4 х скатная шатровая крыша. Конструкция стропильной системы четырехскатной крыши

Строительство каркаса для крыши с четырьмя скатами – непростой процесс с характерными технологическими особенностями. При возведении используются собственные конструктивные составляющие, отличается последовательность производства работ. Зато результат поразит эффектной формой и стойкостью при отражении атмосферных атак. И домашний мастер сможет гордиться личными достижениями на поприще кровельщика.

Однако прежде чем решиться на устройство подобной конструкции, стоит ознакомиться с алгоритмом, согласно которому сооружается стропильная система четырехскатной крыши и со спецификой ее устройства.

Класс четырехскатных крыш объединяет два вида конструкций, напоминающих в плане квадратный и прямоугольный конверт. Первая разновидность называется шатровой, вторая – вальмовой. На фоне скатных аналогов их выделяет отсутствие фронтонов, именуемых в кровельном деле щипцами. В сооружении обоих вариантов четырехскатных конструкций используются наслонные и висячие стропила, установка которых производится в соответствии со стандартными технологиями сооружения скатных стропильных систем.

Характерные отличия в рамках четырехскатного класса:

• У шатровой крыши все четыре ската имеют форму равнобедренных треугольников, вершины которых сходятся в одной наивысшей точке. Конька как такового в шатровой конструкции нет, его функцию выполняет центральная опора в наслонных системах или вершина висячей фермы.
• У вальмовой крыши пара основных скатов имеет трапециевидную конфигурацию, а вторая пара треугольную. От шатрового собрата вальмовая конструкция отличается обязательным присутствием конька, к которому примыкают трапеции верхними основаниями. Треугольные скаты, они же вальмы, примыкают к коньку вершиной, а их стороны состыкованы с наклонными сторонами трапеций.

Исходя из конфигурации крыш в плане, ясно, что шатровые конструкции принято водружать над квадратными строениями, а вальмовые над прямоугольными домами. В качестве покрытия подходят как мягкие, так и . Характерную квадратную или прямоугольную форму повторяют чертежи стропильной системы четырехскатной крыши с четко обозначенным расположением элементов в плане и вертикальными проекциями скатов.

Нередко вальмовые и шатровые системы вкупе используются в строительстве одного объекта или эффектно дополняют двускатные, односкатные, ломаные и другие крыши.

Опираться конструкции с четырьмя скатами могут непосредственно на верхний венец деревянного дома или на мауэрлат, служащий верхней обвязкой кирпичных или бетонных стен. Если под каждую стропилину можно найти верхнюю и нижнюю опоры, кровельный каркас сооружается по наслонной технологии.

Установка наслонных стропильных ног проще и доступней для неопытного домашнего кровельщика, которому необходимо учесть, что:

• При жестком креплении верхней и нижней пятки стропилин металлическими уголками или с помощью опорной деревянной накладки потребуется усиленное крепление мауэрлата, потому что на него будет передаваться распор.
• При жесткой фиксации верхней пятки и шарнирном креплении низа стропилины усиливать крепление мауэрлате не нужно, т.к. при превышении нагрузки на кровлю шарнирное крепление, например на ползунах, позволит стропилине слегка сместиться, не создавая давления на мауэрлат.
• При шарнирном креплении верха стропилин и жесткой фиксации низа распор и давление на мауэрлат также исключено.

Вопросы крепления мауэрлата и тесно связанного с ним способа установки стропильных ног по правилам решаются на стадии проектирования дома. Если у строения нет внутренней несущей стены или нет возможности соорудить надежные опоры под центральную часть крыши, кроме висячей схемы сборки стропильной системы ничего не подойдет. Правда в большинстве случаев применяется наслонный метод сооружения, для реализации которого надо заранее предусмотреть несущую опору внутри строения.

В устройстве стропильных систем для шатровых и вальмовых четырехскатных крыш используются специфические конструктивные элементы, это:

• Диагональные стропильные ноги, формирующие хребтовые соединения скатов. В вальмовых конструкциях диагонали, они же накосные стропила, соединяют консоли конькового прогона с углами крыши. В шатровых системах накосные ноги соединяют вершину с углами.
• Нарожники, или стропильные полуноги, устанавливаемые перпендикулярно карнизам. Опираются они на диагональные стропилины, располагаются параллельно друг дружке, потому отличаются разновеликой длиной. Нарожники формируют плоскости шатровых и вальмовых скатов.

Диагональными стропилинами и нарожниками пользуются также для сооружения ендов, только устраиваются тогда вогнутые углы крыши, а не выпуклые как вальмовые.

Вся сложность сооружения каркасов для крыш с четырьмя скатами заключается в установке диагональных стропилин, определяющих результат формирования конструкции. Кроме того накосы обязаны стойко держать нагрузку в полтора раза большую, чем рядовые стропильные ноги скатных крыш. Потому что они по совместительству работают коньком, т.е. опорой для верхней пятки нарожников.

Если вкратце описать процедуру строительства наслонного каркаса для четырехскатной крыши, то уложиться можно в несколько этапов:

• Устройство мауэрлата по кирпичным или бетонным стенам. Процесс устройства мауэрлата по стенам из бревна или бруса можно упразднить, т.к. его с успехом может заменить верхний венец.
• Установка центральной опоры для шатровой конструкции или опорного каркаса основной части вальмовой крыши.
• Монтаж обычных наслонных стропилин: пары для шатровой крыши и определенного проектным решением ряда для вальмовой конструкции.
• Установка диагональных стропильных ног, соединяющих углы систем с вершиной опоры или крайними точками конька.
• Изготовление по размеру и крепление нарожников.

В случае применения висячей схемы каркаса стартом строительства шатрового каркаса будет установка треугольной стропильной фермы по центру. Началом монтажа четырехскатной вальмовой стропильной системы станет установка ряда стропильных ферм.

Строительство вальмовой стропильной системы

Разберем один из распространенных примеров устройства вальмовой крыши с наслонными стропильными ногами. Опираться им предстоит на балки перекрытия, уложенные поверх мауэрлата. Жесткое крепление врубкой будет использовано только для фиксации верха стропильных ног на коньковом прогоне, благодаря чему в усилении крепежа мауэрлата необходимости нет. Габариты коробки приведенного в примере дома 8,4×10,8м. Реальные размеры крыши в плане увеличатся с каждой из сторон на величину карнизного свеса, на 40-50см.

Устройство основания по мауэрлату

Мауэрлат – элемент сугубо индивидуальный, метод его установки зависит от материала стен и архитектурных особенностей постройки. Способ укладки мауэрлата планируется по правилам в период проектирования, потому что для надежной фиксации мауэрлата рекомендовано:

• Легкие пенобетонные, газосиликатные и подобные стены оборудовать армированным ж/б поясом, залитым по периметру, с установленными в период заливки анкерами для крепления мауэрлата.
• Кирпичные стены окантовывать бортиком в один-два кирпича по наружному краю так, чтобы вдоль внутреннего края образовался уступ под укладку деревянной рамы. Во время кладки между кирпичами закладываются деревянные пробки для крепления мауэрлата скобами к стене.

Изготавливается мауэрлат из бруса размером 150×150 или 100×150мм. Если предполагается эксплуатация подкрышного пространства, брусья желательно взять потолще. В единую раму брус соединяют косыми врубками. Затем участки соединения усиливают саморезами, обычными гвоздями или глухарями, а углы укрепляют скобами.

Поверх выровненного в горизонт мауэрлата, сооруженного оптимальным для конкретного здания способом, производится укладка балок перекрытия. Используется брус сечением 100×200мм. Первым делом укладывается балка, проходящая точно вдоль центральной оси постройки. В примере длины бруса для сооружения цельных балок не хватает, потому они собираются из двух брусьев. Место состыковки должно располагаться над надежной опорой. В примере опорой служит внутренняя несущая стена.

Шаг между балками перекрытия 60см. Если обустраиваемая коробка не отличается идеальными параметрами, как это и бывает в большинстве ситуаций, расстояние между балками можно немного менять. Подобная корректировка позволяет слегка «загладить» огрехи строительства. Между крайними балками с обеих сторон и стенками дома должен остаться просвет шириной 90см, необходимый для установки выносóв.

Т.к. балки перекрытия самостоятельно смогут сформировать только два карнизных свеса, к их торцам присоединяются короткие полубалки перекрытия – выносá. Устанавливают их сначала только в районе основной части вальмовой крыши, точно там, где предстоит монтировать стропильные ноги. К мауэрлату выносá прибивают гвоздями, к балке крепят винтами, крупнокалиберными гвоздями, нагелями, усиливают крепеж уголками.

Сооружение коньковой части

Центральная часть вальмовой крыши представляет собой обыкновенную двускатную конструкцию. Стропильную систему для нее устраивают согласно правилам, которые диктует . В примере есть некоторые отступления от классической трактовки скатного принципа: не используется лежень, на который по традиции устанавливают опоры для конькового прогона. Работу лежня придется выполнять центральной балке перекрытия.

