Четырехсторонняя крыша. Конструкция стропильной системы четырехскатной крыши. Устройство стропильной системы четырёхскатной крыши
Возведение каркаса для четырехскатной крыши является трудоемким и сложным процессом с характерными особенностями. Здесь потребуются точные расчеты и строгая последовательность выполнения монтажа. Однако результат поразит основательностью и надежностью конструкции с эффектной формой. Перед тем, как приступить к созданию данного каркаса следует изучить особенности и алгоритм действий, по которому возводится стропильная система двухскатной крыши.
Стропильная система четырехскатной крыши: составные элементы и преимущества конструкции
Четырехскатная крыша состоит из прямоугольного основания и четырех наклонных скатов. Две торцевые поверхности имеют треугольную форму. Они заменяют фронтоны, как на двухскатной крыше. Два других ската называют фасадными. Их форма напоминает трапецию. Угол наклона поверхностей находится в диапазоне от 15 до 60 град. На наклонных скатах располагают мансардные или слуховые окна, эркеры, кукушки, что создает еще более респектабельный вид кровли.
Данная конструкция имеет свои преимущества перед другими видами мансардных крыш:
- конструкция более устойчива к интенсивным порывам ветра, что происходит из-за отсутствия фронтонов;
- благодаря большому количеству скатов с поверхности крыши более эффективно отводится дождевая и талая вода;
- особая конструкция стропильного каркаса позволяет получить просторное мансардное помещение, что особо актуально для одноэтажных домов с четырехскатной крышей;
- благодаря использованию древесины для создания каркаса крыши и возможности подобрать любой кровельный материал, строительство четырехскатной конструкции будет не намного дороже, чем возведение двухскатной.
В состав конструкции четырехскатной крыши входят следующие обязательные элементы:
- конек, который располагается на вершине кровли и является местом пересечения наклонных скатов;
- четыре наклонные поверхности, которые располагаются под определенным углом к прямоугольному основанию кровли и покрываемые кровельным материалом;
- свесы представляют собой части крыши, сформированные за счет кобылок или удлинения стропильных ног, выступающих за ее периметр, которые защищают стены от воздействия влаги;
- стропильный каркас, формирующий геометрию кровли и скрытый под кровельным материалом;
- кровельный пирог, состоящий из гидро-, тепло- и пароизроляционного слоя, который устраивается на стропильный каркас с целью утепления здания и защиты его от негативных воздействий окружающей среды;
- водосточная система, которая обеспечивает отведение лишней воды с поверхности крыши. Представлена внешним водостоком, который имеет в своем составе водосточный желоб, водоприемную воронку и вертикальную трубу;
- снегозадержатели представляют собой небольшие горизонтальные бортики, расположенные по краям наклонных скатов и предотвращающие обрушение накопившейся на крыше снежной массы.
Схема четырехскатной крыши позволяет более наглядно и детально изучить ее конструкцию.
Устройство стропильной системы крыши из деревянных элементов
Стропильная система, фото наглядно это отображают, представляет собой деревянный каркас, на который опирается четырехскатная крыша. Она имеет в своем составе множество обязательных и вспомогательных элементов, которые изготавливаются преимущественно из древесины хвойных пород. На чертеже стропильной системы четырехскатной крыши представлены следующие элементы:
- мауэрлат в виде четырех брусов сечением 10×10 см или 15×15 см, расположенных по периметру несущих стен, предназначен для восприятия нагрузки от кровли и равномерного ее распределения на несущие стены здания;
- лежень – деревянный брус, который размещается на внутренней несущей стене и служит опорой для стоек, используемых в наслонной стропильной системе;
- стропильные ноги в виде деревянных досок сечением 5×5 см или 10×15 см задают геометрию наклонных скатов и являются основой для кровельного пирога.
- коньковый прогон является высшей точкой крыши и представлен деревянным брусом, опирающимся на вертикальные стойки. К ним крепятся стропильные ноги;
- стойки представлены вертикальными подпорками, установленными на лежень, и служат для поддержания конькового прогона и середины стропильной ноги;
- подкосы, деревянные бруски, крепящиеся к стропильным ногам под углом и предотвращающие их прогибание;
- ригель и затяжка представлены горизонтальными перемычками из металла или дерева, которые соединяют пары стропил, снижая при этом распирающую на стены нагрузку. Ригель устанавливается в верхней части стропильных ног, а затяжка – в нижней.
- шпренгельные фермы – вертикальные стояки для накосных стропил;
- обрешетка является основанием для монтажа кровельного материала. Может быть сплошной или решетчатой, что определяется видом кровельного покрытия.
Во время монтажа стропильной системы четырехскатной крыши используются наслонные, нарожные и рядовые стропила. Наслонные элементы расходятся от конька в два противоположных угла дома. Они образуют треугольные торцевые наклонные поверхности. Рядовые стропила монтируются вдоль конькового прогона парами. Они формируют трапециевидные фасадные скаты. Нарожные элементы, имея разную длину, опираются на наслонные стропила своей верхней частью.
Разновидности четырехскатных крыш. Фото интересных вариантов
К четырехскатным крышам можно отнести несколько разновидностей конструкций, которые имеют одинаковое количество наклонных поверхностей, но разное устройство.
