Фронтон на крыше

Общие требования к конструкциям данного типа

Каким бы ни был фронтон, он должен соответствовать нескольким критериям. Если не соблюдается хотя бы один из них, то конструкция не будет обеспечивать необходимую надежность.

Долговечность	Излишне напоминать, что рассматриваемая нами часть конструкции подвергается повышенным ветровым нагрузками, на нее воздействуют влага, перепады температуры и солнечный свет, поэтому важно, чтобы материал сохранял прочность на протяжении всего периода эксплуатации. Для этого очень важно обрабатывать все деревянные элементы огнебиозащитными составами.
Несущая способность	В большинстве домов фронтоны служат опорой для стропильной системы, поэтому их нужно дополнительно усиливать. Есть несколько вариантов, но самые популярные из них – возведение осевой стены и устройство каркаса из металла по периметру. Что лучше подойдет в той или иной ситуации – решать вам.
Точность размеров	Фронтоны с двух сторон дома должны быть абсолютно одинаковыми, иначе вы получите перекошенную стропильную систему, и, чтобы исправить этот недостаток, вам придется потратить значительное количество времени и средств.
Оптимальная высота	Расчет высоты фронтона в самом высоком месте очень важен в случаях, когда в здании предусмотрен мансардный этаж. Важно, чтобы потолок не был слишком низким, так как от этого зависит комфортность проживания. Но не стоит делать фронтон слишком высоким все из-за той же парусности.

Важно!
Еще на этапе планирования постройки предусмотрите ориентировочный вес фронтонов, чтобы рассчитать прочность фундамента.
Хотя деревянные конструкции не настолько тяжелы, но определенную нагрузку они все-таки создают.

Фронтон, который является продолжением стены и выполнен из того же материала, называется самцовым

Особенности проведения работ

Если вы производите строительство самостоятельно, то сможете сделать деревянный фронтон своими руками без каких-либо проблем. Главное – проводить работы аккуратно и соблюдать все рекомендации, приведенные ниже.

Подготовительный этап

Существуют различные варианты того, как построить фронтон деревянного дома – до возведения стропильной системы или после него.

Но если у вас нет опыта, то мы настоятельно рекомендуем делать это после установки стропил, это обусловлено следующими причинами:

• Не факт, что вы сможете сделать точную конфигурацию фронтона, что приведет к тому, что стропильная система не станет по фронтону или между элементами останется щель.
• При установке конструкции до стропил нужно укреплять ее, так как она будет подвергаться ветровым нагрузкам и может просто-напросто рухнуть

После установки кровли провести работы по устройству фронтонов будет намного проще

На этапе подготовки следует запастись всем требуемым, перечень может изменяться, но основные элементы всегда будут неизменными:

• Брус для укрепления конструкции, его сечение может быть разным, главное, чтобы обеспечивалась высокая надежность. Материал должен быть сухим, чтобы его не повело после установки.
• Материал для черновой обшивки – чаще всего для этого используется обрезная доска толщиной 20-25 мм.
• Для утепления деревянных перекрытий дома мы рекомендуем использовать минеральную вату, причем класть утеплитель нужно с наружной стороны для предотвращения образования конденсата.
• Вы должны заранее решить, чем обшить фронтон деревянного дома. Это может быть несколько вариантов: от деревянных материалов, до сайдинга и металлопрофиля — все зависит от ваших предпочтений и финансовых возможностей.

Один из вариантов того, как выглядит структура фронтона, ниже мы рассмотрим ее более подробно

Сооружение каркаса

Для того чтобы конструкция была надежной, нужно собрать прочную несущую конструкцию, тут можно выделить несколько основных рекомендаций:

• Перед тем, как сделать фронтон крыши деревянного дома, необходимо определиться, будет ли мансардный этаж жилым или нет. От этого зависит, какой будет конструкция, ведь если на втором этаже будет комната, потребуется устройство окна, из-за чего каркас будет иметь более сложную конфигурацию.

