Главная  / Теплый пол  /  Стропильная система четырехскатной крыши: обзор вальмовой и шатровой конструкций. Стропильная система четырехскатной крыши: устройство, расчёт и монтаж своими руками Стропила на крыше четырех скатную

Стропильная система четырехскатной крыши: обзор вальмовой и шатровой конструкций. Стропильная система четырехскатной крыши: устройство, расчёт и монтаж своими руками Стропила на крыше четырех скатную

Теплый пол
03.11.2019

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:

  1. В окончаниях конькового бруса сходятся центральные промежуточные и диагональные стропила. Организация узла довольно сложная.
  2. К угловым крепятся нарожные стропила.
  3. Необходимо выдерживать угол наклона элементов для создания плоскости под установку кровли.
  4. Уклон углового стропила всегда меньше, чем у центральных и промежуточных. Это самый длинный элемент.
  5. 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:

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:

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.

Четырехскатная (вальмовая) крыша считается одной из самых сложных конструкций. Как и любая, имеет свои преимущества и недостатки. Для принятия взвешенного решения нужно ознакомиться с реальными эксплуатационными характеристиками четырехскатной крыши.


Недостатки


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

Практический совет. Профессиональные строители рекомендуют выбирать четырехскатные крыши только в исключительных случаях, когда другие варианты по различным причинам неприемлемы.

Виды четырехскатных крыш

В каждой стране есть свои строительные традиции и предпочтения стилей. Какие виды вальмовых крыш используются архитекторами?

Таблица. Виды четырехскатных крыш.

Вид вальмовой крыши Краткое описание

Самая простая крыша, имеет два вальмовых ската правильной треугольной формы и два наклонных в форме трапеций. Чем ниже угол наклона скатов, тем больше можно делать свес для защиты фасада и придомовой территории.

Все скаты сходятся в одной точке, конек крыши отсутствует. Используется в качестве покрытия зданий правильной квадратной формы.

Удачная попытка усовершенствовать классические вальмовые крыши. Вальмовые скаты немного опущены, что позволяет устанавливать небольшие окна. Имеет существенный недостаток – за счет установки окон еще более усложняется и так непростой монтаж стропильной системы. Есть более сложные варианты такой крыши – над окном делается еще один небольшой вальмовый скат.

Имеет невысокие фронтоны и над ними небольшие вальмы. Особенность такой конструкции – все стропильные ноги упираются на параллельные несущие стены. За счет этого немного упрощается конструкция и увеличивается чердачное пространство.

Универсальных рекомендаций по выбору типа четырехскатной крыши нет, каждый застройщик должен принимать решение самостоятельно или после консультаций с архитекторами. Но всегда следует помнить, что есть иные, более дешевые и удачные варианты стропильных систем.

Пошаговая инструкция по строительству четырехскатной крыши

Для примера рассмотрим вариант самой простой из перечисленных типов вальмовых крыш – классический. Но даже такая простая конструкция вальмовой крыши намного сложнее, чем любая двухскатная.

Важно. Приступать к строительству вальмовой крыши можно только после того, как профессионалы сделали все расчеты. Оптимальный вариант – заказать проект дома в соответствующих организациях. Это обойдется значительно дешевле, чем восстановление конструкции после ее разрушения.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Коньковый прогон. Брус, опирающийся на вертикальные стойки, к которому крепятся стропила. Это высшая точка крыши.
  5. Стойки. Вертикальные подпорки, которые устанавливают на лежень. Они поддерживают коньковый прогон или середину стропильной ноги.
  6. Подкосы. Бруски, которые устанавливают под углом к стропильным ногам для предотвращения их прогиба.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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

Проблема выбора наиболее удачного устройства каркаса крыши всегда сопровождается двумя противоречивыми желаниями. Неважно, какого рода здание планируется к постройке, любой застройщик предпочел бы получить максимально симпатичную, прочную и долговечную конструкцию, при относительно небольших затратах на ее строительство. Наиболее полно приведенным требованиям отвечает четырехскатная крыша стропильная система, которая на сегодня является одним из оптимальных проектных решений для жилого фонда.

