Кровельный пирог четырехскатной крыши и описание ее элементов

Конструкция стропильной системы четырехскатной крыши

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 четырёхскатной крыши, 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:

Вальмовая. Ее конструкция включает четыре ската двух геометрических форм: два их них – в виде трапеции, два – треугольные. Скаты в форме треугольника заменяют собой фронтоны сооружения. С одной стороны, это плюс, так как можно сэкономить на материале для стен, а с другой, минус, потому что отсутствие фронтонов не позволяет монтировать обычные вертикальные окна.

Полувальмовая голландская. На самом деле, ее относят то к двухскатным видам кровли, то к четырёхскатным. В растерянность кровельщиков вводят усеченные торцевые скаты, вальмы. Они не заменяют собой фронтон, а видоизменяют его до трапециевидной формы. Голландская крыша выглядит весьма оригинально и отлично подходит для строительства в ветреных районах благодаря пониженному эффекту парусности.

Полувальмовая датская. Вальмы этого вида кровли отсекают не верхнюю часть фронтона, а нижнюю, образуя скат обычной длины. А под коньком при такой конструкции оставляют маленький фронтон в виде треугольника, которые тем не менее позволяет сэкономить на мансардных окнах и организовать более доступное вертикальное освещение.

Шатровая. Шатровая крыша используется для строений, имеющих квадратную форму. Она состоит их четырех скатов, которые представляют из себя равнобедренные треугольники и сходятся в одной точке, не образуя конька.

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:

Висячая. Применяют для сооружений, в которых нет внутренних несущих перегородок, поэтому опора осуществляется лишь на внешние стены. Висячая стропильная система четырехскатной крыши испытывает нагрузки на изгиб, сжатие и распирание. Чтобы уравновесить воздействующие силы вводят дополнительные, уравновешивающие элементы – затяжки, ригели, бабки. Сложность конструкции заключается в обилии составных частей, высоком расходе материала и, как следствие, большом весе, выдержать который способен лишь основательный фундамент.

Наслонная. Ее обустраивают в домах, посередине или по бокам которых существуют внутренние несущие стены. Стропильная система в таком случае имеет опору не только на внешние, но и на внутренние стены. Усиленная стойками стропильная система получается более надежной и уравновешенной, монтировать ее проще и дешевле.

Комбинированная. Состоит из элементов наслонной и висячей стропильной системы. Ее применяют, если в качестве дополнительной опоры используют не внутреннюю стену, а колонны или столбы. Тогда висячие стропила чередуются с наслонными, образуя ажурную конструкцию с открытыми балками перекрытий.

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:

Расчет уклона скатов. Профессиональные проектировщики выполняют расчет, основанный на тригонометрических формулах, вычисляющие угол наклона ската через косинус треугольника с заданным основанием, равным ширине дома. Но начинающие строители могут использовать справочные таблицы, в которых приводят рекомендованные значения уклона для зон различной ветровой и снеговой нагрузки, и различных кровельных материалов. Среди этих факторов определяют лимитирующий, который и будет оптимальным для этого сооружения. Заметим, что угол наклона с катов в диапазоне 45-55 градусов подходит для большинства проектов. Однако, чем он круче, тем больше материалов затрачивается при строительстве.

Расчет высоты конька. Его ставят на второе место потому, что для вычисления требуется известный угол наклона скатов. Для определения параметра также используют тригонометрические формулы, представляя стропильную ферму как треугольник с двумя рассчитанными углами и известным основанием. Важно учесть, что, если чердачное помещение будет использоваться не только для хранения, конек размещают, принимая во внимание желаемую высоту потолков мансарды. Шатровая крыша имеет коньковый узел, так как все стропила сходятся в одной точке.

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:

Постоянные. Их четырехскатная крыша испытывает все время. В этот тип включают вес кровельного пирога, стропильной системы, мансардного пола, если планируется использование чердака как жилого помещения. Не забудьте, что снегозадержатели водосточная система – это тоже дополнительная нагрузка, которую несет на себе крыша.

Временные. Действию этих нагрузок конструкция подвергается не постоянно, а лишь время от времени, в остальные же периоды оно минимально. Речь идет о снеговой и ветровой нагрузке, вес талой и дождевой воды, массе человека, производящего ремонт и обслуживание крыши.

Особые. Этот пункт актуален для жителей районов с повышенной сейсмической или ураганной опасностью. Четырехскатную крышу проектируют с учетом возможных экстремальных нагрузок, чтобы обезопасить находящихся под ней людей.

Суммируя значения всех нагрузок, определяют общую, которая, в зависимости от используемого кровельного материала может достигать 180-250 кг на квадратный метр. Исходя из этой цифры определяют количество элементов стропильной системы и их сечение, сверяясь со справочной таблицей. Более сложные системы удобнее рассчитывать в специальных программах, результатом работы которых является готовая схема стропильной системы крыши четырехскатного типа.

Основные элементы

Стропильная система четырёхскатной крыши состоит из множества составных частей, обязательных и вспомогательных:

1. Мауэрлат. Брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм, равномерно распределяющий нагрузку по периметру несущих стен. Отличие четырехскатной крыши в том, что для ее установки требуется четыре мауэрлата, а не два, как для двухскатной.
2. Лежень. Брус, служащий опорой для стоек, которое используют в наслонной стропильной системе. Он, как и мауэрлат, распределяет вес кровли, но находится на внутренней несущей стене.
3. Стропильные ноги. Элементы из досок сечением 50х150 мм или 100х150 мм, которые несут на себе кровельный пирог и задают геометрию скатов. В строительстве четырехскатных крыш используют рядовые, наслонные и нарожные стропила. Рядовые располагаются парами вдоль конькового прогона, образуя трапециевидные скаты. Накосные, расходясь от конька к двум углам дома, формируют торцевые треугольные скаты. А нарожные стропила опираются верхней частью на наслонные и имеют различную длину.
4. Коньковый прогон. Брус, опирающийся на вертикальные стойки, к которому крепятся стропила. Это высшая точка крыши.
5. Стойки. Вертикальные подпорки, которые устанавливают на лежень. Они поддерживают коньковый прогон или середину стропильной ноги.
6. Подкосы. Бруски, которые устанавливают под углом к стропильным ногам для предотвращения их прогиба.
7. Затяжка и ригель. Горизонтальные перемычки из дерева или металла, соединяющие пары стропильных ног, снижая распирающую нагрузку на стены. Ригель устанавливают в верхней части стропил, в затяжку в нижней, часто используя в качестве балок перекрытия.
8. Шпренгельные фермы. Шпренгель – вертикальная стояка для накосных стропил. Если его не во что упереть, устанавливают затяжку межу двумя соседними сторонами дома и с помощью металлических уголков прикрепляют шпренгель.
9. Обрешетка. Основание для настила кровельного материала. Если доски приколачивают без промежутков, конструкция обрешетки называют сплошной. А если доски чередуют с небольшим просветом – решетчатой. Схема обрешетки зависит от вида кровельного материала.
10. Свес крыши. Часть стропил, которая на 40-50 см выступает за периметр дома, защищая его от влаги.

Сборка стропильной системы

Имея на руках чертеж стропильной системы, можно начинать работы по сборке. Так как в качестве материала используют в основном натуральную древесину, не будет лишним обработать ее антисептиком глубокого проникновения для защиты от влажности и бактерий. Кровельные мастера обращают на ряд особенностей, которые стоит учитывать при монтаже стропильной системе четырехскатной крыши:

Выполнять работы по сборке крыши в одиночку тяжело даже очень опытному работнику в связи с большой длиной и весом стропильных ног и стоек.

Так как некоторые элементы стропильной системы имеют большую длину, в частности диагональные стропила, пиломатериалы стандартных размеров не подойдут для их изготовления. Эту проблему решают с помощью составных стропильных ног из двух или даже трех частей.

Если длины стропил не хватает для формирования свеса, их надставляют кобылками, изготовленными из досок меньшего сечения.

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

Кровельный пирог под гибкую черепицу

Преимущества мягкой кровли очевидны – она эффектно выглядит, не боится проливных дождей и лютых морозов, не трескается и не выгорает, герметична. Богатая палитра расцветок позволяет подобрать цвет кровли в тон фасада или окружающей застройки без дополнительного окрашивания. Кроме того, мягкую черепицу можно нарезать по любой форме, она проста в монтаже.

На последнем давайте остановимся поподробнее: чтобы мягкая кровля прослужила долго, нужен правильно изготовленный кровельный пирог. Он гарантирует комфортный микроклимат, защищая обитателей дома от шума, холода или жары. Конечно, профессиональные кровельщики знают, как и на что укладывать черепицу. Но, во-первых, контроль никогда не повредит – дом-то ваш! А, во-вторых, вы и сами можете справиться с этой задачей, сэкономив на подрядчиках.

Что такое кровельный пирог

Кровельный пирог – то, на что будет уложена гибкая черепица. Собственно, это вся крыша, за исключением внутренней отделки и ряда деталей стропильной системы. Этот пирог имеет слоистую структуру: стропила, обрешетка, утеплитель, подкладочный материал и т.д. – в зависимости от устройства чердака. У каждого слоя – своя важная задача. Последовательность укладки компонентов этого «блюда» также имеет принципиальное значение.

Кровельный пирог бывает двух видов: для холодной и теплой крыши. Первый вариант – это летние дачные дома, хозпостройки, навесы – то есть строения, не требующие утепления. Если вы собираетесь жить в доме зимой, весной и осенью, его крыша обязательно должна быть теплой.

Кровельный пирог для холодной крыши

Рассмотрим, как выглядит система устройства холодного чердака на скатных крышах (на примере популярной черепицы ТехноНИКОЛЬ SHINGLAS Классик):

1. Гибкая черепица
2. Подкладочный ковер
3. Основание (деревянный настил)
4. Разреженная обрешетка
5. Стропильная нога

Как видим, система – предельно проста. Даже один человек справится с устройством холодного чердака.