Для того чтобы построить коньковую часть стропильной системы вальмовой крыши надо:

• Соорудить опорный каркас для стропильных ног, верх которых будет опираться на коньковый прогон. Прогон опираться будет на три опоры, центральная из которых устанавливается прямо на центральную балку перекрытия. Для установки двух крайних опор сначала укладываются два поперечных бруска, перекрывающих не менее пяти балок перекрытия. Устойчивость повышена с помощью двух подкосов. Для изготовления горизонтальных и вертикальных деталей опорного каркаса использовался брусок сечением 100×150мм, подкосы сделаны из доски 50×150мм.
• Изготовить стропильные ноги, для которых нужно сначала сделать шаблон. Доска подходящих размеров прикладывается к месту установки, на ней прочерчиваются линии будущих запилов. Она-то и будет шаблоном для поточного производства стропилин.
• Установить стропильные ноги, оперев их врубкой на коньковый прогон, а нижней пяткой на расположенный напротив вынос.

Если бы балки перекрытия укладывались поперек коробки, то стропила основной части крыши опирались бы на балки перекрытия, что гораздо надежней. Однако в примере они опираются на выноса, потому под них необходимо устроить дополнительные мини-опоры. Подпорки эти следует расположить так, чтобы нагрузка от них и расположенных выше стропилин передавалась на стены.

Затем монтируются по три ряда выносов с каждой из четырех сторон. Для удобства реализации дальнейших действий контур крыши оформляется карнизной доской. Прибить к балкам перекрытия и выносам ее нужно строго горизонтально.

Установка угловых выносов

В ограниченном карнизной доской пространстве остались угловые участки, незаполненные деталями стропильной системы. Здесь потребуются угловые выноса, для монтаж которых осуществляется следующим образом:

• С целью обозначения направления установки натягиваем шнурку. Натягиваем от точки условного пересечения крайней опоры каркаса с балкой перекрытия до угла.
• Сверху по шнурке прикладываем брусок на положенное ему место. Придерживая брусок, снизу очерчиваем линии спилов в месте пересечения бруском балки перекрытия и углового соединения карнизных досок.
• Готовый вынос с отпиленными излишками прикрепляем к мауэрлату и к балке перекрытия уголками.

Аналогично изготавливаются и монтируются оставшиеся три угловых выноса.

Монтаж диагональных стропилин

Диагональные, они же накосные, стропильные ноги делают из двух сшитых между собой досок с сечением равным размерам рядовых стропилин. В примере одна из досок будет расположена слега выше второй из-за разницы в углах наклона вальм и трапециевидных скатов.

Последовательность работ по изготовлению и установки накосов:

• От высшей точки конька натягиваем шнурку к углам и к центральной точке ската. Это вспомогательные линии, по которым мы будем отмечать предстоящие запилы.
• Плотницким угломером – малкой замеряем угол между шнуркой и верхним боком углового выноса. Так определяется угол нижнего запила. Предположим, он равен α. Угол верхнего запила вычисляем по формуле β = 90º – α.
• Под углом β спиливаем один край произвольного обрезка доски. Прикладываем его к месту верхнего крепления, совместив ребро этой заготовки со шнуркой. Очерчиваем излишки, мешающие плотной установке. По намеченным линиям нужно снова пилить.
• Под углом α отпиливаем нижнюю пятку на еще одном обрезке доски.
• Изготавливаем первую половинку диагональной стропилины, используя шаблоны верхнего и нижнего опирания. Если цельной доски не хватает по длине, можно срастить два отрезка. Срастить их можно посаженным на саморезы метровым куском дюймовки, расположить его следует с наружной стороны сооружаемой накосной ноги. Устанавливаем готовую первую часть.
• Вторую часть накосной стропилины делаем аналогично, но учитываем, что она должна быть чуть ниже первой своей половины. Участок соединения досок в один элемент не должен совпадать с участком сращивания досок первой половины накоса.
• Сшиваем две доски гвоздями в разбежку с шагом 40-50 см.
• По шнурке, протянутой к центру ската, чертим линию, по которой нужно будет скорректировать запил для состыковки его со смежной накосной стропилиной.

Следуя описанному алгоритму, надо установить и еще три диагональные ноги. Под каждую из них следует установить опоры в месте присоединения угловых выносов к балкам. Если пролет более 7,5м, ближе к коньку по диагональ устанавливается еще одна опора.

Изготовление и монтаж вальмовых стропил

Шнурка между вершиной конька и центром ската уже натянута. Она служила осью для очерчивания запилов, а сейчас по ней нужно отмерить угол γ и вычислить угол δ = 90º – γ. Не отступая от проверенного пути, заготавливаем шаблоны для верхнего и нижнего опирания. Верхний обрезок прикладываем к предназначенному ему месту и отмечаем на нем линии запилов для плотного вхождения между диагональных стропилин. По заготовкам делаем центральную ногу вальмы и фиксируем ее, где полагается.

В пространство между угловыми выносами и карнизной доской устанавливаем короткие выноса для придания жесткости конструкции и для обеспечения прочной фиксации крайних, самых коротких нарожников. Далее следует заняться изготовлением шаблонов для самих нарожников:

• Обрезок доски запилим под углом δ и приложим его к месту крепления к диагональной стропилине.
• Очерчиваем по факту излишки, которые нужно еще раз спилить. Полученный шаблон используется в изготовлении всех нарожников, например правой части вальмы. Для левой части верхний шаблон будет подпиливаться с противоположной стороны.
• В качестве шаблона для нижней пятки нарожников используем обрезок доски, отпиленный под углом γ. Если все предыдущие действия выполнялись правильно, то этот шаблон применяется для изготовления нижних узлов крепления всех остальных нарожников.

В соответствии с фактической длиной и «показаниями» шаблонов изготавливаются нарожники, необходимые для формирования плоскостей вальм и незаполненной рядовыми стропильными ногами частей основных скатов. Устанавливают их так, чтобы верхние узлы крепления нарожников к диагональным стропилинам располагались в разбежку, т.е. верхним соединительным узлам смежных скатов не следует сходиться в одном месте. Крепятся нарожники к накосной стропильной ноге уголками, к балкам перекрытия и выносам так, как разумнее и удобнее: уголками или металлическими зубчатыми пластинами.

В основе технологии устройства шатровой крыши заложены уже знакомые вальмовые принципы. Правда, коньковой части стропильной системы в их конструкции нет. Начинается сооружение с установки центральной опоры, к которой присоединяются накосные стропилины, а следом уже и нарожники. Если в сооружении крыши конвертом используется висячая технология, то первой устанавливается готовая стропильная ферма.

Предлагаем вам воспользоваться нашим бесплатным онлайн калькулятором для расчетов стройматериала при устройстве вальмовой крыши – и следуйте инструкциям.

Полезные видео-инструкции

Кратко с последовательностью и правилами монтажа стропильной системы четырехскатной крыши шатровой и вальмовой категорий ознакомит видео:

Ознакомившись со спецификой устройства и усвоив тонкости монтажа крыш с четырьмя скатами, можно смело приступать к реализации планов по ее сооружению.

Крыша является не менее важным элементом дома, чем фундамент и стены. Её конструкция задаёт настроение всему архитектурному ансамблю, делает здание аккуратным и привлекательным. Четырёхскатная крыша приобрела широкую популярность не только из-за высокой надёжности и внешней притягательности, но и вследствие появившейся возможности обустраивать дополнительные сооружения - мансардные и слуховые окна, эркеры и т. д. Несмотря на то, что монтаж подобной кровли немного дороже и сложнее двускатной конструкции, её всё так же несложно построить своими руками.

Преимущества четырёхскатных крыш перед двускатными конструкциями

Одной из основных задач, которая появляется ещё на этапе проектирования собственного дома, является выбор типа крыши. Наличие множества вариантов среди двускатных и четырёхскатных конструкций требует ответа на вопрос, какой кровле отдать предпочтение. И хоть эстетика сооружения играет не последнюю роль, на передний план всё же выступают критерии надёжности и практичности.

Двускатная крыша представляет собой классическое сооружение, которое образуют два противоположных ската и пара вертикальных торцевых частей, именуемых фронтонами. Просторное подкровельное пространство позволяет обустраивать мансарду, жилое помещение или использовать чердак в бытовых целях.

Классическую двускатную крышу легко узнать по паре прямоугольных скатов, которые примыкают друг к другу по центральной оси здания, и двум треугольным фронтонам с его торцов

Сооружения этого типа в силу своей простоты и практичности длительное время оставались самыми популярными в индивидуальном строительстве. Вместе с тем зависимость геометрии кровли от размеров строения, а также усложнение и удорожание конструкции при обустройстве мансарды вынуждало к поиску других, более практичных и функциональных вариантов. И они нашлись в виде разнообразных четырёхскатных крыш, которые в своей основе имеют пару треугольных и два трапециевидных ската. Последние нередко называют вальмами, а саму крышу - вальмовой. При возведении конструкции этого типа отпадает необходимость во фронтонах и появляется возможность сделать здание более современным и оригинальным.