Преимущества и недостатки использования четырехскатных крыш

Даже поверхностный взгляд на четырехскатную систему крыши подсказывает, что такая стропильная система каркаса из двух пар симметричных скатов будет выглядеть намного изящнее и симпатичнее, чем упрощенный дизайн двухскатной конструкции.

Понятно, что большинство будущих заказчиков предпочитают построить стропильную систему для дома не только из-за более интересного дизайна, хотя фактор внешнего вида постройки тоже немаловажен. В первую очередь подобное решение конструкции выбирается из-за ощутимых преимуществ четырехскатной системы:

  • Использование вместо фронтонов крыши двух дополнительных противолежащих скатов снижает ветровую нагрузку на всю конструкцию стропильной системы;
  • Установка двух дополнительных наклонных поверхностей дает возможность удалять и сбрасывать с кровельного пирога любое количество дождевой воды, снега и льда, наиболее опасного вида влаги - водного конденсата;
  • Использование крыши четырехскатной системы позволяет снизить потери тепла за счет уменьшения общей площади кровельных и фронтонных поверхностей.

Важно! Крышу в четыре ската нельзя строить «на глазок» и методом подгонки, поэтому, перед тем как делать стропила на крышу, размеры стропильных балок четырехскатной системы обязательно просчитывают по таблицам и проверяют по длинам и углам стыковки, прежде чем выполнять запилы и сборку.

Четырехскатная стропильная система представляет собой сбалансированную конструкцию, в которой нагрузки, приходящиеся на каркас крыши от кровельного пирога, снега и ветра, взаимно компенсируются, как в карточном домике. Если попытаться собрать каркас без тщательной проектной подготовки, вместо максимальной прочности и устойчивости можно получить аварийный объект.

Недостатков у четырехскатной стропильной системы тоже хватает. Чаще всего проблемы возникают из-за необходимости предпринимать дополнительные меры по защите стыков на линии сопряжения скатов. Кроме того, потребуется на 30% больше кровельного материала, утеплителя и дорогостоящего длинномерного бруса.

Варианты четырехскатной схемы крыши

Кроме классического варианта, в котором используются две треугольные и две трапециевидные плоскости, крыша в четыре ската может строиться по одной из разновидностей каркаса:


Все модификации четырехскатной или вальмовой схемы рассчитаны на специфические климатические условия эксплуатации крыши. Например, датские кровли хорошо противостоят ветру и большому количеству снега, тогда как «голландки» рассчитаны на то, чтобы противостоять сильным дождям и снегопадам в условиях городской застройки. Шатровые схемы с небольшими углами наклона ската используют для построек на открытой ветреной местности. Классический вариант можно использовать для любых условий, но в этом случае потребуется тщательно выверить положение здания относительно розы ветров.

Строительство стропильного каркаса четырехскатной крыши

Проще всего разобраться в устройстве стропильной системы четырехскатной крыши по чертежам. В обычной двухскатной конструкции вес стропильных балок частично передавался на коньковый прогон и на брусовую обвязку стен или мауэрлат.

Сбалансировать два ската крыши относительно несложно обычной подгонкой стропил и установкой подкосов.

В четырехскатной стропильной системе все намного сложнее, поэтому, помимо рядовых стропил, в каркасе крыши приходится использовать значительно большее количество силовых элементов:

  • Накосные или диагональные стропила. С их помощью формируются боковые скаты крыши, уравновешивается стропильная система в направлении вдоль главной оси крыши;
  • Центральные стропильные балки. Нередко прочности и устойчивости диагональных стропил становится недостаточно, особенно на больших по размерам крышах, поэтому приходится использовать центральные стропила, устанавливаемые на одной оси с коньковым прогоном;
  • Нарожники представляют собой короткие стропила, формирующие боковые скаты крыши. Длину каждого нарожника рассчитывают и вырезают по месту установки стропило на каркас.

Кроме стропильных элементов, при постройке четырехскатной крыши обязательно используют шпренгеля, подкосы и распорки. С их помощью выполняется усиление и перераспределение нагрузки в силовых элементах крыши.

К сведению! Получается достаточно сложная многоэлементная конструкция, для того чтобы учесть все требования к прочности и устойчивости стропильной системы, лучше всего использовать готовый программный комплекс, пусть даже самый простой.

