Дефекты деревянных конструкций, вызванные ошибками при проектировании

В последнее время получили распространение крыши сложных форм: вальмовые и мансардные с переломом скатов, пирамидальные, с перепадами по высоте, сложным планом.

Архитекторы, разрабатывающие проект, не учитывают возможностей создания нормальных стропильных конструкций.

Наиболее надежной в эксплуатации является кровля по наклонным стропилам, однако она требуют, кроме наружных стен, промежуточные опор, однако во многих случаях в проектах нужных промежуточных опор для крыши нет.

Встречаются проекты, в которых вентиляционные и дымовые трубы находятся в зоне разжелобков.

Не всегда конструкторы справляются с проектированием сложных крыш, а во многих случаях архитекторы обходятся без конструкторов, самостоятельно решая стропильную систему. В результате в проекте появляются элементы крыш, обладающие недостаточной несущей способностью и большой деформационностью, не обеспечивающие водопроницаемость кровли и необходимый температурно-влажностный режим в чердачных помещениях.

Лучшей кровлей является та, в которой нагрузка, действующая на крышу, передается наиболее коротким путем через несущие элементы крыши и наименьшее количество узлов сопряжения на стены здания.

При проектировании конструкций крыши главным является не только подбор сечения несущих элементов, но и разработка их узлов сопряжения.

Узлы сопряжения деревянных элементов должны быть просты в изготовлении, четко фиксировать места передачи усилий, воспринимать все действующие вертикальные и горизонтальные нагрузки, исключать появление распора там, где это возможно, препятствовать попаданию и застою влаги в узлах.

Для нормальной длительной эксплуатации деревянных конструкций необходимо исключить их увлажнение от атмосферных вод, протечек санитарно-технических систем, а также обеспечить нормальный температурно-влажностный режим и воздухообмен в чердачных помещениях и ограждениях мансард.

Необходимо проектировать деревянные конструкции так, чтобы исключить увлажнение древесины (влажность ее должна быть не более 20 %).

Так как процесс гниения древесины сопровождается интенсивным выделение воды, то необходимо обеспечить деревянные конструкции достаточным для удаления влаги воздухообменом.

Для исключения увлажнения древесины атмосферными водами прежде всего нужно обеспечить целостность кровельного покрытия, которая зависит от жесткости обрешетки и стропильной системы и правильного выбора материала кровельного покрытия.

Важным условием исключения увлажнения деревянных конструкций является обеспечение нормального температурно-влажностного режима в чердачных помещениях, стеновых ограждениях перекрытиях. Температурно-влажностный режим должен исключить образование конденсации паров на деревянных элементах.

В современной стропильной практике устройства кровли получили распространение так называемые подкровельные материалы. При кровлях из металла укладывается гидроизоляционная противоконденсатная пленка. Эта пленка состоит из полипропиленовой ткани, заламинированной с двух сторон полипропиленовой пленкой. К нижней стороне пленки присоединен влагопоглощающий нетканый материал – вискоза. Ламинирование с одной стороны обеспечивает паронепроницаемость и с другой - гидроизоляционность. Конденсируемая влага не стекает, а удерживается в ворсистом материале. Влага, попавшая в пространство между кровельным покрытием и пленкой, стекает наружу по зазору, образованному контррейкой, прибитой к стропильной ноге. Этот зазор должен вентилироваться через надкарнизную щель и щель в коньке.

При так называемом «дышащем» кровельном покрытии(натуральная черепица, ондулин, катерпал и др.) используется «дышащая» пленка. Эта пленка представляет собой трехслойный материал: арматурная сетка из лавсановых полос и двух внешних слоев, изготовленных из полиэтиленовой пленки. Двухстороннее ламинирование обеспечивает пленке гидроизоляционные свойства. Пленка имеет микроперфорацию, которая делает ее паропроницаемой.

В утеплении ограждения мансард для исключения попадания влаги из помещения в утеплитель изнутри ограждения укладывается пароизоляционная пленка.

В утепленных ограждениях между гидроизоляционной пленкой и утеплителем оставляют зазор 20-40 мм. Этот зазор сообщается у карниза и у конька с наружным воздухом.

Также необходимо в проекте разработать надежное примыкание кровли к трубам, слуховым окнам и лазам, местам прохода и крепления антенн.

Любая недоработка в проекте конструкции кровли приводит к увлажнению деревянных элементов крыши и сокращению их срока службы.

Нормальный температурно-влажностный режим чердака или утепленной кровли должен исключать или уменьшать до минимума возможность таяния снега на кровле при отрицательной температуре наружного воздуха. Если это не соблюдается, то на свесах кровли, в настенных и подвесных желобах появляются наледи, а также сосульки на карнизах и наледи на тротуарах. В местах наледей на кровле создается напор воды и появляются протечки кровли.