Скаты простейшей вальмовой крыши определяют поверхности в виде двух трапеций и пары треугольников

Можно назвать несколько преимуществ вальмовых крыш перед традиционными двускатными сооружениями:

• возможность обустройства чердачных окон прямо на скатах;
• увеличенная прочность, надёжность и устойчивость стропильной системы;
• повышенная стойкость к погодным факторам;
• возможность увеличения площади чердачного помещения простым уменьшением ширины основания вальмы;
• более равномерное распределение веса кровли;
• улучшенный температурный режим при обустройстве мансардного помещения.

Пусть вас не введут в заблуждение многочисленные достоинства более стильной четырёхскатной кровли - есть у неё и недостатки. К ним относится более сложная конструкция, незначительное уменьшение размера чердачного помещения и неэкономное расходование кровельного материала. Что же касается расходов, то бюджет, который потребуется на сооружение той и другой кровли, отличается незначительно.

Четырёхскатная крыша не является ноу-хау в архитектуре - её конструкция известна с глубокой древности

Классификация вальмовых крыш

Различия в форме зданий, а также требования к функциональности и практичности традиционной вальмовой кровли способствовали появлению множества вариаций. Если не рассматривать самые экзотические из них, то можно выделить несколько основных типов четырёхскатных крыш.

1. Традиционная вальмовая кровля, боковые скаты которой доходят до уровня карниза. Для сооружения её основных поверхностей применяют прямые стропила, а рёбра вальм образуют брусья, отходящие от окончаний конька. Проработанная конструкция и распределение веса кровли на увеличенную площадь позволяет не только расположить свесы на одной линии, но и увеличить их вылет. Благодаря этому фасад здания надёжно защищается от дождя даже при сильных порывах ветра.

   
   В скаты классической вальмовой крыши нередко встраивают элементы остекления

2. Шатровую крышу можно установить на дом, который в плане имеет форму квадрата. Особенностью такой конструкции являются скаты одинаковой конфигурации. Их рёбра сходятся в одну точку, а вальмы имеют форму равнобедренных треугольников.

   
   Шатровые крыши широко используются в современном индивидуальном строительстве

3. Полувальмовые крыши получили своё название из-за укороченных вальм. В отличие от традиционной кровли, их длина уменьшается в 1.5–3 раза по сравнению с размерами основных скатов.

   
   Боковые скаты полувальмовых крыш имеют укороченную длину, поэтому до линии карниза не достают

4. Датская полувальмовая кровля имеет небольшой фронтон под коньком и короткую вальму со стороны карниза. Подобная конструкция позволяет устанавливать элементы вентиляции и освещения непосредственно в вертикальный торец кровли, тем самым исключая необходимость в установке мансардных окон.

   
   Датский проект хорош тем, что позволяет с лёгкостью обустраивать чердачные помещения

5. Полувальмовая голландская крыша имеет вертикальный фронтон, разделяющий вальму на два коротких ската. Стропильная система «голландки» хоть и имеет повышенную сложность, но зато позволяет сделать более просторным и практичным чердачное помещение. Кроме того, эта конструкция отлично подходит для монтажа вертикального остекления в мансарде.

   
   Построенная по голландскому проекту крыша пока ещё редко встречается в нашей местности

6. Ломаная четырёхскатная крыша имеет несколько скатов разного размера на одном склоне. Благодаря их различному наклону удаётся увеличить объём подкровельного пространства. Хоть ломаную конструкцию и нельзя назвать простой, дома с такой кровлей встречаются очень часто. Причиной популярности является возможность обустроить дополнительные жилые комнаты на верхнем ярусе. По этой причине крышу с ломаными скатами нередко называют мансардной.

   
   Ломаная крыша несколько утяжеляет архитектуру здания, но зато позволяет обустроить несколько жилых помещений в чердачном пространстве

Существуют и более сложные сооружения из множества вальм, а также те, в которых четырёхскатная крыша комбинируется с кровельными системами других типов. Проектирование и монтаж такой кровли требует многолетнего опыта и знаний, поэтому строительство мудрёной крыши лучше поручить специалистам.

Проектирование четырёхскатных крыш

При разработке вальмовой крыши учитывают все виды нагрузок, которые на неё будут воздействовать. Для этого следует в первую очередь решить несколько важных вопросов:

• целевое назначение чердачного пространства;
• материал кровли;
• степень атмосферного воздействия в регионе строительства.

На основании этих факторов определяют степень наклона скатов и площадь кровли, выполняют расчёт нагрузок и принимают решение о конструкции и параметрах стропильной системы.

Геометрические параметры скатов

Угол наклона скатов зависит от снеговой и ветровой нагрузки, поэтому варьируется в очень широких пределах - от 5 до 60 градусов. В районах с дождливой погодой и высоким снеговым покровом возводят крыши с покатостью от 45 до 60 градусов. Если же регион отличается сильными ветрами и минимальным количеством осадков, то уклон можно уменьшать вплоть до самого минимума.

Определяя угловые параметры кровли, необходимо обязательно учитывать, каким материалом она будет укрыта:

• шиферные листы, ондулин, кровельный металл и рулонные материалы укладывают на скаты с уклоном от 14 до 60 градусов;
• черепицу монтируют на поверхности со степенью покатости от 30 до 60 градусов;
• рулонное покрытие используют на покатых скатах - от 5 до 18 градусов.

Определившись с углом наклона крыши, совсем нетрудно рассчитать, на какой высоте окажется конёк. Для этого используют простые тригонометрические формулы для прямоугольного треугольника.

Площадь кровли

Даже самая сложная вальмовая крыша состоит из отдельных скатов, повторяющих контуры простейших геометрических фигур, поэтому чаще всего для расчётов достаточно знать линейные размеры основания и углы наклона вальм.

Для определения квадратуры крыши необходимо сложить площади скатов, из которых она состоит

Общую площадь кровли вычисляют, суммируя квадратуру отдельных вальм. Скаты сложной конфигурации разделяют на несколько простых поверхностей, после чего проводят отдельные вычисления для каждой из них.

Принципы расчёта геометрических параметров четырёхскатных крыш основаны на вычислениях для простых поверхностей

Расчёт нагрузок

Нагрузки, воздействующие на четырёхскатную крышу, разделяются на два вида:

• постоянные,
• периодические.

К первым относится вес кровельных материалов, стропил, обрешётки и других деталей каркаса. Вторые - это усилия, которые оказывают осадки и сила ветра. Кроме того, при расчёте следует учитывать полезную нагрузку в виде разнообразных инженерных систем и коммуникаций, прикреплённых к элементам стропильной системы.

Ориентируясь на СНиП, при проектировании крыши необходимо принимать снеговую нагрузку 180 кг/кв. м. При опасности накопления снега на крыше этот параметр повышается до 400–450 кг/кв. м. Если же кровля имеет угол наклона скатов более 60 градусов, то снеговую нагрузку можно не учитывать - на поверхностях с такой крутизной склонов осадки не задерживаются.

Сила ветровых нагрузок значительно меньше - до 35 кг/кв. м. Если уклон крыши составляет от 5 до 30 градусов, то воздействием, которое оказывает ветер, можно пренебречь.

Приведённые выше параметры атмосферных воздействий являются усреднёнными величинами, принятыми для средней полосы. Выполняя расчёты, следует использовать поправочные коэффициенты в зависимости от региона строительства.

Расчёт стропильной системы

При расчёте стропильной системы определяют шаг стропил и максимальную нагрузку, которую они могут нести. На основании этих данных принимают решение об установке раскосов, которые способствуют перераспределению нагрузки, и затяжек, предохраняющих каркас от расшатывания.

Основная нагрузка вальмовой кровли приходится на диагональные стропила

Наличие вальм на четырёхскатных крышах, кроме обычных стропил, требует устанавливать ещё и диагональные (по-другому, накосные) - те, что крепятся к коньку и направляются к углам здания. Их длина больше поперечных узловых элементов кровли. Кроме того, к диагональным рёбрам крепятся укороченные элементы - нарожники. По сравнению с обычными стропилами, накосные ноги испытывают увеличенную в 1.5–2 раза нагрузку, поэтому их сечение удваивают, а для обеспечения многопролётности подпирают одной-двумя стойками.

Нередко вальмовые крыши имеют усложнённую стропильную систему, которая, в отличие от простой четырёхскатной конструкции, оказывает дополнительную нагрузку в местах установки вертикальных опор. Эту особенность следует обязательно учитывать при расчёте прочности деревянного каркаса кровли.

Расстояние укладки стропил называют шагом и определяют исходя из длины стропильной ноги и сечения используемого пиломатериала. Определять этот параметр удобнее всего по специальным таблицам, одна из которых приводится ниже.

