Четырехскатная крыша: возведение прочной стропильной системы

Четырехскатная крыша: возведение прочной стропильной системы

Для зданий большой площади двускатная кровля не обеспечивает требуемой защиты и надежности. Такая конструкция опирается только на 2 внешние несущие стены, поэтому нагрузка на стропила чрезмерно велика. Для большого дома лучше выбрать четырехскатную крышу, которая эффективно выдерживает атмосферные нагрузки и более равномерно распределяет давление на внешние несущие стены и фундамент.

Порядок расчета вальмовой крыши

  • Шаг 1. Выберите наиболее удобные единицы измерения – мм, см, м, дюймы, футы.
  • Шаг 2. Выберите способ отрисовки чертежей – цветные, черно-белые.
  • Шаг 3. Укажите тип кровельного материала – жесткий, мягкий (влияет на тип обрешетки – разреженная или сплошная, соответственно) .
  • Шаг 4. Введите параметры крыши – высота (от мауэрлата до вершины стропильной системы) , свес.
  • Шаг 5. Заполните поля с параметрами дома – длина, ширина, высота, толщина стены.
  • Шаг 6. Параметры бруса для мауэрлата – ширина, толщина.
  • Шаг 7. Расчет стропильной системы – величина горизонтального запила под мауэрлат, ширина и толщина стропильной доски, расстояние между элементами (рекомендации ниже) .
  • Шаг 8. Введите характеристики гидроизоляции – ширина и длина материала, величина нахлеста сверху и сбоку.
  • Шаг 9. Укажите толщину контробрешетки в горизонтальной проекции (в вертикальной всегда 5 см) .
  • Шаг 10 (опционально). Укажите параметры разреженной обрешетки ( в случае выбора жесткой кровли ) – ширина и толщина доски, расстояние между элементами.
  • Шаг 11 (опционально). Укажите параметры сплошной обрешетки ( в случае выбора мягкой кровли ) – ширина, длина, толщина листа ОСП.
  • Шаг 12. Характеристики кровельных листов – ширина и длина материала, величина нахлеста сверху и сбоку.
  • Шаг 13. Проверка введённых значений и начало расчета вальмовой крыши с помощью кнопки «Рассчитать».

После выполнения расчета, на вкладке «Вид в 3D» вы можете ознакомиться с трехмерной моделью конструкции, построенной в точности по заданным параметрам. Также для подписчиков доступен дополнительный инструмент – 3D-линейка.

Проект

Перед тем как перейти непосредственно к строительству, необходимо создать проект кровли, для того чтобы в дальнейшем не совершать ошибок. Как построить кровлю? В таком деле поможет поэтапная инструкция. Ознакомившись с конструкцией дома, приступаем к следующему:

  • рассчитываем угол наклона скатов, опираясь на такие показатели, как ветровая нагрузка, осадки в вашей местности, тип кровельного материала. В местностях с сильными порывами ветра угол наклона желательно делать меньше 30 градусов, таким образом, снизится парусность. В районах, которые постоянно заваливает осадками желаемый угол кровли — не ниже 65 градусов, чтобы предотвратить скопление снега и воды. В местности с более-менее стабильным климатом отлично подойдет крыша от 40 до 50 градусов. Для каждого вида материала производитель указывает самый низкий угол эксплуатации;
  • рассчитываем высоту конька с помощью ряда несложных формул геометрии.

Конструкция системы стропил

Стропильная система четырехскатной крыши образует каркас кровли. Она складывается из таких элементов:

  • мауэрлат — брус, расположенный по периметру стен и распределяющий на них нагрузку. Четырехскатная крыша насчитывает 4 бруса. Если дом деревянный, то мауэрлатом будут колодки верхних венцов. В кирпичном доме поверх стен создают бетонный пояс, в который муруют специальные шпильки. На них потом и крепится мауэрлат;
  • балка конька, или прогон, — находится выше всех элементов. К нему крепится верхняя часть стропил. У 4-скатной крыши он меньше длины дома;
  • стропильные ноги — доски, создающие геометрию скатов. Их сечение — 50 х 150 мм. У четырехскатной крыши используется 3 вида стропил: накосные, рядовые, нарожные. Установка рядовых стропильных ног осуществляется на скаты в виде трапеции. Накосные стропила производятся из более прочного материала, так как на них нагрузка больше. Верхняя часть накосных опирается на прогон конька, а нижняя — на угол мауэрлата. Вальму формируют нарожные стропила. Они делают упор на стропильные ноги по диагонали и опорный брус;

