Конструкция стропильной системы четырехскатной крыши

Расчет — что и как рассчитать нужно

Немаловажное значение имеет и правильный выбор угла наклона кровельных скатов, где требуется учитывать ряд факторов:

• Вес кровельного покрытия – чем он больше, тем круче следует обустраивать кровлю.
• Размеры элементов покрытия. Если они малы и стыковых участков между ними много, тогда повышается вероятность проникновения между ними воды, а потому скаты должны располагаться под более высоким углом.
• Климат местности. В тех районах, где случаются частые снегопады, скаты крыш следует располагать более круто, что обеспечивает быстрое схождение осадков.
• Правила противопожарной безопасности для чердачных крыш. В соответствии с ними, при больших размерах чердака должен иметься сквозной проход через него высотой в 160 сантиметров и шириной в 120 сантиметров. Если же чердак маленький (до 2 метров в длину), тогда минимальные размеры прохода должны составлять 120 и 90 сантиметров соответственно.
• Высота дымохода для каминных и печных сооружений. Общая высота вместе с наружной частью, выходящей за пределы крыши, должна составлять как минимум 5 метров. Разумеется, подобный вариант обогрева не подойдёт для небольших строений с пологими крышами.

Основные элементы трёхскатной конструкции

Трёхскатная крыша отличается от двускатного варианта соединением между собой двух накосных стропильных ног и конька, то есть трёх составляющих, в одной точке. Качественная сборка такой сложной структуры может быть выполнена только профессионалами

При самостоятельном монтаже важно соблюдать последовательность этапов укладки следующих элементов:

1. Кровельные скаты. Представлена эта конструкция одним фронтальным скатом, внешне напоминающим равносторонний треугольник, и двумя трапециевидными скатами. Для формирования угла наклона после соответствующих расчётов или получения консультации от производителя кровельного покрытия закладывается каркас — это рядовые и накосные стропила, нарожники и вспомогательные опоры крыши.

   В трёхскатной кровле вместо одного из фронтонов применяется наклонный элемент, похожий по конструкции на скат вальмовой крыши

2. Система стропильных ног. Изготавливается из ровных и прочных досок путём их укладки на ребро от мауэрлата до конькового прогона. Трёхскатная крыша формируется тремя видами стропил: диагональными, рядовыми и нарожными. Наибольшей нагрузке подвергаются диагональные (накосные) элементы, поэтому они собираются из досок, по сечению превышающих в 2 раза диаметр рядового стропила. Если такой возможности нет, то допускается сращивание нескольких досок в одну деталь.
3. Система обрешётки. Создаётся из деревянных досок, прибитых к стропилам перпендикулярно с небольшим шагом, и служит основой для укладки кровельного покрытия. Доски могут быть заменены влагостойкими фанерными листами. Если для обустройства кровли используется металлочерепица или профнастил, то подойдёт решетчатая обрешётка, при работе с рулонными и мягкими материалами лучшим выбором будет сплошная конструкция.

   Тип обрешётки зависит от применяемого кровельного покрытия

4. Мауэрлат. Представлен в виде брусьев, закреплённых по всему периметру стен. Он служит основой крыши и необходим для распределения нагрузки по всему фундаменту здания.

   Мауэрлат укладывается только в кирпичных зданиях и постройках из бетонных блоков, в деревянных домах его функции выполняет последний венец каркаса

5. Коньковый элемент. Является высшей точкой кровли, где соединяются стропильные ноги.
6. Пересечение скатов. Обеспечивают формирование ендов и разжелобков.
7. Кровельный свес. Часть кровельной конструкции, выступающая за мауэрлат и используемая для защиты здания от осадков и порывов ветра. Для достижения максимальной эффективности длина свеса должна быть не менее 50 см. В зависимости от местоположения свесы бывают карнизными и фронтонными.

   Кровельный свес защищает лицевую поверхность дома от избыточной влаги

8. Водосточный жёлоб. Относится к системе стока и отвечает за водоотвод влаги с крыши.