Таблица: зависимость сечения и шага стропил от их длины

Проводимые вручную расчёты достаточно трудоёмки. Для сокращения времени проектирования можно воспользоваться одним из онлайн-калькуляторов для определения параметров вальмовых крыш. С его помощью можно определить не только геометрические параметры, но и массу других не менее важных факторов:

• количество влаго- и теплоизоляции с учётом нахлестов;
• количество кровельного материала, включая образующиеся при раскрое отходы;
• объём пиломатериалов, необходимых для обустройства стропильной системы;
• длину свесов и т. д.

Видео: использование строительного калькулятора для расчёта кровли

Какие материалы понадобятся для сборки стропильной системы

Для постройки вальмовой крыши лучше всего подходит брус и доска из лиственницы, сосны и другой древесины хвойных пород. Выбирая материал для строительства, необходимо тщательно отбраковывать дефектные доски. Повреждение грибком, сучки и трещины снижают прочность досок и влияют на долговечность кровли. При влажности древесины более 22% пиломатериалы штабелируют на открытом воздухе и просушивают. Следует понимать, что недосушенные доски может покоробить, а это, в свою очередь, приведёт к нарушению геометрии кровли с возможным повреждением финишного покрытия.

Для сборки деревянного каркаса используется прямоугольный брус сечением от 80х80 мм до 150х150 мм - точные параметры определяются расчётным путём или с помощью приведённой выше таблицы. Как альтернативу, можно использовать доску сечением 50х100 мм или 50х200 мм. Если есть необходимость усилить стропильную ногу, то используют спаренные доски.

Для надёжного крепления, а также увеличения жёсткости деревянного каркаса, применяют стальные скобы и другие металлические элементы. Нередко под особо нагруженные коньковые прогоны устанавливают не деревянные, а стальные опоры. Комбинированные каркасы имеют увеличенную прочность и надёжность.

Особенности стропильной системы

Чтобы правильно спроектировать и установить четырёхскатную кровлю, необходимо детально разобраться с её конструкцией, а также особенностями обустройства вальмовых крыш наиболее распространённых видов.

Устройство стропильной системы в деталях

Каркас вальмовой крыши состоит из большинства таких же деталей, что и двускатной, но более сложная стропильная система требует монтажа дополнительных элементов. При детальном рассмотрении можно обнаружить такие составляющие:

Все эти элементы можно найти в четырёхскатной крыше любого типа. Исключение составляет лишь шатровая кровля, которая боковых стропил и конькового бруса не имеет.

В деревянных и каркасных домах стропильная система монтируется без мауэрлата. В первом случае его функции берут на себя крайние венцы, а во втором - верхняя обвязка.

Разновидности стропильных систем вальмовых крыш

Поскольку основу стропильной системы вальмовой крыши составляют накосные стропила, при монтаже кровельного каркаса необходимо придерживаться следующих правил:

1. В конструкциях, где накосные ноги испытывают увеличенную нагрузку, для их изготовления используют брус удвоенной толщины.
2. Сращивание отдельных частей диагональных стропил выполняют в местах с максимальной нагрузкой (чаще всего - в верхней их части) и укрепляют при помощи подкосов и вертикальных стоек, установленных под углом 90° к стропильным ногам.
3. При изготовлении накосных стропил следует предусматривать запас на подрезку по месту, поэтому расчётную длину бруса увеличивают на 5–10%.
4. Ответственные узлы соединения накосных стропильных ног необходимо усилить металлическими крепёжными элементами - скобами, скрутками или перфорированными строительными полосами.

При выборе стропильной системы необходимо обязательно учитывать размер здания и наличие внутренних опор или капитальных простенков. Исходя из конкретных условий, выбирают схему с висячими или наслонными стропилами.

Система с висячими стропилами

Кровельная конструкция с висячими стропилами не имеет опор по средней линии, поэтому основной вес приходится на стены внешнего периметра. Эта особенность проявляет себя в перераспределении внутренних усилий - стропильная система подвергается сжимающим и изгибающим нагрузкам. Что же касается стен, то на них передаются значительные распирающие усилия. Чтобы устранить этот фактор, каждую пару стропил соединяют между собой так называемыми затяжками - перемычками из деревянного бруса или металлопроката.

Затяжка может располагаться как у основания стропильных ног, так и выше. В первом случае перемычка будет исполнять ещё и роль поперечной балки, что является удачным вариантом при строительстве мансардной кровли. Если же затяжка будет установлена в районе средней линии или выше, то она будет выполнять лишь функцию закрепляющего звена. Следует отметить, что от такого, казалось бы, незначительного момента, как высота установки затяжек, зависит стоимость стропильной системы. Чем выше будут расположены поперечные перемычки, тем больше должно быть сечение всех составляющих деревянного каркаса.

Вальмовые крыши с наслонными и висячими стропилами имеют отличия между опорными элементами конструкции

Конструкция с наслонными стропилами

Вальмовая крыша с наслонными стропилами подходит лишь для тех домов, внутреннее пространство которых разделяется на две равные части капитальной стеной или установленными для поддержки перекрытия опорными столбами. В этом случае нижний край стропильных ног опирается на мауэрлат, а средняя часть - на несущий простенок. Наличие дополнительных точек опоры позволяет разгрузить элементы стропильной системы, сняв с них, а также со стен здания знакопеременные горизонтальные усилия. Как и кровельные балки, стропила начинают работать лишь на изгиб. Каркас с наслонными стропилами становится более жёстким и прочным по сравнению с той конструкцией, в которой используются стропила безопорного типа. И это при том что в первом случае можно использовать брус меньшего сечения. А это способствует уменьшению веса деревянного сооружения и снижает расходы на закупку пиломатериалов.

Монтаж четырёхскатной крыши

Сборку стропильной системы необходимо выполнять в строго определённом порядке. Это необходимо для того, чтобы правильно установить и закрепить все конструктивные элементы кровли.

1. Для перераспределения нагрузки, которую оказывают на стены кровельная конструкция, ветер и осадки, на внешние стены укладывают мауэрлат. В индивидуальном строительстве для этих целей применяют брус сечением не менее 100х150 мм. Для крепления продольных балок конструкции используют анкерные шпильки. Их необходимо закладывать в верхние ряды кладки ещё на этапе возведения стен. Гидроизоляцию мауэрлата выполняют при помощи двух слоёв рубероида, который укладывают поверх несущих стен.

   
   Мауэрлат к несущей стене крепят при помощи болтов или анкеров

2. При необходимости установки вертикальных опор, на несущие простенки укладывают лежни. Для горизонтального выравнивания элементов стропильной системы используют деревянные подкладки. В дальнейшем это значительно упростит установку стоек и прогонов. Если капитальные перегородки планом здания не предусмотрены, то вертикальные опоры монтируют на балках перекрытий. Для этого их усиливают, сращивая две доски 50х200 мм или используя один брус 100х200 мм.

   
   Опора вертикальных стоек на балки допускается только в том случае, если конструкция будет покоиться на капитальном простенке

3. Выставляют опорные стойки. Для их выравнивания пользуются отвесом или лазерным уровнем, после чего устанавливают временные подпорки. Для крепления вертикальной опоры к лежню или горизонтальной балке используют металлические уголки и пластины.
4. Поверх стоек укладывают прогоны. Традиционная вальмовая кровля нуждается в монтаже одного прогона, который, собственно, и образует конёк. Шатровые конструкции нуждаются в монтаже четырёх прогонов. Как и при монтаже стоек, крепление выполняют при помощи металлических уголков и саморезов.

   
   Коньковый прогон можно крепить как непосредственно к стропильной ноге, так и посредством деревянных накладок

5. Подготовка стропил. Боковые стропильные ноги простых четырёхскатных крыш монтируют точно так же, как и наслонные на двускатной кровле. Сначала следует сделать шаблон. Для этого со стороны крайней опоры к коньку прикладывают доску такой же ширины, как и стропила. Её толщина не должна превышать 25 мм - шаблон должен быть лёгким. На этой доске отмечают запил, необходимый для надёжной опоры и точного прилегания стропильной ноги к коньковому брусу, а также вырез, соответствующий месту стыкования с мауэрлатом. Отмеченные места выпиливают и далее используют для быстрой подготовки стропильных ног.

   
   Изготовление шаблона сможет сократить время подготовки стропил к монтажу

6. Прикладывая изготовленный образец к прогонному брусу, необходимо проверить, нужна ли точная подгонка стропила. При наличии зазоров, запилы в стропиле выполняют с учётом поправок. После того, как все опорные ноги будут готовы, их выставляют с шагом 50–150 см и прикрепляют к мауэрлату и коньку. Для монтажа лучше всего подходят скобы, но можно брать и мощные металлические уголки.
7. Как уже говорилось, диагональные стропила изготавливают из срощенных досок или бруса увеличенного сечения. Для их монтажа также понадобится шаблон, который подготавливают в полном соответствии с описанным выше способом. Поскольку накосные стропила одной стороной примыкают к углу мауэрлата, а другой опираются на стойки, запил выполняется под углом 45° к плоскости.

