Правильный расчет шатровой крыши — залог ее надежности

Выполнение расчета крыши

Схема четырехскатной крыши на первый взгляд кажется несложной, но это большое заблуждение. Конструкция вроде бы проста, однако, без точных расчетов стропильная система может получиться слабой и не выдержит ветровой или снеговой нагрузки. Чтобы сделать самостоятельный расчет, первым делом надо составить чертежи будущей шатровой крыши. Данный процесс требует соблюдения основных правил:

• схема должна отображать все размеры основания, то есть ширину и длину;
• обязательно надо учесть угол уклона скатов;

Форма основания шатровой крыши — это тот параметр, от которого в первую очередь придется отталкиваться.

Лучшей формой для четырехскатной крыши является квадрат. В этом случае боковые скаты будут представлять равнобедренный треугольник.
Использование квадратной формы основания позволяет легко подсчитать общую площадь шатровой крыши, что пригодиться при покупке кровельного материала. Расчет производят по простым геометрическим формулам из школьной программы:

• Вычисляют площадь одного ската, то есть равнобедренного треугольника.
• Так как у четырехскатной крыши с квадратной формой основания все скаты одинаковы, то их общую площадь вычисляют умножением площади одного треугольника на четыре.
• Далее, вычисляют площадь всех свесов карниза. Они представляют форму равнобедренной трапеции.
• Все получившиеся в процессе вычислений результаты суммируются.

Упростить процесс самостоятельных расчетов помогают онлайн калькуляторы, где надо всего лишь подставить точные данные и получить готовый результат. На этой картинке можно увидеть пример расчета по формулам:

Здесь представлен чертеж шатровой крыши:

Пошаговый монтаж крыши

Такой вид шатровой конструкции предполагает сборку всех элементов в порядке очереди:

• монтаж мауэрлата;
• монтаж накосных брусьев;
• установка серединных подпорок и подкосов;
• установка специальных нарожников;
• обшивка крыши обрешеткой;
• настил пароизоляционной пленки;
• настил гидроизоляционного слоя;
• на последнем шаге производится кровельное покрытие.

Важно соблюдать последовательность работ и не перескакивать с одного этапа на другой. В противном случае качество кровельной конструкции может снизиться

ab521b3d65a8c1c1e9dde0403159c229.jpe

13dbe6948d7236a0e44b932cbdad9f68.jpe

ed47d500272f3c509d1eb26a306d4fa4.jpe

Установка системы своими руками

Установка стропильной системы для такой крыши считается сложным делом. Поэтому необходимо все точно рассчитать. Потолок в этом случае делается только после возведения конструкции, но не раньше. Поэтапный монтаж заключается в следующем:

1. Вначале на поверхность стен устанавливается мауэрлат. Закрепляется он при помощи анкеров. Но под основание делается настил гидроизоляционного материала. Для этих целей послужит рубероид, изготовленный на основе мастики. Для деревянных стен выполняется специальная обвязка.
2. Производится закрепление накосных стропил, которые устанавливаются по углам. Для этого нужно срезать те края досок, которые будут находиться в верхней части крыши, чтобы они создавали острие. Для установки накосных стропил необходимо воспользоваться врезной балкой. Если стена из кирпича, то для фиксации к мауэрлату применяют металлические хомуты из арматуры, а для дерева — используют обычные скобы.
3. В середине всей системы делается установка подпорок.
4. В тех частях, где расположены скаты, осуществляется монтаж диагональных реек, раскосов и подкосов. Это поможет избежать нарушения крыши от сильных порывов ветра.
5. Далее выполняется монтаж шпренгелей, нарожников и подкосов.
6. Набиваются доски.

Чтобы установить диагональные брусья, рекомендуется выдерживать прямой угол. Следует сделать правильный расчет стропильных балок, чтобы получился свес для обустройства короба. Для удлинения стропильных ног применяются «кобылки», которыми удлиняют брусья.

Дополнительные факторы, используемые при расчете

Определяя размер основания крыши, надо учесть на какую часть постройки будет опираться кровельная система. Это зависит от строительного материала, выбранного для возведения стен дома:

• шатровая крыша деревянного дома опирается на верхнюю обвязку;
• в каменных или кирпичных постройках опорой служит мауэрлат;
• если возведение четырехскатной конструкции намечено для сруба, то основной опорой будут верхние вереницы.

Со стенами разобрались, теперь переходим к стропилам:

1. Стропильная система имеет определенный шаг установки. При длине стропил до 3 м расстояние между ними выдерживают 1–1,35 м.
2. Если длина элементов от 3 до 4 м, то шаг составляет 1,4–1,7 м.
3. Для стропил длиной от 4 до 6,5 м расстояние между элементами составляет 1,1–1,35 м.
4. Большие стропила длиной от 6,5 м монтируют шагом 1,1–1,4 м.

Следующим важным показателем является определение угла скатов. Шатровая крыша обычно выстраивается с углами скатов от 40 до 60о. Эти показатели могут быть изменены, в зависимости от используемого кровельного материала:

• если четырехскатная крыша будет укрыта черепицей, то скаты монтируют под углом 30о;
• для асбестоцементного шифера можно выдержать уклон от 14 до 60о;
• самым маленьким уклоном скатов обладает кровля из рулонного материала, что составляет 8—18о.

Правильный учет всех этих параметров поможет соорудить прочную шатровую крышу. Хотя надо отметить, что такие расчеты лучше доверять специалистам, иначе мелкая оплошность может нарушить дисбаланс конструкции, что приведет к ее быстрому разрушению.

Монтаж кровельного покрытия

Для крыши шатрового типа не укладывают кровельное покрытие по одному градусу, например:

• гибкая черепица монтируется при уклоне на 8−18 градусов;
• асбестоцементные материалы монтируются при 14−16 градусах;
• металлическая черепица монтируется при уклоне на 30−60 градусов.

Кроме основных кровельных материалов, можно применять и специфические виды, например, камышовые и тростниковые варианты. Надежность и долговечность такой кровли сводится к минимуму, особенно если регион находится в суровых климатических условиях.

В основном для сложной формы крыш используют гибкую и металлическую черепицу. Материал существенно дороже, но обладает высоким сроком службы. В первом случае для монтажа используется специальная газовая горелка. Материал наплавляется путем разогрева гибкой черепицы и основания крыши. А во втором случае закрепление листов выполняется при помощи шуруповерта и саморезов. Покрытие всегда производится снизу вверх.

Отходы кровельного покрытия будут большими, поскольку крыша имеет фигурную форму и без подрезки не обойтись. Это надо учесть при расчетах на расход материала.

Если работа будет проводиться в одни руки, то следует запастись терпением и силами. Ведь на всех этапах сборки кровельного изделия придется где-то поддержать брус или подать лист кровли. Поэтому желательно включить в работу еще одного человека, который станет помогать в сложных ситуациях. Однако если такая крыша будет предназначаться для маленькой беседки, то в таком случае можно справиться и своими силами.

Применяемые виды стропильных систем

Укрепляющим элементом всей постройки и основанием для укладки кровельного покрытия является стропильная система. Шатровая крыша предполагает использование двух видов таких конструкций:

Висячая система используется на больших пролетах, где отсутствует возможность установки внутренних опор или для построек без внутренних стен. Все элементы конструкции монтируются на наружные стены с установкой деревянных или металлических затяжек. Верхняя часть стропил между собой соединяется в одной точке, а нижним упором служат наружные стены. Самостоятельный монтаж висячей системы очень сложный, да и ремонт производить будет тоже непросто;

Универсальной и простой является наклонная система. Ее упором могут быть, наружные или внутренние стены, а также дополнительные опоры, установленные на бетонное основание. Наклонная система для кровли с уклоном скатов меньше 40о будет лучшим вариантом. При монтаже опор, допускается максимальное расстояние между ними — 4,5 м. Если длина пролета достигает 6 м, тогда требуется крепить под стропила подкосы. Строительство данной системы является более экономичным.

Определившись с подходящим вариантом стропильной системы для дома можно приступать к возведению конструкции.

Проектирование и устройство крыши

В процессе планирования монтажа кровли нужно сперва определиться с ее типом. Можно воспользоваться услугами опытных мастеров, которые помогут создать проект и подобрать под него нужные расходные материалы. В разных источниках доступна информация и для самостоятельного изучения, включая фото и видеоматериалы устройства кровель и крыш.

Этапы устройства крыши:

• Установка мауэрлата (брус, уложенный по периметру наружной стены для опоры стропил);
• Сборка и монтаж системы стропил, закрепление их на коньке;
• Монтаж горизонтальных стяжек;
• Монтаж гидроизоляционного материала;
• Установка обрешетки;
• Финальное устройство лицевой поверхности кровли.

Для фиксации конструкции крыши на стенах строения используются строительные шпильки. Под системой стропил располагают опорные кровельные ниши, которые скрепляются друг с другом прочной поволокой или арматурой.

Чтобы верно спроектировать устройство крыши, нужно учесть форму и объем здания, расположение внутри несущих стен, будет ли устраиваться мансарда и какой внешний вид будет у строения в целом.

Из чего состоит стропильная система

Для строительства каркаса крыши используют древесину хвойных пород дерева с влажностью не более 20%. Чтобы увеличить срок эксплуатации, деревянные заготовки обрабатывают растворами антисептиков. Вся стропильная система состоит из следующих элементов:

1. Основной опорой каркаса служат два элемента, изготовленных из бруса. Мауэрлат располагают на внешней стене, а лежень — на внутренней.
2. Вертикальные стойки нужны для стропильных ног.
3. Наклонные или как их называют, накосные стропильные ноги образуют ребра скатов. Их большая длина требует использование более толстых заготовок из-за увеличенной нагрузки.
4. Нарожники образуют поверхность скатов.
5. Подкосы устанавливаются к стропилам под углом 45о.
6. Ригель соединяет два стропила, располагаясь горизонтально.
7. Обрешетка служит основанием под укладку кровельного покрытия.

Надо обратить внимание, что стандартный размер пиломатериалов составляет 6 м. Используемые стропила большей длины изготовляют наборными или клееными.

Варианты исполнения шатровой крыши

Под названием «шатровая крыша» объединены несколько вариантов кровли, имеющих конструктивные отличия.

Классическая шатровая крыша

Одноуровневая четырёхскатная кровля геометрически является четырёхгранной пирамидой. Двухуровневая крыша является более сложной конструкцией: верхняя часть — пирамида, средняя — куб или параллелограмм, нижняя — усечённая пирамида. Как будто верхушку крыши отрезали от основания и приподняли. Среднюю часть иногда выполняют в виде стеклянного фонаря или отделывают в цвет стен.

Двухуровневая шатровая крыша

Шатровая крыша может иметь не только четыре ската, но быть также и шести-, и восьмискатной. Такая форма больше напоминает конус, чем пирамиду, и наиболее распространена при строительстве беседок с круглым основанием. Самым сложным в реализации такой конструкции является соединение стропил в центре.

Шестискатная крыша

Стропила крыши из восьми пологих скатов

• висячие;
• наслонные.

Висячая стропильная система опирается исключительно на стены дома, наслонная имеет опору, расположенную по центру здания и опирающуюся на несущую стену или на специально возведённый внутри дома столб.

а — конструкция висячих стропил; б — конструкция наслонных стропил; 1 — стропило; 2 — ригель; 3 — затяжка; 4 — стойка; 5 — подкос; 6 — прогон; 7 — лежень

Выбор конструкции зависит от размеров пролёта (8 м — подойдёт висячая система, 12 м — требуется наслонная) и максимальной длины бруса для строительства (при соединении стропильной ноги в длину требуется установка вертикальной опоры).

