Четырехскатная крыша: возведение прочной стропильной системы

Как выбрать тип стропильной системы для 4-скатной кровли?

При отсутствии центральной опоры кровли, выбор делается в пользу висячей стропильной системы. Если для каждой стропилины можно найти верхнюю и нижнюю опоры, то следует выбрать наслонную конструкцию. Этот вариант проще и доступней для непрофессиональных мастеров. Нужно лишь запомнить два главных условия: при жестком креплении низа и верха стопил, необходим усиленный мауэрлат, так как на него передается распор; при шарнирном креплении или полужестком соединении (например, верх шарнирный, а низ – жесткий или наоборот), мауэрлат усиливать не нужно:

Выбор одного из видов четырехскатной кровли должен быть обусловлен формой самого дома. Для квадратных домов возводятся шатровые стропила, для прямоугольных – вальмовые. Также, можно встретить сложные многоскатные крыши комбинированного вида, которые содержат и вальмовые и шатровые элементы.

И вальмовые и шатровые конструкции сохраняют основные функции двускатной кровли (например, возможность обустройства мансарды) и смотрятся очень эстетично:

Почему же четырехскатная крыша популярнее двухскатной?

«Зачем же лишняя головная боль и сложности?», — спросите вы: «Ведь можно соорудить простую двускатную кровлю гораздо быстрее и дешевле». Здесь мастера подчеркивают некоторые важные моменты в пользу выбора именно четырех скатов для крыши:

1. Высокая ветроустойчивость. Четырехскатная кровля не имеет фронтонов, все ее плоскости наклонены к коньку. Такое строение минимизирует воздействие сильного ветра и сводит к «0» возможные разрушительные последствия.
2. Наиболее удачное распределение нагрузки. Многоскатная кровля выдерживает максимальное количество осадков, так как пологие скаты принимают часть основной нагрузки. Поэтому, провисание, деформация и разрушение стропильной системы, в данном случае, имеют минимальную вероятность.
3. Доступность выбора любого способа утепления крыши. Прямые фронтоны требуют особого подхода при выборе вида утепления крыши, так как расположены вертикально и подвержены продуванию ветром. Пологие скаты вальмовых и шатровых систем позволяют равномерно утеплить крышу любым доступным материалом.

Кроме перечисленных «плюсов», крыша с четырьмя скатами отлично сберегает тепло, может быть облицована любым кровельным материалом и всегда имеет аккуратный вид.

Почему же четырехскатная крыша популярнее двухскатной?

«Зачем же лишняя головная боль и сложности?», — спросите вы: «Ведь можно соорудить простую двускатную кровлю гораздо быстрее и дешевле». Здесь мастера подчеркивают некоторые важные моменты в пользу выбора именно четырех скатов для крыши:

1. Высокая ветроустойчивость. Четырехскатная кровля не имеет фронтонов, все ее плоскости наклонены к коньку. Такое строение минимизирует воздействие сильного ветра и сводит к «0» возможные разрушительные последствия.
2. Наиболее удачное распределение нагрузки. Многоскатная кровля выдерживает максимальное количество осадков, так как пологие скаты принимают часть основной нагрузки. Поэтому, провисание, деформация и разрушение стропильной системы, в данном случае, имеют минимальную вероятность.
3. Доступность выбора любого способа утепления крыши. Прямые фронтоны требуют особого подхода при выборе вида утепления крыши, так как расположены вертикально и подвержены продуванию ветром. Пологие скаты вальмовых и шатровых систем позволяют равномерно утеплить крышу любым доступным материалом.

Кроме перечисленных «плюсов», крыша с четырьмя скатами отлично сберегает тепло, может быть облицована любым кровельным материалом и всегда имеет аккуратный вид.

Недостатки

1. Как правильно изготовить стропила для двухскатной крыши своими руками, а так же их виды и способы усиления стропильной системы

   Техническая сложность. Такие крыши могут рассчитывать и строить только высокопрофессиональные специалисты. Без большого практического опыта строительных работ правильно построить вальмовую крышу невозможно.

   Наклонные мансардные окна следует не забывать закрывать во время сильного дождя, иначе на полу будет лужа

2. Большие потери кровельных материалов. Вальмовая крыша имеет четыре примыкания скатов, в каждом необходимо подрезать кровельные покрытия. Это приводит к увеличению непродуктивных потерь дорогостоящих материалов и, как следствие, к возрастанию сметной стоимости сооружения.
3. Небольшое чердачное пространство. Малые параметры по высоте и ширине, необходимость монтажа дополнительных опор и раскосов стропильной системы значительно уменьшает размеры чердачного пространства. Вальмовые крыши не используются во время строительства мансардных помещений. А это в настоящее время очень востребованные проекты домов, позволяют при минимальных финансовых потерях существенно увеличивать площадь жилых помещений.