Классическим исполнением является вальмовая конструкция, как видно на фото дома с четырехскатной крышей. Она состоит из двух скатов треугольной формы, и двух – трапециевидной. Место их соединения называется коньком, который имеет длину намного меньшую, чем длина дома. Вальмовая крыша является конструкцией повышенной сложности, у которой проектирование и монтаж являются весьма трудоемким и сложным процессом, требующим определенных навыков и опыта.
Данная конструкция подходит для основания здания прямоугольной формы. Это самый привлекательный в эстетичном плане вариант крыши. Однако и самый сложный, как с точки зрения необходимых расчетов, так и по технологии возведения, поскольку здесь используется усложненный стропильный каркас, что доказывает схема стропильной системы, требующий проведения дополнительных замеров и подгонки материала на месте.
Полувальмовая голландская крыша одновременно относится к двухскатной и четырехскатной конструкции. Она состоит из двух наклонных трапециевидных скатов и двух усеченных треугольных вальм. Маленькие вальмы не заменяют полностью фронтоны, что представляет возможность установить простые вертикальные окна, которые значительно дешевле мансардных. На фото, представленных в сети Интернет, можно увидеть разнообразные проекты домов с четырехскатной крышей данного вида.
Полувальмовая датская конструкция имеет четыре трапециевидных ската, которые отличаются по размеру. Усеченные вальмы отходят не от конька, а немного ниже, оставив место для треугольного фронтона. Здесь обычно располагается слуховое или вертикальное окно для дополнительного естественного освещения, как видно на фото дома с четырехскатной крышей. Данная конструкция является наиболее устойчивой к воздействию сильного ветра. Поэтому ее целесообразно устраивать для домов, расположенных в зонах с повышенной ветровой активностью.
Четырехскатная мансардная крыша состоит из двух вальм треугольной формы и двух ломаных поверхностей, с изменяющимся углом наклона. Такое сложное строение помогает получить габаритную мансарду с высоким потолком, что особенно актуально для одноэтажных домов. Проекты с четырехскатной крышей данной конструкции нагляное тому подтверждение.
Четырехскатная шатровая крыша возводится на зданиях квадратной формы, преимущественно используется для каркасных домов. Стропильная система не предусматривает наличие конькового прогона. Конструкция состоит из наклонных поверхностей одинакового размера и треугольной формы, которые соединяются в пике.
Как рассчитать четырехскатную крышу?
Перед тем, как построить четырехскатную крышу, необходимо произвести все расчеты, где определяется количество материала для сооружения стропильного каркаса, устройства кровельного пирога и укладки кровли. Расчет можно осуществить при помощи специальных компьютерных программ и чертежа четырехскатной крыши. Однако лучше это сделать самостоятельно, воспользовавшись элементарными математическими формулами.
Полезный совет! На данном этапе следует выбрать кровельный материал, от которого будет зависеть угол наклона кровли. Чем он острее, тем скат крыши длиннее и расход материала больше.
На первом этапе определяется угол наклона скатов. Он зависит от климатических особенностей конкретного региона, целевого назначения чердачного помещения, выбора кровельного материала, расчет которого можно увидеть на схемах, расположенных на специализированных сайтах в сети Интернет.
Угол наклона может быть в пределах от 5 до 60 град. Для регионов с обильным количеством атмосферных осадков и сильными ветрами следует выбрать угол наклона в диапазоне от 45 до 60 град. Если регион характеризуется малоснежными зимами, редкими дождями и малоинтенсивными ветрами, тогда угол можно выбирать значительно меньшим.
Для угла наклона в 5-18 град. следует отдавать предпочтение рулонным материалам, для угла 14-30 град. целесообразно применить асбестоцементные листы или металлопрокат.
Далее выполняется расчет высоты конька крыши. Для этого используются специальные таблицы или тригонометрические формулы для прямоугольного треугольника. После этого необходимо произвести расчет стропил, сечение которых подбирается с учетов нагрузки. Здесь учитывается вес стропильной конструкции, кровельного пирога, величина угла наклона скатов и воздействие окружающей среды. Далее определяется шаг стропил с последующей проверкой их несущей способности.
При составлении чертежа четырехскатной крыши следует определиться с устройством стропильной системы. Вид стропильной системы, схемы наглядно это отображают, подбирается исходя их способа крепления стропил. Дома с несущими стенами или опорами из столбов предполагают использование наслонных стропил. Там, где нет возможности устроить опору, следует выполнить висячие стропила.
Как посчитать площадь четырехскатной крыши и выполнить расчет кровельного покрытия?
Расчет четырехскатной крыши выполняется с соблюдением определенных правил:
- Общий чертеж устройства стропильной системы четырехскатной крыши необходимо разложить на отдельные геометрические фигуры с нанесением всех размеров.
- Длина ската определяется измерением расстояния от конька до крайней линии карниза.
- Расчет площади всех фигур осуществляется с использованием математических формул.
- Каждый наклонный скат крыши рассчитывается по формуле, где площадь фигуры следует умножить на косинус угла, который соответствует расположению кровельного материала.
- Если наклонный скат имеет форму неправильного треугольника, его необходимо разбить на правильные фигуры и выполнить расчет.
- После получения данных по каждому из элементов, конечные значения суммируются.
При расчете общей площади четырехскатной крыши, не нужно вычитать значения площадей небольших элементов, таких как вентиляционные каналы, слуховые окна, дымоходные трубы, зенитные фонари или парапеты. Их площади настолько незначительны, что не приведут к большим финансовым затратам.
