Арочная крыша – свежий взгляд на архитектуру частного дома. Как сделать круглую крышу – варианты купольной и конической кровли

Несмотря на то, что круглая форма крыши является несколько необычной для строительства зданий, в современной архитектуре можно найти множество примеров округлых конструкций. В данной статье мы расскажем, как сделать круглую крышу различных видов, и в чем основные отличия между ними.

Необычная на первый взгляд круглая крыша привлекает внимание в первую очередь совершенством форм, без острых углов и асимметрии. Зачастую такие конструкции можно встретить на зданиях религиозного назначения. При сооружении частных жилых домов круглая крыша делается довольно редко. В некоторых случаях она является составляющим элементом конструкции и придает архитектурному сооружению индивидуальность. Как правило, такие крыши возводятся над декоративными верандами, беседками или башенками.

Стоит отметить, что округлая форма позволяет кровле не бояться порывистых ветров и обильных снегопадов. К тому же, подкровельное пространство можно использовать максимально рационально. Различают коническую, купольную и «луковичную» разновидность крыши.

Строение крыши конического типа

Как правило, коническая крыша устанавливается на многогранных или круглых строениях. При этом сооружается наслонная стропильная система. Кольцевой прогон, на который впоследствии будут опираться стропильные ноги, закрепляется на центральной опорной балке. Его монтаж производится так, чтобы не нагружалась высшая точка конуса.

Вторым опорным элементом для стропильной системы будет выступать мауэрлат, установленный по кольцу. Монтируют его на стенах здания. Размещая балки перекрытий, необходимо учесть, что в месте установки центральной опоры на них будет приходиться максимальная нагрузка.

Кольцевой конек фиксируется на центральной опоре специальными раскосами. Перед тем, как построить круглую крышу, необходимо выполнить точный расчет всех узлов. Чтобы не ошибиться в расчетах, такую работу лучше поручить специалистам.

При строительстве стропильного каркаса оптимальным выбором будет клееный брус, который рассчитан на существенные внешние нагрузки. В частности, керамическая черепица, если она используется для перекрытия кровли, отличается большой массой – не менее 40 кг в 1 м 2 . Поэтому для укладки требуется надежная система стропил. Следовательно, опорные элементы из древесины должны отличаться хорошей прочностью.

При обустройстве конической кровли стропильные ноги выступают в роли ребер жесткости. Их количество рассчитывается, исходя из типа кровельного материала и его характеристик.

Зачастую для перекрытия дома с круглой крышей используется не только керамическая черепица, но и мягкие битумные материалы, деревянная дранка, а также листовой металл. Обратите внимание, что профильные материалы в данном случае применять непрактично, поскольку образуется слишком много отходов, а швы между листами нуждаются в очень тщательной герметизации. Тем не менее, все равно места стыковки могут причинять неудобства в дальнейшем, а внешний вид кровли будет не самым привлекательным.

Устройство круглой купольной кровли

При организации купольной кровли ее круглая стропильная система делается из стропил висячего типа, а не наслонного, как в предыдущем варианте. Стандартно такая кровля представляет собой трехшарнирную арку из висячих стропильных ног. Нижнее ребро арки стыкуется с мауэрлатным брусом, смонтированным на стенах. Верхний край арки при этом опирается на кольцевой прогон, установленный в верхней части опорной балки, размещенной по центру здания.

Безусловно, если вы не знаете, как сделать купол на крыше, и не можете самостоятельно выполнить проект стропильного каркаса, лучше доверить выполнение расчета специальным строительным организациям, поскольку такая работа требует теоретических и практических знаний механики и сопромата. В то же время, по уже готовым расчетам соорудить крышу в виде купола вы сможете вполне самостоятельно.

Полукруглая купольная крыша приобретает форму благодаря наличию кольцевой обрешетки. Она фиксируется на вспомогательных опорах, которые стыкуются с затяжками висячих стропильных арок.

Американский архитектор Р. Б. Фулер в свое время предложил еще один метод возведения купольной крыши. Его проект получил название «Геодезический купол». Основная особенность конструкции заключается в том, что она состоит из множества треугольников. Ввиду очень сложных расчетов и непривычного способа исполнения, проект не получил широкого распространения.

