Принципы монтажа стропильной системы четырехскатной крыши

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%.

Крепление мауэрлата к стене

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.

Металлические шпильки с резьбой для крепления мауэрлата

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.

Особенности монтажа четырёхскатной крыши

Во время строительства четырехскатной кровли – основным техническим документом являются чертежи конструкции. Схемы устройства кровли можно без труда найти в интернете, но если вы хотите на 100% быть уверенными в надёжности вашей крыши, то необходимо обратиться к проектировщикам. Проектная фирма выполнит расчёт, опираясь на особенности климатических условий, ветровую и снеговую нагрузку, размеры здания и прочие немаловажные параметры, такой расчёт будет строго индивидуальным, а значит точным и надёжным.

Каркас четырёхскатной кровли сделан не из одних стропильных элементов — на основных несущих стенках располагается мауэрлат. Эта деталь конструкции должна быть смонтирована строго в горизонтальном положении, чтобы обеспечить точную геометрию всей постройки. На опорную балку монтируются потолочные брусья, при изготовлении деревянного сруба, стропила укрепляются сверху венца.

С наслонными стропилами

В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Простейший вариант наслонных стропил

Безраспорные схемы и узлы врубок

Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.

Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.

Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки

Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.

Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.

Такую схему без наличия опыта делать не рекомендуется: при малейшей неточности выполнения появляются распорные силы и конструкция становится нестабильной.

Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.

Вариант крепления стропил без распора на стены

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.

Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках

Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.

Варианты стропильных систем со схватками

Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.

Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками

К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.

Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу

Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.

Нюансы установки

Есть важный момент, который нужно знать – стропильные ноги должны быть цельными. При необходимости их можно срастить из двух брусов, но гораздо надежнее конструкция будет в том случае, если стык на стропилах закрыт металлической накладкой длиной не менее полутора метров. На мауэрлат и балки крепление стропил четырехскатной крыши осуществляется посредством врубки и соединения, выполненного при помощи металлических крепежных деталей.

Габариты стропильных ног определяются по таблицам соответствия их длины и сечения. Если речь идет об угловых стропилах, на которые приходится большая нагрузка, то значения желательно увеличить хотя бы в 1,5 раза. Впрочем, лучшим вариантом будет изучение пары-тройки схем вальмовых крыш с указанием размеров используемых элементов – тогда монтаж стропил четырехскатной крыши пройдет несколько проще.

Когда установка стропил четырехскатной крыши завершена, остается только смонтировать обрешетку и полноценный кровельный пирог, включающий в себя паро-, гидро- и теплоизоляционный слой, а также кровельное покрытие.

Заключение

Пора сделать некоторые выводы. Четырехскатная крыша – это далеко не самая сложная конструкция, которую при желании вполне можно сделать и своими руками. Главное – помнить о необходимости качественного соединения всех элементов стропильной системы на углах и грамотном выполнении каждого этапа работ. Если крыша имеет длинный пролет, то ее нужно подпереть дополнительными стойками, количество которых должно заранее рассчитываться и отображаться в проекте. Для соединения деталей конструкции стоит приобрести специальные крепежные элементы из металла.

Чтобы выполнять монтажные работы своими руками, потребуется минимальный опыт в проведении строительных работ. Кроме того, перед работой нужно своевременно запастись необходимым набором материалов и инструментов. 

Устройство, составляющие стропильной конструкции

Целостная система стропильной конструкции состоит из многих элементов, основными из которых являются следующие.

Мауэрлат

Является основанием кровли и выполняет функции фундамента. Это бревно или брус, целью применения которого является равномерное распределение нагрузки от крыши по периметру стен и профилактика опрокидывания.

Стропильные ноги

Изготавливают из брусьев или бревен. Они предназначены для удерживания веса кровельного пирога. Утеплитель располагается между ними, а обрешетка и контробрешетка монтируются на сами стропильные ноги.

Прогоны

Представляют собой длинный брус вдоль кровли. Он служит опорой для стропильных ног. Может быть использован один прогон или несколько.

Стойки

Предназначены для переноса веса. Могут быть маленькими или большими. Располагающийся под коньком брусок из дерева помогает удерживать брус и некоторую часть веса переносит на затяжки.

Подкосы

Необходимы для надежности стропильной системы. Это подпирающие стропильные ноги наклонные бруски.

Обрешетка

Предназначена для вентиляции пространства под кровлей. Данный элемент не входит в стропильную систему.

Как правильно рассчитать нагрузки на стропильную систему

На стропильную систему оказывается два типа нагрузок: постоянные и временные.

Постоянные включают в себя вес обрешетки, утеплителя, изоляционных материалов, кровельного покрытия.

К временным нагрузкам относятся вес снежного слоя, находящихся на кровле людей, оборудования.

Технология возведения кровли в соответствии со СНиП принимает за среднюю величину показатель 180 кг на квадратный метр. Но в случае образования снегового мешка на одном из участков цифра увеличивается до 400 кг на один квадратный метр. Нагрузку снегового слоя можно не учитывать лишь в случае наклона скатов больше 60 градусов.

Интенсивность ветровых нагрузок также следует брать в расчет, но они значительно меньше, чем нагрузка слоя снега. Средний показатель может быть в пределах 35 кг на квадратный метр. Ветровую нагрузку можно игнорировать, если величина угла наклона скатов не превосходит 30 градусов.

На стропила может оказываться также дополнительная нагрузка. В качестве таковой выступают крепящиеся к стропилам подвесные конструкции, водонагревательные баки, закрепленные в чердачном помещении вентиляционные камеры.

При проектировании системы стропил необходимо сделать два расчета.

Первый – это оценка степени прочности конструкции. Она необходима для уверенности в том, что конструкция выдержит оказываемое на нее давление.

Второй расчет делается для оценки степени деформации элементов конструкции. К примеру, прогиб стропил кровель мансардного типа должен быть меньше 1/250 его длины.

Для изготовления стропильной системы используется прямоугольный брус. Данная форма позволяет стропилам выдерживать максимально возможные для конкретного случая нагрузки. В качестве альтернативного варианта применяют доски размером 5х15 и 5х20 см.

При необходимости используются спаренные варианты.

Оптимальным выбором для создания системы стропил является древесина хвойных пород деревьев: лиственницы или сосны, влажность которой не превосходит 18–22 %. Другой важный момент: пиломатериал должен быть без сучков, других неровностей, пороков.

Изготовленные из металла элементы также могут выступать в роли опор для наиболее нагруженных коньковых прогонов, а расположенные между ними прогоны заполняют опорами из дерева.

Конструкции комбинированного типа отличаются высоким уровнем прочности и дают возможность создания безраспорно-наслонных стропил.

Проектирование и расчет стропильной системы надо проводить как можно более тщательно для обеспечения надежности и прочности конструкции.

Воздействие нагрузок на систему стропил

Способы усиления стропильной системы

Стропила подвергаются постоянным (масса кровли, обрешетки, стропил и т.д.) и временным (ветер, осадки) нагрузкам.Основной расчетный параметр снежной нагрузки, принятый в России для средней полосы – 180 кг/м?. Снеговой мешок может увеличить этот показатель до 400-450 кг/м?.

Стандартная расчетная величина ветровой нагрузки для средней полосы России — 35кг/м?.

Параметры нагрузок корректируются для местных условий климата за счет особых коэффициентов.Совокупная масса крыши рассчитывается, исходя из количества используемых материалов и общей площади сооружения.

В расчеты вводят показатели полезной нагрузки на систему, если к фермам подвешивают потолки, устанавливают водонагревательные баки, вентиляционные камеры и т.д.

Обязателен расчет прочности стропил и степени возможной деформации при различных условиях.

В качестве стропил чаще всего используются: прямоугольный брус с сечением, соответствующим рассчитанным нагрузкам, доски с параметрами 5?15, 5?20 см.

Чаще всего выбор останавливают на пиломатериалах хвойных пород (еловых, сосновых) с влажностьюв пределах 18-22%, обработанных антисептическими средствами и антипиренами.

Для повышения жесткости и устойчивости геометрии стропильной системымногоскатной крыши иногда вводят стальные элементы.

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

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

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

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

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

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

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

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

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

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

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

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

Испытания прошли успешно

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

Сборка конькового участка четырехскатной крыши

Центральный отрезок крыши вальмового типа является не чем иным, как традиционной двухскатной конструкцией. Следовательно, ее сборка выполняется по технологии для скатных кровель. Хотя подобная конструкция обычно предусматривает наличие лежня, на котором размещаются опоры под конек, в данном примере функции такого элемента возложены на центральную балку перекрытия.