   
   Раскладку стропил и нарожников на вальмовой крыше выполняют по шаблону

8. В промежутках между накосными стропилами крепят нарожники. Их шаг соответствует расстоянию между стропилами, а точками опор выступают диагональные ноги и мауэрлат. Нагрузку, которую испытывают нарожники, не сравнить с тем весом, который приходится на стропила, поэтому первые можно сооружать из досок толщиной 30–50 мм. Для ускорения монтажа понадобится шаблон с запилами со стороны диагонального стропила и мауэрлата, но вырезы на половине нарожников необходимо сделать в зеркальном отображении.

   
   Использование металлических крепёжных элементов делает стропильную систему более жёсткой и устойчивой

9. Если есть необходимость, то к стропилам и нарожникам крепят кобылки. Концы стропильных элементов обрезают по шнуру.

   
   Крепление стропил к мауэрлату можно выполнить несколькими способами

10. Укрепляют накосные и боковые стропила. В первом случае используют вертикальные шпренгели, а во втором - установленные под углом 45° подкосы. Их опирают на лежни или балки.
11. После того как стропильная система будет собрана, поверх неё устанавливают кровельный пирог.

    
    Стропильная система подготовлена к монтажу кровельных материалов

Обрешётка и утепление

Прежде чем приступить к монтажу обрешётки, поверх стропил укладывают пароизоляцию, и, при необходимости, рулонную теплоизоляцию. Сверху слой утеплителя закрывают гидроизоляционной плёнкой, которую монтируют с нахлестом шириной 10–20 мм и крепят к брусу строительным степлером. После этого к стропилам прибивают рейки контробрешётки. Если кровельный пирог монтируется без утеплителя, то пароизоляция не требуется - достаточно будет слоя влагостойкого материала. Разумеется, не понадобятся при этом и дополнительные рейки, поскольку поддерживающие кровлю доски будут крепиться непосредственно к нарожникам и стропильным ногам.

В зависимости от типа кровельного материала, на вальмовых крышах используют один из двух видов обрешётки:

• сплошную;
• разреженную.

Первую чаще всего обустраивают под мягкую кровлю и только в отдельных случаях - для обустройства чердачного помещения. Обрешётку этого типа делают из досок шириной от 100 до 200 мм и толщиной не менее 20–25 мм. Монтаж выполняют без зазоров. Кроме того, допускается применение фанерных листов и плит OSB. Их достоинство - чрезвычайно ровная поверхность, которая позволяет уложить кровельный материал с минимальными затратами времени и сил.

Под мягкую кровлю обустраивают сплошную обрешётку из OSB, фанеры или досок, набитых без зазора

Для разреженной обрешётки используют такие же доски, как и в первом случае, однако монтируют их с зазором. Поскольку этот тип основания используется для укладки шифера, профнастила, металлочерепицы и кровельного железа, то расстояние между отдельными досками должно учитывать особенности кровельного материала.

Крепление обрешётки выполняют гвоздями, длина которых равняется утроенной толщине досок. Если для фиксации используют саморезы, то можно использовать более короткий резьбовой крепёж с длиной, соответствующей двойной толщине пиломатериала.

Для крепления шифера, ондулина и других листовых материалов используют разреженную обрешётку

Деревянное основание кровельного пирога монтируют снизу вверх, при этом первая доска каждого ската выставляется параллельно мауэрлату. Сначала обрешётку набивают на вальмах, после чего обрезают выступающие края ножовкой вровень с диагональными рёбрами. Далее приступают к креплению пиломатериала на основных скатах, выпуская края досок за накосные стропила. После этого торцы досок запиливают аналогично первому случаю.

Видео: сооружаем вальмовую крышу своими руками

Типовой проект вальмовой крыши

При строительстве простой вальмовой крыши можно воспользоваться типовым проектом, который разрабатывали специалисты. Проектная документация включает в себя:

• технологическую карту;
• план кровли;
• схемы стропильной системы;
• чертежи разрезов и угловых примыканий;
• ведомость и спецификацию с полным перечнем используемых материалов.

В качестве образца ниже приводится документация по типовому проекту вальмовой крыши для дома площадью 155 кв. м.

Галерея: чертежи и схемы четырёхскатной крыши

На чертеже указываются точные размеры всех элементов кровли В основании стропильной фермы лежат треугольники Стропила трапециевидных скатов опираются на длинные несущие стены строения Затяжки устанавливаются у основания стропил и выполняют роль балок перекрытия При создании проекта необходимо учитывать длину стропил, их шаг, рекомендуемое сечение бруса или доски Для крепления стропил применяются деревянные и металлические изделия Крепления позволяют передать нагрузку от одного элемента системы к другому

Несмотря на кажущуюся сложность четырёхскатной крыши, соорудить её своими руками ненамного труднее, чем двускатную конструкцию. Важно только тщательно разобраться с назначением отдельных элементов и принципами построения стропильной системы. В остальном надёжность и долговечность кровли будет всё так же зависеть от соблюдения технологии и аккуратности монтажа. Что же касается дополнительных сложностей и затрат, то они окупятся полным удовлетворением от работы, которая сделает постройку более яркой и привлекательной.

Четырехскатная крыша, при условии грамотного ее возведения, отличается не только презентабельным внешним видом, но и повышенной прочностью, которая позволяет ей эффективно противостоять атмосферным осадкам и сильному ветру. В данной статье мы расскажем о том, каково устройство стропильной системы четырехскатной крыши, рассмотрим разновидности таких каркасов, а также опишем подробный план работ по их возведению.

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

• В случае с шатровым каркасом, кровля состоит из четырех равнобедренных треугольников, которые соприкасаются вершинами в одной точке. В данном случае функции конька возложены на центральную опорную балку в наслонных конструкциях, либо на верхнюю точку фермы висячих стропил.
• Крыша вальмового типа предполагает наличие двух треугольных и двух скатов в форме трапеции. В данном случае трапециевидные скаты примыкают к коньковой балке верхними ребрами, а треугольные – вершинами. При этом все четыре ската соприкасаются друг с другом боковыми ребрами.

Изучая план стропильной системы четырехскатной крыши, можно сделать вывод, что выбор конфигурации четырехскатной кровли зависит от формы строения. То есть, квадратные дома перекрывают шатровыми конструкциями, а прямоугольные – вальмовыми кровлями. При этом можно использовать любые кровельные материалы, как жесткие, так и мягкие.

При составлении чертежей стропильной системы четырехскатной крыши следует четко обозначить геометрическую форму, а также указать положение отдельных элементов и проекции скатов с точными размерами.

Как правило, системы стропил вальмового и шатрового типа комбинируют с традиционными – односкатными, двускатными и ломаными крышами в рамках одного объекта.

Для опоры четырехскатной конструкции можно использовать мауэрлат, являющийся верхней обвязкой на бетонных или кирпичных стенах, а также верхний венец бревенчатого сруба. Наслонную технологию применяют в тех случаях, когда есть возможность установить верхнюю и нижнюю опору под каждую стропильную ногу.

• Мауэрлат должен быть закреплен с усилением, чтобы выдержать распирающие усилия в случае жесткой фиксации стропильных ног деревянными накладками или металлическими уголками.
• Если же верхняя часть ноги будет зафиксирована жестко, а нижняя – на шарнирном креплении, производить фиксацию мауэрлата можно обычным способом. В таком случае при усилении нагрузок на каркас стропила смогут слегка сдвинуться.
• Распирающая нагрузка и давление на мауэрлат будут нивелированы при использовании жестких креплений нижней части стропил и шарнирных – на верхних пятках.

Обратите внимание, что способ укладки мауэрлата и всей стропильной системы следует предусмотреть на этапе проектирования здания. При отсутствии внутренних несущих стен и невозможности размещения опорных элементов для центральной части крыши, применяется технология висячих стропил. Однако чаще всего устанавливают все-таки наклонный тип стабильного каркаса, предусмотрев заранее наличие несущих конструкций.

При сооружении вальмовых и шатровых каркасов используются такие специфические узлы стропильной системы четырехскатной крыши:

• Диагональные ноги, из которых выполняются хребты скатов. В каркасах шатрового типа такие накосные ноги совмещают углы крыши с ее верхней точкой. Вальмовые каркасы предполагают стыковку консолей коньковой балки с углами посредством диагональных стропил.
• Нарожники (полуноги) – элементы, монтируемые под углом 90 градусов к карнизам. Поскольку они стыкуются с диагональными стропилами и располагаются параллельно друг другу, их длина будет отличаться. Из таких элементов создаются скаты крыши.

Эти же конструктивные элементы применяются для создания ендов, с той лишь разницей, что углы делаются вогнутыми.