Важно! Следует помнить, что площадь кровли не совпадает с площадью кровельного материала.
Каждый кровельный материал имеет особенность укладываться внахлест, величина которого зависит от конкретного типа изделия, что соответственно, увеличивает расход материала.
При расчете кровельного материала необходимо к общей площади кровли прибавить 15% запаса материала, что идет внахлест. Также следует учитывать количество отходов, на которые необходимо прибавить еще 20%.
Имея полученный результат, необходимо правильно рассчитать количество листового кровельного материала. Для этого общее значение делится на площадь одного листа. Определение длины листа материала производится по высоте ската. Однако следует помнить, что чем длиннее лист, тем более затруднителен процесс его транспортировки. Поэтому, исходя из площади крыши, подбирается наиболее подходящий размер.
Если крыша имеет большие габариты, лучше отдать предпочтение мягким кровельным материалам, при использовании которых образуется минимальное количество отходов. Однако здесь следует учитывать, что данные покрытия требуют устройства сплошной обрешетки, что увеличивает дополнительные расходы.
Как сделать четырехскатную крышу дома своими руками?
Возведение конструкции четырехскатной крыши своими руками, чертежи и фото, изложенные в Интернете, помогут в данном вопросе, является трудоемким, но выполнимым процессом, который требует правильных расчетов и определенной последовательности действий.
Стропильная система кровли является мощным и прочным каркасом, способным выдержать все нагрузки кровли, в том числе кровельного пирога и кровельного покрытия. Надежность и прочность кровли зависит от правильного и точного расчета нагрузки на стропильную систему.
Она должна выдерживать постоянные и временные воздействия. К постоянным относится вес крыши, вес всех элементов стропильного каркаса, масса кровельного пирога. К временным воздействиям можно отнести влияние окружающей среды, вес рабочих и техники при выполнении ремонтных работ на кровле.
Имея перед собой схему стропильной системы, можно приступать к возведению деревянного каркаса. Для начала необходимо установить основные элементы конструкции, на которые крепятся стропильные ноги.
Монтаж конструкции стропильной системы своими руками начинается с обустройства основания для будущего каркаса. Для этого устанавливается мауэрлат, который возводиться по периметру верхнего ряда несущих боковых стен. Далее следует установить лежень для коньковой опоры и смонтировать вертикальные стойки. Они должны располагаться строго под углом 90 град. Малейшие отклонения могут привести к деформации всей конструкции. Шаг стоек составляет не более 2 м. На стойки необходимо закрепить балку конька, сечение которой подбирается с учетом нагрузки центральной части стропильного каркаса.
Полезный совет! Для крупногабаритных кровельных конструкций целесообразно устанавливать несколько лежней.
- монтаж диагональных стропил, нижняя часть которых крепится к мауэрлату способом врубки;
- установка центральных стропил;
- монтаж угловых стропил, которые крепятся к диагональным брусьям;
- установка затяжки, которая используется для закрепления ног у конька;
- монтаж центральных стоек, которые одним концом крепятся к коньку, а другим – к затяжке (ригелю);
- установка подкосов, которые закрепляются на стропильной ноге и ригеле;
- монтаж шпренгеля, одна часть которого крепится к мауэрлату, а другая – к стропильной ноге.
После этого выполняется монтаж обрешетки. Затем осуществляется укладка кровельного пирога. Он состоит из гидроизоляционного, теплоизоляционного и пароизоляционного слоя. Далее следуют работы по наружному покрытию кровли выбранным кровельным материалом с соблюдением особенностей его укладки.
Важно! Долговечность и надежность всей конструкции напрямую зависит от того, насколько качественно будет выполнен каждый узел крепления стропильной системы кровли.
Если нет возможности самостоятельно выполнить работы, можно воспользоваться услугами специалистов по выполнению монтажа стропильной системы, цена которого зависит от сложности конструкции, общей площади кровли, вида кровельного покрытия, высоты здания, конфигурации кровли и места расположения объекта. Цена за м2 монтажа стропильной системы стартует от 400 руб.
Монтаж кровельного пирога
Кровельный пирог четырехскатной крыши состоит из нескольких слоев, уложенных в определенной последовательности. Он устанавливается на стропильный каркас, и состоит из таких слоев:
- пароизоляционного слоя в виде защитной пленки, препятствующего проникновению в подкровельную систему влаги из помещения;
- теплоизоляционного слоя в виде утеплителя, укладываемого в пространство между стропилами;
- гидроизоляционного слоя в виде специального материала, препятствующего попаданию влаги в помещение;
- обрешетки в виде досок, к которым монтируется кровельное покрытие.
Важно! Качество и долговечность всей кровли напрямую зависит от укладывания слоев кровельного пирога в строгой последовательности.
Обрешетка в виде деревянных брусьев сечением 50×50 мм поперечно крепится гвоздями к стропильным ногам сплошным слоем или с определенным шагом в зависимости от кровельного покрытия. Далее к обрешетке крепится пароизоляционная плетка внахлест при помощи степлера. Монтаж утеплителя осуществляется в межстропильное пространство. Далее крепится гидроизоляционный слой, технология монтажа которого схожа с пароизоляционным слоем.
Важно! Особое внимание во время монтажа, заслуживает коньковая часть, где наибольшая вероятность скопления паров конденсата.
