Фальцевая кровля

17 Марта 2009

Для архитекторов и продвинутых строителей.

Рассмотрим конструктивные особенности металлических кровель. Ключевое слово – фальц. В словаре Ожегова сказано: "Фальц — загиб, шов на месте соединения тонких металлических листов".

В современных зданиях часто невозможно отделить кровлю от фасада. Поэтому воспользуемся термином "верхняя оболочка". Металлическую "верхнюю оболочку" легко подогнать по форме архитектурного объекта, как одежду по фигуре человека. Между "верхней оболочкой" здания и верхней одеждой есть много общего. "Верхняя оболочка" должна предохранить объект от переохлаждения или перегрева, защитить от дождя, ветра и снега и вывести наружу через поверхность оболочки или через специальные "клапаны" выделяемую объектом влагу.

Похожи и технологические операции:

раскрой металла с припуском на швы;
примерка заготовок и подгонка их друг к другу;
соединение заготовок в отдельные детали с фиксацией швов;
соединение деталей между собой по главным линиям сшивки;
и финальная стадия — добавить аксессуары.

Похожи основные проблемы качества:

слабые швы;
плохая подгонка и, как следствие, сборочки на поверхности;
металл, как и материя, может порваться, если где-то перетянуть.

Несколько отличаются слабые места инженерно-технологической проработки:

недостаточная теплоизоляция;
оболочка не справляется с "запотеванием", что приводит к намоканию утепляющего слоя;
плохая проработка структуры швов с точки зрения направления движения воды.

В деле устройства фальцевых кровель, как и в портновском деле, есть разные специалисты. Кто-то умеет шить брезентовые рабочие рукавички, кто-то — телогрейки, кто-то шьет джинсы, а кто-то — элегантную одежду. Каждый продукт востребован.

Кутюрье придумывает форму одежды, фактуру материала и набор аксессуаров. Хороший кутюрье понимает технологические возможности закройщиков и портных, знает, где будут сборочки и вытачки, где пересекутся два или четыре сложных шва. Кутюрье ограничен только тем, что у одеваемого предмета, человека, всегда две руки, две ноги и одна голова… Архитектор, в отличие от кутюрье, придумывает еще и форму одеваемого предмета. Придумывая форму, архитектор представляет себе фактуру материала, из которого будет пошита верхняя одежда. Шить одежду будет ремесленник. Одежда получится добротной, если архитектор, придумывая форму, хорошо представлял себе рамки возможностей ремесленника и не применил, в угоду придуманному образу, тончайший шелк для дождевой накидки или драп для бикини.

В этой статье мы, исходя из фактур металлических кровельных материалов и целесообразности применения тех или иных из них в том или ином случае, очертим эти рамки возможностей. Будем говорить только о таких приемах и способах работы, при которых на поверхности не будет ни одного гвоздя или самореза. В креплении кровельных материалов саморезами, если применять современные технологии, ничего страшного нет: отверстие надежно закрыто сверху резиновой прокладкой, прижим обеспечивается при закручивании самореза. Отсутствие крепежа на поверхности — скорее стилистический, чем функциональный подход. И все-таки будем говорить только о крышах без наружного крепежа — еще и из уважения к ремесленику, умеющему кроить железо и сшивать заготовки без саморезов. Ремесленник не возьмется заворачивать через металл саморезы, как не будет дегустатор вин пить самогон, чтобы не сжечь вкусовые рецепторы.

Подробная классификация — не предмет журнальной статьи. Этой теме посвящен двухдневный семинар "Металлические кровли и фасады" в Учебном Центре УНИКМА.

Проанализируем характерные участки "верхней" оболочки, исходя из четырех аспектов:

материал;
фактура и цвет;
типовые элементы;
швы и соединения.

Также учтем:

сток воды;
тип подкровельной вентиляции.

Расшифруем каждый из четырех аспектов:

1. Материал:

оцинкованная сталь;
оцинкованная сталь с полимерным покрытием;
медь;
цинк-титан;
алюминий;
нержавеющая сталь;
свинец.

Его физические свойства:

внешний вид, цвет, блеск;
долговечность, изменения во времени;
толщина;
пластичность;
возможность пайки;
температурный коэффициент расширения.

2. Фактура материала:

глянцевый;
матовый по своей природе;
доведенный до матового состояния за счет обработки поверхности;
учет изменения фактуры материала за счет температурных изменений;
учет изменения фактуры материала при температурных и временных деформациях основания.

3. Типовые элементы:

лист шириной 0,6-0,7 м, длиной 2-3 м, соединения фальцевые;
рулонные материалы шириной 600-700 мм;
ромбы, соты и элементы иной формы заводского изготовления, плоские или объемные;
ромбы для работы с криволинейными поверхностями.

4. Способы соединения:
4.1. Работа с листами и лентами:

одиночный стоячий фальц по плоскости по прямой линии;
двойной стоячий фальц по плоскости по прямой линии;
одиночный стоячий фальц по криволинейной поверхности по прямой линии;
двойной стоячий фальц по криволинейной поверхности по прямой линии;
Г-образный фальц;
одиночный лежачий фальц;
двойной лежачий фальц;
одиночный фальц по "выкруживанию";
двойной фальц по "выкруживанию";
соединение заготовок через планку;
соединение пайкой;
Т-образное соединение заготовок (угол может существенно отличаться от 90 градусов), типовые случаи.