Разумеется, можно построить стропильную систему и безо всякого проектирования и расчета. Например, можно использовать брус и доску увеличенного сечения, и вместо рекомендуемого коэффициента прочности в 1,4 единицы получить двух или трехкратный запас по несущей способности. Но стоит понимать, что в таком случае вес стропильной системы и стоимость постройки четырехскатной крыши вырастет в 3 и 8 раз соответственно.

Методика расчета длин стропил четырехскатной системы

Для простейших построек, например, беседки, сарая или небольшого садового домика, можно использовать упрощенный вариант расчета длин стропильных балок. Для этого потребуется составить чертежи стропильной системы четырехскатной крыши. Для упрощения расчета выбираем классический вариант с двумя боковыми треугольными вальмами и трапециевидными основными скатами.

Основой для расчета стропильной конструкции крыши является система прямоугольных треугольников. Каждое стропило представляет собой гипотенузу прямоугольного треугольника. Меньший катет равен высоте стоек конька, а больший совпадает с проекцией стропило на плоскость потолочного перекрытия, которую еще называют заложением. Линия проекции пересекается с осевой или проекцией коньковой балки под углом в 45 о, что значительно упрощает расчет.

Первоначально потребуется выбрать угол наклона скатов, обычно это 20-35 о, в зависимости от конструкции четырехскатной крыши и вида кровельного покрытия. Для расчетов можно использовать теорему Пифагора для прямоугольного треугольника или стандартные таблицы с готовыми коэффициентами пересчета длин стропил для заданных углов. В таких таблицах значение угла указывается в виде десятичной дроби, например, 3:12. Это означает, что при данном угле и длине заложения в 12 м высота стойки составит 3 м. Здесь же приводится коэффициент пересчета для диагонального стропила, достаточно умножить длину заложения на величину соответствующей табличной поправки.

На первом этапе определим координаты установки вертикальных стоек конька и его длину. Для этого измеряем расстояние от угла до точки пересечения осевой линии и мауэрлата, далее откладываем полученный отрезок от угла вдоль оси конька и проводим линию параллельно стене. Точка пересечения оси и проведенной линии даст место установки одной из коньковых стоек. Аналогичную процедуру потребуется выполнить еще раз на противоположной стене, в результате получим точку установки второй стойки и длину коньковой балки.

На втором этапе, используя строительный отвес, нужно будет измерить линейкой заложение диагональной стропило, зная угол наклона ската, можно рассчитать длину накосной стропильной балки. Аналогичным образом вычисляется длина рядовых и центральных стропил.

Чуть сложнее выполняется расчет нарожников. Сначала диагональную стропильную балку размечают шагом установки нарожников, как правило, это 70-90 см. Каждый нарожник можно рассматривать, как катет треугольника. Зная величину катета и высоту точки примыкания нарожника к диагональной балке, можно легко рассчитать размер нарожного стропила.

Если в конструкции четырехскатной крыши для усиления диагоналей используются шпренгеля, то их величину можно вычислить еще проще. Чаще всего их устанавливают на расстоянии от угла в 1/3 от длины заложения.

Особенности сборки каркаса четырехскатной крыши

Процесс сборки стропильной системы четырехскатной крыши всегда начинается с установки центрального элемента каркаса - конькового прогона и вертикальных стоек. Коньковая скамейка может собираться из бруса, сечением 70х100 мм, но чаще всего стойки изготавливают из спаренной доски 50 мм. Чтобы увеличить жесткость всей системы коньковой балки и стоек, на угловые стыки набивают металлические пластины, а саму раму усиливают внутренней распоркой.

Обычно сборку стропильных балок выполняют на гвоздях, а места усиления стальными накладками фиксируют болтовыми соединениями. Прежде чем ставить стропильные балки, обычно изготавливается запильный шаблон в виде прямоугольного треугольника из листа фанеры. Острый угол должен соответствовать углу наклона скатов. С помощью шаблона вырезают на стропилах привалочные площадки для опор на мауэрлат и конек.

Процесс установки стропил начинается с монтажа центральных стропильных балок, которые обеспечат необходимую жесткость коньковой рамы в осевом направлении. Иногда обходятся без них, в этом случае сразу переходят к монтажу крайних пар рядовых стропил, но брус только прихватывают гвоздями, без окончательной фиксации к коньку.

