Четырехскатная крыша: возведение прочной стропильной системы

Четырехскатная крыша: возведение прочной стропильной системы

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

Конструкция четырехскатной крыши

Есть несколько видов крыш, наиболее эстетичной и долговечной является четырехскатная крыша.

Такая крыша устоит перед сильными ветрами, снегопадами и сильными ливнями. Четырёхскатная крыша по конструкции может быть не сложной и имеет некоторые элементы.

Отличается четырёхскатная крыша от двускатной крыши внешними данными и по конструкции. По конструкции четырёхскатная несколько сложнее, но для небольших строений вы ее сможете возвести самостоятельно.

Стандартная вальмовая крыша имеет трапециевидные скаты и треугольные скаты.

Полу вальмовая — два трапециевидных ската, два срезанных вальмовых. Данная конструкция дает возможность оборудовать в чердачном помещении мансарду с большими окнами.

Шатровая крыша имеет отличие от вальмовой крыши.

Сложная четырёхскатная имеет чердачные окна, ендовы.

Четырёхскатная крыша включает те же детали что и двускатная крыша, но из-за некоторой сложности конструкции для ее строительства необходимы дополнительные детали каркаса.

Детали четырёхскатной крыши:

Мауэрлат — это помещенный на верхнюю часть основных стен брус;

Лежни – это опорные брусья, которые расположены внутри и уложены на несущие стены;

Стропила – это диагональные, накосные или боковые брусья;

Шпренгели и стойки – это опоры, которые подпирают стропильную конструкцию;

Прогон или коньковый брус — это горизонтальная подпорка для стропил, находящиеся сверху крыши;

Ригели и затяжки – это горизонтальные детали, которые соединяют боковые стропила;


Нарожники
– детали, которые помещены на диагональные стропила;

Ветровые балки и подкосы – это распорки, которые увеличивают прочность крыши;

Кобылки – это доски, которые образуют нужный свес крыши.

От конструкции крыши зависит, какие детали могут использоваться при строительстве, например, карнизы над окнами или крыльцом, обрешётка.

Как сделать четырехскатную крышу

Прежде всего, стоит разобраться, в чем 4 скатная крыша в деталях отличается от варианта с двойным скатом.

Основное отличие стропильной системы в 4 ската от двойной симметричной крыши

Отличия в конструкции будут наиболее наглядными на схеме с простым прямоугольным вариантом четырехскатной крыши, изображенной на фото:

  1. Для установки дополнительных двух скатов или вальм вместо фронтонов на коньковый прогон с каждой стороны установлены по два диагональных стропила или накосники;
  2. Система диагональных стропильных ног поддерживается дополнительными силовыми элементами – шпренгельными опорами и нарожными стропилами. Накосные стропила в четырехскатной крыше длиннее, кроме того, на эти две балки приходится 90% всей нагрузки, приходящейся на вальму или скат, поэтому их усиливают и максимально укрепляют;
  3. Центральный несущий элемент состоит из конькового бруса и системы вертикальных стоек, опирающихся на балки потолочного перекрытия, но чаще стойки опирают на уложенные под стропила затяжки. Зачастую затяжку выкладывают из бруса, опирающегося на нишу в кирпичной стене, чуть выше элементов потолочного перекрытия, но ниже плоскости мауэрлата.