На практике чаще применяют наслонную систему, как более надёжную и ремонтопригодную. Если в доме отсутствует подходящая несущая стена или столб для опоры, базу можно создать из бруса перевязкой на уровне мауэрлата.

Беседка с четырехскатной крышей

Беседка с вальмовой кровлей станет эталоном дизайнерского решения, а при условии грамотного расчёта и обустройства будет отличаться надёжностью и долговечностью эксплуатации. Собрать четырехскатную крышу будет несложно собственноручно. Такая конструкция подходит для беседки в виде прямоугольника или квадрата. Первый вариант представляет собой сборку вальмовой конструкции с двумя треугольными и таким же количеством трапециевидных скатов. Второй вариант — это шатровая вальмовая крыша, состоящая из 4 равнобедренных треугольных скатов.

Вальмовая крыша для квадратной беседки состоит из четырех одинаковых треугольных секций

Четырехскатная кровля является прекрасным выбором при строительстве беседки, поскольку она допускает применение любых кровельных покрытий, а удобная конструкция обеспечивает свободный угол обзора, её легко можно обустроить, например, в китайском стиле, добавив свесам длины и несколько изогнутых диагональных стропил.

На подготовительном этапе работы делается чертёж будущей крыши с учётом основных факторов:

• веса всех стропил и их дополнительных элементов;
• массы кровельного покрытия и гидроизоляции;
• уровня климатических нагрузок, слоя снежных масс;
• веса строителей, обслуживающих крышу;
• нагрузки от оборудования, которое планируется установить на стропильной системе.

От того, каким будет наклон скатов и какие материалы выбраны для покрытия кровли, напрямую зависят особенности установки, например, шаг расположения реек обрешётки и стропильной системы. И всё это сказывается на общем весе постройки.

Продлить срок службы деревянной беседки можно, предварительно обработав все её элементы специальными антисептическими пропитками, а также огнезащитным средством. Наносятся все эти составы достаточно просто обычной кистью или валиком.

Опорой для четырехскатной крыши беседки могут быть деревянные, кирпичные стены либо стойки опорного каркаса. Если в работе используется кирпич, то конструкция получится капитальной и потребует возведения прочного фундамента, способного выдерживать большие нагрузки. Строительство вальмовой крыши на такой беседке в целом сходно с установкой кровли на жилом доме или другом крупногабаритном строении.

Небольшие вальмовые крыши можно собирать на опорах из столбов, которые предварительно следует хорошо закрепить

Если же беседка устанавливается на деревянные столбы, то следует предварительно проверить прочность закрепления её опор, они должны стоять строго вертикально, а для жёсткости и устойчивости каркаса снизу их перевязывают перемычками. Сверху тоже монтируются перемычки, которые будут являться обвязкой под скатную конструкцию. Из-за высокой нагрузки опоры могут постепенно разойтись, поэтому рекомендуется заранее скрепить их на верхних концах с помощью диагональных перемычек, а в местах стыковки проложить деревянные или стальные накладки.

c4c50210488d14f2c09b4a27ac7a1e39.jpe c2bf80f3ede45a498a41da644b834532.jpe

Пошаговая инструкция по установке вальмовой крыши для беседки

1. Сначала крепят коньковый брус со специальными подкосами и вертикальными опорами.
2. Далее для формирования кровельных скатов укладывают диагональные стропила. Этот этап предполагает возможность увеличения длины свесов с помощью накладных досок – «кобылок», которые удлиняют накосные стропила.
3. Затем выполняют монтаж центральных и промежуточных стропил и нарожников.
4. Для защиты деревянных элементов от воздействия влаги поверх стропил укладывают покрытие из гидроизоляционной мембраны.
5. На слой гидроизоляции монтируют обрешётку, а при необходимости оборудования дополнительной вентиляции устанавливают и контробрешётку.
6. На завершающем этапе работы крепят кровельный материал.