После усиления коньковой рамы устанавливают угловые диагональные стропила. Обычно длину бруса или балки вырезают с запасом, так как верхний край нужно будет запиливать под двойным углом, сначала под углом наклона ската, после косую кромку скашивают под углом в 45 о. На последнем этапе ставят шпренгеля, подкосы, набивают нарожники и рядовые стропила.

Заключение

Наиболее сложным этапом сборки стропильной системы четырехскатной крыши считается стыковка двух диагональных балок с коньком. От того, насколько точно выполнена врезка диагоналей, зависит прочность и устойчивость всей четырехскатной крыши, поэтому большую часть времени приходится тратить на подгонку и подрезку размеров стропил. Остальная часть сборочных операций практически не отличается от постройки двухскатной стропильной системы.

Четырехскатная вальмовая крыша считается довольно сложным и материалоемким сооружением, которое мало кто из домовладельцев берется построить своими руками. Но если вы решились на самостоятельное строительство, вначале пройдите подготовительный путь – изучите теоретические материалы, в том числе изложенные в данной публикации. Потом соберите макет стропильной системы небольших размеров, чтобы разобраться с узлами, нюансами их изготовления и расчетом количества лесоматериалов. Итак, предлагаем сделать первый шаг и рассмотреть…

Конструктивные особенности

Эта разновидность кровельных конструкций, изображенная на фото, представляет собой обычную коньковую крышу, но без вертикальных фронтонов. Вместо них по бокам здания делается 2 дополнительных ската – вальмы, имеющие другой угол уклона.

Справка. Если все 4 плоскости наклонить под одинаковым углом, то получится другой тип кровли – шатровая. Поскольку ее скаты сходятся в одной точке в виде купола, то конек отсутствует как таковой.

Стропильная система вальмовой крыши состоит из следующих элементов (показаны на схеме):

  • мауэрлат, лежень – мощная обвязочная балка, монтируемая на верхнюю плоскость стен по периметру здания и внутренних перегородок;
  • кровельные скаты формируются за счет наклонных балок, устанавливаемых с расчетным интервалом, - стропильных ног;
  • вместе с элементами жесткости – затяжками, стойками и раскосами – стропила образуют кровельные фермы;
  • коньковый прогон – брус, соединяющий верхние точки ферм;
  • в некоторых конструкциях нижняя часть стропильных ног удлиняется за счет дополнительной детали - кобылки.

По линии схождения плоскостей устанавливаются вальмовые стропила, опирающиеся на углы здания. Их уклон совпадает с углом основных скатов. А вот торцевые стропильные ноги, называемые нарожниками, образуют по бокам дома более крутые или пологие скаты.

При строительстве 4-скатных крыш применяется 2 типа ферм – висячие и наслонные. В первых нижний пояс (затяжка) опирается только на внешние ограждения частного дома, поэтому ставить их на слишком длинные пролеты нерационально из-за повышенного расхода материалов на ребра жесткости. Устройство висячей фермы смотрите на чертеже:

Преимущество наслонных конструкций – возможность опирания на капитальную межкомнатную перегородку и перекрывания больших пролетов без увеличения материалоемкости. Новичкам кровельного дела стоит обратить внимание на эти фермы, поскольку они надежнее и проще в монтаже.

Если на чердачном этаже планируется устроить жилую мансарду, то угол уклона основных скатов увеличивается, а ферма получает 2 опоры в виде стоек, образующих стены помещения. Эти детали принято ставить на лежни либо балки перекрытия деревянного дома. Потолки мансардной комнаты формируются благодаря горизонтальным затяжкам, связывающим стропила поверху, как сделано на схеме:

Устройство вальмовой кровли пошагово

Как и любое серьезное сооружение, вальмовая крыша возводится своими руками в несколько этапов:

  1. Создание проекта с расчетом несущих конструкций.
  2. Заготовка леса и других кровельных материалов.
  3. Монтаж стропильной системы.
  4. Укладка покрытия с утеплением (при необходимости).

Совет по проектированию. Чтобы вам не пришлось беспокоиться за надежность постройки, настоятельно рекомендуется поручить выполнение проектных работ инженерам, невзирая на финансовые затраты. Они рассчитают все параметры – шаг установки стропил, их сечение, количество подкосов и затяжек в соответствии с погодными условиями в вашей местности.