Окно, встроенное в скат крыши, может быть и вертикальным. Такое окно называют «летучая мышь». Встроенное в кровлю из натурального шифера или металлочерепицы, смотрится очень эффектно

Еще один вариант встройки в крышу полноценных окон

Как видим, преимущества четырехскатной крыши сомнительны, а недостатки весомые.

Особенности крыши из четырех скатов

1. Главное преимущество – отсутствие щипцов и фронтонов. Нетрадиционная конструкция стропильной системы позволяет крыше без последствий переносить сильные ветра, минимизировать возможные разрушения в местах свесов карниза с течением времени, также отсутствие фронтона – это экономия на стройматериалах и трудозатратах.
2. Концы стропил, которые пересекаются между собой и крепятся на балке конька, придают конструкции жесткость, препятствуют ее деформированию под весом осадков, стройматериалов кровли или оборудования, смонтированного на крыше.
3. Конструкция и устройство вальмовой крыши предполагает возможность обустройства карнизных свесов по периметру всего дома, защищая фасад от атмосферных воздействий и перепадов температуры.
4. В схеме архитектурного соответствия четырёхскатная крыша при пристройке веранды или мансарды к дому делает здание более устойчивым к неравномерно распределенным нагрузкам.
5. Эстетичность крыши доказана практикой и временем – такие конструкции используются с тех лет, когда люди научились строить себе убежища, которые потом превращались в прочные и красивые дома.

Как будет конструироваться стропильная система четырехскатной крыши, зависит от типа крови – шатрового или вальмового. Поэтому стоит подробнее рассмотреть эти разновидности, их особенности и устройство. Фото устройства вальмовой крыши

Положительные свойства вальмовой кровли

Преимущества возведения четырехскатной кровли можно оценивать только в сравнении с двускатной стропильной системой. В ее конструкции отсутствуют щипцы и фронтоны (вертикальные торцевые поверхности). Это помогает в разы уменьшать показатель такой категории, как сопротивление воздуха. Эта техническая особенность особенно актуальна в тех регионах, где часто присутствуют ветра с резкими порывами или ураганы. Если при оформлении кровли используются карнизные свесы, они при такой конструкции, как показала практика, держатся намного дольше и не разрушаются.

Около опорной балки конька у вальмовой крыши образуются угловые ребра. Они имеют высокую жесткость. Поэтому деформироваться скаты могут только при очень высокой механической или физической нагрузке. Нужно приложить колоссальные усилия для того, чтобы повредить вальмовую крышу.

Классическая вальмовая крышаИсточник rsm-dom.ru

Замечено, что в регионах с большим количеством осадков одноэтажный дом с вальмовой крышей – лучший из возможных вариантов возведения малоэтажных зданий. Площадь кровли у четырехскатной крыши больше, чем у двускатной кровли. Особенность конструкции каркаса такова, что она позволяет отвесы карниза спускать за пределы несущих стен. Таким способом часто при строительстве формируется козырек, который надежно защищает фасадную отделку от воздействия атмосферных осадков.

Четырехскатный каркас можно покрывать любым кровельным материалом, но строители предпочитают использовать для обозначенных целей мягкие по текстуре продукты.

Есть и минусы у описываемого выбора. У конструкции вальмовой крыши больше элементов, чем у простой двускатной. На ее создание уходит больше материалов, требуется большее количество времени. Собрать ее способен только опытный мастер. Его услуги стоят недешево. Все это увеличивает в разы конечную смету проекта. Это обстоятельство нужно обязательно учитывать.

Пространство под вальмовой крышейИсточник red-fasad.ru

Геометрия пространства под четырехскатной кровлей очень сложная. Это формирует определенные трудности при организации жилой мансарды. Если оно все же используется, и на крыше появляются мансардные, их во время дождя придется постоянно держать закрытыми. Иначе в комнате появятся большие лужи.

Площадь мансарды, организуемой в чердачном помещении вальмовой крыши, будет в два раза меньше той, что образуется под обычной двускатной кровлей.

Если в вальмовой крыше нужно будет сделать слуховое окно, то для его создания специалисты советуют выбирать конструкцию под названием «Летучая мышь».

Слуховое окно «Летучая мышь»Источник memphite.com

План укладки опор на мауэрлат

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

Общие рекомендации таковы:

• 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.