Очень важно качественно усилить оконный проем, ведь в нем будет стоять достаточно тяжелая рама

• Важно качественно закрепить брус, и мы рекомендуем делать это с использованием саморезов, а также металлических оцинкованных уголков и перфорированных пластин. Это не только сделает конструкцию намного надежнее, но и значительно ускорит проведение работ и упростит их, на рисунке видно, как устанавливается уголок с ребром жесткости.

Уголки надежно фиксируют каждую деталь, а их крепление происходит очень быстро

• Очень важно обработать все деревянные элементы противогрибковым составом, который можно приобрести в любом строительном магазине. Особенности нанесения и правильную технологию проведения работ вам подскажет инструкция на упаковке. Для кровельных конструкций лучше всего выбирать трудновымываемые растворы, которые имеют очень длительный срок службы.

Утепление системы

После сборки каркаса надо проделать следующее:

• Перед тем,как зашить фронтон деревянного дома, подготовьте доску, лучше обработать ее биозащитой заранее. Элементы крепятся саморезами, поэтому заранее запаситесь достаточным количеством крепежа и шуруповертом с насадкой соответствующей конфигурации (чаще всего это РН2).
• Утепление начинается с крепления гидроизоляционной пленки, которая позволит защитить древесину от влаги, но не будет препятствовать выходу излишков из материала наружу. Далее производится установка деревянных брусков, высота которых должна равняться толщине утеплительного материала.

В районах с низкими показателями температуры в зимний период утепление фронтона деревянного дома приобретает особое значение

• По наружной стороне прикрепляется ветрозащитная пленка, которая защитит утеплитель от негативных погодных воздействий. На этом вопрос,как утеплить фронтон деревянного дома, можно считать закрытым.

Обшивка конструкции

Если вы не знаете, как правильно зашить фронтон деревянного дома, то данная глава поможет разобраться в этом виде работ, тем более что ничего сложного здесь нет:

• Вначале подбирается материал, который будет использоваться. Это может быть деревянная вагонка, блок-хаус или имитация бруса, а также другие варианты – сайдинг, металлические листы и другие варианты.
• В зависимости от выбранного типа подбирается крепеж – для деревянных элементов это финишные гвозди, которые забиваются в паз и не видны снаружи, для сайдинга – саморезы с широкой шляпкой. А если производится обшивка деревянного фронтона металлосайдингом, то понадобятся специальные саморезы с резиновыми шайбами.
• После крепления всех элементов все стыки закрываются декоративными элементами – уголками, обналичкой и т.д. Благодаря этому конструкция приобретает законченный вид.
• Если делаются резные фронтоны из дерева, то в последнюю очередь ставятся декоративные элементы.
• Наконец, прежде чем покрасить деревянный фронтон дома, не забудьте очистить поверхность от загрязнений и загрунтовать его.

Совет!
Если сам дом деревянный, то и обшивка фронтона должна быть такой же, но если коробка обкладывается кирпичом, то можно применять любой из вариантов.

Если дом отделан блок-хаусом, то и фронтон желательно оформить так же

Особенности устройства каркаса крыши по фронтонам

Самая распространенная в малоэтажном строительстве технология сооружения каркаса крыши заключается в укладке стропилин на несущие стены, различающиеся по высоте. Вместо сплошной внутренней стены посреди чердака может устанавливаться «рама» из бруса. Состоит она из стоек, опирающихся на лежень, установленного сверху конькового прогона и подкосов, обеспечивающих конструктивную жесткость.

Однако оба указанных метода существенно сокращают возможности по планировке чердачного пространства, которое рачительные хозяева все чаще стремятся оборудовать как спальню, бильярдную и т.п.

Для того чтобы не загромождать будущую мансарду стойками, арками и перегородками, можно просто в качестве опорных конструкций использовать торцовые стенки постройки. Они-то и станут служить опорой для конькового прогона.