   Водосточные желоба отводят влагу, стекающую с кровельного покрытия, в водосборные воронки и трубы

9. Воронки. Способствуют сбору скапливаемой на поверхности влаги и направлению её по водосточной трубе.
10. Водосточная труба. Её задача — донести поток воды с крыши в ливневую канализацию.

Особенность трёхскатной крыши заключается в сложности создания проекта и трудоёмкости строительных работ, поэтому для самостоятельных застройщиков без большого опыта качественное устройство конструкции не представляется возможным. Лучше доверить этап проектирования и расчёта квалифицированному специалисту.

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.

Схема стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

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.

Для того чтобы конструкция была прочной, необходимо проверять правильность угла размещения стропил на мауэрлате

Далее на основании чертежа стропильной системы следует приступить к установке стропильных ног в следующей последовательности:

• 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.

Схема устройства стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

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.

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.

Классический вариант четырехскатной крыши является простой конструкцией, но все же требует знаний строительства и точных расчетов

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.

Гибкая черепица в виде покрытия позволяет максимально экономно использовать кровельный материал, без существенных отходов

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.

Разновидности, типы и виды

Разновидности вальмовых крыш:

1. Классическая четырехскатная. Диагональные планки под треугольные фронтоны опираются на балку конька. Свесы кровли находятся на одной отметке по высоте. Скаты на чертежах имеют форму равнобедренных треугольников и трапеций.
2. Шатровая четырехскатная. Каркас представляет собой правильную пирамиду с квадратным основанием. Диагональные стропила сходятся в одной точке. Балка конька отсутствует. Скаты «состоят» из четырех треугольников. Шатровую вальмовую крышу делают для равных по длине стен дома. Всю нагрузку от кровли, осадков и ветра принимают на себя диагональные и центральные опорные балки. Расчет, чертеж и монтаж такой конструкции сделать сложно.
3. Полувальмовая. Различают два подвида такой крыши: датскую и голландскую. В первом варианте пара скатов над входом в дом и сзади него представляют собой сложные шести- или восьмиугольники на чертеже. Вальмы по бокам усекаются сверху и упираются в миниатюрные фронтоны.

Голландская полувальмовая крыша более практична, чем датская, так как под ней размещается полноценный мансардный этаж. Потолок скошен с двух сторон, а не с четырех. Скаты имеют разную высоту, вальмы обрезаны снизу. Привлекательным внешним видом отличаются голландские крыши с эркером и мансардными окнами.

Существуют ломаные вальмовые четырехскатные крыши. Скаты в них имеют разные геометрические формы и расходятся под углами 10–60°. Ломаные вальмовые крыши есть у многих дворцов и поместий. Конструкция позволяет использовать пространство мансарды под жилые комнаты. Однако составление чертежа, расчет и возведение ломаной вальмовой крыши – сложная задача.

Проект четырёхскатной крыши

Этот тип крыши отличается наибольшей устойчивостью к любым нагрузкам – повышенной надёжностью и долговечностью. Возведение стропильной системы и укладка кровельного пирога не требует значительных трудозатрат, что позволяет использовать меньше денежных средств при найме специалистов.

Такая конструкция даёт большое количество возможностей и вариантов исполнения. Существует множество видов четырёхскатных крыш. Наиболее простая в исполнении система состоит из двух трапециевидных и двух треугольных сегментов, стыки которых закрыты коньками

Важно заметить, что треугольные скаты находятся обычно со стороны фронтонов

Возможен вариант, при котором сразу все секции имеют форму равнобедренного треугольника. Все рёбра при этом сходятся в одной точке, которая находится в вершине конструкции. Есть и другие способы создания 4 скатной крыши. Например, кровля с использованием многоуровневых или коротких скатов, сочетающихся с фронтонами, а также конструкции со сложными окнами мансардного типа и ломаными линиями стыков.

Четырехскатная крыша одноэтажного домаИсточник homestroy.net

Заметьте, что для создания стропильной системы этого типа крыши нужен немалый опыт в строительстве. Поэтому лучше нанять специалистов из строительной фирмы, если вы планируете возведение постройки с кровлей, имеющей четыре ската.

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.

Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.

Испытания прошли успешно

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.

Самостоятельный монтаж

Принимая в расчет то, что основой конструкции стропильной системы выступают накосные стропила, сборка кровли должна производиться с учетом таких моментов:

1. Накосные стропила собирают из усиленного (сдвоенного) материала.
2. Соединять отдельные части стропил лучше на участках, испытывающих максимальные нагрузки и подпирать их вертикальными стойками или подкосами.
3. Чтобы предотвратить ошибку в расчете размера стропил, собирают их с небольшим запасом.
4. Лучше усилить конструкцию дополнительными металлическими элементами или с помощью скруток из толстой проволоки.

Монтаж стропильной системы

В первую очередь, производится крепление мауэрлата к стенам здания, и сразу производят разметочные работы. Далее, крепят с помощью ватерпаса и отвеса коньковый брус. Здесь необходимо максимально точно выдержать его расположение в плоскостях и высоту, от этого непосредственно зависит правильная сборка стропильной конструкции.

Опорные стойки монтируют на укосинах под коньковым брусом. После этого, производят установку ног накосных стропил. Это начало создания плоскостей кровли дома. Тут же производится разметка размера свеса.

После этого, создаются и крепятся боковые скаты кровли. Размещают на предназначенные для них места промежуточные стропила и крепят нарожники, при установке которых необходимо точно размечать кроме параллельности их установки, еще и то, чтобы они находились строго в одной плоскости с боковыми скатами. После этого, монтируют обрешетку крыши.

Кровля дома сможет отслужить длительный срок, только если в расчетах приняли во внимание всевозможные нагрузки. Необходимо сложить вес снега, обрешетки, воздействие ветра, массу кровельного покрытия, гидроизоляции и утеплителя

Угол наклона скатов и высота крыши

Угол наклона четырехскатной крыши определяется исходя из снеговых и ветровых нагрузок в вашем регионе. Чем выше снеговые нагрузки, тем выше надо поднимать конек — чтобы скат был круче и снег в больших объемах не задерживался. При сильных ветрах, наоборот, конек опускают пониже — чтобы уменьшить площадь скатов и, следовательно, ветровую нагрузку.

Еще при выборе угла наклона скатов кровли ориентируются на эстетические и практические соображения. С эстетикой все более-менее ясно — здание должно смотреться пропорционально. А лучше оно выглядит с достаточно высокими крышами — 0,5-0,8 высоты первого (или единственного) этажа.

Один из вариантов стропильной системы полувальмовой крыши

Практические соображения могут быть двух толков

Первое, если подкровельное пространство планируется использовать как жилое, обращают внимание на площадь, которая будет комфортной для использования. Более-менее комфортно находится в помещении с высотой потолков от 1,9 м

Да и то, это для людей среднего роста. Если ваш рост выше чем 175 см, планку придется поднимать.

С другой стороны, чем большую высоту будет иметь крыша, тем больше потребуется материалов на ее изготовление. И это второй практический аспект, который необходимо учесть.

Есть еще один момент, который стоит принимать в расчет: у кровельных материалов есть минимальный и максимальный угол уклона, с которым это покрытие может «работать». Если у вас есть определенные предпочтения по виду кровельного материала, учтите и этот фактор. От этого зависит на какую высоту должна быть поднята стропильная система четырехскатной крыши (относительно стен).

Преимущества и недостатки

Приведенные фото вариантов четырехскатной крыши показывают их явную особенность – наличие четырех скатов, полностью закрывающих дом.

Данный фактор обуславливает несколько преимуществ:

• Высокая защищенность. Подобная конструкция не допускает попадания ветра. Влаги, ультрафиолета.
• Долговечность. Дома и покрытия.
• Практичность. Под таким настилом остается большое пространство, которое можно использовать в качестве комнаты.
• Освещенность. Несколько чердачных окон добавят света.
• Дизайн. Вариации покрытия, возможность оборудования оконных проемов со всех сторон придадут усадьбе особый шик.

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.