Чертеж стропильной системы конструкции

Чтобы самостоятельно сделать чертеж кровли, необходимо знать основные термины, применяемые проектировщиками и архитекторами. Перечислим главные элементы стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши:

1.  Конек – брус с сечением 50х150 мм, к которому крепятся стропила. Он расположен в центре двух трапециевидных скатов.
2.  Диагональное стропило – балка, которая служит опорой для вальм. В некоторых источниках она также называется накосной ногой. Верхняя пятка диагональной стропилины опирается на один из концов балки конька.
3.  Центральные промежуточные стропила. В шатровой вальмовой крыше их четыре. Центральные балки сходятся в центре конструкции, образуя крест.
4.  Нарожники – короткие доски, опирающиеся на каркас вальм.
5.  Промежуточные стропила – балки, которые образуют плоскость трапециевидных скатов на чертеже четырехскатной вальмовой крыши.

Кровельные материалы укладываются на обрешетку. Она крепится к стропилам под углом 90 градусов. Разреженную обрешетку используют под шифер и металлическую кровлю. Шаг укладки досок – несколько сантиметров. Под все остальные виды материала кровли обрешетку делают сплошной.

Вспомогательная конструкция четырехскатной вальмовой крыши состоит из следующих элементов:

1.  Стойка. Служит опорой для конька. Стойки упраздняются, если планируется использовать пространство под вальмовой крышей.
2.  Затяжка – важная часть стропильной системы. По совместительству является балкой перекрытия.
3.  Кобылка. Деревянный брусок, который используется для устройства свеса при недостаточной длине стропильной ноги.
4.  Ветровая балка. Благодаря этому элементу, кровельная конструкция имеет высокую устойчивость к плохим погодным условиям. Ветровая доска соединяет несколько стропил в одной плоскости ската.
5.  Мауэрлат – основа для монтажа стропильной системы. Его назначение – привязка каркаса крыши к стенам дома. Мауэрлат представляет собой брус с сечением 100х100 или 150х150.
6.  Шпренгель. Задача этого структурного элемента – усилить основную несущую конструкцию. Шпренгель крепится по углам к мауэрлату и диагональным балкам.
7. Подкосы. Располагаются под наклоном к стропильным ногам.

Расстояние между стропилами и нарожниками на чертеже называют прогонами. Эта величина рассчитывается по специальным формулам. Зависит от веса элементов кровли, максимально возможного количества осадков в регионе строительства и силы ветра. Также рассчитывать необходимо высоту конька, угол наклона стропильных ног и их длину. Самой сложной для вычислений является ломаная вальмовая схема крыш.

Наиболее распространенные виды креплений деревянных балок между собой – пластины и уголки. Реже используют вязальную проволоку, саморезы и кронштейны. Чтобы предотвратить деформацию деревянных балок из-за усадки, следует выбрать скользящую систему в креплениях уголков.

Виды

Стропильная система, ее конструкция и некие нюансы по созданию и монтажу зависят от того, какой тип четырехскатной крыши используется. На данный момент выделяют:

• Шатровую.
• Полувальмовые датскую и голландскую.
• Вальмовую.

Четырехскатную крышу шатрового типа используют в основном на домах, имеющих квадратную форму. В данном случае все скаты имеют одинаковые размеры и форму, а внешне напоминают равнобедренные треугольники.

Датская полувальмовая – нижнюю часть бокового ската монтируют, под коньком устанавливают вертикальный фронтон. При использовании такой крыши мансардные окна не понадобятся, ведь естественное освещение будет обеспечивать вертикальное остекление чердачного помещения.

Голландская вариация многими элементами относится к двухскатному типу крыш. Вся разница в том, что данный вид все же состоит из торцевых треугольных скатов, однако они имеют обрезанный вид (вальмовая с усеченными боковыми скатами). Длина боковых плоскостей в 2-3 раза меньше, чем основных, внешне похожих на трапецию. Крыша хорошо справляется с нагрузками ветра и снега, на чердаке можно устанавливать обычные окна.

Вальмовая – классика четырехскатных крыш. Два ската имеют трапециевидную форму, торцевые скаты – прилегающие треугольники. При сборке стропильной системы необходимо использование накосных стропил.

Четырехскатная крыша – удобно, практично, функционально и эстетично привлекательно. Однако, не стоит забывать о том, что это еще и дорого, ведь такой тип крыши имеет сложности по расчетам и создании стропильной системы.

Как правильно рассчитать нагрузки на стропильную систему

На стропильную систему оказывается два типа нагрузок: постоянные и временные.

Постоянные включают в себя вес обрешетки, утеплителя, изоляционных материалов, кровельного покрытия.