Именно установка накосных стропил представляет наибольшую сложность. Более того, на эти элементы будет приходиться повышенная нагрузка, поскольку они служат опорным элементом для крепления в верхней части нарожников, то есть выполняют функции конька. Поэтому перед началом работ необходимо выполнить расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

В целом процесс возведения крыши с четырьмя скатами включает такие этапы:

1. Укладка мауэрлата на стены из кирпича или бетона. В бревенчатых домах этим элементом служит верхний венец.
2. Монтаж центральной опорной балки под шатровый каркас или сборка опорных конструкций для вальмовой крыши.
3. Установка наслонных стропильных ног под ту или иную конструкцию.
4. Крепление диагональных стропилин, которые совмещают углы крыши с центральной вершиной или торцами конька.
5. Разметка и монтаж нарожников.

Если предполагается висячий тип стропильной системы, то первым этапом создания шатровой конструкции станет размещение центральной фермы в форме треугольника. При создании конструкции вальмового типа на стартовом этапе крепят несколько стропильных ферм.

Строительство вальмовой крыши

Поскольку в частном строительстве используются преимущественно вальмовые крыши с наслонными стропилами, рассмотрим подробнее процесс монтажа четырехскатной стропильной системы такой конструкции. Опорой для конструкций будут служить перекрытия, размещенные на мауэрлате.

Фиксация методом врубки будет выполняться лишь в месте стыковки конька со стропилами, поэтому мауэрлат можно устанавливать на обычных креплениях. В рассматриваемом здании коробка дома имеет размеры 8,4×10,8 м. Крыша на плане будет превосходить размеры дома на 40-50 см с каждой стороны – это ширина карнизного свеса.

План укладки опор на мауэрлат

В зависимости от материала, использованного для возведения стен здания, укладка мауэрлата может производиться различными способами.

• В верхней части стен из газосиликатных или пенобетонных блоков нужно залить армированный бетонный пояс, в котором разместить анкеры для последующей фиксации мауэрлата.
• При сооружении кирпичных стен в верхней их части выполняют бортик в 1-2 кирпича таким образом, чтобы в центре стены образовалось углубление для деревянного каркаса. По мере кладки между кирпичами размещают деревянные пробки, к которым мауэрлат будет фиксироваться скобами.

Для мауэрлата понадобится брус сечением 100×150 или 150×150 мм. При планировании использования пространства под крышей следует применять более толстые балки. Элементы каркаса стыкуют косыми врубками с последующим усилением – гвоздями, глухарями или саморезами, а по углам – скобами.

Далее на мауэрлат нужно разместить элементы перекрытия. Их делают из брусков сечением 100×200 мм. Первой укладывается центральная балка. Если длины пиломатериалов недостаточно, ее изготавливают из двух кусков бруса. Причем место соединения должно приходиться на опорный элемент, например, несущую стену.

В данном случае балки уложены с шагом в 60 см. Как правило, коробка имеет неидеальные размеры, поэтому шаг между балками можно слегка подкорректировать, чтобы сгладить несовершенства. Отступ от стен дома до крайних балок, расположенных по обеим сторонам, должен составлять 90 см. Он требуется для монтажа выносов.

К торцевым частям балок перекрытия крепятся выноса. Для удобства сначала их размещают лишь в тех местах, где далее будут установлены стропила. К поверхности мауэрлата выноса крепятся гвоздями, а к балкам – нагелями, гвоздями крупного сечения, саморезами, после чего крепление усиливается уголками.

Сборка конькового участка четырехскатной крыши

Центральный отрезок крыши вальмового типа является не чем иным, как традиционной двухскатной конструкцией. Следовательно, ее сборка выполняется по технологии для скатных кровель. Хотя подобная конструкция обычно предусматривает наличие лежня, на котором размещаются опоры под конек, в данном примере функции такого элемента возложены на центральную балку перекрытия.

Коньковый участок крыши выполняют так:

• Сначала собирают опорную конструкцию под стропила, которые верхними пятками будут упираться в коньковую балку. Сам конек будет поддерживаться тремя опорными столбами, из которых средний монтируется непосредственно на центральном брусе перекрытия. Чтобы правильно установить два крайних столба, под них поверх перекрытия размещают поперечные бруски, по длине охватывающие не менее 5 балок. Подкосы обеспечивают дополнительную устойчивость конструкции. Опорные элементы каркаса изготавливают из бруса сечением 100×150 мм, а подкосы – из досок 50×150 мм.
• Чтобы все стропила были одинаковыми, для их нарезки изготавливают шаблон. Для этого доску нужной длины примеряют на месте монтажа, делают разметку запилов, после чего по ней выполняют нарезку всех стропилин.
• Готовые стропила опирают на коньковую балку местом врубки, а нижнюю часть закрепляют на выносе.

Обычно балки перекрытий размещают перпендикулярно коробке, чтобы упор стропильных ног в центральной части крыши приходился именно на них. Поскольку в рассматриваемом примере стропила стыкуются с выносом, необходим монтаж дополнительных опор. Их размещают таким образом, чтобы перераспределить нагрузку со стропил и опор на стены.

В конце нужно установить с каждой стороны по три ряда выносов. После этого к балкам перекрытий и выносам строго горизонтально крепится карниз, облегчающий дальнейшие работы с крышей.

Крепление угловых выносов стропильной системы

В углах за карнизной доской необходимо установить угловые выноса.

Их крепят так:

• От угла до места условного пересечения балки перекрытия с крайней опорой каркаса натягивают шнурку.
• По ее контуру в нужном месте размещают брусок. На бруске нужно отметить места, где он пересекает балку перекрытия и угловой стык карниза. По разметке все лишнее обрезают.
• С помощью уголков готовый элемент крепится к перекрытию и мауэрлату.

Те же действия выполняются со всеми оставшимися выносами.

Устройство накосных стропил - чертежи

Диаметр диагональных стропил совпадает с размерами рядовых элементов. Поскольку в нашем примере уклон трапециевидных скатов и вальм отличается, одна из накосных ног размещается несколько выше другой.

Процесс создания и монтажа накосов таков:

• С помощью шнурки намечаем дополнительные линии для разметки запила, натянув ее к углам и центру ската от верхней точки коньковой балки.
• Определяем угол между верхней частью углового выноса и шнурка. Это будет угол для нижнего запила (α). Верхний запил (β) высчитывается по формуле: β=90º-α.
• Берем обрезок доски и спиливаем в нем один край под углом β. Приложив заготовку к месту стыковки верхние части, совмещаем ее ребро со шнуркой. Излишки отмечаем и отпиливаем.
• В другой заготовке для нижней пятки отпиливаем участок под углом α.
• С помощью полученных шаблонов вырезают первое диагональное стропило. Если нет целой доски нужной длины, элемент собирают из двух кусков. Сращивают их с помощью дюймовой доски, длиной 1 м, поместив ее с внешней стороны стропила. Готовый элемент можно устанавливать.
• Аналогичным образом изготавливают вторую половину диагональных стропил, не забыв, что она должна размещаться несколько ниже первой. Место стыковки двух половин накоса не должно совпадать с отрезком сращивания досок в одну деталь.
• Стыковка досок производится гвоздями на расстоянии 40-50 см.
• Далее по шнурке на стропиле необходимо прочертить линию запила, чтобы его можно было состыковать со смежным диагональным элементом.

Изготовление остальных 3 детали выполняется аналогичным образом. Под каждую из таких стропилин в местах, где стыкуются балки с угловыми выносами, устанавливают опоры. Дополнительные опоры возле конька необходимы, если длина пролета превышает 7,5 м.

Сборка и монтаж вальмовых стропильных ног

По натянутой шнурке от конька к центру ската замеряем нижний угол γ и вычисляем противоположный угол δ=90º-γ. Так же, как и с диагональными деталями, изготавливают шаблоны для запилов на верхней и нижней пятке элемента, чтобы он плотно вошел между диагональными стропилами. Изготовив центральное стропило вальмы, его нужно установить в соответствующем месте.

Жесткость конструкции и надежное крепление наиболее коротких нарожников обеспечивается путем установки коротких выносов между карнизом и угловыми выносами.

На следующем этапе делают шаблоны для нарожников:

• Кусок доски отпиливают под углом δ и примеряют на месте соединения с диагональной ногой.
• Различают лишние участки, затем их отпиливают. Этот шаблон понадобится для создания всех нарожников, которые будут установлены с одной из сторон вальмы. Для другой половины запил на заготовках нужно будет сделать с противоположной стороны.
• Нижнюю пятку нарожников подрезают по шаблону, отпиленному под углом γ. Такая заготовка подойдет для создания нижних стыков на всех нарожниках.

Изготовление нарожников производится с учетом расчетной длины элементов и согласно изготовленным шаблонам. Они заполнят плоскости вальм и основных скатов. Установку этих деталей выполняют так, чтобы места стыковки накосов с нарожниками с противоположных сторон не сходились в одном месте, то есть вразбежку. Крепежными элементами для соединения нарожников с диагональными стропилами служат уголки, а с выносами и балками перекрытия – зубчатые пластины или уголки – кому что удобнее.