Стропильную систему для геодезического купола можно сооружать одним из способов:

• коннекторный – при этом воедино треугольники собираются непосредственно над стенами постройки при помощи коротких брусков и замков-коннекторов;
• бесконнекторный – панели в форме треугольников изготавливаются заранее, а в одно целое их собирают уже непосредственно на месте строительства.

Достоинства проекта геодезического купола

1. Хотя по площади прямоугольные и круглые сооружения получаются равными, внутренний объем последних намного больше. Благодаря этому в помещение попадает существенно больше воздуха и света. Кроме того, круглая конструкция позволяет сэкономить до 30 % материала.
2. Округлая форма крыши позволяет снизить теплопотери в зимний период, а также минимизировать поглощение тепла в летнее время. Следовательно, расходы на обогрев или охлаждение пространства сокращаются примерно до 30 %.
3. Небольшая масса каркаса геодезического купола позволяет обойтись без усиленного фундамента под домом.
4. В здании с круглой крышей в форме купола можно организовать любое количество окон, вплоть до полного остекления купольной конструкции. При этом волноваться по прочности крыши не потребуется – она сохранит все свои характеристики.
5. Крыша в форме шара позволяет максимально равномерно распределить нагрузку, поэтому она не боится даже очень сильных зимних снегопадов.
6. Благодаря аэродинамическим свойствам, купол не пострадает от сильного порыва ветра.
7. Округлая крыша пропускает существенно меньше внешнего шума внутри здания, то есть обеспечивает звукоизоляцию.
8. Для размещения солнечных батарей и модулей симметричная сферическая крыша подходит наилучшим образом.
9. Подобная конструкция крыши просто очень красива внешне и смотрится весьма оригинально.

Как сделать крышу в форме «луковицы»

Еще один вариант круглой крыши, который можно встретить в строительстве зданий, это «луковичная» кровля. Как правило, такие конструкции сажают на христианских церквях и храмах. В частном строительстве такая форма не применяется – слишком специфична. Однако для тех, кто занимается реконструкцией религиозных сооружений, например в глухих деревнях, где у жителей нет возможности нанять специалистов строительных фирм, будет полезно ознакомиться с техникой создания каркаса такой крыши.

При условии, что купол в форме луковицы не будет превышать 3 м в диаметре, каркас для него можно изготовить из древесины. Специфические стропильные ноги для луковичной крыши называют журавцами. Обычно используется наклонный тип стропил. Чтобы придать конструкции прочность и жесткость, используются раскосы и подкосы. Такие элементы монтируют в местах, на которые приходится максимальная нагрузка. Таким образом, они защищают каркас от разрушения.

Для создания «журавцов» используются специальные лекала, которые накладываются на доску толщиной 40 мм. Как вариант, иногда применяют по две доски с меньшей толщиной. По центру купольной конструкции всегда размещается центральная опора, в которую упираются все стропила.

Перед тем, как покрыть круглую крышу в форме луковицы листовым металлом, поверх «журавцов» необходимо набить обрешетку с шагом в 30 см. Если же перекрытие луковичного купола будет выполняться с помощью чешуек, под каждый такой элемент потребуется дополнительное кружало. Поэтому последний способ требует максимальных трудовых и временных затрат.

Купола православных церквей во время реставрации нередко перекрываются осиновым лемехом. При этом каждый элемент изгибается таким образом, чтобы в точности повторять форму луковицы. Укладку материала следует выполнять таким образом, чтобы между швами не подтекала вода.

Для тех случаев, когда купольная конструкция в диаметре превышает 3 м, каркас для нее изготавливается из металла. При этом крепление «журавцов» к центральной опоре выполняется с помощью распорок из металла. Обрешетка делается тоже металлической, а крепят ее с отступом в пределах 40-50 см. В качестве финишного покрытия обычно используется фальцевая кровля. Если же организовывается чешуйчатая крыша, то швы между пластинами после их укладки нуждаются в обязательном припаивании, чтобы исключить попадание воды.

Оригинальным решением для любого строящегося объекта может стать арочная крыша. Она не только красива и оригинальна, но и практична. Арочная конструкция обтекаема, не задерживает воздушных потоков, на ней не скапливается снег и вода, так как форма кровли способствует их быстрому соскальзыванию с поверхности. Для изготовления арочной кровли могут использоваться разные материалы.