Типы вальмовых (четырехскатных) крыш

Если рассматривать четырехскатные крыши, то к ним можно отнести любые крыши, у которых есть четыре ската. При этом два из этих скатов должны иметь трапецевидную форму, а оставшиеся два приобретают подобие треугольников.

Можно услышать и о других типах четырехскатных крыш, таких как вальмовые крыши и шатрового типа, а также переходный вариант — полувальмовые. Все эти подвиды, по сути, то же самое, что и четырехскатная крыша, только немного дополненная конструктивно и видоизмененная.

Вальмовая четырехскатная крыша — это вариант кровли с двумя скатами треугольной и двумя трапецевидной формы. Здесь как раз треугольные скаты и носят название вальмов. Если под крышей планируется сделать жилое помещение, то мансардные окна встраиваются в конструкцию скатов крыши.

Полувальмовая кровля — в этом варианте вальмы имеют плоскости ломанного типа, но в тоже время состоят также из трапеций и того же треугольника, только верхнего.

Шатровая крыша обычно состоит из четырех треугольных плоскостей, сходящихся в одной точке в верхней части крыши, таким образом напоминая пирамиду с четырьмя ребрами. В основе такой крыши лежит квадрат. Фронтоны на этом типе крыши также не предусмотрены.

Особенности конструкции

Вследствие наклонного положения скатных поверхностей, конструкция четырёхскатной крыши по форме значительно отличается от прямоугольной. Именно нестандартная форма в первую очередь и определяет основные сложности при подсчетах и в процессе монтажа, в частности в том, как рассчитать площадь четырехскатной крыши дома, вычислить необходимое число тех или иных элементов, каким образом соединить между собой структурные части кровли, как посчитать объем четырехскатной крыши и т. д.

Крыши с четырьмя скатами, в зависимости от разновидности, могут иметь различную структуру и составные элементы. Однако общие принципы их устройства во многом идентичны, и можно их рассмотреть на примере вальмовых крыш – как наиболее типичного варианта четырёхскатных кровель.

При рассмотрении устройства центральной части вальмовой крыши можно заметить сходство с обычной двухскатной кровлей. Процесс обустройства центральной части таких крыш также имеет много общего. Чаще всего здесь используются стропильные системы наслонного типа, несколько реже находят применение висячие стропильные конструкции. При обустройстве наслонной разновидности стропил их опирают на расположенный в вершине крыши коньковый прогон, который, в свою очередь, устанавливается на прогонную раму. Рама для установки конькового прогона состоит из стоек и горизонтально расположенного лежня. Очень важным моментом является её опора на прочное основание, которым может служить несущая стена в центре обустраиваемой конструкции. Иногда в стропильных системах сложных вальмовых крыш устраивается не один центральный прогон, а две параллельно размещенные балки.

Надёжность бетонных плит обычно достаточно велика, чтобы выдержать нагрузку от кровельной системы любого типа и тяжести. Поэтому вопрос о том, как рассчитать четырехскатную крышу в плане весовых показателей, в данном случае не имеет большого значения

Важно лишь правильно произвести все прочие измерения, а затем в соответствии с ними осуществить процесс монтажа.

Иногда вместо бетонных плит для обустройства опорных конструкций используется перекрытие из деревянных балок. Естественно, что по прочности такой способ заметно уступает предыдущему варианту. Прогонная рама при этом устанавливается на толстый брус размерами в 100-150 на 200 миллиметров. Из аналогичного материала изготавливается и сам коньковый прогон, а также лежень, если есть необходимость в его использовании. Укладку подставок под стойки прогонной рамы производят накрест с балками перекрытия. Подставки, подкосы и ветровые связи изготавливаются из бруса, имеющего размеры 100 на 150 миллиметров.

Усложненность конструкции четырехскатной крыши затрудняет процесс обустройства опор для скатных поверхностей. С этой целью угловые зоны соединяют с коньковым прогоном посредством диагональных стропильных брусьев (накосных стропильных ног). Эти брусья длиннее обычных и должны обладать большей прочностью, поскольку в них упираются укороченные стропила скатных конструкций.