Выше в качестве примера показан чертеж четырехскатной кровли с наслонными фермами, перекрывающими 2 пролета по 4,5 м. Длина основных стропильных ног составляет 6 м, высота конька – 4 м, угол наклона – 41°. Эту конструкцию можно взять за основу, если ширина здания не превышает указанную на чертеже (9 метров). Учтите важный момент: чем сильнее наклонены вальмы, тем большую нагрузку испытывают нарожники и центральный коньковый узел, куда они опираются. В данном примере вальмы лучше ставить под углом 45-50°.

Самое сложное в строительстве вальмовых кровель – правильный монтаж узлов сращивания угловых стропил с мауэрлатом и верхним поясом ферм в разных конструкциях. Это еще одна причина проконсультироваться с проектировщиками, разрабатывающими узлы примыкания индивидуально. Чтобы вы понимали, о чем идет речь, представляем чертежи верхнего опорного узла, где вальмовая стропильная нога примыкает к коньку.

Некоторые конструкции не предусматривают изготовления и установки конькового прогона между фермами. Тогда вальмовые ребра крепятся на затяжке и дополнительных подкосах, как предписывает чертеж:

Нижний опорный узел ноги на мауэрлат и сращивание стропил выглядит несколько проще, хотя в действительности требует тщательного выпиливания досок под различными углами, что и отражено на схеме.

Для наглядного ознакомления с более сложной системой, где вальма совмещается с эркером, предлагаем посмотреть обучающее видео:

Подбор пиломатериалов

Перед тем как сделать стропильную систему вальмовой кровли, следует выбрать качественный и просушенный лес. По соотношению цена - качество наиболее подходящий вариант – дерево хвойных пород – ель, лиственница либо сосна. Ярко выраженная сучковатость, гниль и следы жизнедеятельности насекомых – вредителей недопустимы.

Представляем самые «ходовые» размеры пиломатериалов, применяющихся для поэтапного строительства вальмовых крыш:

  • стропило основное – одинарная доска 50 х 200 мм либо двойная 40 х 150 мм;
  • мауэрлат: минимальное сечение – 100 х 150 мм, оптимальное – 20 х 20 см;
  • нарожники – доска 5 х 15 см;
  • прогоны – брус 50 х 150 либо 50 х 200 мм;
  • подкосы, ригели – доска толщиной от 25 до 50 мм;
  • стойки – брусок 5 х 10 см.

Набор крепежных пластин и уголков тоже не будет лишним

Примечание. Если кровельные конструкции вам рассчитывают инженеры – проектировщики, то они же составят спецификацию всех материалов с размерами.

На обрешетку под укладку профнастила или металлочерепицы традиционно идут доски толщиной 25-32 мм, а на контробрешетку – бруски 5 х 5 см.

Монтаж обвязочного бруса на стены

В отличие от двускатных кровель, где мауэрлат устанавливается на боковые стены, под вальмы обвязка делается по всему периметру. Исключение – каркасные, бревенчатые и брусовые дома, где в качестве мауэрлата выступает верхний стеновой ригель или последний ярус бревен. Тогда в нем выполняются пазы, куда вставляются стропильные ноги, как это реализовано на фото.

На стенах из легкого ячеистого камня – газобетона и пеноблока – перед укладкой обвязки устраивается армирующий железобетонный пояс. В него вмуровываются монтажные шпильки, на которые впоследствии надевается обвязочный брус. Пошагово порядок работ выглядит так:

  1. Установка щитовой опалубки, вязка арматурного каркаса с закладными деталями и заливка пояса бетонной смесью М200.
  2. Гидроизоляция поверхности бетона рубероидом или битумным праймером.
  3. Установка бруса и его фиксация на шпильках.

Угловые соединения мауэрлата выполняются врубкой в полдерева. Таким же образом брус наращивается по длине, если стандартного размера 6 м недостаточно. Также по углам делаются горизонтальные подкосы либо вбиваются железные скобы, не позволяющие брусьям разъезжаться под нагрузкой основных и вальмовых стропил.

Совет. Обязательно обработайте все деревянные детали антисептиком и антипиреном. Один защищает древесину от гниения, а второй повышает ее огнестойкость.