стропильные ноги четырехскатной кровли

  • лежень — брус, что укладывают опорную стену, находящуюся внутри постройки. Функционально лежень переводит вес и распределяет его на фундамент;
  • вертикальные опоры — стойки, монтирование происходит на лежень. Являются подпоркой для средины стропила и прогона;
  • подстропильная нога, или подкос. Угол его установки — 45 градусов к стропилу. Упор делается в стойку. Используется для того, чтобы стропила не прогибались, для переноса части веса на несущую стенку;
  • шпренгель используют для поддержки накосных стропил. Это вертикальная опора, похожая на стойку. Шпренгельные фермы используют чаще всего;
  • затяжка, или ригель, — бруски горизонтального положения, которые схватывают стропильные пары в верхней и нижней частях;
  • кобылки — доски, удлиняющие стропила и защищающие стены от сырости, формируя свес кровли.

Порядок выполнения монтажа

Четырехскатная крыша начинается с установки мауэрлата, который укладываем по периметру стен. Его сечение — 150 х 150 мм. При размещении необходимо контролировать его уровнем. Находиться брус должен в 5–7 см от края стены. Крепление производим на заранее замурованные шпильки. Сверху прикручиваются гайки. Такой брус свяжет конструкцию стропил и стены дома в единое целое.

Чтобы установить стойки, нужны лежень и балки перекрытия. Размер бруса таких элементов составляет 100 х 200 мм. Установка опор производится вертикально с креплением пластинами или уголком. При использовании вальмовой крыши стойки ставятся в 1 ряд, а сверху крепится прогон. Шатровая крыша предполагает размещение опор по диагонали. Равные расстояния откладываются от угла. Таким образом, получается прямоугольник, на который укладываем прогоны. Все крепим с помощью уголка.

Монтаж стропильной системы крыши

Следующим этапом нужно сделать шаблоны стропил. По ним устанавливаем боковые стропила. Для заготовки подойдет тонкая доска. Прикладываем ее к прогону и отмечаем запил. Со вторым концом, что находится у мауэрлата, также отмечаем запил. Изготавливаем нужное количество стропил, используя шаблон. После выбора шага крепления производим установку. Шаг может составлять от 60 см до 1 м. Соединение делаем саморезами.

Шатровая крыша соединяет накосные стропила возле конька, используя затяжки. Установка происходит под углом 90 градусов. Проволочными хомутами соединяем со стенами.

Нарожники крепим к диагональным стропилам. Их длина может быть разнообразной, но они должны располагаться параллельно друг к другу. Рядовые и нарожные стропила вместе образуют боковые скаты.

Четырехскатная крыша своими руками подошла к завершению. Последним этапом является ее утепление с помощью базальтовой ваты или вспененного полистирола. Укладку материала производим между стропил. От влаги защитит слой гидроизоляции. Обрешетка напрямую зависит от типа материала крыши.

В этом видео можно узнать подробнее о строительстве и проектировании чертырехскатной вальмовой крыши:

Четырехскатная крыша своими руками, последовательность работ

Самым сложным в постройке стропильной системы четырехскатной крыши является этап вывешивания диагональных стропил. Во-первых, угол наклона диагональных стропил и давление, с которым они опираются на коньковый прогон, должны быть равны параметрам пары накосных балок с другой стороны. Площади скатов и углы наклона в четырехскатной крыше должны быть абсолютно равны.

Читайте также  Ломаная крыша

Во вторых, воображаемая линия, проведенная между точками стыковки или вершинами треугольников, образованными диагональными стропилами с обеих сторон, должны проходить точно по оси бруса конькового прогона, как по горизонтали, так и по вертикали. В том, чтобы правильно выровнять и отрегулировать положение диагональных стропил, состоит главная трудность сборки четырехскатной крыши.

На этапе подготовки сборки четырехскатной крыши выполняют укладку доски или бруса мауэрлата, при этом важно тщательно выровнять плоскость доски по горизонту. На мауэрлат наносят предварительную разметку мест под установку боковых стропил, шпренгельных опор и затяжки. Монтаж четырехскатной крыши значительно упрощается, если в качестве перекрытия используется железобетонная плита.

После выкладывания и крепления затяжки собирают коньковую раму или «скамейку». По сути, это брус конькового прогона, установленный на вертикальные стойки. К стойкам пришивают продольные и поперечные подкосы, обеспечивающие устойчивость рамы до момента сборки стропил вальмовых скатов.