Способы крепления коньковой балки

Прогон – опорная балка для верха стропилин, определяющая излом скатной крыши, ее коньковое ребро. Выполняют его горизонтально уложенным бревном, доской или брусом. В случае устройства каркаса с опорой на фронтоны, прогон устанавливают тремя методами:

• С замуровыванием во фронтонную стенку. В этом случае в торцовых стенах на высоте установки прогона формируются ниши, в которые укладываются обернутые гидроизоляцией края прогона.
• Со сквозным пересечением фронтона. По этой схеме в торцевых стенах формируют сквозные отверстия, через которые края прогона выходят за пределы строения с наружной стороны.
• С установкой на кронштейны. Практически народный способ, согласно которому на высоте расположения прогона к фронтонам крепят оцинкованные кронштейны, на которые опирают края прогонной балки. Метод применяют в основном в сооружении легких крыш дачных домиков.

Первый вариант не предполагает герметичной заделки края балки в каменной или кирпичной кладке. Материал стены и древесина не должны контактировать напрямую, чтобы не стать причиной преждевременного загнивания стропильной системы. Потому прогон делают длиной на 2 – 5 см меньше, чем размер перекрываемого пролета плюс глубина обоих углублений.

На дно выбранной во фронтоне ниши укладывают промасленную или пропитанную битумом деревянную прокладку из обрезка доски. Края балки запиливают под углом около 55 – 60º. Подобным образом увеличивают площадь торца деревянного элемента, чтобы оптимизировать просушку древесины и воздухообмен.

Перед монтажом коньковой балки проводится обязательная обработка антисептическим составом. Затем располагаемые в нише части обертывают рулонным гидроизоляционным материалом. В качестве обматывающей гидроизоляции краев прогона используют любой подходящий водоотталкивающий материал, начиная от рубероида до полимерной мембраны.

Во втором варианте, с пересечением фронтонных стенок прогоном, подготовка к укладке и гидроизоляция балки производится аналогичным способом. Преимущество этой схемы в том, что за счет выноса за стены консолей прогонная балка существенно разгружается.

Действующая на консоли снаружи дома сила будет гнуть их книзу, выпучивая центральную часть балки вверх. Немалый вес длинномерного деревянного элемента, направленный по традиции вниз, будет сопротивляться означенному явлению. Благодаря противодействию двух разнонаправленных сил коньковый прогон не выгнется ни в одну из сторон.

Варианты стропильных конструкций по фронтонам

Использование фронтонов в качестве опор позволяет отказаться от многочисленных конструктивных элементов, размещаемых в пределах мансардного или чердачного пространства. Отпадает необходимость в строительстве совсем не дешевых внутренних несущих стен, существенно сокращается, а при незначительных по протяженности пролетах сводится к нулю число вертикальных опор.

Сооружение трехфронтонной Т-образной крыши чаще всего проводится по схеме с опорой прогонов на фронтонные стенки, т.к. при выполнении работ обычным способом конструкция выходит излишне сложной. Устройство и установка многочисленных подкосов и шпренгельных ферм тормозит темпы строительства. А при возведении крыши скорость категорически не рекомендуется снижать, чтобы не «попасть» в период дождей.

Отметим, что при возведении крыш с пролетами свыше 6 м конструкцию, упрощенную путем отказа от ряда опорных деталей, придется все-таки усложнить. Коньковые балки получаются излишне массивными. Кроме того факта, что для их подъема к месту установки и монтажа потребуется спецтехника, есть риск слишком сильного прогиба посередине тяжелого прогона.

В списке стандартных решений для перекрытия больших пролетов прогонными балками, опирающимися на фронтоны, значатся:

• Сооружение в коробке дома несущей стены с установкой на нее опоры или шпренгельной фермы. Стену строят поперек направлению прогона.
• Деление коньковой балки на две части с установкой под место сопряжения опорной стойки или строительной фермы.
• Установка укосин с опиранием во фронтонные стенки.