4.2. Работа с "ромбами":

для каждой системы ромбов существует способ наращивания квадратных метров;
при подходе к ендовам, трубам, мансардным окнам, карнизам существуют способы перехода к листам и лентам.

4.3. Крепление к основанию:

крепление к основанию осуществляется через заранее прикрепленные к основанию вплетенные в фальцы кляммеры;
вспомогательные кровельные планки крепят саморезами или гвоздями в местах, которые впоследствии будут закрыты кровельным материалом.

Фактура "верхней оболочки" здания зависит от четырех аспектов:

физических свойств выбранного вами материала;
выбранной вами фактуры поверхности материала;
выбранных вами размеров и формы типовых фрагментов, на которые разделена оболочка (разные участки оболочки могут быть набраны из разных видов типовых элементов);
выбранных вами способов соединения типовых элементов.

После того как вы выберете понравившееся вам сочетание материала, фактуры поверхности, размеров и формы типовых элементов и способов соединения, проверьте выбранный вариант на совместимость с предполагаемой формой. Формообразующие возможности металла, как кровельного покрытия, широкие, но не безграничные. Некоторые задуманные вами узлы ремесленники не сделают.

В ряде случаев достаточно для исполнения этих узлов пригласить кровельного маэстро, а ремесленники помогут ему, но в ряде случаев и маэстро бессилен — надо изменить форму кровли, применить другой материал или перейти на другую форму типовых элементов.

Представим себе, что дом построен, и мы подходим к нему издалека. Сначала мы увидим форму кровли, ее цвет; в солнечный день поймем, "бликует" материал или нет. В ряде случаев уже издалека по структуре теневых полосок мы расшифруем деление кровли на типовые элементы. Подойдя ближе, мы обязательно разглядим типовые элементы и характер соединений. С совсем близкого расстояния можно разглядеть все элементы, швы и мелкие аксессуары. Профессионал разгадает путь движения воды от верхней части оболочки к нижней и далее до земли. Профессионал более высокого уровня расшифрует схему подкровельной вентиляции (вентиляции обратной стороны "верхней оболочки").

Как может выглядеть фальцевая кровля? Рассмотрим примеры:

Стокгольм, Швеция.

Окрытие поверхности сложной формы отдельными листами с продольными и поперечными швами. Два ската "сшиты" между собой фасонными кровельными планками, соединения украшены аксессуарами.

Тампере, Финляндия.
Здание городской библиотеки состоит из отдельных тел вращения разных диаметров и разных высот. Издали мы воспринимаем форму, цвет и набор полосок, стремящихся к центру.

Подойдя ближе, мы видим, что "кровельная" часть оболочки сделана по технологии одиночного фальца из коротких картин, горизонтальные лежачие фальцы сделаны с разбивкой примерно на полшага, шаг уменьшается по мере увеличения крутизны. При детальном рассмотрении видно, что форма швов не идеальная, надежность швов от этого не снижается, при взгляде с обычного расстояния швы хорошие. При сильном приближении видна "мятая" поверхность металла. Это особенность большинства фальцевых кровель.

При монтаже крыша может выглядеть более гладкой, при прохождении первых нескольких циклов "зима-лето" возможны и более крупные локальные "пузыри", после нескольких лет эксплуатации напряжения снимаются и крыша, как правило, вся выглядит более-менее одинаково. Стеновые части оболочек цилиндрической формы прямой или обратной кривизны набраны из элементов с преобладанием горизонтальных швов и соединены одиночным лежачим фальцем. Стыки элементов по высоте сделаны вертикальным одиночным лежачим фальцем. Цилиндры набраны из элементов разной высоты.

Водосток неорганизованный, вода стекает по стеновой части оболочки или свободно срывается к карнизной части "шляпок". В одном месте, около главного входа, мы с трудом обнаружили водосточный желоб. При внимательном рассмотрении можно заметить вентиляционные решетки под окнами. На главном "грибе" выход воздуха сверху можно устроить в "клапан", образованный заведенными под световой фонарь кровельными заготовками и обечайкой светового фонаря, вход воздуха нетрудно организовать в карнизной части.

Стокгольм, Швеция.
На фотографии можно разглядеть переход от стены к скату, образованный множеством лежачих и стоячих фальцев. Можно понять, как сделаны Т-образные перекрестки швов, как стоячий фальц становится лежачим, можно разглядеть украшения. Одного только разглядеть не получится — крепежных элементов на поверхности. Внимательно приглядевшись к перелому ендовы, вы заметите очень изящное решение — "выкруживание" металла.

На следующей фотографии, также сделанной в Стокгольме, показано сложное место на верхней оболочке здания. Может показаться, что фрагмент измят до неприличия, что это место делал неквалифицированный мастер. Думаю, что это не так.

Все хорошо по двум причинам:

когда мы видим здание целиком, разглядеть эти вмятины невозможно.
вмятины создают стиль здания, помогают понять задуманное архитектором.

Почему я так думаю? Потому что это здание — музей затонувшего более 300 лет назад корабля "Васса". "Рваный", "мятый" облик здания настраивает посетителей на восприятие трагической истории корабля. Можно разглядеть, что горизонтальные швы "выстроены" в одну линию, что способствует увеличению эффекта "мятой" поверхности.

Гамбург, Германия.
Рядом с портом расположен комплекс зданий, оболочка которого создана из цинк-титана с применением фальцевых приемов. Смотрим издалека. На стенах — горизонтальный стоячий Г-образный фальц, набор микрокарнизов, с которых падает вода. "Нос корабля" набран из вертикальных листов, соединенных между собой лежачим фальцем. А из чего сделаны несущие конструкции? По фактуре они совсем не отличаются от стен.

Подходим ближе… У подножия колонны — подсказка. Ригеля и колонны искусно "обернуты" цинк-титановыми профилями, у самого основания применена пайка. Большой цилиндр на соседнем здании набран из раскатанных по радиусу заготовок в стоячий Г-образный фальц с разбивкой на элементы по вертикальным линиям.

Хельсинки, Финляндия.
Часть верхней оболочки этого здания выполнена по фальцевой технологии, из кровельных заготовок длиной примерно по 4 м, состыкованных вразбежку. Оболочка объединяет кровлю и стену, причем стена в нижней части имеет обратный угол уклона. Материал имеет глянцевую поверхность, поверхность выглядит однородной даже при внимательном рассмотрении. Этому способствует криволинейная форма поверхности и расположение стыков листов вразбежку. Примерно на линии перехода от "кровли" к "стене" в поверхность встроены по фальцевой технологии несколько фонарей необычной конструкции.

Обратите внимание на места крепления снегозадержателей. На той части "крыши", под которой сделана "обычная" стена и расположен вход в здание, в "крышу" встроен водосточный желоб, стилистически совпадающий со всей оболочкой.

Нижний Новгород, Россия.
Это здание, известное как "дом-граммофон", невозможно представить без зеленой крыши именно такой формы. Издалека мы различаем только цвет и форму. При детальном рассмотрении видно, что "четырехгранная" башня выполнена из горизонтально расположенных рулонных заготовок большой ширины, соединенных между собой лежачим фальцем в заготовки по каждой грани. По граням применен одиночный стоячий фальц.

Очень красиво решен вопрос отвода воды с этой башни — по настенному желобу в одну трубу, расположенную не на главном фасаде. Круглая башня разделена по горизонтали на два участка, каждый из которых набран из специально выкроенных заготовок, соединенных между собой одиночным стоячим фальцем. Для верхнего ряда применены широкие заготовки, что в большой степени определяет облик башни. Башня, выполненная из узких заготовок, выглядит совсем по-другому.

Часто для окрытия круглых башен применяют индивидуально изготовленные "ромбы". Башня, окрытая ромбами, имеет совершенно не похожую на обычную фальцевую кровлю фактуру, и этот прием кровельщик применяет только по согласованию с архитектором.

Падеборн, Германия.
Из какого материала выполнена оболочка этого здания? Очень мягкая фактура, необычный цвет. Это листовой свинец. Листовой свинец — самый податливый из кровельных материалов, из него можно лепить стыки как из пластилина, свинец хорошо тянется, не рвется.

Представьте себе на этом доме оболочку из цинк-титана. Будет совсем другой дом.

Амстердам, Голландия.
Оболочка этого дома сделана из цинк-титана, из длинных картин. Причудливая на первый взгляд форма на самом деле довольно простая: представьте себе листок бумаги с косыми линиями, загнутый по радиусу. Этот прием широко применяется для обшивки криволинейных поверхностей, по похожим линиям стыковались между собой обшивочные доски старинных парусников. При близком рассмотрении металл выглядит безукоризненно ровно благодаря крупному фальцу и крупным ребрам жесткости.

Гуляя по городу, вы увидите в акватории порта странный зеленый корабль, обшивка которого выполнена из искусственно состаренной патинированной меди.

Кровельные заготовки "сшиты" в детали двойным стоячим фальцем по вертикальным линиям и лежачим фальцем по горизонтали вразбежку так, что рисунок этих швов носит случайный характер. Ширина каждой детали — шесть полос. Детали соединены между собой более крупным швом, что, в совокупности с разнооттеночностью отдельных листов и их "мятостью", создает объемный эффект. Усиливает этот эффект вид более плоской "палубной надстройки", рисунок швов на которой не соответствует рисунку швов основной поверхности оболочки, причем и вертикальные, и горизонтальные швы выполнены лежачими.

Что объединяет несколько совершенно разных зданий? "Внешние оболочки" выполнены из металла по фальцевой технологии.

Андрей Федоров
Фотоматериалы: Андрей Федоров
Февраль 2008 года

Тула

Фотогалерея объектов

Монтаж деревянных стропильных конструкций
Монтаж кровельного порытия