Технология возведения четырехскатной крыши

  1. Для того чтобы нагрузка от стропильной системы, кровельного покрытия и снега, наметаемого на крышу в зимний период, была равномерно распределена, поверх всех несущих стен укладывают продольные элементы – мауэрлат и лежни. Их выполняют из бруса 100х150 мм или 150х150 мм, а в отдельных случаях из железобетонных балок. При самостоятельном строительстве дома обычно используют дерево – этот материал легче и удобнее в обработке, поэтому рассматривать мы будем именно его. Брус кладут на стены и закрепляют с помощью анкерных шпилек. Шпильки устанавливают еще при строительстве стен, заглубляя их в кладку. В деревянных строениях опорами служит верхний венец сруба. Между мауэрлатом и стеной обязательно выполняют гидроизоляцию из двух слоев рубероида. Лежни кладут на несущие перегородки, на которые будут устанавливаться опорные стойки.
  2. Если внутренних перегородок в доме нет или они расположены не по центру крыши, стойки ставят на усиленные балки перекрытий. Перекрытия обычно выполняют из доски 50х200 мм. Балка, на которую устанавливают стойки, несет повышенную нагрузку, поэтому ее выполняют из двух срощенных досок илииз бруса 100х200 мм.
  3. Устанавливают опорные стойки на лежни или балки перекрытий. Выравнивают их, используя отвес или водяной уровень, после чего закрепляют временными подпорками из досок на саморезы. К лежню или перекрытию стойки крепят с помощью уголка и металлических пластин-накладок. Стойки для вальмовой простой крыши ставят в один ряд по центру крыши, под коньком. Расстояние между ними не должно быть более двух метров. Для возведения шатровой крыши стойки ставят на линиях диагоналей на равном расстоянии от угла. Стойки при этом должны образовать прямоугольник, повторяющий форму периметра дома. Высоту стоек определяют по проекту крыши.
  4. На стойки укладывают прогоны. Для простой вальмовой крыши это коньковый прогон, уложенный на стойки и образующий конек крыши. Для шатровой крыши прогоны кладут на стойки в виде прямоугольника. Закрепляют их на уголок и саморезы.
  5. Приступают к установке стропил. Боковые стропила на простой вальмовой крыше устанавливают аналогично наслонным стропилам двускатной крыши: прикладывают к коньковому брусу в области крайней стойки доску с шириной, аналогичной ширине доски стропил – 150 мм. По ней выполняют шаблон. Доску для шаблона можно брать не такую толстую и тяжелую, хватит и 25 мм толщины. На шаблоне размечают верхний запил, которым стропило будет опираться на коньковый брус, выпиливают его. Приложив шаблон к коньку, размечают и нижний запил, которым стропило будет опираться на мауэрлат. Готовый шаблон прикладывают к коньковому прогону в местах установки боковых стропил, проверяя необходимость подгонки каждого стропила по месту. Если шаблон идеально подходит, стропила размечают и выпиливают по шаблону в нужном количестве. Устанавливают их на коньковый прогон и мауэрлат и закрепляют с помощью уголков и саморезов или на скобы. Шаг стропил – от 0,5 до 1,5 метров.

Стропильная система

Стропильная система может быть двух видов — шатровой, а также вальмовой.

Стропильная кровля шатрового типа состоит из четырех треугольных поверхностей — вальм, а вальмовый тип системы предусматривает два трапециевидные ската, а также два треугольника.

Обустройство стропильной системы четырехскатной конструкции достаточно сложно технологически, но вместе с этим радует результатом по окончании строительства.

Воздействие нагрузок

Во время выполнения проектирования шатровой конструкции крыши требуется брать во внимание, что на нее будут воздействовать периодические, а также временные нагрузки.

Что касается временных нагрузок, то они представляют собой осадки в виде снега и дождя, ветер, массу необходимого оборудования, массу людей, выполняющих обслуживание кровли.

Стоит знать следующее:

  • Если имеется уклон крыши, превышающий 70º, нагрузка снега не берется во внимание.
  • При уклоне менее 30º воздействие ветра отсутствует.
  • Если наклон кровли менее 60º, понадобится брать во внимание снеговую нагрузку, которая наблюдается в средней полосе России соответственно СНиПу. Таким образом, нагрузка составляет 180 кг/кв. метр.
  • Нагрузка ветра в средней полосе России составляет 35 кг/кв. метр.
Читайте также  Как провести свет на балкон

Массу материалов определяют расчетным путем: на площадь кровли умножается удельный вес каждого строительного материала.

Масса дополнительного обустройства определяется в индивидуальном порядке для каждой крыши.

Монтажные работы

Четырехскатная крыша конструктивно представляет собой, помимо стропил, еще опорный брус, именуемый мауэрлатом и укладываемым на стены.

Данный опорный брус располагается строго горизонтально таким образом, чтобы не нарушалась геометрия кровли в будущем.

По опорному брусу укладываются потолочные балки.

В случае если строение выполняется из дерева, стропила фиксируются к венцу сруба, расположенного сверху.