Если применяется греющий провод в желобах, на свесах, в водосточных трубах, то необходимо проектировать и ливневую канализацию с обогревом. В противном случае на тротуарах и вокруг здания будут образовываться наледи.

При проектировании крыш и совмещенных утепленных кровель необходимо добиться того, чтобы при отрицательной температуре наружного воздуха температура кровли была не выше 0 ᵒС. Нормативных требований к теплотехническому расчету, обеспечивающему эти условия, нет. Предоставляется, что в этих расчетах нужно принимать температуру поверхности кровли -0,5 ᵒС, температуру наружного воздуха -3 ᵒС, толщину снегового покрова из свежевыпавшего снега 0,05 м или уплотненного 0,2 м. Теплопроводность свежевыпавшего снега можно принять 0,12 ВТ/(м град), а для плотного снега - 0,46 ВТ/(м град).

Эти расчеты позволят определить минимально допустимую толщину утеплителя для покрытия мансарды и минимально допустимую температуру воздуха на чердаке.

Для обеспечения максимально допустимой температуры воздуха в чердачных помещениях необходимо создать требуемое сопротивление теплопередачи чердачного перекрытия, утеплить двери и лазы на чердак из лестничных клеток, снизить теплопотери труб системы отопления, проходящих в чердачных помещениях, предусмотреть достаточное количество слуховых окон с жалюзийными решетками. Расположение слуховых окон должно обеспечивать сквозное проветривание чердачных помещений.

Деревянные балки межэтажных перекрытий обычно наглухо заделываются в кирпичных стенах без учета необходимости обеспечения вентиляции пространства вокруг конца балки. Это может привести к быстрому загниванию опорного конца балок.

В наружных кирпичных схемах должно быть исключено образование конденсата в гнездах балок. Конструкция гнезд для балок в наружных стенах зависит от толщины стены. Если толщина стены равна двум кирпичам, что характерно для многих зданий постройки ХХ века, то балка должна заделываться в стену наглухо. Глухая заделка предусматривает обертку с четырех сторон конца балки утеплителем и гидроизоляционным материалом, плотно примыкающим к кладке стены. Торец балки остается открытым и ничем не покрывается, кроме водорастворимого антисептика.

При наружных стенах толщиной 0,64 м и более, а также в случае утепления снаружи стен толщиной в два кирпича гнездо балки следует сделать открытым. В гнездо устанавливается ящик из антисептированных досок. Торец гнезда утепляется.

Во внутренних стенах любой толщины гнезда для балок следует предусматривать всегда открытыми. Балки должны опираться на слой гидроизоляции.

К сожалению, открытую заделку балок в стенах ранее применяли редко, а в настоящее время балки перекрытий в основном делают с глухой заделкой. Это отрицательно сказывается на долговечности деревянных балок.

Нельзя покрывать сверху деревянные балки чердачных перекрытий гидроизоляционным или пароизоляционным материалом, так как это нарушает воздухообмен у поверхности балок, что может привести к их загниванию.

При проектировании стропильной системы для дома с рублеными деревянными стенами следует правильно располагать выступы на концах стропильных ног, опираемых на верхний конец сруба. Если стропильная система имеет прогон, опираемый на стойки, или средняя стена имеет значительно большее количество венцов, чем наружная стена, то уступ на стропильной ноге должен располагаться с внутренней стороны наружной стены. Если отсутствует коньковый прогон, опираемый на стойки (стропильная система должна при этом иметь ригель), то уступ должен располагаться с внешней стороны наружной стены. Если это не соблюдать, то при осадке сруба верхние венцы наружных стен будут смещаться либо внутрь в первом случае, либо наружу – во втором.

При строительстве деревянных срубов часто применяют бревна, обработанные по скобу. Сруб из таких бревен выглядит привлекательно, но на самом деле противоречит эстетике конструкции из бревна с естественным сбегом. Кроме того, бревна, обработанные под скобу (цилиндрованные), теряют наружный слой, наиболее устойчивый к атмосферным осадкам.

Нижний венец сруба из бревен или бруса должен быть изолирован от кирпичного или бетонного цоколя слоем гидроизоляции. Однако при этом нельзя весь нижний венец покрывать гидроизоляцией, так как это исключит воздухообмен у поверхности венца и приведет к быстрому загниванию. Защиту нижних венцов от атмосферных вод лучше всего сделать в виде дощатого цоколя с обеспечением вентиляции пространства между срубом и обшивкой цоколя.

Учет в проектах деревянных конструкций перечисленных мероприятий позволит уже на стадии проектирования устранить возможность появления значительного количества дефектов деревянных конструкций.