Первоочередная задача при строительстве арочной крыши заключается в выборе материала, в точном расчете арки и разметке деталей. Приступая к строительству и расчету арки, строитель знает две величины – ширину пролета, требующую перекрытия аркой, и ее высоту – расстояние от опоры до наивысшей точки. Сначала производятся расчеты по определению радиуса арки. Следует заметить, что арочная кровля – это не всегда дуга окружности. Она может быть в виде готической арки, состоящей из двух дуг, и не обязательно симметричной. В этом случае каждая дуга рассчитывается отдельно. Арки с большими пролетами, подвергающиеся серьезным нагрузкам, делаются наборными из отдельных деталей и усиливаются различными балками и затяжками между узлами арки. Таким образом получают мощную несущую ферму, способную выдерживать очень большие нагрузки.

Арочная кровля имеет обтекаемую форму, способную к самоочищению от осадков и пыли, к тому же она очень красивая

Материалы для арочной крыши

Чаще всего для сооружения арочной кровли используют листы оцинкованной стали, которые обладают дополнительной жесткостью и могут служить не только покрытием, но и каркасом. То есть при использовании оцинковки «убивают двух зайцев» – получают жесткий каркас и герметичную наружную обшивку арочной кровли. Для небольших арок используют и другие листовые материалы – фанеру, гипсокартон и OSB-плиты, устанавливаемые, как минимум, на две несущие балки. Задача усложняется при строительстве арки над большим пролетом или арки, способной выдерживать большие нагрузки. Материалов с необходимыми размерами, как правило, нет, поэтому арочное перекрытие делается наборным из нескольких деталей.

Несущие конструкции из клееной древесины для больших пролетов позволяют сооружать перекрытия для мостов, зданий и сооружений (спортивно-развлекательных и торговых комплексов, бассейнов, аквапарков, складов, ангаров)

Как вариант, для перекрытия больших пролетов могут использоваться деревянные клееные конструкции. Это прочный материал, обладающий небольшим весом, что позволяет снизить нагрузку на стены и фундамент. К тому же древесина является более надежным материалом в условиях повышенной влажности (аквапарки, бассейны и т.п.), а также в условиях агрессивной среды (складские помещения для хранения химикатов, удобрений и т.п.). Для пролетов длиной более 24 м применение клееной древесины обходится дешевле, чем металл и железобетон. Модной тенденцией сегодняшнего дня являются светопропускающие арочные кровли, которые бывают стеклянными или пластиковыми. Для обустройства пластиковых кровель чаще всего используют легкий и практичный сотовый поликарбонат, монтируемый на обрешетку и каркас. Легкость материала позволяет строить и самонесущие кровельные конструкции без дополнительных опор. Поликарбонатная кровля пропускает внешний свет, сохраняет тепло, не воспламеняется и выдерживает нагрузки в виде атмосферных осадков.

Арочная крыша, состоящая из нескольких арочных элементов

Строительство арки из сотового поликарбоната

Сотовый поликарбонат обладает рядом особенностей, которые необходимо учесть при подготовке к обустройству кровли.

Как установить панели

При установке поликарбонатных панелей учитывают направление сотовых каналов, которые должны идти вдоль арочной поверхности. Концы панелей устанавливаются на несущую конструкцию при помощи разных типов профилей.

Сотовые каналы должны проходить вдоль арочной поверхности

Радиус арочных конструкций

Поликарбонат для получения арочной формы сгибают или скручивают до минимально допустимого радиуса. Термической обработке листы при этом не подвергают. При превышении допустимого радиуса сжатия и скручивания происходит деформация материала, следствием которой становится заламывание листа и он лопается.

Способы установки

Двухсторонний крепеж. Допустимый прогиб листов сотового поликарбоната находится в диапазоне между 1/20 – 1/25. При сгибании листа в арку до минимально допустимого значения радиуса не происходит никаких механических повреждений, более того, конструкция становится более жесткой и прочной, при этом величина радиуса сжатия пропорциональна жесткости конструкции – чем меньше радиус, тем больше жесткость. Обшивка кровли. Это простой способ, при котором могут использоваться большие по размеру панели поликарбоната. Для соединения панелей применяют длинные соединительные элементы.