Шатровую крышу собирают так же, как и обычную вальмовую, исключая монтаж конькового бруса. При этом производится связка диагональных стропил в коньковый узел.

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

• В случае с шатровым каркасом, кровля состоит из четырех равнобедренных треугольников, которые соприкасаются вершинами в одной точке. В данном случае функции конька возложены на центральную опорную балку в наслонных конструкциях, либо на верхнюю точку фермы висячих стропил.
• Крыша вальмового типа предполагает наличие двух треугольных и двух скатов в форме трапеции. В данном случае трапециевидные скаты примыкают к коньковой балке верхними ребрами, а треугольные – вершинами. При этом все четыре ската соприкасаются друг с другом боковыми ребрами.

Изучая план стропильной системы четырехскатной крыши, можно сделать вывод, что выбор конфигурации четырехскатной кровли зависит от формы строения. То есть, квадратные дома перекрывают шатровыми конструкциями, а прямоугольные – вальмовыми кровлями. При этом можно использовать любые кровельные материалы, как жесткие, так и мягкие.

При составлении чертежей стропильной системы четырехскатной крыши следует четко обозначить геометрическую форму, а также указать положение отдельных элементов и проекции скатов с точными размерами.

Для опоры четырехскатной конструкции можно использовать мауэрлат, являющийся верхней обвязкой на бетонных или кирпичных стенах, а также верхний венец бревенчатого сруба. Наслонную технологию применяют в тех случаях, когда есть возможность установить верхнюю и нижнюю опору под каждую стропильную ногу.

472a6d6d87433316ae8a10165e63d447.jpe

Некоторые рекомендации по монтажу наслонных стропил:

• Мауэрлат должен быть закреплен с усилением, чтобы выдержать распирающие усилия в случае жесткой фиксации стропильных ног деревянными накладками или металлическими уголками.
• Если же верхняя часть ноги будет зафиксирована жестко, а нижняя – на шарнирном креплении, производить фиксацию мауэрлата можно обычным способом. В таком случае при усилении нагрузок на каркас стропила смогут слегка сдвинуться.
• Распирающая нагрузка и давление на мауэрлат будут нивелированы при использовании жестких креплений нижней части стропил и шарнирных – на верхних пятках.

При сооружении вальмовых и шатровых каркасов используются такие специфические узлы стропильной системы четырехскатной крыши:

• Диагональные ноги, из которых выполняются хребты скатов. В каркасах шатрового типа такие накосные ноги совмещают углы крыши с ее верхней точкой. Вальмовые каркасы предполагают стыковку консолей коньковой балки с углами посредством диагональных стропил.
• Нарожники (полуноги) – элементы, монтируемые под углом 90 градусов к карнизам. Поскольку они стыкуются с диагональными стропилами и располагаются параллельно друг другу, их длина будет отличаться. Из таких элементов создаются скаты крыши.

Эти же конструктивные элементы применяются для создания ендов, с той лишь разницей, что углы делаются вогнутыми.

Именно установка накосных стропил представляет наибольшую сложность. Более того, на эти элементы будет приходиться повышенная нагрузка, поскольку они служат опорным элементом для крепления в верхней части нарожников, то есть выполняют функции конька. Поэтому перед началом работ необходимо выполнить расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

В целом процесс возведения крыши с четырьмя скатами включает такие этапы:

1. Укладка мауэрлата на стены из кирпича или бетона. В бревенчатых домах этим элементом служит верхний венец.
2. Монтаж центральной опорной балки под шатровый каркас или сборка опорных конструкций для вальмовой крыши.
3. Установка наслонных стропильных ног под ту или иную конструкцию.
4. Крепление диагональных стропилин, которые совмещают углы крыши с центральной вершиной или торцами конька.
5. Разметка и монтаж нарожников.

Если предполагается висячий тип стропильной системы, то первым этапом создания шатровой конструкции станет размещение центральной фермы в форме треугольника. При создании конструкции вальмового типа на стартовом этапе крепят несколько стропильных ферм.