КРЫШЕУСТРОЙСТВО

«Если бы люди звали, как приятно ходить по
крышам, они давно бы перестали ходить по улицам»,
- сказал Малыш»,
А. Линдгрен, «Карлсон, который живет на крыше»

Однажды знаменитый строитель прошлого Карл Рабитц (автор известной конструкции «сетка рабица») соорудил на своем доме в Берлине удивительную крышу, на которой росли настоящие деревья и кусты, все равно, что в саду, Крыша на доме Рабитца сразу привлекла общественное внимание, которое широко отражалось в прессе того времени — газета «Ляйпцигер Иллюстрирте Цайтунг», проникшись перспективой новшества, в 1868 г. писала: «Вместо серых крыш, где сейчас гуляют лишь воробьи и кошки, должны возникнуть зеленые лужайки, террасы с кафетериями и площадки, которые будут радовать глаз и станут местом отдыха городских жителей». И уже к концу века в Берлине появилось модное общественное увлечение -«зеленые крыши». Популярность зданий с садами на крышах росла, и оттого требовалось все больше домов с плоскими кровлями, дающими владельцам возможность соорудить у себя дома маленькую копию садов Семирамиды.

В 19 веке, на плоских кровлях творили два других известных архитектора, Шарль Ле Корбюзье, известный своими нестандартными взглядами в области градостроительства (он стремился эстетически выявить функционально оправданную структуру сооружения), и американец Фрэнк Райт. Райт много работал «в вертикальном измерении» - проектировал и создавал небоскребы, Ле Корбюзье занимался в основном озеленением кровель, а эксплуатируемые крыши сделал программным аспектом современной архитектуры сразу в разных странах мира, Сегодня, во многом благодаря этим людям, эксплуатируемая кровля стала неотъемлемой частью современного урбанизма, и все больше входит в быт городов, как важный композиционно— пространственный компонент объемно-планировочной и градостроительной структуры.

Очевидно, что особенно актуальным является использование площадей крыш в условиях крупных городов, где каждый квадратный метр земли стоит больших денег. Но не только высокая стоимость земли, разумеется, причина развития такого строительства. Сады и газоны на крышах закладывают больше с эстетической и экологической точки зрения, крыши подземных сооружений делают эксплуатируемыми в крайне практических целях — экономии городского места, и так далее.

В русле всеобщей глобализации градостроительства и развития масштабных городских интерьеров, эксплуатируемые крыши получили современный курс на развитие в прошлом веке, в основном, в Европе и Америке. Сегодня, когда американские небоскребы стали почти символом, эксплуатируемые крыши все же наиболее актуальны и популярны в городах Западной Европы, где сильно сказывается общий недостаток свободного места, а небоскребы не приняты (например, в Париже даже запрещены), и однообразная каменная застройка в европейских городах занимает около 80% всей площади.

История знает моменты, когда такие крыши были необходимостью — до сих пор в Ташкенте стоит монолитный башенный дом, построенный после разрушительного землетрясения 1966 года. Вместо привычных одно—двухэтажных домов с уютными внутренними двориками, где проходила вся жизнь семьи, люди должны были привыкнуть к совсем иному образу жизни в многоквартирном высотном здании. Чтобы в значительной степени возместить жильцам отрыв от привычной среды, через каждые три этажа здания устроили внутренние дворики, а в торцах площадок разместили бетонные контейнеры с растениями, Плоскую крышу здания отвели под сад с обширным бассейном, окруженным теневыми навесами с круговыми скамьями.

На Западе жители всегда стараются озеленить свой дом - на Брухфельдштрассе во Франкфурте это полностью сделано на кровлях - вся улица застроена зданиями с насаждениями на крышах, стены домов улицы образуют зигзагообразную линию, а крыши представляют собой зеленые террасы, использующиеся как место для семейного отдыха.

В Париже жители не мыслят своей жизни без кафе и ресторанов - и более всего эксплуатируемые кровли используются для ресторанов и кафе на крышах домов, и посетители имеют возможность наслаждаться не только кухней, но и видом на город.

На Венецианском бьеннале прошлого года одним из самых необычных проектов стала достройка японского архитектора Андо Тадао к одному из нью-йоркских зданий 1920—х годов. Крыша ничем не примечательного манхэттенского небоскреба была превращена в жилье экстра¬класса. Пентхаус это закрытая часть вершины здания, которая может использоваться для жилья, был задуман Андо как бетонный бокс в стеклянном футляре. Композиция включала в себя великолепный водный партер, но главным в проекте была, конечно, фантастическая панорама Манхэттена.