Основная особенность кровли рассматриваемого типа – правильный монтаж накосных стропил, представляющих собой коньковый брус.

Для определенности и правильности выполнения монтажной работы стоит ознакомиться с полезными советами.

Необходимо учитывать следующее:

  1. Диагональные стропила должны укрепляться еще посредством нарожников, являющихся укороченными стропильными ногами. Они также крепятся к мауэрлату и выполняют поддерживание накосных стропил.
  2. Если предстоит обустройство значительной площади кровли, устраивают шпренгельные фермы, принимающие часть нагрузки на себя, направленных от накосных стропил.
  3. Шпренгельные фермы должны выполняться с затяжками, на которые выполняется упор этих же ферм. Возможна их фиксация на существующие продольные или поперечные балки.
  4. Помимо всего предусматривается монтаж систем подкосов, ригелей, затяжек, ригелей, создающих жесткий каркас.
  5. Диагональные стропила фиксируются к коньковому прогону, опирающемуся на продольную балку перекрытия. Крепление выполняется вверху конькового прогона.
  6. Концы накосных стропил снизу связываются с опорной балкой посредством специализированных врубок, врезок, которые дополняются фиксирующими элементами.
  7. По окончании выставления и укрепления диагональных стропил можно приступать к монтажу рядовых стропил, при этом шаг между ними должен определяться путем использования расчетов. Расчеты выполняются в зависимости от степени и силы нагрузок, типа материала, но зачастую показатель не превышает 70 сантиметров.
  8. Накосные стропила соединяются между собой посредством горизонтальной стяжки вверху (стяжка именуется ригелем).
  9. Ригель выполняется из доски сечением 12 х 4 сантиметра. Ригель располагается на расстоянии одного метра от верхней части конька. Основной задачей ригеля является увеличение сопротивления ветровым нагрузкам.

Стоит отметить, что соединения являются основными точками, отвечающими за прочность стропильной системы.

Относительно свеса, то он должен регулироваться длиной диагональных стропил, а из-за этого иногда стропильные доски удлиняются скреплением двух досок между собой.

После того как установлена стропильная система, выполняется обрешетка, гидроизоляция, пароизоляция, контробрешетка.

Монтажные работы, проектирование, расчеты и многое другое, что касается возведения дома и крыши, должно выполняться ответственно.

Помните о том, что в строительстве не бывает незначимых этапов.

Установка опор для конькового прогона

К балкам (или же лежням) крепятся опоры, после чего правильность положения проверяется отвесом или уровнем. Если все в порядке, стойки временно закрепляются досками-подпорками, которые монтируются саморезами. К перекрытиям или лежням они присоединяются пластинами из металла и уголками.

Если ваша крыша вальмовая, то необходимо, чтобы расстояние между стойками для конькового бруса не превышало 2 метров. В случае шатрового сооружения стойки должны располагаться на диагональных линиях, на одинаковом расстоянии от углов. Высота стоек зависит от проекта крыши.

После окончания «войны» со стойками можно начать укладывать коньковый прогон на вальмовую крышу, и сооружать прямоугольный — для шатровой. Крепятся элементы саморезами и уголками.

Чем дом с четырехскатной крышей лучше двухскатного варианта

Почему обычную двухскатную крышу устраивают в основном на простых хозяйственных постройках, а для жилых помещений выбирают четырехскатную крышу:

  • Внешний вид четырехскатного варианта крыши выглядит намного симпатичнее и изящнее, чем двойная конструкция;
  • Даже простая четырехскатная кровля намного лучше противостоит ударам стихии за счет более плавных обводов и аэродинамики. Даже в самый сильный ветер стропила каркаса остаются практически равнонагруженными, за счет правильного уравновешивания диагональных стропил;
  • Два дополнительных ската лучше сбрасывают воду, сохнут под действием ветра и тем самым предохраняют крышу дома от затекания, как это бывает при наличии прямых фронтонов. Тем самым для четырехскатной крыши достигается значительно более высокая теплоизоляция и морозостойкость.

Для климата с большим количеством осадков прекрасно подойдет датский вариант с крутыми основными скатами и двумя вальмами, для степной зоны с сильными ветрами низкий шатровый каркас с большими свесами и средним углом наклона.