Арка может иметь ассиметричную форму из двух разных дуг

Какие бывают профили

Самый распространенный профиль – повернутая «Н». Края вставляются в профиль, а сами панели с двух сторон закрепляются болтами к конструкции.

Это важно знать : Для герметизации могут использоваться силиконовые герметики, но они загрязняют поверхность.

Торцевой U-образный профиль защищает и закрывает торцы панелей.

Это важно знать : профили, соединяющие панели, к обрешетке не прикручивают.

Арочная крыша может быть в виде готической арки, которую составляют две симметричные дуги

Разъемный, состоящий из двух частей, соединительный профиль включает:

1. базу – более ровную и жесткую нижнюю часть, на которой размещаются концы соединяемых поверхностей. База, как правило, закрепляется на обрешетинах через центр шурупами. При этом концы панелей остаются свободными, что дает возможность беспрепятственного скольжения при тепловом расширении или сжатии;
2. верхняя часть, так называемая крышка, более подвижна, прикрепляется к нижней части под действием механического давления или нажатием руки.

Это простой и надежный способ, используемый при обустройстве арочных конструкций.

• Угловой профиль используют для соединений под углом 90 градусов.
• Коньковый профиль для соединений в конструкциях конькового типа.
• Торцевой F-образный профиль закрывает торцы панелей и служит креплением для краев панелей к основе.

Это важно знать : профили покрыты слоем, защищающим его от УФ излучения, нанесенным на лицевую сторону.

Разновидности профилей для соединения панелей

Особенности соединения панелей

Панели шириной более 1 м во избежание распрямления и смещения должны иметь дополнительное крепление к несущей конструкции вдоль своей ширины. В качестве крепежей используются саморезы размером 5 см, вкручиваемые в опору с 50-60 см промежутками, но не далее 20 см от стыковочного элемента. От края листа саморезы вкручиваются на расстояние не менее 3 см по всему краю обрешетки.

Это важно знать : отверстия для саморезов просверливаются заранее, их диаметр должен превышать диаметр саморезов на 3-4 мм во избежание деформаций при расширении от нагрева.

Необходимо избегать чрезмерного закручивания саморезов, что также приводит к нежелательной деформации и повреждению поверхности. При закручивании крепежный элемент должен находиться в перпендикулярном положении к плоскости панели. Требования к саморезам:

• устойчивость к коррозии;
• из нержавеющей стали или с оцинкованными наконечниками;
• диаметр 4 мм, длина должна подходить под толщину листа, тип прокладки и несущие конструкции.

Садовый домик с арочной кровлей. Покрыт снаружи металлопрофилем или мягкой черепицей

К каждому саморезу должна прилагаться конусообразная стальная прокладка для предупреждения коррозии с характеристиками, аналогичными саморезу, или алюминиевая с толщиной не менее 1мм, диаметром 25мм, с прокладкой из каучука (EPDM или неопрен). Для улучшения внешнего вида вместо прокладок используют поликарбонатные термошайбы. Во избежание вспучивания в местах контакта панелей с металлом при нагревании между ними прокладывается термоизолирующая лента.

Как подготовить панели к монтажу

Панели с двух сторон оклеены защитной пленкой. Сторона, покрытая пленкой с надписями, является лицевой, имеющей защиту от ультрафиолетовых лучей. С обратной стороны, не защищенной от ультрафиолета, наклеена прозрачная защитная пленка.

Это важно знать ! Выполняя монтаж, нужно следить за тем, чтобы лицевая сторона была повернута к солнцу. Если будет наоборот, эксплуатационный срок панели значительно сократиться.

В помещениях дома под арочной крышей создается большой воздушный объем, что положительно влияет на самочувствие людей

Перед установкой необходимо загерметизировать каналы путем наклеивания на оба конца панели перфорированной ленты. При этом защитная пленка снимается только с внутренней стороны, по окончании монтажа удаляется и верхняя. Наличие пленки поможет избежать повреждений при монтаже. Строительство арочной кровли, а также различных сооружений с содержанием арочных элементов является «высшим пилотажем», требующим серьезного подхода, точного расчета и тщательности изготовления конструкций. По этой причине арки для больших пролетов ввиду сложности их изготовления самодеятельными строителями возводятся крайне редко. Строительство арочных кровель – прерогатива настоящих профессионалов.

Арочные, куполообразные или полукруглые крыши большей частью распространены на общественных зданиях, обладающих большой вместимостью; выставочных залах, бассейнах, спортивных комплексах, галереях, зимних садах. Однако частные застройщики в последние несколько лет тоже стали обращать внимание на этот издревле известный архитектурный изыск. Многие, в том числе и далеко не богатые граждане, хотят иметь дом с арочной крышей.

Возведение полукруглой крыши более трудоемко, по сравнению с обычной скатной, но результат всегда впечатляет.

Стоит заметить, что полукруглая крыша привлекала людей не только благодаря своей необычной форме. Существуют и практические достоинства этого способа , имеющего свои разновидности.

Преимущества и конструктивные особенности куполообразной кровли

Пример чертежа ската полускатной крыши: обязательно указываются как внешние, так и внутренние размеры.

Сегодня можно увидеть много зданий, имеющих сложную строительно-архитектурную планировку. Куполообразная кровля — это как раз вариант обустройства подобных сооружений. Такая крыша, которую может иметь даже обычный жилой дом, способна помочь решить ряд проблем. Например, переход из одной комнаты в другую, обеспечение кровли над террасой или верандой. Помимо этого, :

• имеет высокую устойчивость к ветровой нагрузке;
• не «допускает» скопления снега на своей поверхности;
• создает внутри помещения значительный воздушный объем, что благотворно сказывается на физическом состоянии людей;
• обеспечивает естественную освещенность (если кровля прозрачная), что экономит средства, затрачиваемые на оплату электричества.

В подобных крышах несущими элементами являются арки, фермы, изогнутые соответствующим образом. Материалом изготовления может быть металл, железобетон или дерево. В жилищном строительстве чаще используют последний вариант. Дерево — относительно прочный и в то же время легкий материал. Это позволяет снизить нагрузку на дом, фундамент, и, таким образом, затратить меньше средств на строительство. Единственный недостаток дерева — относительная недолговечность, нехарактерная для металла. И если железный профиль для обустройства каркаса тяжеловат, то алюминиевый будет в самый раз. Этот материал не поддается коррозии, не требует обслуживания, монтаж его несложен; алюминиевый профиль привлекателен в эстетическом плане и, что самое важное для куполообразной крыши, — имеет малый вес. Единственный минус — высокая стоимость.

Стропильная система, как и вся конструкция, имеет закругленный вид.

Один из дорогих и трудоемких вариантов обустройства купольной крыши — натуральная черепица. Так как это все же дорогое удовольствие, то чаще загородный дом с полукруглой крышей предпочитают покрывать мягкой кровлей (гибкой черепицей, к примеру). А если сооружение нежилое, то в качестве кровли для куполообразных крыш современные домовладельцы используют поликарбонат. Этот недорогой современный материал, имеющий небольшую массу и высокую степень прозрачности. Поликарбонат стоек к механическому воздействию, обладает высокой сопротивляемостью ультрафиолетовому излучению, его легко монтировать — все это обусловило высокую популярность поликарбоната у поклонников куполообразных строений. Обычно этим материалом покрывают беседки, ротонды на участке, иногда теплицы, оранжереи.

Устройство куполообразной кровли

Дом, оснащенный полукруглой крышей, имеет стропильную систему висячего типа. Это обыкновенная арка на 3-х шарнирах. Одним концом она опирается на кольцо, вмонтированное в столб, установленный в самом центре здания, а другим на мауэрлат, располагающийся на стене. Мауэрлат — это бревно, брус, расположенное по периметру стены и служащее опорой под стропила. Обустройство подобной системы требует хороших знаний классического «Сопромата», основ «Теоретической механики». Поэтому самостоятельно заниматься конструированием купольной крыши для жилого дома неподготовленному человеку не рекомендуется.

Обшивка каркаса полукруглой крыши плитами ДСП позволяет подготовить основу для укладки кровельного материала.

Полукруглой крыша становится благодаря кольцевой обрешетке, которая устанавливается на специальные стойки, упирающиеся одним концом в стропильные арки. Но есть и иной вариант куполообразной крыши, которую может иметь любой дом, строение. Архитектор из США Фулер Р.Б. предложил вариант полукруглой кровли в виде множества совокупных треугольников. Такую конструкцию иногда называют «геодезическим куполом». Впервые официально она была представлена в 1951-м году, однако особо широкого распространения не получила. Главная причина — необычность конструкции и сложность инженерных расчетов.