Сборка стропильной системы

Кровельные фермы больших размеров принято монтировать по месту, ведь чтобы поднимать их с земли, понадобится вдвое больше работников. В деревянных домах первым делом устанавливаются все балки потолочного перекрытия, а по ним устраивается временный настил. Для монтажа высокого конька также понадобятся строительные леса.

Поэтапная сборка конструктива вальмовой крыши выполняется в таком порядке:

  1. Как и при возведении двускатной кровли, первом делом ставятся центральные опоры, куда крепится коньковый прогон.
  2. Производится монтаж основных стропил, которые подрезаются сверху и снизу под нужным углом. На коньке встречные стропильные ноги выводятся в одну плоскость и скрепляются стальными пластинами на саморезах (желтого, а не черного цвета). К мауэрлату балки фиксируются уголками.
  3. После установки основных ферм ужесточите их ригелями и подкосами согласно чертежам, используя для крепления болты.
  4. Установите ребра – крайние вальмовые стропила. Их соединение с коньковым и обвязочным брусом осуществляется по одной из предложенных выше схем.
  5. Отпилите и прибейте к каркасу нарожники. Каждый из них обрезается под разными углами, определяемыми измерением в 4 точках (вдоль каждой грани доски).
  6. При необходимости закрепите кобылки, чтобы обеспечить свес 0,5 м, и подшейте карниз досками.

Совет. Поскольку ребра вальмы отличаются большой длиной, их надо наращивать и ставить дополнительные подпорки. Стык делайте возле конька, где нагрузка на кровлю меньше, а опоры монтируйте ближе к мауэрлату.

Как крепятся элементы вальмовой конструкции в реальности, смотрите в следующем видео:

Укладка финишного покрытия

Эта завершающая операция выполняется по традиционной технологии, предусматривающей вентиляцию подкровельного пространства и устройство гидроизоляционного слоя из диффузионной мембраны. Последняя не позволяет влаге проникнуть с улицы в чердачное помещение, в то же время пленка свободно пропускает наружу водяные пары. Отличие от накрывки обычных двускатных крыш одно: по линиям излома (на ребрах вальм) ставятся дополнительные нащельники.

Материал покрытия настилается в таком порядке:

  1. Стропильная система полностью укрывается диффузионной мембраной. Полотна раскатываются горизонтально с нахлестом не меньше 100 мм, начиная снизу. Стыки обязательно проклеиваются скотчем.
  2. Пленка прибивается к наружным граням стропил через бруски контробрешетки сечением 5 х 5 см, обеспечивающие вентиляционный продух под металлочерепицей или другим материалом.
  3. Перпендикулярно направлению стропильных ног приколачиваются доски обрешетки. Интервал монтажа зависит от выбранного покрытия, а для мягкой черепицы набивка производится всплошную.
  4. Монтируется кровельный материал и все фасонные детали на торцах крыши, а также вокруг вентиляционных и дымовых труб.

Примечание. Брусья контробрешетки, прибиваемые к стропилам, не должны стать преградой на пути вентиляционного воздуха. Поэтому их специально укорачивают до длины 2-3 м и приколачивают с зазором 5-10 см между соседними элементами.

Утепление вальмовой кровли делается как во время монтажа покрытия, так и после него, главное, - собрать правильный «пирог», показанный на схеме. В первом случае минвата закладывается сверху, под гидроизоляцию, а во втором – изнутри.

Заключение

Надо понимать, что преимуществ у вальмовой крыши перед двускатной немного. Во-первых, она является красивым архитектурным решением, а во-вторых, снижает ветровую нагрузку на боковые фасады частного дома. Но за это домовладельцу придется расплачиваться повышенным расходом лесоматериалов и усложнением строительства, а значит, и временными затратами. Отсюда совет: не торопитесь с решением и хорошо обдумайте все за и против. Но если уж взялись, то делайте кровлю качественно, для себя, не экономя деньги на консультациях с инженерами – строителями.

Инженер-конструктор с опытом работы в строительстве более 8 лет..
Закончил Восточноукраинский Национальный Университет им. Владимира Даля по специальности «Оборудование электронной промышленности» в 2011 году.

Похожие записи: