Чертежи четырехскатной крыши. Стропильная система четырехскатной крыши: обзор вальмовой и шатровой конструкций
Крыши с четырьмя скатами обладают более высокой надежностью и устойчивостью к нагрузкам. Такая конструкция гораздо сложнее, чем обычная двускатная, и монтаж занимает больше времени. И все же, четырехскатная крыша своими руками является вполне выполнимой задачей, если правильно подготовиться и подробно изучить тонкости ее устройства.
Четырехскатная крыша имеет множество вариаций. Самая простая конструкция представляет собой 2 ската трапециевидной формы, соединяющихся по центру кровли, и 2 треугольных ската со стороны фронтонов. Иногда все четыре ската делают треугольными, тогда ребра крыши сходятся в центральной точке. Более сложные конструкции предполагают наличие ломаных линий, сочетание коротких скатов с фронтонами, встроенные прямые и наклонные окна, а также многоуровневые скаты.
Без соответствующего опыта соорудить стропильную систему такой конфигурации невозможно, поэтому лучше обратить внимание на стандартную вальмовую крышу.
Наклон скатов может иметь угол от 5 до 60 градусов. Чтобы высчитать оптимальное значение уклона, необходимо учесть следующие факторы:
Для обустройства мансарды пологие скаты не подходят, поскольку они забирают слишком много свободного пространства. Поэтому, если мансарда запланирована в проекте дома, угол наклона кровли должен быть от 45 градусов и выше. Выбрать угол наклона в зависимости от вида кровельного покрытия можно с помощью таблицы.
Атмосферные нагрузки также имеют большое значение. Там, где выпадает много снега, нельзя делать уклон меньше 30 градусов, иначе стропильная система не выдержит нагрузок. Если же угол наклона больше 60 градусов, снеговую нагрузку можно не учитывать. Кроме перечисленных факторов следует продумать расположение таких объектов, как баки для воды или вентиляционные камеры. Обычно они подвешиваются к стропилам и оказывают на них дополнительную нагрузку. После предварительных расчетов можно приступать к составлению чертежа стропильной системы.
Материалы для монтажа кровли
Как и двускатная, вальмовая крыша состоит из мауэрлата, затяжек, стропил, опорных стоек, конькового бруса и обрешетки. Отличие второй конструкции состоит в расположении стропил и их длине. Для четырехскатной крыши рекомендуется использовать пиломатериал из сосны или лиственницы, хорошего качества, без дефектов, с максимальной влажностью 22%.
Стропила изготавливают из досок сечением 50х100 мм; если же площадь крыши очень большая, лучше брать доски 50х200 мм. Для мауэрлата нужен цельный брус сечением не меньше 150х150 мм. Дополнительно потребуются металлические шпильки с резьбой для крепления мауэрлата, доски для обрешетки и накладные металлические пластины, с помощью которых производится соединение деревянных элементов.
Пиломатериал перед сборкой кровли обязательно пропитывают антисептическим средством.
В процессе работы потребуются инструменты:
- ножовка;
- строительный уровень;
- отвес и рулетка;
- молоток;
- дрель;
- шуруповерт;
- стамеска;
- дисковая пила.
Технология монтажа стропильной системы
Шаг 1. Укладка мауэрлата
В домах из бруса функции мауэрлата выполняет последний венец сруба, в котором вырезают специальные пазы под стропила. В кирпичных домах мауэрлат укладывают на стены по периметру коробки, предварительно закрепив между кирпичами последних рядов металлические шпильки с резьбой. Чтобы точнее разметить отверстия под крепежи, брус поднимают и укладывают сверху на острия шпилек, а затем ударяют по нему молотком. После этого на дереве остаются четкие отметины, по которым и просверливают отверстия.
Сняв брус для просверливания, поверхность стен застилают одним или двумя слоями гидроизолирующег о материала, обычно это рубероид. Его кладут прямо на шпильки и продавливают книзу. Далее укладывают мауэрлат, совмещая отверстия со шпильками, выравнивают по горизонтали и накручивают плотно гайки на резьбу. На углах брусья соединяют металлическими пластинами или скобами. После закрепления брус не должен сдвигаться даже на миллиметр, ведь от этого зависит надежность всей стропильной системы.
Шаг 2. Монтаж стоек
Если в доме отсутствует центральная несущая стена, необходимо уложить опорную балку перпендикулярно несущим балкам перекрытия. Соединяют две доски сечением 50х200 мм, оставляя между ними зазор 50 мм. Для этого между досками вставляют короткие бруски толщиной 50 мм и прибивают их гвоздями. Расстояние между брусками около 1,5 м, на концах балки не скрепляют. Вымеряв середину чердака, укладывают опорную балку так, чтобы ее концы выходили за границы мауэрлата на 10-15 см.
Теперь берут 3 доски 50х150 мм, обрезают по высоте крыши, с помощью отвеса устанавливают на опорной балке. Каждая стойка должна упираться в балку там, где доски соединены бруском. Стойки временно укрепляют укосинами из брусьев. Верх стоек соединяют коньковой балкой, в качестве которой используют доску 50х200 мм.
Шаг 3. Крепление центральных стропил
Берут стропильную доску и прикладывают ее одним концом к коньковому брусу, а другим к мауэрлату с фасадной стороны здания. Сразу же регулируют длину карнизного свеса, лишнее обрезают. Карандашом отмечают линии запилов, после чего обрезают верхний конец доски и делают паз в мауэрлате на 1/3 ширины стропила. Доску прибивают к коньку, нижний край вставляют в паз на мауэрлате и закрепляют металлическими пластинами.
Точно так же изготавливают остальные стропила и устанавливают их с шагом 60 см с фасада дома. Крайние доски должны располагаться перпендикулярно коньковому брусу и крепиться на его концах. С противоположной стороны здания все делают аналогично. На вальмах располагается только по одному стропилу с каждой стороны: доска ставится на ребро и крепится верхним концом к коньковому брусу, а нижний конец вставляют между досками опорной балки и фиксируют гвоздями.
Шаг 4. Крепление угловых стропил
Для изготовления угловых стропил обычно соединяют две доски сечением 50х150 мм. В одном из верхних углов коробки, в точке соединения балок мауэрлата, вбивают гвоздь и завязывают на нем тонкий шнур. В точке соединения конька и центрального стропила со стороны вальмы также вбивают гвоздь, протягивают к нему шнур и закрепляют. Так обозначают линию диагональных, или угловых, стропил. Их длина должна быть одинаковой, иначе крыша будет неровной. Подготовленное стропило поднимают наверх, выставляют вдоль разметки и соединяют с коньковым брусом и мауэрлатом. Свес стропила составляет примерно 50-70 см.
Шаг 5. Установка нарожников
Для закрепления диагональных стропил используют нарожники – укороченные стропила, упирающиеся нижним концом в мауэрлат и расположенные под прямым углом к коньковому брусу. Они крепятся с шагом 60 см, начиная от крайнего рядового стропила. По мере приближения к диагонали, нарожники делают все короче. Теперь необходимо укрепить конструкцию затяжками и раскосами, а также установить дополнительные вертикальные опоры.
Если длина пролета под диагональным стропилом больше 7 м, требуется установить еще одну опору на расстоянии четверти длины пролета от угла чердака. Нижний конец стойки должен опираться на балку перекрытия. В случае, когда балка находится дальше обозначенного места или вовсе отсутствует, вместо вертикальной стойки крепят шпренгель – горизонтальную перемычку из бруса, торцы которой прибивают к нарожникам.
Шаг 5. Монтаж обрешетки
Когда все опоры установлены, можно набивать обрешетку. Для четырехскатной крыши обрешетка выполняется так же, как и для двускатной. Сначала крепится гидроизоляционна я мембрана, на каждом скате отдельно. Стыки тщательно проклеивают скотчем, а затем поверх мембраны набивают тонкие рейки для обеспечения воздушного зазора. Доски набивают с шагом до 40 см, в зависимости от вида кровли, и обязательно перпендикулярно стропилам.
На этом сборка стропильной системы считается завершенной. Остается только утеплить конструкцию, уложить кровельное покрытие, смонтировать ветровые планки и обшить свесы. Чтобы четырехскатная крыша смотрелась более стильно, рекомендуется установить на скатах наклонные или прямые окна.
Видео — Четырехскатная крыша своими руками
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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Коньковый прогон. Брус, опирающийся на вертикальные стойки, к которому крепятся стропила. Это высшая точка крыши.
- Стойки. Вертикальные подпорки, которые устанавливают на лежень. Они поддерживают коньковый прогон или середину стропильной ноги.
- Подкосы. Бруски, которые устанавливают под углом к стропильным ногам для предотвращения их прогиба.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
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.
В частном домостроении помимо распространённых двускатных крыш нередко применяются более прочные и жёсткие четырёхскатные конструкции. Они отличаются отсутствием фронтонов, которые заменяют скаты треугольной формы, срезающие концы конькового хребта. Такая конфигурация делает четырёхскатные крыши очень привлекательными и экономичными, несмотря даже на то, что при их сооружении увеличивается протяжённость карнизных свесов, количество водосточных труб и желобов. Поэтому они заслуживают самого пристального внимания.
Разновидности стропильных систем для четырехскатных крыш
Устройство стропильной системы зависит от формы четырёхскатной крыши. Наиболее распространены на сегодняшний день следующие конфигурации.
- Вальмовая структура. Все четыре ската занимают площадь от конька до карнизного свеса, при этом два боковых имеют трапециевидную форму, а два торцевых (вальмы) - треугольную. Особенностью стропильного вальмового каркаса является наличие двух пар установленных диагонально наслонных стропил, которые идут от края конька и служат опорами для нарожников и шпренгелей.
Вальмовая четырёхскатная конструкция характеризуется тем, что скаты занимают всю площадь крыши - от конька до карнизов
- Голландская полувальмовая. Устройство с усечёнными торцевыми скатами, не достающими до карниза. Как правило, они меньше трапециевидных в 2–3 раза. Преимуществом такого строения четырёхскатной крыши является возможность установки в торцах дома обычного окна, а также отсутствие типичного для двускатных кровель острого выступа, что многократно повышает ветроустойчивость конструкции.
Голландская полувальмовая крыша имеет усечённые треугольные скаты и часть фронтона, в который можно установить обычное вертикальное окно
- Датская полувальмовая. Характеризуется наличием в треугольных скатах фронтона у конька, который позволяет обеспечить полноценное естественное освещение подкровельного пространства без установки мансардных окон.
- Шатровая конструкция. Устанавливается на домах, имеющих квадратный каркас. Все четыре ската шатровой крыши представляют собой одинаковые равнобедренные треугольники, соединённые в одной точке. При возведении такой крыши важным аспектом является соблюдение симметрии.
Структура четырёхскатной стропильной системы зависит от выбранной конфигурации крыши
Особенности несущего каркаса четырехскатной крыши
Сразу отметим, что стропильная система четырёхскатной крыши будет более сложной по сравнению с традиционными двускатными конструкциями по двум причинам.
- Из-за увеличения количества наклонных плоскостей и их стыковки друг с другом. По своей сути соединение скатов - это линии пересечения, идущие под определённым углом к горизонту. Стыки, образующие выступающий над поверхностью скатов угол, называются рёбрами крыши. От них вода стекает по скатам и аккумулируется в разжелобках (ендовах) - линиях пересечения с внутренним углом. Если все плоскости имеют одинаковый уклон, то рёбра и ендовы делят угол основания в месте стыковки смежных скатов надвое и создают наклон к периметру здания в 45°.
Четырёхскатные стропильные системы отличаются отсутствием полных фронтонов, вместо которых имеются два треугольных торцевых ската, а также наличием двух боковых трапециевидных наклонных плоскостей, разжелобков и рёбер
- По причине того, что прогоны в четырёхскатной конструкции образуют замкнутый контур, где по линиям рёбер и ендов располагаются вальмовые (диагональные) стропильные ноги. Они длиннее рядовых балок, которые установлены продольно скатам на расстоянии между пересечениями вальмовых стропил в верхней обвязке. А вот между нижними частями диагональных ног монтируются короткие стропила, именуемые нарожниками. Отличительной чертой каркаса четырёхскатной крыши является наличие шпренгелей - деревянных распорок под вальмовые стропила.
Опорные прогоны в четырёхскатных конструкциях имеют замкнутый контур, где по линиям ендов и рёбер располагаются диагональные стропильные ноги
Основными конструктивными элементами стропильной системы четырёхскатной крыши являются:
Таким образом, количество элементов стропильной системы четырёхскатной крыши значительно больше, чем, например, у двускатной конструкции, а это, естественно, удорожает её возведение. Однако в целом, как мы уже отмечали выше, обустройство четырёхскатной крыши обойдётся ненамного дороже за счёт экономии на укладке кровельного пирога, поскольку отходов изоляционных материалов и укрывного настила при раскрое на многоскатную конструкцию будет значительно меньше.
Несмотря на то, что стропильная система четырёхскатной конструкции более сложная и дорогая, сооружение всей крыши является более выгодным за счёт экономии на обустройстве кровельного пирога
К тому же четырёхскатная конструкция:
Видео: двускатная или четырёхскатная крыша - что выбрать
Как рассчитать стропильную систему четырёхскатной крыши
Несущая конструкция четырёхскатной крыши может быть наслонной, если строение имеет капитальные внутренние стены, или висячей, когда промежуточные опоры в строении не предусмотрены. При висячем устройстве стропила опираются на стены дома и оказывают распирающее усилие на них. Для снятия нагрузки на стены в таких случаях у основания стропильных ног монтируют затяжку, соединяющую стропила между собой.
Использование наслонной конструкции делает каркас более лёгким и экономным в силу того, что на её обустройство требуется меньше пиломатериалов. Из-за этого наслонная стропильная система применяется при сооружении многоскатных крыш гораздо чаще. Но независимо от типа используемых стропил лишь правильный расчёт несущего каркаса и точная разметка повысят экономический эффект от возведения четырёхскатной конструкции.
Разметка и расчёт несущего каркаса четырёхскатной крыши
При расчёте стропильной системы необходимо придерживаться следующих правил.
Для определения места установки стропил и нахождения их длины понадобится шаблон.
Использование шаблона намного облегчит замеры и расчёт стропильного каркаса четырёхскатной крыши
Длину стропильной ноги можно определить по её заложению (горизонтальной проекции). Для этого существует специальная таблица коэффициентов, представленная ниже. Длина стропила определяется размером её проекции, умноженной на коэффициент, соответствующий уклону ската.
Таблица: соотношение между длиной и заложением стропил
| Уклон ската крыши | Коэффициент для расчёта длины промежуточных стропил | Коэффициент для расчёта длины угловых стропил |
| 3:12 | 1,031 | 1,016 |
| 4:12 | 1,054 | 1,027 |
| 5:12 | 1,083 | 1,043 |
| 6:12 | 1,118 | 1,061 |
| 7:12 | 1,158 | 1,082 |
| 8:12 | 1,202 | 1,106 |
| 9:12 | 1,25 | 1,131 |
| 10:12 | 1,302 | 1,161 |
| 11:12 | 1,357 | 1,192 |
| 12:12 | 1,414 | 1,225 |
| Примечание: при возведении каркаса крыши, данные по которой в таблице отсутствуют (для нестандартных уклонов скатов), параметры следует рассчитывать по теореме Пифагора или использовать математическую пропорцию. | ||
Рассмотрим пример: строится частный дом в Екатеринбурге размером 7,5Х12 м с планируемой высотой вальмовой крыши из металлочерепицы 2,7 м.
- Первым делом рисуем чертёж или эскиз крыши.
Перед расчётом стропильной системы необходимо сделать эскиз здания и нанести на него все исходные данные
- Находим угол наклона скатов, используя формулу: тангенс угла наклона равен отношению высоты крыши к половине длины пролёта, в нашем случае - к половине торцевой стороны L = 7,5 /2 = 3,75. Таким образом, tg α = 2,7 / 3,75 = 0,72. По справочным таблицам определяем: α = 36°, что соответствует нормативам, предусматривающим уклон крыши для металлочерепицы не менее 14°, и климатическим условиям Екатеринбурга.
Тангенс угла наклона скатов определяется по известной формуле расчёта сторон прямоугольного треугольника как отношение противолежащего катета к прилежащему
- Определяем положение и край конькового хребта, для чего прикладываем шаблон под углом 36° посередине верхней обвязки торца (место установки первого центрального промежуточного стропила) на высоту 2,7 м и проектируем очертание на эскиз.
- От осевой (ключевой) линии отступаем ½ толщины конькового бруса и устанавливаем конец измерительной рейки в этой точке. На другом конце рейки делаем отметки наружного и внутреннего контура боковой стены, а также свеса. Поворачиваем рейку на боковую сторону и от внутреннего угла внешней обвязки отмечаем заложение промежуточного стропила по отметке внутреннего контура, определив таким образом место установки второго промежуточного центрального стропила.
При обустройстве стропильного каркаса четырёхскатной крыши первоначально определяют положение центральных стропильных ног, используя шаблон и мерную рейку
- Подобные действия проводим на всех углах, определяя края конькового хребта и расположение всех центральных стропильных ног.
- После планировки промежуточных стропил определяем по таблице их длину. В нашем примере угол наклона равен 36°, его тангенс - 0,72, что соответствует отношению 8,64:12. Такого значения в таблице нет, поэтому рассчитаем коэффициент относительно строки с параметром 8:12 - 8,64/ 8 = 1,08. Значит, искомый коэффициент равен 1,202 · 1,08 = 1,298.
- Умножив глубину заложения промежуточных стропил на рассчитанный коэффициент, находим их длину. Примем в расчёт глубину заложения 3 м, тогда L стр = 3 · 1,298 = 3,89 м.
Длина рядовых и центральных промежуточных стропил зависит от угла наклона крыши и глубины их заложения
- Аналогично определяем длину диагональных стропил, предварительно рассчитав заложение, равное расстоянию от угла соединения боковых и торцевых скатов до первого промежуточного центрального стропила. По исходным данным заложение угловых стропил равно 7,5 / 2 = 3,75 м. Тогда расчётная длина угловых стропил будет равна 3,75 · 1,298 = 4,87 м.
Угловые стропила отличаются от промежуточных устройством подрезов с двойным скосом в зоне конька, более глубоким заложением и большей длиной подрезов для опорной части
- Рассчитываем свес по теореме Пифагора согласно сделанным разметкам или просто добавляем к длине стропил желаемый размер, например, 0,6 м плюс как минимум 0,3 м для обустройства наружного водостока.
Для расчёта длины свеса нужно умножить его заложение на коэффициент для промежуточного либо углового стропила или к расчётной длине стропил добавить планируемую длину свеса и минимум 0,3 м для организации наружной водосточной системы
- Сделав маркировку всех элементов стропильного каркаса, определяем длину конькового хребта, которая равна разности длины боковой стороны и удвоенной величины заложения промежуточных стропил: 12 – 2 · 3 = 6 м. Именно на этом расстоянии будут установлены рядовые стропила. Если принять шаг в 1 м, то понадобится 5 рядовых стропил, равных по длине центральным. К тому же на участке заложения промежуточных центральных стропил, имеющему длину 3 м, будет установлено по два коротких стропила с одного и другого края боковой стороны.
- Поскольку короткие стропила (нарожники) крепятся к диагональным, значит, на торцевые стороны между угловым и центральным промежуточным стропилом тоже будет установлено по два нарожника слева и справа.
Подведём предварительный итог - для стропильного каркаса четырёхскатной крыши понадобится:
- две пары вальмовых (угловых) стропил длиной 4,87 + 0,6 + 0,3 = 5,77 м;
- три пары промежуточных центральных стропил длиной 3,89 + 0,6 + 0,3 = 4,79 м;
- пять пар рядовых стропил длиной 4,79 м.
Всего десять пар стропил, общая длина которых приблизительно составит 100 погонных метров. Прибавляем сюда 6 м на коньковый брус, а также десятипроцентный запас и получаем, что необходимо примерно 117 погонных метров пиломатериала для изготовления простого вальмового стропильного каркаса с подкосами, распорками, ригелями, шпренгелями и кобылками. Но если в конструкции предусмотрены стойки и лежень, то их придётся обсчитать отдельно или добавить больший процент запаса.
Видео: стропильная система четырёхскатной крыши, технология установки
https://youtube.com/watch?v=n_Yr2QB3diMИзмерительная рейка очень облегчает работу и помогает избежать грубейших ошибок при замерах. Её чаще всего изготавливают самостоятельно из фанеры шириной 50 мм.
Несколько слов нужно сказать о коротких стропилах. Их рассчитывают точно так же, как и промежуточные: заложение, умноженное на коэффициент для промежуточных стропил из таблицы. Однако задачу можно облегчить и не рассчитывать специально длину нарожников, поскольку процент запаса берётся достаточный, а обрезки досок понадобятся для изготовления усиливающих конструкцию элементов - подкосов, распорок, ригелей и т. д.
Длину коротких стропил (нарожников) можно не рассчитывать, поскольку обрезки пиломатериалов пригодятся для изготовления усиливающих элементов конструкции
Видео: стропильный каркас вальмовой крыши, разметка элементов и сборка
Расчёт сечения пиломатериалов
После разметки положения составляющих стропильного каркаса необходимо подобрать подходящие пиломатериалы, т. е. определить их допустимое сечение. Для расчётов понадобится районированная карта снеговой и ветровой нагрузок и теплового сопротивления, а также вспомогательные таблицы, основанные на нормативных актах - СНиП II-3–79, СП 64.13330.2011, СНиП 2.01.07–85 и СП 20.13330.2011.
Устройство четырёхскатной крыши включает в себя определение необходимого сечения пиломатериалов, которое выполняется на основе анализа нагрузок на стропильную конструкцию в процессе эксплуатации
Нагрузку от снежного покрова определяем по формуле S = S g · µ, где S - искомая снеговая нагрузка (кг/м²); S g - нормативная нагрузка для реальной местности, обозначенная в карте, µ - поправочный коэффициент, зависящий от наклона крыши. Поскольку угол наклона у нас находится в пределах от 30 до 60°, µ рассчитываем по формуле 0,033 · (60 – 36) = 0,792 (см. примечание к приведённой ниже таблице). Тогда S = 168 · 0,792 = 133 кг/м² (Екатеринбург находится в четвёртом климатическом регионе, где S g =168 кг/м 2).
Таблица: определение показателя µ в зависимости от уклона крыши
| Определение угла наклона крыши | |
| Значение тангенса | Угол α° |
| 0,27 | 15 |
| 0,36 | 20 |
| 0,47 | 25 |
| 0,58 | 30 |
| 0,7 | 35 |
| 0,84 | 40 |
| 1 | 45 |
| 1,2 | 50 |
| 1,4 | 55 |
| 1,73 | 60 |
| 2,14 | 65 |
| Примечание: если угол покатости (α) ≤ 30°, то коэффициент µ принимают за 1; если угол α ≥ 60°, то µ = 0; если 30° < α < 60°, µ высчитывают по формуле µ = 0,033 · (60 - α). |
|
Таблица: нормативные снеговые нагрузки по регионам
| № региона | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| S g , кг/м 2 | 56 | 84 | 126 | 168 | 224 | 280 | 336 | 393 |
Ветровую нагрузку рассчитываем по формуле W = W o · k · c, где W o - нормативный показатель по карте, k - табличный индекс, c - коэффициент аэродинамического сопротивления, изменяющийся от -1,8 до +0,8 и зависящий от уклона скатов. Если угол наклона более 30°, то согласно СНиП 2.01.07–85 п. 6.6 в расчёт берётся максимальное положительное значение аэродинамического показателя, равное 0,8.
Екатеринбург относится к первой зоне по ветровой нагрузке, дом строится в одном из районов города, высота здания вместе с крышей составляет 8,7 м (зона «B» по таблице ниже), значит, W o = 32 кг/м², k = 0,65 и с = 0,8. Тогда W = 32 · 0,65 · 0,8 = 16,64 ≈ 17 кг/м². Иначе говоря, именно с такой силой ветер на высоте 8,7 м давит на крышу.
Таблица: значение показателя k для разных типов местности
| Высота здания Z, м | Коэффициент k для видов местности | ||
| А | В | С | |
| ≤ 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
| 60 | 1,7 | 1,3 | 1,0 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 100 | 2,0 | 1,6 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,9 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,1 | 1,8 |
| 250 | 2,65 | 2,3 | 2,0 |
| 300 | 2,75 | 2,5 | 2,2 |
| 350 | 2,75 | 2,75 | 2,35 |
| ≥480 | 2,75 | 2,75 | 2,75 |
| Примечание: «А» - открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, а также пустыни, степи, лесостепи, тундра; «В» - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; «С» - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м. |
|||
Таблица: нормативная ветровая нагрузка по регионам
| № региона | Ia | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| W o , кг/м 2 | 24 | 32 | 42 | 53 | 67 | 84 | 100 | 120 |
Теперь рассчитаем нагрузку на несущий каркас от веса кровли. Для этого сложим вес всех слоёв кровельного пирога, проложенных сверху стропил. Мы оставляем стропила открытыми для достижения декоративного эффекта, значит, укладываем все слои поверх стропил. Нагрузка кровли на элементы стропильной системы будет равна сумме весов металлочерепицы, обрешётки и контробрешётки, изоляционных плёнок, утеплителя, дополнительной обрешётки и вентиляционных реек, сплошного основания из фанеры и облицовочного материала подкровельного помещения.
При определении нагрузки на несущий каркас от веса кровли суммируются веса всех слоёв кровельного пирога, проложенных поверх стропил
Массу каждого слоя можно узнать в инструкции производителя, выбрав наибольшее значение плотности. Толщину теплоизолятора рассчитываем по карте теплового сопротивления для определённой местности. Её находим по формуле T = R · λ · P, где:
- T - толщина теплоизолятора;
- R - норматив теплового сопротивления для конкретной местности, согласно вложенной в СНиП II-3–79 карте, в нашем случае 5,2 м 2 ·°C/Вт;
- λ - коэффициент теплопроводности утеплителя, который для малоэтажного строительства принимается равным 0,04;
- P - наибольшее значение плотности теплоизоляционного материала. Мы будем использовать базальтовый утеплитель «Роклайт», для которого P = 40 кг/м².
Итак, T = 5,2 · 0,04 · 40 = 8,32 ≈ 9 кг/м². Таким образом, общая нагрузка кровли будет равна 5 (металлочерепица) + 4 (сплошной настил) + 23 (обрешётка основная, дополнительная и контробрешётка) + 0,3 · 2 (изоляционные плёнки) + 9 (утеплитель) + 3 (облицовка) = 44,6 ≈ 45 кг/м².
Получив все необходимые промежуточные значения, определяем полную нагрузку на несущий каркас четырёхскатной крыши: Q = 133 + 17 + 45 = 195 кг/м².
Допустимое сечение пиломатериалов рассчитывается по формулам:
- H ≥ 9,5 · L max · √, если угол α > 30°;
- H ≥ 8,6 · L max · √, если α < 30°.
Здесь используются следующие обозначения:
- Н - ширина доски (см);
- L max - максимальная рабочая длина стропил (м). Поскольку наслонные стропильные ноги соединяются в зоне конька, вся длина считается рабочей и L max = 4,79 м;
- R изг - показатель сопротивления древесины на изгиб (кг/см). Согласно своду правил 64.13330.2011 для древесины II сорта R изг = 130 кг/см;
- B - толщина доски, взятая произвольно. Предположим, B = 5 см;
- Q r - нагрузка на погонный метр одной стропильной ноги (кг/м). Qr = A · Q, где A - шаг стропил, который в нашем случае равен 1 м. Поэтому Q r = 195 кг/м.
Подставляем числовые значения в формулу → H ≥ 9,5 · 4,79 · √ = 9,5 · 4,79 · 0,55 = 25,03 см ≈ 250 мм.
Таблица: номинальные размеры обрезных досок хвойных пород
| Толщина досок, мм | Ширина (H) досок, мм | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | - | - | - | - | - |
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | - | - | - | - |
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | - | - |
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | - | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 125 | - | - | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 150 | - | - | - | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 175 | - | - | - | - | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 200 | - | - | - | - | - | 200 | 225 | 250 | - |
| 250 | - | - | - | - | - | - | - | 250 | - |
Из таблицы толщина доски при ширине 250 мм может меняться от 25 до 250 мм. Определить конкретнее поможет таблица зависимости сечения от шага и длины стропил. Длина промежуточных стропил 4,79 м, шаг 1,0 м - смотрим в таблицу и подбираем подходящее сечение. Оно равно 75Х250 мм.
Таблица: сечение пиломатериалов в зависимости от длины и шага стропил
| Шаг стропил, см | Длина стропил, м | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 215 | 100Х150 | 100Х175 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х250 | - |
| 175 | 75Х150 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х250 |
| 140 | 75Х125 | 75Х175 | 75Х200 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 |
| 110 | 75Х150 | 75Х150 | 75Х175 | 75Х175 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 |
| 90 | 50Х150 | 50Х175 | 50Х200 | 75Х175 | 75Х175 | 75Х250 | 75Х200 |
| 60 | 40Х150 | 40Х175 | 50Х150 | 50Х150 | 50Х175 | 50Х200 | 50Х200 |
Приведём ещё одну таблицу для тех, кто будет использовать пиломатериалы лиственной породы.
Таблица: предельные отклонения от номинальных размеров досок
Проверяем правильность расчётов, подставив числовые параметры в следующее неравенство / ≤ 1. Получаем (3,125 · 195 х 4,79³) / (7,5 х 25³) = 0,57 - сечение подобрано точно и с хорошим запасом. Проверим менее мощные балки сечением 50х250 мм. Снова подставляем значения: (3,125 · 195 х 4,79³) / (5 х 25³) = 0,86. Неравенство снова выполняется, поэтому для нашей кровли вполне подойдёт брус размером 50х250 мм.
Видео: расчёт стропильной системы вальмовой крыши
После всех промежуточных расчётов подводим итог: для возведения кровли нам понадобится 117 погонных метров обрезной доски сечением 50Х250 мм. Это примерно 1,5 м³. Поскольку изначально было оговорено, что для четырёхскатной вальмовой конструкции желательно использовать пиломатериалы одного сечения, то для мауэрлата следует приобретать такой же брус в количестве, равном периметру дома - 7,5 · 2 + 12 · 2 = 39 пог. м. С учётом запаса в 10% на раскрой и брак получаем 43 погонных метра или примерно 0,54 м³. Таким образом, нам потребуется примерно 2 м³ пиломатериалов сечением 50Х250 мм.
Длина стропил - это промежуток от подреза для опорной части до подреза для конькового бруса.
Видео: пример расчёта крыши на онлайн-калькуляторе
Технология монтажа стропильной системы
Обустройство четырёхскатной конструкции имеет свои особенности, которые нужно обязательно учитывать:
Изготовленный и собранный с соблюдением всех правил стропильный каркас наслонного типа для четырёхскатной крыши будет безраспорной конструкцией. Можно предупредить появление распоров, если в местах опоры на мауэрлат плоскости стропил сделать горизонтальными.
В большинстве случаев для опоры стропильных ног используют две схемы.
В четырёхскатных вальмовых конструкциях зачастую длина угловых ног больше типовой длины пиломатериалов. Поэтому брус и доски сращивают, стараясь, располагать стыки на расстоянии 0,15 длины пролёта (L) от центра опор, что приблизительно равнозначно интервалу между точками опоры. Соединяют стропила методом косого прируба, затягивая места стыков болтами Ø12–14 мм. Запил рекомендуется делать на стропилах, а не на опорном брусе, чтобы срез не ослабил опоры.
Поскольку стандартная длина большинства пиломатериалов не превышает 6 м, диагональные стропила наращивают по длине методом косого прируба и соединяют болтами при использовании бруса или гвоздями и хомутами, если сращиваются доски
Таблица: положение опор под угловые стропила
| Длина пролётов, м | Типы опор | Месторасположение опор |
| менее 7,5 | стойка или подкос | в верхней части стропил |
| менее 9,0 | стойка или подкос | в верхней части стропил |
| шпренгель или стойка | в нижней части стропил - 1/4L пр | |
| свыше 9,0 | стойка или подкос | в верхней части стропил в нижней части стропил - 1/4L пр |
| шпренгель или стойка | по центру стропил | |
| стойка | по центру стропил | |
| Примечание: Lпр - длина пролёта, который перекрывается стропилами. | ||
Для стыковки нарожников со стропилами верх полустропил стачивают, выдерживая в одной плоскости с угловыми ногами, и фиксируют гвоздями. Размещая нарожники на стропиле, строго следят, чтобы они не сходились в одном месте. Если использовать при установке нарожников не врубку, а черепные бруски 50Х50 мм, набитые в нижней зоне стропил с обеих сторон, то жёсткость стропильных ног будет выше, а значит, повысится их несущая способность.
Для увеличения жёсткости стропильного каркаса рекомендуется при установке нарожников использовать черепные бруски, набитые с обеих сторон в нижней части стропильных ног
Монтаж стропильной конструкции своими руками
Строительство каркаса четырёхскатной кровли производится в несколько этапов.
- Размечают и рассчитывают материалы, после чего прокладывают рубероид в качестве гидроизоляции по всему периметру здания. Поверх него укладывают опору для стоек и мауэрлат, закрепляя к стенам, особенно хорошо фиксируя по углам.
Мауэрлат в четырёхскатных конструкциях укладывается по всему периметру и хорошо закрепляется к стенам, особенно по углам, чтобы создать прочный узел для крепления диагональных стропил
- Устанавливают раму для конькового прогона и укладывают сам прогон, жёстко выдерживая высоту и пространственное расположение конька, поскольку от этого непосредственно зависит прочность и надёжность всей стропильной конструкции.
- Размещают опорные стойки с использованием водяного уровня для выравнивания и закрепляют под коньком наклонными подпорками. Расстановку стоек делают исходя из конфигурации крыши - в вальмовой конструкции стойки устанавливают в один ряд с интервалом не более двух метров, а в шатровой крыше - диагонально на одинаковом промежутке от угла.
- Монтируют центральные промежуточные стропила, а затем рядовые, заполняя середину боковых скатов.
- Согласно разметке устанавливают угловые стропила, желательно изготовленные с усилением, опирая их нижней частью на угол мауэрлата, а верхним фрагментом - на стойку. Здесь же делают закладку карнизного свеса и водостока.
- Следом размещают полустропила (нарожники), укрепляя нижнюю часть диагональных ног шпренгелями, которые частично разгрузят угловые стропила, и обшивают по периметру крыши ветровой доской.
Шпренгельная решётка применяется при крутых кровлях и сравнительно больших пролётах для того, чтобы избежать прогиба диагональных стропил
- После выполнения монтажа стропильной системы укладывают кровельный пирог, обустраивают карнизные свесы и водосточную систему.
При монтаже стропильной системы четырёхскатной крыши нужно внимательно отнестись к стыковке диагональных стропил, центрального стропила со стороны торца здания, а так же конькового бруса
Видео: четырёхскатная крыша на гвоздях и табуретке
Самостоятельное возведение четырёхскатной крыши - это, конечно же, нелёгкий процесс. Но если вы располагаете измерительными приборами, а также необходимыми инструментами, у вас всё получится. Главное - желание собрать конструкцию своими руками и стремление придерживаться общих принципов. А чтобы крыша прослужила как можно дольше и сохраняла свой удивительно красивый внешний вид, постарайтесь не экономить на элементах стропильного каркаса и использовать для их фиксации современные надёжные металлические крепежи для дерева.
Строительство каркаса для крыши с четырьмя скатами – непростой процесс с характерными технологическими особенностями. При возведении используются собственные конструктивные составляющие, отличается последовательность производства работ. Зато результат поразит эффектной формой и стойкостью при отражении атмосферных атак. И домашний мастер сможет гордиться личными достижениями на поприще кровельщика.
Однако прежде чем решиться на устройство подобной конструкции, стоит ознакомиться с алгоритмом, согласно которому сооружается стропильная система четырехскатной крыши и со спецификой ее устройства.
Класс четырехскатных крыш объединяет два вида конструкций, напоминающих в плане квадратный и прямоугольный конверт. Первая разновидность называется шатровой, вторая – вальмовой. На фоне скатных аналогов их выделяет отсутствие фронтонов, именуемых в кровельном деле щипцами. В сооружении обоих вариантов четырехскатных конструкций используются наслонные и висячие стропила, установка которых производится в соответствии со стандартными технологиями сооружения скатных стропильных систем.
Характерные отличия в рамках четырехскатного класса:
- У шатровой крыши все четыре ската имеют форму равнобедренных треугольников, вершины которых сходятся в одной наивысшей точке. Конька как такового в шатровой конструкции нет, его функцию выполняет центральная опора в наслонных системах или вершина висячей фермы.
- У вальмовой крыши пара основных скатов имеет трапециевидную конфигурацию, а вторая пара треугольную. От шатрового собрата вальмовая конструкция отличается обязательным присутствием конька, к которому примыкают трапеции верхними основаниями. Треугольные скаты, они же вальмы, примыкают к коньку вершиной, а их стороны состыкованы с наклонными сторонами трапеций.
Исходя из конфигурации крыш в плане, ясно, что шатровые конструкции принято водружать над квадратными строениями, а вальмовые над прямоугольными домами. В качестве покрытия подходят как мягкие, так и . Характерную квадратную или прямоугольную форму повторяют чертежи стропильной системы четырехскатной крыши с четко обозначенным расположением элементов в плане и вертикальными проекциями скатов.
Нередко вальмовые и шатровые системы вкупе используются в строительстве одного объекта или эффектно дополняют двускатные, односкатные, ломаные и другие крыши.
Опираться конструкции с четырьмя скатами могут непосредственно на верхний венец деревянного дома или на мауэрлат, служащий верхней обвязкой кирпичных или бетонных стен. Если под каждую стропилину можно найти верхнюю и нижнюю опоры, кровельный каркас сооружается по наслонной технологии.
Установка наслонных стропильных ног проще и доступней для неопытного домашнего кровельщика, которому необходимо учесть, что:
- При жестком креплении верхней и нижней пятки стропилин металлическими уголками или с помощью опорной деревянной накладки потребуется усиленное крепление мауэрлата, потому что на него будет передаваться распор.
- При жесткой фиксации верхней пятки и шарнирном креплении низа стропилины усиливать крепление мауэрлате не нужно, т.к. при превышении нагрузки на кровлю шарнирное крепление, например на ползунах, позволит стропилине слегка сместиться, не создавая давления на мауэрлат.
- При шарнирном креплении верха стропилин и жесткой фиксации низа распор и давление на мауэрлат также исключено.
Вопросы крепления мауэрлата и тесно связанного с ним способа установки стропильных ног по правилам решаются на стадии проектирования дома. Если у строения нет внутренней несущей стены или нет возможности соорудить надежные опоры под центральную часть крыши, кроме висячей схемы сборки стропильной системы ничего не подойдет. Правда в большинстве случаев применяется наслонный метод сооружения, для реализации которого надо заранее предусмотреть несущую опору внутри строения.
В устройстве стропильных систем для шатровых и вальмовых четырехскатных крыш используются специфические конструктивные элементы, это:
- Диагональные стропильные ноги, формирующие хребтовые соединения скатов. В вальмовых конструкциях диагонали, они же накосные стропила, соединяют консоли конькового прогона с углами крыши. В шатровых системах накосные ноги соединяют вершину с углами.
- Нарожники, или стропильные полуноги, устанавливаемые перпендикулярно карнизам. Опираются они на диагональные стропилины, располагаются параллельно друг дружке, потому отличаются разновеликой длиной. Нарожники формируют плоскости шатровых и вальмовых скатов.
Диагональными стропилинами и нарожниками пользуются также для сооружения ендов, только устраиваются тогда вогнутые углы крыши, а не выпуклые как вальмовые.
Вся сложность сооружения каркасов для крыш с четырьмя скатами заключается в установке диагональных стропилин, определяющих результат формирования конструкции. Кроме того накосы обязаны стойко держать нагрузку в полтора раза большую, чем рядовые стропильные ноги скатных крыш. Потому что они по совместительству работают коньком, т.е. опорой для верхней пятки нарожников.
Если вкратце описать процедуру строительства наслонного каркаса для четырехскатной крыши, то уложиться можно в несколько этапов:
- Устройство мауэрлата по кирпичным или бетонным стенам. Процесс устройства мауэрлата по стенам из бревна или бруса можно упразднить, т.к. его с успехом может заменить верхний венец.
- Установка центральной опоры для шатровой конструкции или опорного каркаса основной части вальмовой крыши.
- Монтаж обычных наслонных стропилин: пары для шатровой крыши и определенного проектным решением ряда для вальмовой конструкции.
- Установка диагональных стропильных ног, соединяющих углы систем с вершиной опоры или крайними точками конька.
- Изготовление по размеру и крепление нарожников.
В случае применения висячей схемы каркаса стартом строительства шатрового каркаса будет установка треугольной стропильной фермы по центру. Началом монтажа четырехскатной вальмовой стропильной системы станет установка ряда стропильных ферм.
Строительство вальмовой стропильной системы
Разберем один из распространенных примеров устройства вальмовой крыши с наслонными стропильными ногами. Опираться им предстоит на балки перекрытия, уложенные поверх мауэрлата. Жесткое крепление врубкой будет использовано только для фиксации верха стропильных ног на коньковом прогоне, благодаря чему в усилении крепежа мауэрлата необходимости нет. Габариты коробки приведенного в примере дома 8,4×10,8м. Реальные размеры крыши в плане увеличатся с каждой из сторон на величину карнизного свеса, на 40-50см.
Устройство основания по мауэрлату
Мауэрлат – элемент сугубо индивидуальный, метод его установки зависит от материала стен и архитектурных особенностей постройки. Способ укладки мауэрлата планируется по правилам в период проектирования, потому что для надежной фиксации мауэрлата рекомендовано:
- Легкие пенобетонные, газосиликатные и подобные стены оборудовать армированным ж/б поясом, залитым по периметру, с установленными в период заливки анкерами для крепления мауэрлата.
- Кирпичные стены окантовывать бортиком в один-два кирпича по наружному краю так, чтобы вдоль внутреннего края образовался уступ под укладку деревянной рамы. Во время кладки между кирпичами закладываются деревянные пробки для крепления мауэрлата скобами к стене.
Изготавливается мауэрлат из бруса размером 150×150 или 100×150мм. Если предполагается эксплуатация подкрышного пространства, брусья желательно взять потолще. В единую раму брус соединяют косыми врубками. Затем участки соединения усиливают саморезами, обычными гвоздями или глухарями, а углы укрепляют скобами.
Поверх выровненного в горизонт мауэрлата, сооруженного оптимальным для конкретного здания способом, производится укладка балок перекрытия. Используется брус сечением 100×200мм. Первым делом укладывается балка, проходящая точно вдоль центральной оси постройки. В примере длины бруса для сооружения цельных балок не хватает, потому они собираются из двух брусьев. Место состыковки должно располагаться над надежной опорой. В примере опорой служит внутренняя несущая стена.
Шаг между балками перекрытия 60см. Если обустраиваемая коробка не отличается идеальными параметрами, как это и бывает в большинстве ситуаций, расстояние между балками можно немного менять. Подобная корректировка позволяет слегка «загладить» огрехи строительства. Между крайними балками с обеих сторон и стенками дома должен остаться просвет шириной 90см, необходимый для установки выносóв.
Т.к. балки перекрытия самостоятельно смогут сформировать только два карнизных свеса, к их торцам присоединяются короткие полубалки перекрытия – выносá. Устанавливают их сначала только в районе основной части вальмовой крыши, точно там, где предстоит монтировать стропильные ноги. К мауэрлату выносá прибивают гвоздями, к балке крепят винтами, крупнокалиберными гвоздями, нагелями, усиливают крепеж уголками.
Сооружение коньковой части
Центральная часть вальмовой крыши представляет собой обыкновенную двускатную конструкцию. Стропильную систему для нее устраивают согласно правилам, которые диктует . В примере есть некоторые отступления от классической трактовки скатного принципа: не используется лежень, на который по традиции устанавливают опоры для конькового прогона. Работу лежня придется выполнять центральной балке перекрытия.
Для того чтобы построить коньковую часть стропильной системы вальмовой крыши надо:
- Соорудить опорный каркас для стропильных ног, верх которых будет опираться на коньковый прогон. Прогон опираться будет на три опоры, центральная из которых устанавливается прямо на центральную балку перекрытия. Для установки двух крайних опор сначала укладываются два поперечных бруска, перекрывающих не менее пяти балок перекрытия. Устойчивость повышена с помощью двух подкосов. Для изготовления горизонтальных и вертикальных деталей опорного каркаса использовался брусок сечением 100×150мм, подкосы сделаны из доски 50×150мм.