Если пролет не превышает 7 – 8 м, то для разгрузки коньковой балки допустимо применять укосины или капители на фронтонных стенках под краями длинномерного элемента. Они примут на себя часть нагрузки и украсят интерьер.

Еще один действенный способ разгрузки слишком длинной коньковой балки состоит в установке дополнительных прогонов, точно так же опирающихся на фронтон, но сбоку и ниже по скату крыши. Реализация подобного метода наталкивает мысль: а нужны ли теперь в схеме устройства крыши стропила? Ведь обрешетку для установки покрытия можно крепить прямо к прогонам.

Возможно, для конструкций без утепления можно запросто обойтись и без стропил. В истории строительства есть такие решения, например, построенные на самцах бревенчатых домов бесстропильные крыши. Их подобие сейчас водружают над домами с пенобетонными или кирпичными фронтонами.

Однако в случае устройства утепленной мансардной крыши некую имитацию стропильных ног все же придется установить, ведь теплоизоляция нуждается в организации естественной вентиляции. Для этого перпендикулярно прогонам достаточно установить брусок с размерами сторон 40×50 или 50×50 мм с шагом от 0,7 до 1,2 м. Ему не нужно сопротивляться нагрузкам, он должен просто формировать вентиляционные продухи.

Выбор материала для конькового прогона

Понятно, что основным конструктивным элементом каркаса крыши фронтонами является коньковый прогон. Он воспринимает основную нагрузку и передает ее фронтонным стенам. Поэтому все расчеты по строительству стропильной системы подобного типа проводятся именно для него.

Для устройства прогонной балки подходит:

• Брус. Применяется в случае перекрытия пролета до 6 м. При использовании элементов бóльшей длины необходим монтаж дополнительных опорных стоек и подкосов.
• Бревно. Лес приобретают, исходя из проектных размеров прогона с запасом на обработку торцов. Бревна стесываются не полностью на два каната, а только в местах контакта с фронтонными стенками и со стропилинами.
• Клееная балка. Подходит для пролетов свыше 6 м, т.к. обладает внушительной прочностью и сопротивляемостью на изгиб, значительно большей, чем у цельнодеревянного бруса.

Сечение материала подбирают расчетным путем с учетом характерных для региона значений ветровой и снеговой нагрузки. Сначала определяют величины изгибающих моментов М, выражающихся в кг×см. Если прогон составлен из нескольких балок, то момент изгиба находят для самой изогнутой части составного прогона.

Когда результат вычислений момента изгиба станет известен, можно приступать к подбору сечения материала для устройства прогона. Для этого произвольно задается или высота, или ширина бруса, а вычисления производятся по приведенным нами в графических приложениях формулам.

Полученный в ходе вычислений результат необходимо проверить на предельную величину прогиба, которое не должно превышать 1/200 от общей длины коньковой балки. Если результат удовлетворяет техническим требованиям, то производится проверка на предельное внутреннее напряжение, появляющееся внутри балки во время ее прогиба.

Если по обоим предельным состояниям «запас» прочности получился довольно большим, можно уменьшить высоту либо ширину бруска. Не исключено, что в итоге повторных расчетов получится ощутимо сэкономить на материале. Если расчетный прогиб больше технического предела, то размеры материала для прогонной балки требуется увеличить и рассчитывать, пока не получится идеальный результат.

Если для устройства коньковой балки будет использоваться бревно, то следует помнить, что несущая способность сохранившей структуру древесины значительно выше, чем у пиленого бруса благодаря тому, что ее природные волокна не повреждены. Расчеты тогда производятся по формуле, ориентированной на вычисление характеристик цельного строительного леса.

Используя бревно при перекрытии больших пролетов, можно зрительно минимизировать прогиб одним из старинных способов, которым пользовались строители масштабных бревенчатых теремов. Бревна, используемые для устройства потолочных балок, они вытесывали в виде коромысла, создавая в середине бревна некое подобие небольшой арки. Края подтесывали сверху, чтобы выдержать общую толщину элемента.