К временным нагрузкам относятся вес снежного слоя, находящихся на кровле людей, оборудования.

Технология возведения кровли в соответствии со СНиП принимает за среднюю величину показатель 180 кг на квадратный метр. Но в случае образования снегового мешка на одном из участков цифра увеличивается до 400 кг на один квадратный метр. Нагрузку снегового слоя можно не учитывать лишь в случае наклона скатов больше 60 градусов.

Интенсивность ветровых нагрузок также следует брать в расчет, но они значительно меньше, чем нагрузка слоя снега. Средний показатель может быть в пределах 35 кг на квадратный метр. Ветровую нагрузку можно игнорировать, если величина угла наклона скатов не превосходит 30 градусов.

На стропила может оказываться также дополнительная нагрузка. В качестве таковой выступают крепящиеся к стропилам подвесные конструкции, водонагревательные баки, закрепленные в чердачном помещении вентиляционные камеры.

При проектировании системы стропил необходимо сделать два расчета.

Первый – это оценка степени прочности конструкции. Она необходима для уверенности в том, что конструкция выдержит оказываемое на нее давление.

Второй расчет делается для оценки степени деформации элементов конструкции. К примеру, прогиб стропил кровель мансардного типа должен быть меньше 1/250 его длины.

Для изготовления стропильной системы используется прямоугольный брус. Данная форма позволяет стропилам выдерживать максимально возможные для конкретного случая нагрузки. В качестве альтернативного варианта применяют доски размером 5х15 и 5х20 см.

При необходимости используются спаренные варианты.

Оптимальным выбором для создания системы стропил является древесина хвойных пород деревьев: лиственницы или сосны, влажность которой не превосходит 18–22 %. Другой важный момент: пиломатериал должен быть без сучков, других неровностей, пороков.

Изготовленные из металла элементы также могут выступать в роли опор для наиболее нагруженных коньковых прогонов, а расположенные между ними прогоны заполняют опорами из дерева.

Конструкции комбинированного типа отличаются высоким уровнем прочности и дают возможность создания безраспорно-наслонных стропил.

Проектирование и расчет стропильной системы надо проводить как можно более тщательно для обеспечения надежности и прочности конструкции.

Технология возведения шатровой кровли

Стропильная система шатровой четырехскатной крыши отличается от системы стропил вальмовой.

Основным отличительным признаком шатрового вида кровли является отсутствие конькового прогона, так как скаты соединяются по линии диагональных стропил, которые сходятся в одной точке. Чтобы повысить надежность конструкции, в центре устанавливают стойку, которая берет на себя некоторую часть веса.

В некоторых случаях установка стойки оказывается невозможной, поэтому применяются другие способы. Например, можно использовать систему висячих стропил. При этом появляется необходимость в дополнительных модулях (затяжках, стойках) для повышения надежности конструкции.

Главные стропила монтируются от верхней части системы до края стен. Параллельно им надо установить нарожники. Диагональные стропила лучше усилить с помощью применения бруса. Когда брус не используют, то нарожники следует врубить в диагональные стропила или подрезать под их плоскость.

Указанные способы – прекрасный вариант для возведения крыш частных домов небольших размеров, но они не могут использоваться для устройства тяжелых перекрытий, поскольку не обеспечивают достаточной прочности.

В случае выполнения перекрытий по монолитной технологии можно использовать лежень, который следует уложить на двойной слой гидроизоляции под стойки.

Особенности конструкции ↑

Устройство стропильной системы четырехскатной крыши выполняют с учетом особенностей ее конструкции.

Диагональные

Опорой стропил диагональных (накосных) являются, с одной стороны, мауэрлат или балка, врезанная в нее (хотя врезка в мауэрлатный брус может его ослабить), с другой – пара ног стропил.

Они бывают длиннее обычных, чтобы суметь нести большую нагрузку, так как являются опорой для нарожников (это укороченные стропилины). Одним концом они опираются на накосную ногу, а другой – на мауэрлат.

Если ширина постройки больше 4,5 м, то данные ноги выполняют составными по длине, их еще называют многопролетными. Для уменьшения длины пролета прибегают к подкосам и стойкам.

Если наслонную систему изготовить по всем правилам, то она будет безраспорной. Для предотвращения появления распора, плоскость стропильных ног делают горизонтальными в тех участках, где опорой выступает мауэрлат.

Распоры могут появиться, только если стропилины в коньке будут служить друг для друга опорой. В таких случаях устанавливают ригели.

Виды стропил ↑

В зависимости от выбранного способа крепления, стропильная система у этого типа может быть висячей и наслонной.