- Изготовить стропильные ноги, для которых нужно сначала сделать шаблон. Доска подходящих размеров прикладывается к месту установки, на ней прочерчиваются линии будущих запилов. Она-то и будет шаблоном для поточного производства стропилин.
- Установить стропильные ноги, оперев их врубкой на коньковый прогон, а нижней пяткой на расположенный напротив вынос.
Если бы балки перекрытия укладывались поперек коробки, то стропила основной части крыши опирались бы на балки перекрытия, что гораздо надежней. Однако в примере они опираются на выноса, потому под них необходимо устроить дополнительные мини-опоры. Подпорки эти следует расположить так, чтобы нагрузка от них и расположенных выше стропилин передавалась на стены.
Затем монтируются по три ряда выносов с каждой из четырех сторон. Для удобства реализации дальнейших действий контур крыши оформляется карнизной доской. Прибить к балкам перекрытия и выносам ее нужно строго горизонтально.
Установка угловых выносов
В ограниченном карнизной доской пространстве остались угловые участки, незаполненные деталями стропильной системы. Здесь потребуются угловые выноса, для монтаж которых осуществляется следующим образом:
- С целью обозначения направления установки натягиваем шнурку. Натягиваем от точки условного пересечения крайней опоры каркаса с балкой перекрытия до угла.
- Сверху по шнурке прикладываем брусок на положенное ему место. Придерживая брусок, снизу очерчиваем линии спилов в месте пересечения бруском балки перекрытия и углового соединения карнизных досок.
- Готовый вынос с отпиленными излишками прикрепляем к мауэрлату и к балке перекрытия уголками.
Аналогично изготавливаются и монтируются оставшиеся три угловых выноса.
Монтаж диагональных стропилин
Диагональные, они же накосные, стропильные ноги делают из двух сшитых между собой досок с сечением равным размерам рядовых стропилин. В примере одна из досок будет расположена слега выше второй из-за разницы в углах наклона вальм и трапециевидных скатов.
Последовательность работ по изготовлению и установки накосов:
- От высшей точки конька натягиваем шнурку к углам и к центральной точке ската. Это вспомогательные линии, по которым мы будем отмечать предстоящие запилы.
- Плотницким угломером – малкой замеряем угол между шнуркой и верхним боком углового выноса. Так определяется угол нижнего запила. Предположим, он равен α. Угол верхнего запила вычисляем по формуле β = 90º – α.
- Под углом β спиливаем один край произвольного обрезка доски. Прикладываем его к месту верхнего крепления, совместив ребро этой заготовки со шнуркой. Очерчиваем излишки, мешающие плотной установке. По намеченным линиям нужно снова пилить.
- Под углом α отпиливаем нижнюю пятку на еще одном обрезке доски.
- Изготавливаем первую половинку диагональной стропилины, используя шаблоны верхнего и нижнего опирания. Если цельной доски не хватает по длине, можно срастить два отрезка. Срастить их можно посаженным на саморезы метровым куском дюймовки, расположить его следует с наружной стороны сооружаемой накосной ноги. Устанавливаем готовую первую часть.
- Вторую часть накосной стропилины делаем аналогично, но учитываем, что она должна быть чуть ниже первой своей половины. Участок соединения досок в один элемент не должен совпадать с участком сращивания досок первой половины накоса.
- Сшиваем две доски гвоздями в разбежку с шагом 40-50 см.
- По шнурке, протянутой к центру ската, чертим линию, по которой нужно будет скорректировать запил для состыковки его со смежной накосной стропилиной.
Следуя описанному алгоритму, надо установить и еще три диагональные ноги. Под каждую из них следует установить опоры в месте присоединения угловых выносов к балкам. Если пролет более 7,5м, ближе к коньку по диагональ устанавливается еще одна опора.
Изготовление и монтаж вальмовых стропил
Шнурка между вершиной конька и центром ската уже натянута. Она служила осью для очерчивания запилов, а сейчас по ней нужно отмерить угол γ и вычислить угол δ = 90º – γ. Не отступая от проверенного пути, заготавливаем шаблоны для верхнего и нижнего опирания. Верхний обрезок прикладываем к предназначенному ему месту и отмечаем на нем линии запилов для плотного вхождения между диагональных стропилин. По заготовкам делаем центральную ногу вальмы и фиксируем ее, где полагается.
В пространство между угловыми выносами и карнизной доской устанавливаем короткие выноса для придания жесткости конструкции и для обеспечения прочной фиксации крайних, самых коротких нарожников. Далее следует заняться изготовлением шаблонов для самих нарожников:
- Обрезок доски запилим под углом δ и приложим его к месту крепления к диагональной стропилине.
- Очерчиваем по факту излишки, которые нужно еще раз спилить. Полученный шаблон используется в изготовлении всех нарожников, например правой части вальмы. Для левой части верхний шаблон будет подпиливаться с противоположной стороны.
- В качестве шаблона для нижней пятки нарожников используем обрезок доски, отпиленный под углом γ. Если все предыдущие действия выполнялись правильно, то этот шаблон применяется для изготовления нижних узлов крепления всех остальных нарожников.
В соответствии с фактической длиной и «показаниями» шаблонов изготавливаются нарожники, необходимые для формирования плоскостей вальм и незаполненной рядовыми стропильными ногами частей основных скатов. Устанавливают их так, чтобы верхние узлы крепления нарожников к диагональным стропилинам располагались в разбежку, т.е. верхним соединительным узлам смежных скатов не следует сходиться в одном месте. Крепятся нарожники к накосной стропильной ноге уголками, к балкам перекрытия и выносам так, как разумнее и удобнее: уголками или металлическими зубчатыми пластинами.
В основе технологии устройства шатровой крыши заложены уже знакомые вальмовые принципы. Правда, коньковой части стропильной системы в их конструкции нет. Начинается сооружение с установки центральной опоры, к которой присоединяются накосные стропилины, а следом уже и нарожники. Если в сооружении крыши конвертом используется висячая технология, то первой устанавливается готовая стропильная ферма.
Предлагаем вам воспользоваться нашим бесплатным онлайн калькулятором для расчетов стройматериала при устройстве вальмовой крыши – и следуйте инструкциям.
Полезные видео-инструкции
Кратко с последовательностью и правилами монтажа стропильной системы четырехскатной крыши шатровой и вальмовой категорий ознакомит видео:
Ознакомившись со спецификой устройства и усвоив тонкости монтажа крыш с четырьмя скатами, можно смело приступать к реализации планов по ее сооружению.