Коромысло-образные тяжелые бревна в ходе эксплуатации прогибались посередине, в результате превращались в безукоризненно ровные элементы перекрытия. В наши дни описанная методика тоже нашла применение. Ею пользуются при заливке предварительно напряженных бетонных балок, просто незначительный изгиб практически незаметен, тем более, если конструкция уже простояла несколько лет.

Пример сооружения трехфронтонной конструкции

Рассмотрим пример строительства крыши с тремя фронтонами, один их которых будет ниже, чем расположенные друг против друга его парные аналоги. Это весьма распространенный вариант проектирования загородных домов с крупным эркером, перекрытым собственной скатной крышей.

Сопряжение скатов эркера с основными скатами формирует две ендовы, для сооружения которых используются сдвоенные доски. Т.к. планируется устройство мансарды, установлена будет только одна центральная стойка, требующаяся для опирания расположенного ниже прогона, присоединяемого торцом к главной коньковой балке.

Этот узел в обычных трехфронтонных крышах с расположением прогонов на одной высоте не усиливается стойкой без необходимости. Направленный перпендикулярно к основному коньковому брусу элемент в таких ситуациях устанавливается на металлический оцинкованный кронштейн или на прибитый к основной балке опорный брусок.

Монтируемые в половинах пролета балки относятся к категории вспомогательных элементов. Их демонтируют перед отделкой мансарды. Для изготовления временных опор подойдет доска 50×150 мм. Центральная стационарная стойка будет довольно солидно нагружена, потому для ее изготовления применяется брус 100×150 мм.

Следует учесть, что одной даже мощной опоры для разгрузки трехфронтонной конструкции недостаточно. К тому же диагональные стропилины ендов будут тоже опираться на нее через прогон эркера. Поэтому центральную стойку усиливают подкосом, упирающимся в ответвление прогона и в мауэрлат внутренней несущей стены. Планировку мансарды следует проводить с ориентиром на указанное обстоятельство.

Фиксация Т-образной конструкции к фронтонам производится на стальные кронштейны, которые необходимо заранее закрепить на положенном месте с учетом проектной высоты. Установка кронштейнов производится так, чтобы каркас крыши оказался выше линии фронтонов примерно на половину толщины стропилины.

После устройства каркаса к торцам крайних стропильных ног будут крепиться выноса, часть которых лежит на кирпичном фронтоне, часть формирует фронтонный свес. Перед установкой выносов – укороченных стропильных ног, прикрепляемых по схеме поперечного лобового упора, на фронтоны укладывается рубероид или подобная рулонная гидроизоляция.

Краткий алгоритм сооружения Т-образной крыши выглядит следующим образом:

• Установка мауэрлата по периметру будущей крыши. В сооружении основания для устройства стропильной системы в нашем примере используется брус 100×150 мм.
• Монтаж балок перекрытия. Их изготавливают из бруса 100×150 мм или поставленной на ребро доски 50×150 мм. Первыми устанавливаются крайние балки, между которыми натягивается шнур. После контроля их положения и крепления проводится монтаж рядовых балок с шагом 60 – 80 см.
• Для удобства производства работ по закрепленным балкам свободно укладывается доска.
• Установка основной опоры согласно проектным данным. Ее фиксация производится с помощью металлических уголков или пришитых с двух сторон деревянных накладок.
• Установка вспомогательных стоек в серединах двух частей основного пролета и в середине ответвления Т-образной крыши.
• Установка кронштейнов для укладки прогонов.
• Укладка прогонных балок с фиксацией в кронштейнах. Крепление прогона ответвления производится с помощью металлических зубчатых деталей или опорного бруска.
• Контроль качества установки прогонов. Проводится с помощью натянутой шнурки, отвеса и строительного уровня. При необходимости выполняется корректировка положения элементов конструкции.
• Изготовление и установка рядовых цельных стропилин.
• Изготовление и установка диагональной стропильной ноги, сшитой из пары досок.
• Изготовление и установка нарожников – укороченных стропилин, формирующих скаты ендов.
• Точка состыковки диагональных стропильных ног с прогоном ответвления Т-образной крыши усиливается установкой подкоса,

В завершении в точке присоединения диагональных стропилин устанавливается еще одна укороченная стропильная нога, проложенная от основного прогона к нижележащей балке. Она должна быть строго параллельна стропилинам основных скатов крыши. Для ее примерки на месте соседние стропила соединяются шнуркой, которая поможет провести точную разметку.

После по фронтонам ставят выноса, а затем по готовой стропильной системе монтируют обрешетку под крепление покрытия.

Монтаж стропильной системы

Чтобы фронтон из блоков двухскатной крыши и ее стропильный каркас составляли полноценную конструкцию, их форма должна совпадать. Если при монтаже стропил были допущены ошибки, то крышу просто не удастся совместить с созданным ранее фронтоном. Разумеется, простой подгонкой элементов в таком случае не обойтись – геометрия кровли уже нарушена, и для ее восстановления потребуются значительные усилия.

В качестве опоры для стропильного каркаса используется мауэрлат, выполненный из толстого деревянного бруса, уложенного на верхнюю часть стены. Если проектирование было проведено грамотно, то мауэрлат позволит подвести стропила непосредственно к фронтону. Наличие ошибок в проекте обязательно приведет к расхождениям в размерах элементов конструкции.

Для укладки мауэрлата нужно провести предварительную заливку армирующего пояса из железобетона. Такой пояс обеспечит жесткость верхней обвязки стен и предотвратит растягивающие нагрузки, идущие со стороны стропильных ног. При отсутствии армопояса стены будут раздвигаться – а это серьезная проблема, которую нужно в обязательном порядке решить.

Как выполняется кладка фронтона из кирпича

Нижние края стропильных ног обычно выводятся примерно на полметра за пределы стены. Такая конструкция необходима для формирования свесов, которые можно будет накрыть кровельным покрытием для защиты стен от атмосферных осадков. Чтобы создать свесы над фронтонами, нужно таким же образом вывести наружу коньковый брус и обрешетку. Если на крыше устанавливается несколько кирпичных фронтонов, то фундамент и стены должны быть предельно прочными, чтобы выдерживать увеличенную нагрузку.

При кладке фронтонов после монтажа крыши возникает небольшое осложнение – кладку можно выполнять только изнутри чердака. Это не очень удобно, но именно так зачастую приходится работать. К тому же, в процессе монтажа нередко допускается одна ошибка: еще до разметки треугольника крыши фронтон нужно выложить вдоль стены в два ряда кирпичей. Если этого не сделать, то установить мауэрлат и подвести к нему стропила будет очень сложно.

Дальнейший процесс кладки фронтона из кирпича выглядит следующим образом:

1. Прямо в центре стены, где будет располагаться фронтон, вертикально устанавливается рейка, длина которой соответствует высоте расположения конька. При помощи шнура рейка соединяется с углами здания, тем самым формируя треугольник (если фронтон будет иметь другую форму, то рейку все равно нужно устанавливать под коньком).
2. Крайние кирпичи укладываются вдоль протянутого шнура, а потом подрезаются, чтобы фронтон не был зубчатым. Кирпич во время примерки должен быть без раствора, но учитывать толщину цементного шва нужно обязательно.
3. Чтобы ускорить процесс укладки, желательно заранее сделать шаблон из дерева, который будет подкладываться под кирпич для имитации толщины шва.
4. Фронтон постепенно укладывается до самой верхней точки. Края кладки при необходимости выравниваются раствором. Чтобы повысить прочность конструкции, через 4-5 рядов нужно прокладывать в раствор арматурную сетку.