Сооружение крыши с шатровым типом каркаса выполняется по тем же технологиям, что и с вальмовым. Единственное отличие заключается в отсутствии конька в шатровых крышах. В данном случае монтаж стропильной системы шатровой кровли начинается со стыковки диагональных стропил, а затем – нарожников. Если же используются висячие стропила, сначала выполняется монтаж центральной фермы.

Таким образом, детальное изучение особенностей строительства четырехскатных крыш позволит вам приступить к созданию каркасной конструкции со знанием дел.

Технология устройства и конструкция кровли домов формируются в основном в зависимости от климатических условий каждого отдельно взятого региона. Трудная в изготовлении стропильная система четырехскатной крыши не подходит для северных широт, но имеет распространение в европейской части мира. Благодаря своим достоинствам она стала широко применяться и в нашей стране.

В этой статье мы рассмотрим четырёхскатную крышу, её преимущества и недостатки, а также некоторые особенности монтажа.

Уже из названия становится понятно, что четырёхскатная кровля обладает четырьмя плоскостями – скатами, в этом и заключается её основное отличие от классической двухскатной крыши.

Важной особенностью четырёхскатной крыши является то, что в конструкции такой кровли не предусмотрены фронтоны и это делает намного проще ее устройство и дает возможность значительной экономии материалов.

1. Преимущества четырёхскатной крыши:

1. В регионах с высокой ветровой нагрузкой, подобная конструкция кровли обеспечивает небольшую сопротивляемость ветрам и уменьшает загруженность всей стропильной системы в целом.
2. Четырехскатная крыша прочнее двухскатной и меньше подвергается деформации.
3. Подобная конструкция дает возможность делать свесы и карнизы значительных габаритов, что хорошо предохраняет стены от попадания осадков.

2. Недостатки четырёхскатной стропильной системы:

1. Стоимость. Такая стропильная система обходится дороже двухскатной. Но если учесть обустройство фронтонов из кирпича для двускатной конструкции, то разница окажется не такой и большой.
2. Уменьшение пространства на чердаке. При равной площади, как у всего здания два дополнительных ската, уменьшат обитаемый объем чердачного помещения. А с другой стороны при жилом чердаке его необходимо отапливать, а при меньшем объеме чердачного помещения расходы на отопление немного снизятся.
3. Расположенные под наклоном оконные системы. Они регулярно будут подвергаться воздействию снега, дождя и других неблагоприятных явлений и возможность протечек и утраты герметизации у них намного выше, чем у вертикально установленных оконных систем.

3. Типы стропильных конструкций четырехскатных крыш:

3.1 Классическая вальмовая

Изготовляется из двух скатов в виде треугольников и двух трапецеидального вида, стропила выполняются без переломов, начало берут от конька, свесы выходят одинаковыми по высоте.

Схема стропил четырёхскатной вальмовой крыши

3.2 Шатровая

Визуально выглядит проще, но в установке своими руками гораздо труднее, чем классическая крыша. Состоит из стропильной конструкции, где установлены стропила равной длины, соединяющиеся в одном месте.

Схема стропил четырёхскатной шатровой крыши

3.3 Другие типы

Также существуют такие типы четырёхскатной кровли, как – полувальмовые, вальмово-фронтонные, многощипцовые, бубновые и другие.

Для сравнения основные типы четырёхскатных крыш можно посмотреть на рисунке ниже:

Виды четырехскатных крыш; а - вальмовая; б - шатровая; в - полувальмовая; г - вальмово-фронтонная: 1 - конек; 2 - вальма; 3 - треугольные скаты; 4 - фронтон; 5 - скат; 6 - разжелобок (ендова); 7 - опорная доска

4. Особенности монтажа четырёхскатной крыши

Во время строительства четырехскатной кровли – основным техническим документом являются чертежи конструкции. Схемы устройства кровли можно без труда найти в интернете, но если вы хотите на 100% быть уверенными в надёжности вашей крыши, то необходимо обратиться к проектировщикам. Проектная фирма выполнит расчёт, опираясь на особенности климатических условий, ветровую и снеговую нагрузку, размеры здания и прочие немаловажные параметры, такой расчёт будет строго индивидуальным, а значит точным и надёжным.

Каркас четырёхскатной кровли сделан не из одних стропильных элементов - на основных несущих стенках располагается мауэрлат. Эта деталь конструкции должна быть смонтирована строго в горизонтальном положении, чтобы обеспечить точную геометрию всей постройки. На опорную балку монтируются потолочные брусья, при изготовлении деревянного сруба, стропила укрепляются сверху венца.

5. Устройство стропильной системы четырёхскатной крыши:

• Для поддержки диагональных стропил их закрепляют укороченными стропилами (нарожниками).
• При большой площади кровли, применяют шпренгельные фермы, чтобы нагрузки передавались на них от накосных стропильных балок. Опорой им служат добавочно сделанные затяжки также расположенные продольно и поперечно деревянные балки.
• Далее производится установка ригелей, подкосов, стоек и устанавливается система затяжки, эти детали освобождают стропила от части нагрузки, благодаря чему конструкция обретает дополнительную жесткость.
• Сверху диагональные детали укрепляются на коньковом прогоне, который в свою очередь упирается в продольный брус перекрытия чердака. Высоту конька определяют согласно проектной документации.
• Для надежного скрепления мауэрлата со стропильными ногами, нужно сделать зарубки, врезки своими руками, дополнив их железными элементами крепления. Места стыковки стропильных ног и опорного бруса необходимо сделать тщательно и надежно, от них зависит прочность всей конструкции.
• Горизонтальные стропила в верхней части соединены горизонтальными ригелями, которые можно сделать из доски толщиной 40 мм и шириной 120 мм. Они располагаются на расстоянии 100 см от верхней части конька. Благодаря ригелям вальмовые скаты имеют хорошее сопротивление нагрузкам от сильных ветров.
• Кровельный свес выступает от стен здания на расстояние, зависящее от длины примененных накосных стропил, при необходимости их можно удлинить, скрепив две доски.
• После монтажа диагональных стропильных элементов, требуется сделать установку рядовых с шагом около 600 мм.

Наименование основных элементов стропильной системы четырёхскатной вальмовой крыши

После того как полностью будет обустроена система стропильной конструкции, необходимо сделать обрешетку, правильно уложить гидро- и пароизоляцию и обработать деревянные элементы антисептическими препаратами.

Если не предвидится оборудование пространства чердака под жилое помещение, то подобный тип кровли – самый надежный и экономный вариант обустройства крыши в частном доме.

Презентабельный внешний вид, надежность, долговечность – все это четырехскатная крыша, чертеж, расчет и монтаж которой, конечно, довольно сложно сделать самостоятельно, но ведь всегда можно обратиться за помощью к квалифицированным специалистам.

Заметное преимущество четырехскатных крыш состоит в том, что в таких постройках очень удобно оборудовать мансардные этажи. Помещения получаются очень комфортными и просторными, идеально подходят для проживания в отличие от домов, например, с двухскатными крышами.

В настоящее время стало появляться все больше зданий, выполненных по такому плану. Плюс многоскатной крыши – возможность применения на абсолютно разных постройках, от бани до крупного частного коттеджа.

Дома с четырехскатными крышами выглядят по-настоящему добротно и дорого, и поэтому, не стоит жалеть время и средства на её обустройство.

Основные разновидности четырехскатных крыш

Фронтонов (это треугольные завершения фасадов постройки, ограниченные с боков двумя скатами крыши, а у основания карнизом) на такой кровле нет, а чердачные окна размещаются в скатах.

Эта кровля намного экономичней двухскатной по затратам на стеновые стройматериалы, но наклонные ребра на стыках вальм и фронтальных скатов требуют установки весьма сложной стропильной конструкции и дополнительного замера, подгонки кровельного материала.

Скаты зачастую делают с разными уровнями наклона, благодаря чему и создается силуэт ломаной крыши.

• Полувальмовая (датская) конструкция. Отличается от предыдущей наличием фронтона, который наверху имеет небольшую вальму. Защита от ветровых нагрузок у такой кровли обеспечивается коньком (верхним горизонтальным ребром крыши, образованным из-за пересечения двух скатов). Наиболее часто подобное устройство кровли встречается в регионах с частыми сильными ветрами.

• Шатровая конструкция. Имеет вид пирамиды: четыре треугольных ската, сходящиеся вершинами в одном месте. Такие кровли не имеют фронтонов, возводятся на небольших постройках в форме равностороннего многоугольника или квадрата. Монтаж стропильной системы у такой крыши очень сложен.

Создание проекта четырехскатной крыши

Перед тем как приступить к работе по обустройству крыши, её необходимо спроектировать, осуществить расчеты по конструкции, а также создать её чертеж.

Проект четырехскатной крыши предусматривает, что наклон скатов такой кровли может быть в промежутке от 5 до 60 градусов. Зависит он от атмосферных нагрузок, назначения чердака и типа используемых кровельных материалов.