Наиболее удобным будет использование четырехскатной крыши в домах, где чердачное помещение не выделяется в виде жилой зоны, а используется в хозяйственных целях. Из-за появления двух дополнительных скатов пространство и полезная площадь чердака уменьшается примерно на 25%. Но при желании и достаточных размерах мансардного помещения вместо чердака можно оборудовать небольшую комнату, даже с окнами и балконом, как на фото.

Но в этом случае вместо простой системы вертикальных стоек, на которые опирается коньковый прогон, в конструкции четырехскатной крыши потребуется установить дополнительные горизонтальные балки – ригеля, которые будут играть роль потолочного перекрытия для мансардного помещения.

Расчет нагрузок

Рассматривая в подробностях, как сделать четырехскатную крышу, стоит особое внимание уделить принципам расчета нагрузок.

Различаются нагрузки двух типов:

  • постоянные (вес обрешетки, утеплителя, изоляционных материалов, кровельного покрытия);
  • временные (вес накопившегося на кровле снега, воздействие ветра и т.д.);
  • дополнительные (какие-либо конструкции, крепящиеся к стропилам).

Согласно СНиП, проектируя кровлю следует исходить из средней величины снеговой нагрузки, которая составляет 180 кг/м 2 , но в случае возникновения снегового мешка, на таком участке нагрузка увеличивается до 400 кг/м 2 . При этом снеговая нагрузка не принимается в расчет, если угол наклона кровельных скатов превышает 60 градусов. Также требуется учитывать ветровые нагрузки, но их значение заметно меньше – до 35 кг/м 2 . Если угол наклона скатов составляет менее 30 градусов, поправкой на ветер допустимо пренебречь.

Приведенные выше усредненные параметры нагрузок рекомендуется корректировать с помощью поправочных коэффициентов, соответствующих особенностям климата в районе строительства.

Дополнительную нагрузку составляют какие-либо подвесные объекты, закрепленные на стропилах крыши. Это могут быть вентиляционные камеры, водяной бак или другие устройства, установленные на чердаке. Возможность их монтажа должна быть учтена на этапе проектирования четырехскатной крыши.

Проектируя стропильную систему, необходимо выполнить два расчета. Первый расчет направлен на оценку параметров прочности конструкции – необходимо убедиться, что под нагрузками система не сломается. Второй расчет дает возможность оценить степень деформации элементов конструкции. К примеру, прогиб стропила мансардной кровли не должен превышать 1/250 его длины.

Специальные компьютерные программы-калькуляторы позволяют значительно упростить расчеты конструкции четырехскатной крыши и избежать возможных ошибок.

После выполнения необходимых расчетов составляется чертеж стропильной конструкции четырехскатной крыши. Подробная схема содержит информацию о размерах каждого элемента и способе их крепления.

схема элементов стропильной системы

Рекомендации

В целях экономии и при наличии определенных навыков, большинство владельцев земельных участков предпочитают заниматься строительством самостоятельно. Для того чтобы создать максимально безопасную и устойчивую вальмовую крышу, мы рекомендуем на этапе расчета внимательно ознакомиться с положениями соответствующих нормативных документов, а также изучить особенности технологии изготовления деталей и их сборки.

Основные требования перечислены в документах: СНиП II-26-76 (СП 17.13330.2011) «Кровли», СП 31-101-97 «Проектирование и строительство кровель», СНиП 2.01.07-85* (СП 20.13330.2010) «Нагрузки и воздействия», СНиП 3.03.01-87 (СП 70.13330.2011) «Несущие и ограждающие конструкции», СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2017) «Деревянные конструкции», ГОСТ 11047-90 «Детали и изделия деревянные для малоэтажных жилых и общественных зданий», ГОСТ 30547-97 «Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные», ГОСТ 25772-83 «Ограждения лестниц, балконов и крыш стальные».

В таблицах ниже представлены оптимальные параметры элементов для типовых конструкций на которые можно ориентироваться при использовании калькулятора вальмовой крыши. Если вас интересуют комментарии по данным пунктам и другие рекомендации по проектированию кровельных систем, перейдите на страницу раздела «Расчет крыши онлайн».

Читайте также  Мастика для крыши

Параметр, характеристика