В нашей стране еще в XIX веке, в Москве, на крышах многоэтажных домов оборудовались небольшие (в то время крыши были скатные) смотровые площадки со столиками для чаепития, Вернулась традиция обустраивать кровли только в конце 90—х годов прошлого века. Традиции развиваются: в настоящее время самый большой проект с таким техническим решением — строящийся в центре Москвы, на Софийской набережной, многофункциональный огромный комплекс, называться он будет «Царевым Садом», сроком окончания строительства заявлено второе полугодие 2005 года.

В жилищном строительстве эксплуатируемые крыши также успешно применяются; интересный вариант использования кровли был найден при строительстве жилого дома в Москве, в районе Фили — Давыдково. Его особенность — сооружение автономной газовой котельной на крыше, Сооружение сэкономило городскому бюджету 77 млрд руб., которые пришлось бы потратить на реконструкцию теплоэлектроцентрали и теплосетей. Здесь же были применены встроенная трансформаторная подстанция, насосная станция водоснабжения, эффективные системы энергосбережения, диспетчерского обслуживания.

Реалии современного города таковы, что не использовать крыши зданий становится просто невозможно. И это, безусловно, очень положительная «невозможность». Современные технологии градостроительства вкупе с высоким уровнем дизайнерского мастерства позволяют сооружать на крышах сложные, часто с многоуровневым ландшафтом проекты не только красивые, но и предельно функциональные.

Кровли сегодня используют в самых различных целях: это пешеходные зоны и покрытия с ограниченной возможностью для ходьбы (гравийная засыпка), зеленая кровля (кровля-теплица, кровля-сад) и рекреационные зоны, зоны отдыха, кафе и рестораны, террасы, автостоянки, бассейны, детские, спортивные площадки. Эксплуатироваться могут, в принципе, любые крыши - как на высокоэтажных (в редком фильме голливудского производства нет кадра вертолетной панорамы, в котором видны ярко голубые бассейны на крышах небоскребов) зданиях, так и на покрытиях подземных объектов.

Устройство любой эксплуатируемой кровли — сложная инженерная задача, требующая в решении жесткого соблюдения ряда требований, соответствующих современным высокотехнологичным кровельным покрытиям.

По виду конструкции кровли разделяют на традиционную и инверсионную. Плоские кровли устроенные традиционным способом (традиционные), когда по слою пароизоляции укладывается утеплитель, а по нему, в свою очередь, укладывается гидроизоляционный ковер, обладают рядом больших недостатков:

• Не всегда удается обеспечить полную герметичность пароизоляционного слоя, из-за чего водяные пары проникают в толщу утеплителя и накапливаются в нем, поскольку плотный гидроизоляционный ковер препятствует испарению влаги;
• С течением времени, таким образом, в утеплителе скапливается много влаги, которая стекает вниз, образуя на потолке мокрые пятна;
• При отрицательных температурах вода замерзает, увеличивается в объеме и отрывает гидроизоляцию от основания;
• В процессе эксплуатации гидроизоляционный ковер подвергается климатическим и механическим воздействиям, что приводит к возникновению трещин, через которые вода проникает в помещение, образуются протечки, установить и ликвидировать причину которых бывает очень трудно и весьма накладно.

Все эти причины привели к иному подходу в создании эксплуатируемой крыши. Инверсионная кровля (от латинского inversio — переворачивание, перестановка) представляет собой альтернативное конструктивное решение традиционной плоской кровли, при этом практически лишенная указанных недостатков.

Отличие инверсионной кровли заключается в том, что ее конструкция «перевернута» по сравнению с традиционной, и слой утеплителя располагается не ПОД гидроизоляционным ковром, а НАД ним, Такая конструкция была разработана и реализована в строительстве после появления утеплителя «нового поколения» — твердого экструзионного пенополистирола, представляющего собой теплоизоляционный материал с равномерно распределенными закрытыми (замкнутыми) ячейками, который не впитывает воду, не набухает и не дает усадки, обладает высокой механической прочностью, химически стоек и не подвержен гниению. Эти свойства утеплителя позволяют расположить его над гидроизоляцией, для которой он является еще и защитой от внешних воздействий.

Инверсионная конструкция в целом позволяет предохранить гидроизоляционный ковер от разрушающего воздействия ультрафиолетовых лучей, резких перепадов температуры, циклов замораживания - оттаивания, а также механических повреждений, соответственно увеличивается и срок службы такой крыши, по сравнению с традиционной кровлей.

Именно такая - инверсионная конструкция кровли открывает дополнительные возможности для организации таких предполагающих большую нагрузку объектов, как автостоянки, пешеходных зоны, летние кафе и прочее.

Некоторые проблемы, безусловно, существуют и в инверсионной конструкции - например, влага, которая практически всегда присутствует между тепло— и гидроизоляцией, но в целом, многочисленные исследования, проведенные независимыми экспертами и проверяющими службами, показали высокую функциональную надежность и долговечность конструкции инверсионной эксплуатируемой кровли.

Общая специфика конструкции, сложности в эксплуатации

При проектировании эксплуатируемой крыши необходимо учитывать, что кроме требований, которые предъявляются к обычной крыше (защита внутренних помещений здания от внешних воздействий), она имеет ряд особенностей. Конструкция эксплуатируемой крыши должна быть такой, чтобы она выдерживала:

• значительные эксплуатационные нагрузки, как правило, неравномерно распределенные по площади поверхности
• ветровые нагрузки (внешние элементы конструкций следует выполнять из материалов, не подверженных выветриванию, растрескиванию, то есть из материалов с высокими прочностными показателями, а сами конструкции должны проектироваться с учетом предотвращения их отрыва при сильном ветре);
• воздействия корневой системы растений (при устройстве зеленой кровли).

При устройстве зеленых кровель необходимо дополнительно создавать системы полива и удаления избыточной влаги через систему водоотвода здания, часто приходится решать проблемы, связанные с эвакуацией людей с эксплуатируемой крыши и обеспечивать необходимые противопожарные мероприятия.

Наконец, необходимо помнить, что ремонт всякой эксплуатируемой крыши, в отличие от обычной, затруднен. Поэтому для ее устройства необходимы такие технические решения и материалы, которые гарантируют максимально возможный безремонтный срок службы.

Основные моменты кровельной организации

Несущие конструкции

Для расчетов несущих конструкций эксплуатируемых крыш применяются стандартные методы. Однако при этом принимают во внимание ряд дополнительных нагрузок, в частности, вибрационные. В процессе проектирования учитывают прогибы несущих балок, крепление перекрытий относительно опор здания и сопротивление сжатию всех задействованных в кровле материалов, работающих на распределение нагрузок.

Гидроизоляционный слой

Гидроизоляционный слой оказывается в толще конструкции «пирога» кровли. Поэтому при выборе типа гидроизоляции и технологии монтажа следует руководствоваться соображениями наибольшей надежности.

Мощение поверхности

Материал для мощения поверхности эксплуатируемой кровли должен иметь не только привлекательный вид, но и достаточную прочность, чтобы выдерживать нагрузки интенсивного движения транспорта и пешеходов. К тому же он должен надежно защищать нижележащие слои от механических повреждений.

Весьма перспективным является применение для поверхности эксплуатируемых крыш специальных, наливных композиций, в частности, из полиуретана. Они обеспечивают устойчивость к высокоинтенсивным нагрузкам, сохраняя герметичность в диапазоне эксплуатационных температур (от -50°С до +100°С) более 15 лет.

Отвод воды с поверхности

Система водоотвода должна обеспечивать сбор и отведение потоков, образующихся от дождевых осадков и от таяния снега, а также воды, используемой для полива растений (в случае «зеленой крыши»). При этом должны учитываться размер поверхности, уклон, наличие растительности, тип почвы и пр.

Как правило, материалы, используемые для мощения поверхности эксплуатируемой крыши, могут со временем терять герметичность из—за частичного разрушения, механических перемещений и деформаций в результате воздействия нагрузок и влаги. Поэтому, кроме обеспечения небольшого уклона крыши, в структуре кровельного «пирога» предусматривают специальный дренажный слой, беспрепятственно пропускающий воду. Он может состоять из пористого бетона, мелкого гравия, чистого крупнозернистого песка и т.д.

Удаление снега

При проектировании эксплуатируемой кровли следует предусмотреть меры по регулярной очистке ее поверхности от излишков снега механическим или иным способом.