Висячие выполнить достаточно сложно. Больших трудозатрат в дальнейшем требует и текущий ремонт во время эксплуатации. Эту систему применяют в случае отсутствия внутренних стен, и в качестве опор в данном случае выступают наружные стены.

Наслонныеизготовить значительно проще. В этом случае нет необходимости больших материальных вложений. Обычно наслонный тип подходит для домов, имеющих центральную несущую стену или промежуточные столбчатые опоры, которые установлены на железобетонном перекрытии. Подобная дополнительная опора позволяет увеличить величину пролета, перекрывающего наслонные стропила. Этот вариант довольно часто используют при устройстве строений с уклоном меньше 40°.

Составление чертежей

Сооружать крышу нужно только при наличии предварительно подготовленных чертежей с указанием размеров и расположения каждого элемента конструкции. Четырехскатная крыша для беседки, чертежи которой правильно разработаны, прослужит не одно десятилетие без ремонта и реконструкции.

Чертеж беседки с вальмовой кровлейИсточник pinterest.com

Проектирование осуществляется с учетом многих факторов:

• вес стропильной системы;
• вес кровельных и изоляционных материалов;
• нагрузку осадков;
• вес оборудования, которое будет установлено на крыше.

Прочность конструкции рассчитывается с некоторым запасом. Крыша должна выдержать дополнительные нагрузки, например, вес человека, который поднимется на нее для осмотра или очистки.

После окончания расчетов прочности определяется наклон скатов. На этом этапе принимаются во внимания климатические особенности региона и задуманный дизайн будущей беседки. В регионах с сильными ветрами не рекомендуется делать высокую кровлю. Дело в том, что чем выше конструкция, тем больше показатели ее парусности. Ветрам лучше противостоят пологие скаты, покрытые поликарбонатным или битумным материалом.

Чертеж беседки с пологими скатамиИсточник centermira.ru

Если для местности, в которой расположен участок характерно выпадение большого количества осадков, беседку лучше строить с высокой крышей. Подойдет наклон 50-60 градусов. В качестве покрытия в этом случае лучше выбрать металлочерепицу.

При проектировании крыши необходимо помнить о том, что для каждого отдельного кровельного материала существуют свои ограничения по наклону скатов. Кроме того, для разных покрытий есть свои рекомендации относительно шага стропильных ног.

Стропильная система

Четырехскатная крыша своими руками — оптимальное решение для всех желающих сэкономить средства семейного бюджета . Последовательность строительных работ:

Если расчет четырехскатной крыши сделан неправильно, исправить ситуацию будет достаточно сложно – в результате ошибки диагональные стропила не соединятся в коньке. Лучше воспользоваться оптимальным вариантом, подготовьте чертеж с помощью одной из специальных графических программ.

Создание модели 3D позволяет увидеть, как будет выглядеть будущая крыша, чтобы подготовить детальный чертеж, обратитесь за профессиональной помощью.

Расчет нагрузки

Стропы подвергаются постоянным и временным нагрузкам, поэтому важно правильно рассчитать нужный уровень предельно допустимого значения. Основной расчетный параметр снежной нагрузки, принятой в России для среднего пояса, составляет 180 кг / м3

• Если наклон крыши составляет более 60 градусов, снежная нагрузка не учитывается.
• Стандартное расчетное значение ветровой нагрузки для центральной полосы России составляет 35 кг / м3.
• Если наклон крыши составляет менее 30 градусов, поправка на ветер не учитывается на чертеже.

Необходимо вычислить прочность стропила и степень возможной деформации при разных условиях. Чаще используются стропила в виде прямоугольной полосы с секцией, соответствующей расчетным нагрузкам, плиты с параметрами 5х15, 5х20 см. Выбор ограничивается пиломатериалами хвойных пород (например, ель, сосна) с содержанием влаги 18-22%, обработанными антисептическими средствами и антипиренами.

Рекомендации общего плана

При строительстве четырехскатной крыши надо соблюдать некоторые важные правила.

До начала работ необходимо определиться с выбором типа кровли.

Непременно надо сделать чертеж или проект проводимых работ.

Следует определить величину угла наклона кровли и тип системы стропил. Для построек небольших размеров подходят висячие стропила. Если постройка достаточно крупная и имеет центральные несущие стены, то предпочтение надо отдать наслонным стропилам.

Заранее нужно подсчитать количество необходимого материала: бруса, досок, метраж кровельного покрытия, различных видов крепежа. На качестве материала лучше не экономить, поскольку недостаточно прочные стропила со временем могут обрушиться.

По возможности основную часть конструкции лучше собирать на земле и только затем поднимать на высоту. Но сборку элементов можно производить и на месте.