«Геодезический купол» имеет очевидные преимущества: его поверхность может быть полностью застеклена (теми же стеклопакетами). Это значит, что проблем с очисткой от снега не будет. Конструкция имеет очень хорошую сопротивляемость ветровым нагрузкам. Часто загородные домовладельцы подобной конструкцией оформляют, к примеру, оранжереи. «Геодезический купол» может быть:

1. Коннекторным: каркас состоит из отрезков деревянного бруса, коннекторных замков. Вся система монтируется непосредственно над стенами здания.
2. Бесконнекторным: панели треугольного вида собираются изготовителем заранее и потом устанавливаются на месте.

«Луковичный» купол

Идеальным материалом кровли для полукруглой крыши является гибкая черепица.

Эта стоит несколько особняком, т.к. дом с таким видом кровли сегодня вряд ли встретишь, а вот для православных храмов подобная конструкция уже давно стала своеобразной визитной карточкой в мире архитектуры. Однако, еще несколько столетий назад такую крышу имели и царские хоромы и жилые боярские терема. Причина, по которой власть имущие строили дом с крышей именно такой конструкции, банальна — все та же практичность и лишь отчасти — намек на близость к храму и богу.

Для небольших куполов, диаметром не более 3-х метров, в качестве материала для стропил используют дерево. Стропильные ноги луковичного купола имеют свою специфику, — особую форму, которая называется «журавец». Это наклонная стропильная система, в которой «журавцам», опирающимся на центральный столб, дополнительную жесткость придают разного рода распорки, подкосы, устанавливаемые там, где предполагается наибольшая нагрузка. Чтобы вырезать «журавцы», применяют специальные лекала из дерева. Для больших куполов, диаметром более 3-х метров необходим металлический каркас. В качестве обрешетки используют полоски из металла.

По сей день купольная крыша все еще непривычна взгляду. Тем не менее, практичность этого вида конструкции, ее необычность и привлекательность наверняка найдут еще много поклонников среди домовладельцев.

Конструктивные особенности также стоит учитывать при выборе материала. Все элементы дома должны выдерживать нагрузки как своего веса, так и внешние, такие как снеговые и ветровые нагрузки. Так как кровля является конечным этапом строительства здания нужно учесть тип фундамента, стен, стропильной системы, какие нагрузки они способны выдержать и согласно этого подбирать кровельный материал.

Внешний вид является одним из главных факторов при покупке кровельного материала. На рынке представлено большое разнообразие кровельных материалов разных видов, производителей, моделей и цветов, которые можно применить для сводчатой (арочной) крыши.

Долговечность еще одно качество на которое стоит обратить Ваше внимание. Основную долю этому качеству задает прежде всего монтаж и последующая эксплуатация материала, но следует ознакомиться и с гарантийными обязательствами производителя, а также на то как данный материал ведет себя на других домах в Вашем регионе. Следует учесть что у каждого вида кровельного материала есть множество производителей, которые используют при изготовлении различное сырье, которое и задает срок службы материала. С виду одинаковая металлочерепица или другой материал может в корне отличаться по температуре эксплуатации, физико-химической стойкости, цветостойкости, которые и определяют долговечность материала. Кроме того следует учесть близость к крупным водным артериям, особенно с соленой водой и источникам химических выбросов, таких как крупные автомагистрали, вредные производства и исходя из этого подбирать материал.

Следующим момент, который нужно учесть это стоимость кровельного материала и всех необходимых доборных элементов. Помните стоимость основного кровельного материала это процентов 60-70, как правило, от всей стоимости материалов, не считая стоимости водосточной системы. Также следует учесть стоимость работ по монтажу данного кровельного покрытия. Важным фактором является какое количество отходов будет в процессе монтажа, это не так заметно на сводчатой (арочной) кровле, но все равно стоит учесть этот нюанс.

Сводчатая (арочная) крыша идеальный вариант для строительства коммерческих зданий, а благодаря уникальному внешнему виду данный вид крыш находит все большее применение в частном домостроении. При выборе материала стоит в первую очередь обратить внимание на способность работы при минимальных углах наклона, либо предусмотреть надежную подкровельную гидроизоляцию.