горизонтальным нагрузкам. Анкерными болтами в паре с металлическими уголками для сопротивления вертикально направленными силам.
• К деревянным перекрытиям. Металлической перфорированной лентой и рейками, прибитыми к стойке и верхнему перекрытию для сопротивления вертикально действующей силе — ветрам.

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.