Четырехскатная крыша для беседки своими руками
Сооружение уютной беседки на приусадебном участке является идеальным вариантом создания комфортной зоны отдыха. В зависимости от геометрической формы, сооружению можно подобрать наиболее подходящий вид четырехскатной крыши.
Для беседки квадратной формы целесообразно соорудить шатровую крышу с четырьмя равными по размеру треугольными скатами, соединенными в одной точке. Для конструкций прямоугольной формы идеально подойдут четырехскатные крыши вальмового типа.
Несмотря на то, что данная конструкция дороже и сложнее по сравнению с двухскатной, именно она является наиболее подходящим вариантом для беседки. Четырехскатная крыша является наиболее целесообразным решением для данной задачи по ряду причин:
- за счет большого количества наклонных скатов обеспечивается эффективная защита от атмосферных осадков;
- большие свесы способны долго сохранять тепло, которое аккумулируется на протяжении солнечного дня;
- наклонные скаты хорошо защищают от проникновения навязчивых солнечных лучей, не заграждая при этом кругозор;
- надежная и жесткая конструкция гарантирует минимальное обслуживание и проведение текущего ремонта;
- доступные по цене строительные материалы делают данный вариант идеальным и недорогим решением для устройства беседки;
- благодаря тому, что беседка является небольшим сооружением, все монтажные работы по возведению четырехскатной крыши можно осуществить самостоятельно.
Как сделать четырехскатную крышу для беседки?
Прежде чем приступать к возведению стропильной системы для беседки, необходимо рассчитать угол наклона скатов, высоту конька и нагрузку для правильного выбора сечения стропил. Получив результат, необходимо составить чертеж стропильной системы, где отображаются все размеры и взаимное расположение элементов стропильного каркаса.
На основании чертежа производится подготовка необходимых элементов и их последующая сборка. Устройство четырехскатной крыши для беседки состоит из следующих последовательных действий:
- Усиление доской верхней обвязки каркаса беседки.
- Крепление к обвязке балки-затяжки при помощи металлических уголков.
- Отступив от середины затяжки одинаковое расстояние (около 50 см), необходимо установить две деревянные стойки высотой по 100 см каждая.
- Соединение верхушек стоек коньковым прогоном.
- Установка рядовых стропил с выбранным шагом.
- Закрепление диагональных стропил при помощи гвоздей к коньку таким образом, чтобы они продолжали коньковый прогон.
- Установка наружных стропил, которые крепятся одной стороной к диагональным ногам, а другой присоединяются к верхней обвязке конструкции. Шаг между стропилами составляет около 60 см.
- Укладка гидроизоляционного покрытия на стропила внахлест одной стороны на другую около 10 см и фиксация его степлером. Закрепление гидроизоляции вдоль стропил осуществляется при помощи реек контр-обрешеки.
- Установка обрешетки.
- Монтаж кровельного материала с обработкой всех стыков герметиком.
Ознакомившись с особенностями конструкции, можно смело приступать возведению выбранного типа четырехскатной крыши. Однако следует помнить о том, чтобы получить надежную, прочную и долговечную конструкцию не следует пренебрегать предварительными расчетами элементов конструкции и строго соблюдать алгоритм выполнения работ.
Последовательность работ по возведению стропильной системы крыши. Видео инструкции
Четырёхскатная стропильная крыша считается довольно сложным сооружением. Возведение подобной конструкции, рекомендуется доверить опытным профессионалам, которые помогут правильно рассчитать угол наклона несущих балок и подобрать оптимальный вес кровельных материалов.
Данная конструкция имеет как преимущества, так и недостатки. Перед тем как выбрать подобную кровлю для своего дома, рекомендуется тщательно обдумать положительные и отрицательные стороны четырёхскатной крыши.
Основное преимущество такого сооружения заключается в эстетичном виде жилой постройки. Благодаря этому, дом приобретает плавные и обтекаемые формы.
Разновидности четырехскатной крыши
Выделяют несколько видов подобной конструкции. Стандартное сооружение представляет собой равнобедренные треугольники, которые соединяются в центральной точке.
Начинающие строители часто путают четырехскатную крышу с обычной шатровой кровлей. Она состоит из треугольников, которые в виде сверху образую правильный квадрат.
Если на плане изображен прямоугольник, то мы имеем дело с вальмовой конструкции. Это название она получила в результате использования специальных скатов, которые имеют внешний вид щипец – вальм.
Четырехскатная крыша делится на следующие виды:
- голландская;
- полувальмовая голландская;
- полувальмовая датская;
- шатровая.
Голландская крыша отличается своей устойчивостью к климатическим катаклизмам. Здесь используют два трапециевидных ската. Верхние части имеют длинные правильные треугольники, а боковые представлены в виде укороченных углов.
В данном случае применяют стропильную систему, в которой используют четыре наклонные балки с необходимым углом ската. Расчет четырехскатной крыши происходит исходя из площади постройки.
Благодаря этому удается правильно расположить наклонные балки и расстояние между ними.
Полувальмовая голландская крыша может быть выполнена как двускатная, так и четырехскатная стропильная кровля. Для сооружения подобной конструкции, рекомендуется тщательно подбирать строительные материалы.
Несущие опоры должны быть изготовлены из древесины плотных пород деревьев. Эта разновидность отличается своей долговечностью и выносливостью по отношению к природным катаклизмам.