Хорошо зарекомендовал себя способ удаления снега путем подогрева, как самой поверхности покрытия, так и воронок водостоков и лотков.

Теплоизоляция

Важнейший вопрос при проектировании эксплуатируемых кровель — выбор материала для теплоизоляции и определение местоположения теплоизоляционного слоя в конструкции кровельного «пирога»

Требования к теплоизоляту:

• высокая теплоизоляционная устойчивость (низкая теплопроводность);
• минимальное водопоглощение;
• пониженная горючесть;
• высокая прочность на сжатие;
• неизменность геометрических размеров;
• простота работы с материалом.

Настоятельная необходимость использования материалов с повышенной влагостойкостью и низким водопоглощением вызвана, в первую очередь, тем, что проникновение в структуру утеплителя паров воды, многократные циклы «замораживание—размораживание» в конечном итоге приводят к потере теплоизоляционных свойств и возможному разрушению материала. Последующий за этим ремонт кровли повлечет за собой очень ощутимые финансовые потери и массу неудобств. Поэтому для устройства эксплуатируемой кровли необходимы такие технические решения и материалы, которые гарантируют максимально возможный безремонтный срок эксплуатации кровли (до 80 лет).

Это был перечень общих мер по содержанию эксплуатируемой кровли, но в разных по назначению постройках, в каждом конкретном случае некоторым пунктам нужно будет уделять особое внимание -так, для устройства на крыше автостоянки должны быть усилены несущие конструкции, для сада или газона предусмотрен водоотвод и прочее.

Крыши объективного будущего

Недавно в одной из газет появилось, возможно, самое точное определение того, что представляет собой обычный населенный пункт: «По горизонтали - асфальт, по вертикали - бетон». Бетонные кварталы сами по себе есть угнетающее зрелище и из какого-нибудь окна на произвольном десятом этаже чаще всего зрителю открывается вид на бесконечное пространство серых плоских и серых покатых, на домах меньшей и большей этажности, но одинаково скучных крыш.

А между тем, существуют статистические данные об отрицательном воздействии подобных «архитектурных шедевров» на нервную систему проживающих в них горожан.

Перспективность кровельных конструкций сегодня очевидна, и ее предсказывали еще в начале XX века, когда большой известностью пользовались теоретические труды, проекты и постройки уже упоминаемого в статье градостроителя Шарля Ле Корбюзье, Любимым видом эксплуатируемой кровли у Ле Корбюзье были зеленые крыши. Он не представлял себе города будущего без крыш—садов, провозглашал его одной из «отправных точек современной архитектуры» и воплотил в жизнь множество проектов — от озеленения крыш небольших вилл до целого города Чандигарх в Индии с грандиозным ансамблем садов на крышах административных зданий.

Ле Корбюзье, как известно, исходил из эстетических соображений, но сегодня вот какими сведениями обладают ученые: этот проект был начат в 1993 году, в Санкт-Петербурге. На крышах одного из проектных институтов и девятиэтажного типового жилого дома были высажены овощи, цветы и саженцы плодовых культур. Тот же ассортимент растений выращивался на земельном участке у стен зданий. Сравнение содержания нитратов и тяжелых металлов в растениях, выращенных в открытом грунте и на крышах зданий, куда не попадают главные загрязнители городского воздуха - выхлопы автотранспорта, показало явное преимущество новой технологии.., и уже на следующий год была разработана программа, получившая название «Экологическая модель жилого дома» («Экодом»). Ныне эта программа перерастает в программу экологического оздоровления города

Современный город наступает на природу невиданными доселе темпами. Все меньше остается в его пределах земли, не занятой застройкой и транспортными магистралями, не скованной асфальтом и другими твердыми покрытиями, а воздух все больше загрязняется выбросами веществ, губительных для человека и всего живого, и потому упор Ле Корбюзье на зеленые крыши оправдан — экономичность, экологичность, эстетичность - провозглашены сегодня девизами будущего градостроительства. И оно не представимо без все большего освоения кровельных площадей.

Очевидно, что эксплуатируемые кровли, как область строительства, в самом ближайшем будущем будет развиваться - стремительно и технологично, делая нас свидетелями грандиозных по замыслу и гениальных в решении зданий, доказывающих в очередной раз: архитектура - это великое искусство, а инженеры - это художники, рисующие придуманный город на самом сложном из всех полотен - в настоящей реальности.

Александра Белова, г. Санкт-Петербург