Коньковый участок крыши выполняют так:

• Сначала собирают опорную конструкцию под стропила, которые верхними пятками будут упираться в коньковую балку. Сам конек будет поддерживаться тремя опорными столбами, из которых средний монтируется непосредственно на центральном брусе перекрытия. Чтобы правильно установить два крайних столба, под них поверх перекрытия размещают поперечные бруски, по длине охватывающие не менее 5 балок. Подкосы обеспечивают дополнительную устойчивость конструкции. Опорные элементы каркаса изготавливают из бруса сечением 100×150 мм, а подкосы – из досок 50×150 мм.
• Чтобы все стропила были одинаковыми, для их нарезки изготавливают шаблон. Для этого доску нужной длины примеряют на месте монтажа, делают разметку запилов, после чего по ней выполняют нарезку всех стропилин.
• Готовые стропила опирают на коньковую балку местом врубки, а нижнюю часть закрепляют на выносе.

Обычно балки перекрытий размещают перпендикулярно коробке, чтобы упор стропильных ног в центральной части крыши приходился именно на них. Поскольку в рассматриваемом примере стропила стыкуются с выносом, необходим монтаж дополнительных опор. Их размещают таким образом, чтобы перераспределить нагрузку со стропил и опор на стены.

В конце нужно установить с каждой стороны по три ряда выносов. После этого к балкам перекрытий и выносам строго горизонтально крепится карниз, облегчающий дальнейшие работы с крышей.

Стадия проектирования: расчетная часть

Прежде чем приступать к строительству кровли, необходимо произвести качественный расчет потенциальной конструкции, после чего выполнить чертеж кровли.

Данный тип крыши может иметь угол наклона в пределах 5 — 60º.

Стоит отметить, что угол наклона скатов зависим от атмосферных нагрузок региона, в котором возводится строение.

Также на угол скатов оказывают влияние тип применяемого материала и предназначение чердака.

Полезно знать, что при существенных нагрузках осадков уклон крыши может равняться 45 — 60º.

Наклон и его острота влияют на выбор кровельного материала.

Таким образом, если наклон равен 5 — 18º, выбирается рулонное покрытие.

Кровельный металл, асбестоцементные листы рекомендуется применять при возведении крыши с диапазоном наклона 14 — 60º.

Относительно черепичной крыши, то она предусматривает угол 30 — 60º.

Высота кровельного конька рассчитывается после того, как выбран угол наклона скатов крыши.

Расчет в таком случае производится при помощи тригонометрического выражения для прямоугольных треугольников.

Составление проекта четырехскатной кровли начинается с расчета стропил.

Отметим, что сечение стропил определяется, опираясь на совокупность ожидаемых нагрузок (массы конструкции стропил, ветровых, а также снеговых нагрузок, пирога крыши), угла наклона.

Потенциал прочности стропил должен составлять не менее 1.4.

Обратить внимание стоит на то, что между стропилами шаг определяется благодаря расчетам.

Несущая способность рассматриваемой части кровли также подтверждается расчетом.

На этапе проектирования решается вопрос относительно того, какие стропила использовать – висячие либо наклонные.

Вдобавок, этап проектирования предусматривает выяснение того, есть ли необходимость в применении дополнительных элементов (раскосов, затяжек).

В том случае, когда выясняется, что стандартные габариты пиломатериалов не подходят для потенциальной крыши, то предусматривается изменение размеров.

Также в числе доступных возможностей есть использование клеевых стропильных ног.

Вальмовые крыши

Стропильная система вальмовой крыши

Классическая конструкция предполагает, что угол наклона скатов будет менее 40 градусов, а также присутствуют накосные стропила, которые направлены к углам постройки. Такие элементы называют диагональными и изготавливают усиленными. Обычно именно они получают существенную часть нагрузки, выпадающей на долю крыши, поэтому и изготавливают их из прочного бруса или сдвоенной доски. Одной из проблем при изготовлении диагональных прогонов является их длина. Для её увеличения применяют технологию сборных стропил, получаемых из двух элементов.