Перед выкладкой диагональных стропил коньковую раму необходимо подпереть парой временных балок, которые крепят к мауэрлату и к крайней стойке «скамейки». Это не позволит коньковой раме опрокинуться под давлением диагональных стропил с другой стороны.

Далее — самое сложное. Сначала определяют реальную длину каждой из накосных балок, для этого в точке опоры на торце конькового бруса забивают гвоздь и шнуром вымеряют длину от гвоздя до точки опоры на мауэрлате. Перед установкой диагоналей каждую из накосных стропил вымеряют и отрезают по своей длине шнура.

Установив накосные элементы на мауэрлат, определяют линию соприкосновения и запила контактной поверхности. Подрезав плоскость опоры накосных балок, их укладывают на торец конькового прогона.

Нижние концы диагональных балок устанавливают в угловое сочленение мауэрлатного бруса с подрезом опорной поверхности балки по приведенной схеме. Иногда форму подреза выполняют по шаблону, но надежнее выполнять разметку линии запила вручную.

В идеале воображаемая вертикальная плоскость, проведенная через любое накосное стропило, должна быть параллельна плоскости накосного бруса, расположенного с противоположной стороны четырехскатной крыши.

Если все сделано правильно, две диагональные стропильные балки четырехскатной крыши станут точно по оси конькового бруса. Чтобы избежать прогиба, достаточно длинных накосников, необходимо установить подкосы и шпренгельные опоры с установкой временного крепежа из саморезов. Аналогично устанавливают стропила с противоположного ската и выравнивают элементы с максимальной точностью. Чтобы увеличить жесткость вальмовых скатов, на краях диагональных балок вырезают и устанавливают по несколько нарожников.

После переходят к укладке рядовых стропильных балок. Крепление на мауэрлате выполняют стандартным соединением болт-гайка или с помощью стальных уголков. В верхней части стропильную доску обычно запиливают по шаблону и укладывают на брус конька.

Обычно после вывешивания рядовок на коньковом прогоне и мауэрлате в верхней части устанавливают дополнительные ригеля, уменьшающие распирающее действие каркаса четырехскатной крыши. После установки всех стропильных балок и выравнивания основных силовых элементов четырехскатного каркаса переходят к капитальному креплению всех стропил на мауэрлате и коньковом прогоне.

На следующем этапе устанавливаются и крепятся подкосы под рядовые стропила, выполняется «забивка» треугольных скатов нарожными балками. Каждый из нарожников вырезают в свою длину по приведенной ниже схеме и устанавливают в шахматном порядке, это позволяет избежать ослабления балки за счет совпадения мест запилов с противоположных сторон.

Все элементы крепят гвоздями, саморезами и болтовым соединением с накладными стальными пластинами и уголками.

Укладка лежней

Это следующая важная веха при создании четырехскатной крыши. Лежни укладывают на внутренние перегородки, где будут располагаться опорные стойки. Когда несущих перегородок не существует, или же они находятся не по центру, то придется заниматься установкой усиленных балок перекрытия, подходящие доски имеют размеры 5х20 см. Балка для стоек должна обладать «недюжинной силой», потому для нее или сращиваются две доски, или берется брус 10х20 см.

Виды четырехскатных крыш.

1. Конструкция простой вальмовой крыши включает в себя два треугольных (вальмовых) ската и два трапециевидных ската. Для ее строительства используются приемы выполнения накосных стропил четырехскатной кровли и наклонных стропил двускатной.

2. Конструкция полувальмовой крыши состоит из двух срезанных треугольных (вальмовых) скатов, под которыми расположен фронтон, а также из двух трапециевидных. Такое устройство кровли позволяет произвести установку мансардного этажа с панорамными окнами без снижения надежности крыши.

3. Отличие шатровой крыши от обычной вальмовой состоит в том, что ее скаты имеют совершенно одинаковую форму равнобедренных треугольников, которые сходятся в одной точке.

Более сложная по конструкции четырехскатная крыша предусматривает наличие вертикальных чердачных окон, фронтонов и примыкание к каким-либо частям постройки. Установить такую крышу самостоятельно очень сложно, поэтому лучше воспользоваться услугами профессиональных мастеров, или же взять за основу готовый проект.

Составляющие элементы

Поскольку устройство четырехскатной крыши практически не отличается от двухскатной системы, она состоит из тех же составляющих элементов, но с добавлением некоторых дополнительных деталей. 4-х скатная крыша имеет в своем составе такие детали:

  • Мауэрлат . Это деревянный брус квадратного или прямоугольного сечения, который укладывается по верху наружных несущих стен, на которые будут опираться стропила. Он воспринимает всю нагрузки и равномерно распределяет для передачи на стены. Дома с четырехскатной крышей делают с мауэрлатом сечением 100х100 мм или 150х100 мм.
  • Лежни – это внутренние опорные элементы, которые укладываются на несущие стены внутри дома или опоры. Материал и сечение лежней такой же, как у мауэрлата.
  • Стропила делятся на накосные и боковые. Последние из них образуют трапециевидный скат, а накосные нужны для вальмовых скатов. В шатровой крыше боковые стропила не используются. Боковые стропила собирают из бруса сечением 5х15 см, а диагональные – 10х15 см. Оптимальный шаг стропильной системы 800-900 мм, но он может быть меньше или больше в зависимости от выбранного кровельного покрытия и особенностей конструкции крыши.
  • Стойки нужны для поддержания каркаса четырехскатной конструкции.
  • Коньковый прогон – горизонтальный элемент, который одновременно соединяет стропила и служит для них опорой. Скатная конструкция шатровой крыши не имеет конька. Его лучше выполнить из бруса сечением 150х100 (50) мм.
  • Затяжки – горизонтальный элемент, который соединяет парные боковые стропила, не позволяя им разъезжаться в стороны. Материал – доска сечением 5х15 см.
  • Нарожники – это укороченные стропила, которые крепятся к диагональной ноге. Они делаются из доски размером 150х50 мм.
  • Подкосы – специальные распорки, которые позволяют увеличить прочность и несущую способность крыши.
  • Кобылка – это элементы, которые формируют свес кровли и крепятся к стропилам снизу. Ее делают из бруса сечением 120х50 мм.

При обустройстве более сложной 4-скатной крыши, чертеж и конструктивная схема могут содержать другие дополнительные элементы, например, карнизы, защитные планки, дополнительную обрешетку и т.п. Чтобы точно подсчитать требуемое количество материала, необходимо выполнить эскиз или чертеж в масштабе, и по нему провести все необходимые расчеты.

Важно: материал всех составляющих элементов крыши – древесина хвойных пород не ниже 2 сорта с влажность не более 15 %.

Чертежи стропильной системы четырехскатной крыши, что нужно учесть при их разработке

В идеале перед началом монтажа стропильной системы четырехскатной крыши у домовладельца на руках должны быть общие чертежи проекта кровли, список с подбитым количеством расходных материалов, а также фрагментарные чертежи отдельных участков каркаса. На последних обязательно должны быть обозначены такие моменты:

Читайте также  Как вывести трубу в бане через крышу

1. Размеры детали и используемый вид материала.

2. Угол наклона и место расположения детали.

3. Способы крепления и используемые крепежные элементы.

4. Список других деталей, которые тем или иным способом будут взаимодействовать с описываемым элементом.

Самостоятельно разработать такие схемы стропильной системы четырехскатной крыши без специальных навыков крайне сложно. Не факт, что даже, если они будут созданы, в них не будет допущена какая-то ошибка. Поэтому крайне рекомендуется обратиться за помощью к профессионалам.

Очень важным моментом является просчет количества стропил и толщины материала для их изготовления. Недостаток их может привести к разрушению каркаса. Чтобы этого избежать, необходимо заранее высчитать предположительный вес нагрузок, которые подразделяются на три типа:

1. Постоянные.

К ним относится вес строительных (кровельных материалов и изолирующих наслоений) и крепежных материалов.

2. Периодические.

К ним причисляются сезонные осадки: осенние дожди, снег (в том числе и талый в весеннее время года). Кроме того, сюда относятся возможные ремонтные работы (вес рабочих и их инструментов).

3. Дополнительные.

Антенны, тарелки, лестницы и тому подобное.

Также очень важно точно соблюсти угол наклона в соответствии с силой ветра, которая наиболее часто наблюдается в вашем регионе. Если угол будет слишком мал в сравнении с ней, то порывы ветра будут все время «пытаться» приподнять кровлю, если слишком велик – опрокинуть.

Заключение

Кровля четырехскатной крыши производится на последнем этапе, однако до этого момента необходимо будет установить угловые стропила. Они должны оказаться больше по сечению, чем рядовые составляющие. Заготовка для угловой части должна быть в 1,5 раза больше по сравнению с обычными стропилами. Такого запаса будет вполне достаточно. Важно не пренебрегать требованиями к сечению, так как это чревато негативными и даже опасными последствиями. Именно поэтому расчет рекомендуется доверить профессионалам.