В районах с частыми и сильными осадками уклон скатов должен быть значительным (от 45 до 60 градусов). В регионах с сильными ветрами и редкими дождями наклон скатов обычно делается намного меньше.

Если угол наклона составляет примерно 5-18 градусов, рекомендуют использование рулонного покрытия; 14-60 — асбестоцементных листов, кровельного металла; 30-60 – черепицы.

Высота кровельного конька рассчитывается с помощью тригонометрического выражения для прямоугольных треугольников.

Расчета стропил – начало составления всего проекта дома. Сечение их определяют в зависимости от ожидаемой нагрузки (веса стропильных конструкций, пирога кровли, внешних воздействий), и степени наклона крыши. С помощью расчетов определяется и шаг между стропилами, проверяется их несущая способность.

План стропил четырехскатной крышипредусматривает какие стропила целесообразно использовать — наслонные или висячие. Также выясняется, нужны ли дополнительные элементы: раскосы, затяжкии т.д.

Если случается так, что стандартные параметры пиломатериалов не подошли для будущей кровли, можно их модифицировать. Например, вы можете увеличить длину стропил или жесдвоить балки. Также можно применять клееные или наборныестропильные ноги (они заметно мощнееи длиннее обычных).

Воздействие нагрузок на систему стропил

Стропила подвергаются постоянным (масса кровли, обрешетки, стропил и т.д.) и временным (ветер, осадки) нагрузкам.Основной расчетный параметр снежной нагрузки, принятый в России для средней полосы – 180 кг/м?. Снеговой мешок может увеличить этот показатель до 400-450 кг/м?.

Если уклон крыши больше 60 градусов, снеговая нагрузка не берется в расчет.

Стандартная расчетная величина ветровой нагрузки для средней полосы России — 35кг/м?.

Если уклон крыши менее 30 градусов, в чертеже поправка на ветер не учитывается.

Параметры нагрузок корректируются для местных условий климата за счет особых коэффициентов.Совокупная масса крыши рассчитывается, исходя из количества используемых материалов и общей площади сооружения.

В расчеты вводят показатели полезной нагрузки на систему, если к фермам подвешивают потолки, устанавливают водонагревательные баки, вентиляционные камеры и т.д.

Обязателен расчет прочности стропил и степени возможной деформации при различных условиях.

В качестве стропил чаще всего используются: прямоугольный брус с сечением, соответствующим рассчитанным нагрузкам, доски с параметрами 5?15, 5?20 см.

Чаще всего выбор останавливают на пиломатериалах хвойных пород (еловых, сосновых) с влажностьюв пределах 18-22%, обработанных антисептическими средствами и антипиренами.

Для повышения жесткости и устойчивости геометрии стропильной системымногоскатной крыши иногда вводят стальные элементы.

Монтаж и установка стропильной системы

Перед тем, как приступит к монтажу, нужно подобрать необходимые материалы и инструменты. Кроме этого, неплохо будет обзавестись прорисовкой всей конструкции на бумаге. Из материалов обязательно понадобятся: теплоизоляция (минеральная вата, например), гидроизоляция, пароизоляция, деревянные балки, кровельный материал, дерево для обрешетки. Необходимые инструменты: дрель, шуруповерт, молоток, гвозди, саморезы, уровень, рулетка, мерная рейка и т.д.

Схема четырехскатной крыши предполагает наличие стропил, опорных брусьев, раскосов, и других элементов, необходимых для придания всей конструкции жесткости.

Стропила, имеющие сечение от 5?15 см придадут надежность конструкции. Когда пойдете за покупкой пиломатериала на стропила, не выбирайте мокрый, крученый или с серьезными изъянами.

Монтаж кровли всегда производят снизу вверх. Первым делом укладывают опорные балки (мауэрлат), на которые впоследствии устанавливают стропила. Так у вас получится нижний каркас, который должен выходит за пределы стен на 40-50 см. Не желательно, чтобы выпирание стропил от краев стен превышало оговоренные выше пределы, иначе объект будет выглядеть негармонично.

Не забывайте проверять правильность установки с помощью строительного уровня.

Если у здания деревянные стены, опорные балки не нужны, так как в роли мауэрлата будет выступать верхний венец сруба.

После из каждого угла здания устанавливаются каркасные стропильные ноги, они называются накосными (диагональными). Верхние части стропильных ног, если необходимо, можно придержать системой из раскосов и стоек.Их главная задача — разгрузить стропила, путем перераспределения нагрузки по внутренним стенам или опорным столбам, а также - придать всей конструкции достаточную жесткость.

Следует с особой тщательностью отнестись к узлам присоединения стропильных ног к мауэрлату. Это главные точки, которые отвечают за прочность стропильной системы в целом. Свес четырехскатной крыши регулируется посредством длины диагональных стропил.

Поможет в работе особая таблица коэффициентов с представленными в ней соотношениями длины и заложением стропил для разных наклонов ската крыши. В одном её столбце указаны коэффициенты для промежуточных, в другом - для угловых стропильных ног.Для того, чтобы подсчитать нужную длину стропила, умножьте заложение на коэффициент. Такую таблицу вы без труда сможете найти в интернете.

В тех местах, где отсутствуют несущие стены, пятки стропил можно разместить на продольных балках (боковых прогонах). Кроме этого монтируется балка в центре, она крепится на трех подпорках: посередине и с двух концов.

Если у вас большая площадь крыши, не обойтись без обустройства шпренгельных ферм, которые примут на себя часть нагрузки от накосных стропил. Шпренгельные фермы нуждаются в устройстве затяжек, на которые они будут опираться. Иногда их можно закрепить на имеющихся поперечных или продольных балках.

Параметры, связанные с высотой и степенью наклона кровли определяются именно высотой накосных стропил и горизонтальной верхней балкой (коньковым прогоном).

После того, как установили направляющие стропила, приступайте к постройке основного каркаса. Наклонные (нарожные) стропила закрепите к опорным балкам, а также коньковому прогону.

Устанавливать их следует с шагом 40-50 см, не больше.В случае, если промежутки будут слишком большими, стропильная система,возможно, не выдержит нагрузок от выпавшего снега.Схема стропильной системы четырехскатной крыши обязательно должна учитывать этот факт.

Скрепите наклонные стропила между собой примерно на расстоянии метра от верхней стропильной балки.Сделать это возможно с помощью досок с сечением не меньше 4*12 см.

Необязательно подбирать нарожные стропила строго по длине, ведь ихвероятнее всего придется обрезать. Главное проследите, чтобы они не оказались слишком короткими.

• дабы свести вероятность возникновения ошибок к минимуму, используйте при замерах не рулетку, а специальную мерную рейку;
• наметьте осевую линию по верхней обвязке торцевой стены. После этого замерьте половину толщины конькового бруса, нанесите линию размещения первого из всех центральных промежуточных стропил;
• совместите конец рейки и линию размещения того из стропил, которое вы пометили чуть раньше. На другой конец мерной рейки скопируйте линию внутреннего контура боковой стены (тем самым вы произведете заложение промежуточного стропила). Перенесите линию наружного контура стены и свес крыши на мерную рейку;
• для определения будущего места нахождения второго из центральных стропил, передвиньте мерную рейку на стену сбоку, перенесите на неё нужное заложение стропила от внутреннего угла верхней обвязки;
• повторите весь алгоритм действий в каждом из углов. Придерживаясь этой схемы, вы определите расположение концов конькового бруса, а также всех центральных промежуточных стропил.

После установки стропильной системы в соответствии с планом, делают обрешетку, пароизоляцию, гидроизоляцию, контробрешетку, а также утепление кровли.

Завершающий этап возведения четырехскатной крыши

После монтажа всей конструкции четырехскатная крыша (как и любая другая) предусматривает создание обрешетки. Для этой цели используют деревянные доски толщиной 50 или 40 мм. Главное, чтобы материал был высококачественный и хорошо просушенный.

Перед устройством обрешетки необходимо простелить пленку, изолирующую крышу от пара и влажности. Такая пленка крепится с помощью степлера. Кроме этого, ни в коем случае нельзя упустить из виду теплоизоляцию, которая должна быть обустроена в чердачном помещении. Теплоизоляция необходима, чтобы поддерживать в здании нормальный температурный режим. И уже после этого производится установка четырехскатной кровли.

И последний этап — укладка кровельного покрытия. В выборе вы не ограничены, руководствуйтесь собственным вкусом, материальными возможностями и конструктивными особенностями вашей крыши. Главное, прикрепите материал достаточно прочно, аккуратно, чтобы дождь не мог проникать внутрь помещения через стыки, а ветер – срывать фрагменты кровли.

Схема стропильной системы вальмовой крыши весьма сложна, как уже не раз говорилось выше, но не стоит её пугаться. Самое главное произвести все расчеты и замеры правильно, а также не ошибиться с разметкой. Досконально разобравшись в этом один раз, вы сможете без труда повторить аналогичное строительство. Конечно, одному человеку будет довольно сложно справиться с предстоящим объемом работ, так что пара помощников не помешает.