Для вальмовых кровель нужны еще и дополнительные стропила, которые выполняются короче обычных. Они применяются на вальмах – треугольных скатах, находящихся на месте фронтонов двускатной крыши. Стропильная система четырехскатной крыши может предполагать использование достаточно длинных диагональных элементов. В том случае, когда протяженность стропил составляет более семи метров, под стропила может быть установлена дополнительная стойка, которая должна опираться на балку перекрытия. Иногда в качестве точки опоры используется шпренгель. Так называют балку, которая находится в углу строения и опирается на смежные стены. Если требуется усилить шпренгель подкосами, то получается шпренгельная ферма. Если перекрытие выполнено из железобетона, то стойку можно установить и на него, однако в этом случае нужно не забывать про создание гидроизоляционной прослойки.

Крепление накосных стропил возможно несколькими способами:

• Один коньковый прогон. В этом случае целесообразно стыковать стропила, получив двойной срез, а затем фиксировать их на прогонную консоль.
• Два коньковых прогона. В этом случае монтируется шпренгель и стойка, которые будут служить основанием для упора диагональных элементов. Данный подход может использоваться и в том случае, когда длинные стропильные ноги изготавливаются из досок.
• Стропила вальм крепятся к толстой доске, которая фиксируется на диагональных элементах. Она позволяет получить так называемую датскую крышу, боковые скаты которой начинаются существенно ниже конька. В этом случае место между коньком и доской может использоваться для создания чердачного окна.

Виды четырехскатных крыш

Четырехскатные крыши — самые дорогие и сложные в устройстве. Но, несмотря на это, они были и остаются популярными. А все из-за того, что выглядят они привлекательнее всех остальных типов кровли, имеют высокую механическую прочность, хорошо сопротивляются ветровым и снеговым нагрузкам. Дом с четырехскатной крышей или даже беседка, выглядят «солиднее» чем с любой другой.

Даже простая «коробка» под 4-х скатной крышей выглядит внушительно

Есть две основные разновидности 4-х скатной крыши: вальмовая и шатровая. Шатровая подходит для квадратных зданий, вальмовая — для прямоугольных. В шатровой кровле все четыре ската имеют вид треугольников и все они сходятся в одной точке — по центру квадрата.

Общее устройство шатровой крыши

Классическая вальмовая крыша имеет два ската в виде трапеций, которые сходятся на коньке. Эти скаты располагаются вдоль длинной стороны прямоугольника. Два других ската — треугольники, которые примыкают к крайним точкам коньковой балки.

Устройство вальмовой кровли в общих чертах

При всем при том, что скатов в любом случае четыре, устройство и расчет этих крыш разный. Отличается и порядок сборки.

Полувальмовые

Вальмовая кровля встречается намного чаще — все-таки прямоугольных построек намного больше, чем квадратных. Есть еще несколько ее разновидностей. Например, полувальмовые — датская и голландская.

Полувальмовые крыши — датская и голландская

Они хороши тем, что дают возможность установить полноценные окна в вертикальной части боковых скатов. Это позволяет использовать подкровельное пространство как жилое. Конечно, по сравнению с полноценным вторым этажом, жилой площади получается меньше, но и затраты на постройку тоже не настолько велики.

Как сделать самому

Для тех, кто желает узнать, как сделать четырехскатную крышу самостоятельно, необходимо приготовиться к продолжительным замерам, расчетам и схемам. Коротко алгоритм возведения настила можно представить следующей последовательностью.

Шаг 1 – Наметить план

• Для этого необходимо:
• Замерить периметр дома.
• Нанести все проведенные замеры на бумагу.
• В двух проекциях начертить план, указав расположение всех ключевых элементов.
• Продумать дизайн.
• Сделать окончательный расчет.

Шаг 2 – Подготовить материалы

На средний дом с четырехскатной крышей используется брусья сечением 10 на 15 см или 15 на 12 см или аналогичные железобетонные балки.

Шаг 3 – Построить

Четырехскатная крыша своими руками строится так:

• На стены выкладывается брус, строится коробка.
• Укладывается гидроизоляция.
• Фиксируются лежни.
• Кладутся перекрытия.
• Закрепляются опорные балки с шагом до двух метров.
• Каждый элемент надежно фиксируются уголками.
• На стойки укладывается прогон.
• На стропильную систему укладывается черепица по направлению снизу вверх.

Если разобраться, то с возведением крыши с четырьмя скатами справится каждый домовладелец, умеющий считать, измерять и обращаться со строительными инструментами. Главное, не скупиться на материалах, чтобы надежная четырехскатная конструкция прослужила долго.