Преимущества и недостатки
Какими достоинствами и недостатками обладает четырехскатная крыша? Опытные специалисты выделяют следующие положительные качества подобного сооружения. К ним относят:
- отсутствие фронтонов. Благодаря этому удается улучшить аэродинамические показатели крыши;
- минимальный угол наклона кровельных скатов. В данном случае система четырехскатной крыши позволяет регулировать длину свисающих лаг. Эти элементы помогают сделать из них дополнительный навес для веранды;
- эстетичный вид жилого строения. Дом приобретает плавные и обтекаемые линии.
К недостаткам можно отнести следующие причины:
- сложный монтаж. Сделать такую кровлю самостоятельно, можно, при наличии специальных навыков;
- высокий расход строительных материалов. Для создания вальмовой крыши необходимо сделать четыре ската, которые требуют дополнительной разметки и деформации кровельного покрытия;
- требуется возведение чердачного пространства. Если пренебречь данным требованием, то увеличивается риск частичного обрушения возведенной конструкции.
Четырехскатная крыша своими руками
Как сделать четырехскатную крышу своими руками? Предлагаем вашему вниманию подробную инструкцию, которая поможет правильно возвести данную конструкцию.
Она включает в себя:
Расчет четырехскатной крыши. Данная манипуляция позволяет правильно рассчитать количество строительного материала, расстояния между несущими лагами и угол наклона кровельного покрытия. Площадь кровли будет составлять немного больше, чем ширина потолочного пролета.
Чертежи четырехскатной крыши. Здесь представлены подробные расчеты и дополнительные элементы для крепления несущих лаг.
Возведение потолочного перекрытия. Для этого используют плотную древесину, которую крепят на расстоянии 50 см друг от друга. Далее, укладывают слой гидроизоляции, которая предотвратит появление плесени и чрезмерной влажности в помещении.
На бетонных стенах устанавливают металлическую арматуру. К ней в дальнейшем будут крепить несущие балки.
Теперь приступают к возведению балочных пролетов. Они фиксируются металлическими уголками и закладными анкерами. При установке важно соблюдать угол наклона. Для классической голландской крыши необходимо соблюдать 45-50 градусов.
Далее приступаем к изготовлению чердачного пространства. Оно будет располагаться по центру кровельной конструкции. Для этого делают прямоугольники из плотного бруса. Для крыши площадью в 50 м2 понадобится 4-5 элементов;
Каркас из балок будет опираться на верхние границы прямоугольных конструкций. Балки должны образовать угол в 45 о в верхней точке. Все элементы фиксируют анкерами с пластиковыми насадками.
Когда каркас завершен, переходят к кровельному настилу. Здесь можно использовать металлический профиль, или мягкую черепицу. На фото четырехскатной крыши представлен рабочий процесс.
Фото четырехскатной крыши
Стропильная система – это сочетание всех опорных элементов, образующих каркас, на котором лежит кровельный пирог. От прочности и надежности этого основания зависит способность крыши выдерживать ветровую, снеговую нагрузку, защищать внутренние помещения от воды и холода. Чтобы не прибегать к дорогостоящим услугам фирм, выполняющих кровельные работы профессионально, мы расскажем из чего состоит стропильная система , какие материалы потребуются для ее изготовления и как осуществить ее сборку.
Виды четырехскатных крыш
Название «четырехскатная» объединяет несколько видов крыш, состоящих из четырех плоскостей, скатов:
Не смотря на внешние различия, стропильные системы четырехскатной крыши составляют из одних и тех же элементов, руководствуясь одинаковыми правилами.
Виды стропильных систем
Стропильная система крыши четырехскатного вида принимает различный вид, в зависимости от исходных условий: площади перекрываемого дома и внутренней планировки. Выделяют три вида:
Кокой вид стропильной системы подойдет для конкретного дома, определяют в период проектирования, производя расчеты и составляя чертежи.
Расчет уклона скатов и высоты конька
Составление проекта стропильной системы четырехскатной крыши начинают с расчетов, определяющих геометрию будущей конструкции:
Облегчить процесс проектирования стропильной системы четырехскатной крыши могут специальные компьютерные программы-калькуляторы, которые требует только занесения исходных данных: размеров дома, количества скатов.
Расчет нагрузок
Следующий этап проектирование – определение состава элементов стропильной системы и их сечения. Для этого выполняют расчет нагрузок, которым подвергается четырехскатная конструкция. Они делятся на три типа:
Суммируя значения всех нагрузок, определяют общую, которая, в зависимости от используемого кровельного материала может достигать 180-250 кг на квадратный метр. Исходя из этой цифры определяют количество элементов стропильной системы и их сечение, сверяясь со справочной таблицей. Более сложные системы удобнее рассчитывать в специальных программах, результатом работы которых является готовая схема стропильной системы крыши четырехскатного типа.
Основные элементы
Стропильная система четырёхскатной крыши состоит из множества составных частей, обязательных и вспомогательных:
- Мауэрлат. Брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм, равномерно распределяющий нагрузку по периметру несущих стен. Отличие четырехскатной крыши в том, что для ее установки требуется четыре мауэрлата, а не два, как для двухскатной.
- Лежень. Брус, служащий опорой для стоек, которое используют в наслонной стропильной системе. Он, как и мауэрлат, распределяет вес кровли, но находится на внутренней несущей стене.
- Стропильные ноги. Элементы из досок сечением 50х150 мм или 100х150 мм, которые несут на себе кровельный пирог и задают геометрию скатов. В строительстве четырехскатных крыш используют рядовые, наслонные и нарожные стропила. Рядовые располагаются парами вдоль конькового прогона, образуя трапециевидные скаты. Накосные, расходясь от конька к двум углам дома, формируют торцевые треугольные скаты. А нарожные стропила опираются верхней частью на наслонные и имеют различную длину.
- Коньковый прогон. Брус, опирающийся на вертикальные стойки, к которому крепятся стропила. Это высшая точка крыши.
- Стойки. Вертикальные подпорки, которые устанавливают на лежень. Они поддерживают коньковый прогон или середину стропильной ноги.
- Подкосы. Бруски, которые устанавливают под углом к стропильным ногам для предотвращения их прогиба.
- Затяжка и ригель. Горизонтальные перемычки из дерева или металла, соединяющие пары стропильных ног, снижая распирающую нагрузку на стены. Ригель устанавливают в верхней части стропил, в затяжку в нижней, часто используя в качестве балок перекрытия.
- Шпренгельные фермы. Шпренгель – вертикальная стояка для накосных стропил. Если его не во что упереть, устанавливают затяжку межу двумя соседними сторонами дома и с помощью металлических уголков прикрепляют шпренгель.
- Обрешетка. Основание для настила кровельного материала. Если доски приколачивают без промежутков, конструкция обрешетки называют сплошной. А если доски чередуют с небольшим просветом – решетчатой. Схема обрешетки зависит от вида кровельного материала.
- Свес крыши. Часть стропил, которая на 40-50 см выступает за периметр дома, защищая его от влаги.
Сборка стропильной системы
Имея на руках чертеж стропильной системы, можно начинать работы по сборке. Так как в качестве материала используют в основном натуральную древесину, не будет лишним обработать ее антисептиком глубокого проникновения для защиты от влажности и бактерий. Кровельные мастера обращают на ряд особенностей, которые стоит учитывать при монтаже стропильной системе четырехскатной крыши:
Грамотно рассчитанная и качественно собранная стропильная система – основа долгой эксплуатации четырехскатной крыши, которая станет надежной защитой от непогоды, в независимости шатровая она или вальмовая!
Видео-инструкция
Завершающий конструкционный элемент здания должен не только надежно защитить от осадков, сохранить тепло, но и подчеркнуть архитектурные достоинства. Форма классифицируется по: углу наклона (плоские, скатные); наличию сводов, куполов; числу наружных и внутренних ребер; количеству плоскостей (скатов). Чем сложнее система, тем вероятнее, что для выполнения работ придется нанять строительную бригаду. Необходимо подобрать не самый простой вариант, но интересный с точки зрения дизайна. Четырехскатная крыша – идеальное решение.
Типы исполнения:
- Вальмовая – состоит из двух треугольных скатов, упирающихся вершинами в окончания конька. Две другие плоскости – трапеции.
- Полувальмовая – отличается от первого исполнения тем, что часть наклонной поверхности занимает фронтон. Кровля по одной или двум плоскостям имеет укороченный вид. Испытывает меньшие ветровые и снеговые нагрузки. Еще один плюс – возможность установки на мансарде полноценных окон или балконов в области фронтонов.
- Шатровая – треугольные скаты сходятся в одной точке. Применение такого решение целесообразно для дома с одинаковыми размерами внешних стен.
Особенности четырехскатных крыш:
- Более равномерное распределение нагрузки на фундамент, по всему периметру.
- Сокращение объема чердачного пространства – уменьшение расхода тепла на обогрев, сложность организации мансардного помещения.
- Хорошее противостояние ветровым и снеговым нагрузкам.
- Более высокая жесткость конструкции за счет увеличения числа внешних ребер.
Нюансы четырехскатной крыши:
- В окончаниях конькового бруса сходятся центральные промежуточные и диагональные стропила. Организация узла довольно сложная.
- К угловым крепятся нарожные стропила.
- Необходимо выдерживать угол наклона элементов для создания плоскости под установку кровли.
- Уклон углового стропила всегда меньше, чем у центральных и промежуточных. Это самый длинный элемент.
- Опорой служат мауэрлат и коньковый прогон.
Инструкция по выбору и расчету стропильной системы
Возведение дома начинают с оформления проекта. Самостоятельная разработка чертежа невозможна без:
- изучения технологии строительства;
- расчета ферм.
Факторы, влияющие на выбор:
- угол наклона скатов;
- материал вальмовой кровли;
- вес «кровельного пирога»;
- ветровые и снеговые нагрузки;
- сейсмическая опасность;
- габаритные размеры коробки дома, наличие внутренних несущих перегородок, колонн;
- планирование организации мансардного помещения.
Уклон скатов определятся не только из эстетических соображений. Важно найти золотую середину между положительным визуальным восприятием и сохранением надежности, функциональности конструкции. Величина угла тесно взаимосвязана практически со всеми вышеуказанными факторами:
- Применение всех видов кровельных материалов ограничено диапазоном этого параметра.
- Чем меньше угол наклона, тем незначительнее воздействие ветровой нагрузки.
- Увеличение до 45-60° гарантирует самостоятельный сход осадков. Воздействие снежного покрова минимизируется.
- Уменьшая угол наклона, получаем снижение площади и веса всей системы. Падает расход тепловой энергии для прогрева чердачного пространства.
- Организация мансардного этажа маловероятна при малой величине наклона.
Виды стропильных ферм
1. Наслонная – конструкция вальмовой крыши выполняется с опорой на:
- внешние стены (мауэрлат);
- прогон (коньковый);
- на внутренние несущие перегородки, колонны внутри дома через лежень.
Распределение нагрузки происходит за счет установки дополнительных стоек под коньковый брус. Лежень разделяет давление по всей поверхности внутренней перегородки (колонны).
2. Висячая – применяется для строений с максимальным размером фундамента до 6 ~7 метров. Стропилы опираются на стены. Распределение нагрузки с помощью стоек, затяжки, ригеля, подкосов. Для вальмовых крыш такой вид редко используется.
Инструкция по расчету стропильной системы
Выполнение чертежа четырехскатной крыши невозможно без совершения математических расчетов.
1. Размер прогона – определяется исходя из габаритов дома. Стандартное решение: длина за минусом ширины. Середина конькового бруса расположена четко над пересечением диагоналей основания. Линия прогона параллельна фронтальным стенам.
2. Высота конька: Н = b х tgα. b – половина длины торцевых стен дома, α – уклон скатов. Числовое значение тангенса определяется по таблице Брадиса.
3. Размер центральных и промежуточных стропил ската: Lцтр.стр.ската = √(Н² + b²).
4. Длина центральной стропильной ноги вальмы: Lцтр.стр.вальм = √(Н² + b²). При нестандартном выборе размера конька величина b определяется как половина разницы длин дома и прогона.
5. Размер диагональных элементов: Lдгн.стр. = √ (Lцтр.стр.вальм² + b²).
6. Вычисление длин нарожников – используется свойство подобных треугольников. Если углы равны, по одной из сторон выполняется пропорция длин, то будет соблюдаться соотношение остальных составляющих фигуры: D = 3/4 C, значит: Lнар = Lцтр.стр.вальм х 3/4.
7. Расстояние между стропилами зависит от выбора:
- Размеров сечения, качества древесины. Чем слабее материал, тем меньше должен быть шаг.
- Наличия, вида теплоизоляционного слоя – определяется удобством монтажа утеплителя (60-120 см).
- Кровельного материала, его веса и геометрии. Чем больше общая масса, тем меньше шаг. Как и с теплоизоляцией, учитывают размеры листа.
Минимальный шаг между фермами – 60 см, максимальный – 2 метра.
8. Формирование и расчет свесов зависят от предпочтений жильцов и высоты дома. Минимальный размер для 1-этажного строения – 500 мм. Задача – защитить стены от атмосферных осадков.
Постройка вальмовой стропильной системы
Мауэрлат – брус или верхний венец, обвязка дома, к которым крепят стропила. Обеспечивает равномерность распределения нагрузки на внешние стены. Сечение: 10х10 см ~15*15 см. Армопояс – бетонная армированная конструкция по верхнему периметру стен. Его задача – укрепить основание под мауэрлат, обеспечить надежную сцепку с кровлей.
Варианты установки мауэрлата:
- На армированный бетонный пояс с помощью закладных шпилек, анкеров.
- Анкерами в тело стены – кирпичные одноэтажные дома с незначительным уклоном вальмовой крыши.
- На последний венец деревянного сруба или верхнюю обвязку каркасного строения.
- Монтаж на шпильки, закладываемые в кирпичную кладку.
- Скобами, забиваемыми в деревянные вкладыши внутри кирпичной стены и тело мауэрлата.
- Проволокой из некаленой стали, закладываемой в момент возведения фасада.
- На шпильки, зафиксированные в стене химическим анкером – двухкомпонентным составом. Клей вводится в просверленные отверстия в кладке дома, высыхая, надежно удерживает элемент.
Особенности:
- Количество шпилек, скоб, анкеров должно быть больше или равным числу стропильных ног.
- Под брус укладывают рубероид или наносят на основание битумную мастику.
Руководство по монтажу:
- Разметка отверстий под шпильки, анкера осуществляют укладкой реек на крепежные элементы с последующим ударом по поверхности дерева. По насечкам выполняется просверливание. Брус одевают на шпильки, фиксируют с помощью шайбы и гайки.
- Соединение проволокой – концы пропускают поверх планок, делают скрутку.
- Схемы наращивания на длинных участках:
- Осуществляют укладку балок перекрытия либо на одном уровне с мауэрлатом, либо на брусок, закрепленный к стене. Шаг – 0,6-1 метр.
- Стяжка мауэрлата рейками, к которым в дальнейшем будут зафиксированы стойки под прогон.
- После завершения на поверхности мауэрлата делают разметку расстановки стропил.
Монтаж прогонов
Коньковый брус испытывает значительные нагрузки, устанавливается на стойки. От правильности работ зависит:
- Симметрия конструкции, равномерность распределения веса.
- Надежность четырехскатной кровли при максимальных ветровых и снеговых нагрузках.
Краткая инструкция по монтажу:
- Схема (висячая, навесная) зависит от наличия внутренних несущих перегородок. Крепление стоек может быть к стяжкам или перекрытиям.
- В домах с большими размерами конструкцию необходимо укрепить подкосами для обеспечения сопротивляемости нагрузкам.
- Материал для конька и опор выбирают одинакового сечения, не менее 100х100 мм.
- Перед работой тщательно замеряют и определяют центральную и крайние точки фиксации стоек. На их количество влияет длина прогона. Шаг – не более 1 метра.
Установка стропил своими руками
Существует два порядка работ:
- Сначала центральные стропила, затем – диагональные. Нарожники устанавливаются в последнюю очередь.
- Монтаж диагональных элементов, после этого – центральных.
Первый метод считается более простым. Второй позволяет на начальном этапе работ провести контроль симметричности.
Варианты крепления к мауэрлату:
- Жесткое – в стропилах выполняют запил, глубина которого – не более 1/3 ширины бруса. Углубления (седло) можно вырезать по шаблону.
- Скользящее – применяется для сооружений, дающих усадку. Для фиксации к мауэрлату используют специальный крепеж, плавающие опоры для стропил. При таком методе соединение ног над коньком выполняется шарнирным способом.
- Наслонное – окончание стропила опирается на мауэрлат. Свесы вальмовой крыши оформляются с помощью наращивания ног дополнительными рейками (кобылками) меньшего сечения. Этот метод позволяет сэкономить на материале.
Оформление конькового узла центральных, промежуточных противоположных стропил:
- Встык – соединение с распилом окончаний ног под углом. Выполняют сопряжение сечений. Крепеж узла производят гвоздями. Дополнительную фиксацию обеспечит металлическая пластина или деревянная накладка.
- Внахлест – стропила накладываются друг на друга боковыми поверхностями. Крепление – шарнирное (болт), гвозди.
- К коньковому брусу – стыковка сечения стропила с боковой поверхностью прогона.
Особенности монтажа диагональных ног:
- Размещение верхнего узла с упором среза накосного стропила в боковую поверхность центральных элементов системы.
- Для усиления диагональных ног, испытывающих наибольшую нагрузку, требуется установка шпренгельных ферм, стоек.
Монтаж нарожников к диагональной стропиле осуществляют подпилом и стыковкой с его боковой поверхностью, фиксация с помощью гвоздей.
По окончании работ необходимо выполнить проверку равенства углов наклона и длин противоположных стропил, соблюдения плоскости скатов и вальм.
Нюансы и возможные ошибки
1. Приобретая пиломатериалы, нужно убедиться, что:
- Влажность дерева не превышает 20 %. При высыхании доска меняют геометрию, что приведет к изменению длин, прямолинейности. Нарушение пропорций влечет протекание, снижение сопротивляемости ветровым и снеговым нагрузкам. Самое лучшее качество у древесины, заготовленной в зимний период в регионах с холодным климатом. Перед оформлением покупки обратитесь к продавцу с просьбой о замере влажности.
- В теле отсутствуют трещины, вросшие сучки, следы от жизнедеятельности насекомых.
- Приобретая клееный брус, убедитесь в порядочности продавца, изготовителя. Применение некачественной продукции приведет к нарушению прочности.
2. Элементы стропильной системы можно заказать на предприятиях со специализацией в строительстве и изготовлении домов под ключ.
3. Древесину перед началом монтажных работ обрабатывают антисептиками и антипиренами.
4. Длина приобретенной рейки иногда не соответствует расчетному размеру. Технология выполнения наращивания:
- Косой прируб с максимальной подгонкой сопрягаемых плоскостей. В сквозное отверстие болт или шпильку вставляют с натягом, без люфта; закручивают гайку.
- Внахлест более 100 см. Проводят с помощью гвоздей, болтов, шпилек в шахматном порядке.
- Встык по сечению – отпил под 90°. Место стыковки с противоположных сторон перекрывают накладками. Крепление – как в предыдущем способе.
5. Узлы дополнительно фиксируются металлическим крепежом: углы, пластины и другие. Каждый из этих элементов имеет отверстия под метизы. Целесообразно применять изделия с овальными прорезями, допускающими незначительные смещения сопрягаемых поверхностей. В процессе усадки, воздействия нагрузок может произойти разрыв жесткого соединения.
- Отсутствие расчета нагрузок, веса. Превышение допустимых показателей влечет разрушение фундамента, каркаса кровли. Необходимые вычисления можно выполнить самостоятельно или применив онлайн-калькуляторы. Привлечение специалистов – самое верное решение.
- Шаг превышает расчетное значение. Сэкономив на материалах, мастер приобретет множество проблем.
- Не выполняется контроль плоскости скатов и вальм с помощью шнура. Отклонения вызовут провисание кровли, нарушат герметичность и надежность крыши, вплоть до ее деформации.
Крыши вальмовой конструкции обретают все большую популярность среди владельцев частных домов. Это – неудивительно, так как подобная схема отличатся целым рядом неоспоримых достоинств эксплуатационного свойства, а кроме того – смотрится очень оригинально, придавая дому особую эстетичность.
Некоторых домовладельцев, ведущих самостоятельное строительство, возможно, отпугивает то, что стропильная система вальмовой крыши выглядит слишком сложной. Да, она, безусловно, не столь проста, как или обычная двускатная щипцовая крыша. Тем не менее, и эта стропильная система вполне подчиняется законам геометрии, и произвести ее предварительный расчет – вполне возможно. Монтаж, конечно же, потребует определённого опыта в плотницкой работе, но с хорошими помощниками, а еще лучше – с квалифицированным консультантом, можно взяться и за это масштабное мероприятие.