Кровельный пирог для теплой крыши

А так выглядит система устройства кровельного пирога для теплой крыши (ТехноНИКОЛЬ SHINGLAS Мансарда):

1. Гибкая черепица
2. Подкладочный ковер
3. Супердиффузионная мембрана
4. Утеплитель (каменная вата)
5. Пароизоляционная пленка
6. Основание (деревянный настил)
7. Разреженная обрешетка
8. Контрбрус для создания вентканала
9. Стропильная нога
10. Шаговая обрешетка под утеплитель
11. Подшивка мансарды

Здесь мы видим все те материалы, которые были использованы при устройстве холодной крыши, и ряд новых. Конечно, кровельный пирог для теплого помещения – более сложная конструкция, но если следовать инструкциям, и здесь не должно возникнуть проблем.

Ставим стропила

Самый нижний ярус кровельного пирога – стропильная система. По типу конструкций двускатные крыши бывают наклонные, висячие, шпренгельные и могут состоять из стропил, мауэрлатов, ригелей, прогонов, затяжек, стоек, подкосов и т.д. Строительству каркасов стоит посвятить отдельный мастер-класс.

Для устройства кровли важно, чтобы стропильные ноги были закреплены максимально надежно, а конструкция легко выдерживала не только вес кровли (квадратный метр черепицы весит 9-13 кг), но и слоя снега со льдом. Для стропил лучше выбирать сосну или лиственницу. Дерево обязательно обработайте огнебиозащитным составом.

Монтируем пароизоляцию

Итак, стропильная система готова, переходим к монтажу пароизоляционной пленки. Она будет выводить теплый влажный воздух, препятствуя образованию конденсата. Слой пароизоляции монтируется изнутри помещения, чтобы были защищены несущие деревянные конструкции. Пленка крепится к стропилам при помощи горизонтальных брусков (с шагом 60 см). Между собой слои пароизоляционного материала склеиваются двусторонним скотчем в местах нахлеста. Планки, которыми мы прижимаем пленку, пригодятся во время внутренней отделки чердака – на них, например, будет крепиться гипсокартон.

Утепляем крышу

Чтобы утеплитель не падал, снизу кровли нужно прибить деревянный брус – он послужит упором. Плиты кладем поверх пленки, по возможности – вразбежку.

После того, как утеплитель уложен, на стропила кладется ветрозащитная пленка, она же – супердиффузионная мембрана, защищающая крышу от выдувания частиц каменной ваты. Также она способствует удалению водяных паров из утеплителя наружу.

Ветрозащитный слой крепится при помощи контрбруса, на который монтируется разреженная обрешетка. Таким образом, между мембраной и обрешеткой должен образоваться вентиляционный зазор в 5 см. Влажный воздух будет подниматься от карниза до конька, а оттуда – наружу, не вредя крыше.

Делаем деревянный настил

На обрешетку укладывают сплошной настил из ОСП-плит или фанеры ФСФ. Почему именно из них? Потому что устройство скатных крыш требует особой прочности и влагостойкости настила.

Фанера ФСФ изготавливается из слоев шпона, склеенных при помощи фенолформальдегидных смол. Она отличается хорошей водостойкостью и механической прочностью. Под битумную кровлю выбирайте фанеру из хвойных пород деревьев и избегайте березы – ее может «повести» от перепада температур и влажности, что грозит разгерметизацией всей крыши. Оптимальная толщина фанеры – 10-11 мм.

Дополнительно листы рекомендуется обработать огнеупорным и водоотталкивающим растворами, особенно тщательно – на торцах.

Ориентировано-стружечная плита ОСП (или OSB) – более надежный вариант. По сути, это улучшенная древесина – прямоугольные плоские щепы, спрессованные под давлением при высокой температуре и закрепленные с помощью специальной смолы. Такой материал не прогибается, не страдает от влаги, отлично держит крепеж.

Между плитами должен оставаться зазор 2-5 мм на случай температурных расширений. Не нужно укладывать настил под самый конек. Чтобы работал вентиляционный канал, стоит оставить примерно 70 мм.

Расстилаем подкладочный ковер

При любом уклоне крыши нужно устраивать подкладочный ковер по всей площади кровли. На карнизных свесах и в ендовах устанавливают ANDEREP (самоклеящийся) или другой материал с такими же характеристиками. Его укладывают шириной 1 м (по 50 см на каждый скат). Лучше стелить ковер всплошную (без нахлестов) по всей длине ендовы. Если такой возможности нет, подкладочный ковер укладывают внахлест, тщательно проклеивая швы в верхней части крыши. Величина нахлеста – 30 см.

Вдоль карнизного свеса самоклеящийся ANDEREP или другой материал стелют на величину самого карнизного вылета, прибавляя 600 мм от внутренней плоскости наружной стены внутрь дома. Это предотвращает возникновение нежелательных протечек в карнизной зоне дома из-за нарушения температурно-влажностного режима подкровельного пространства или резких температурных изменений на улице. На карнизном свесе материал не доводят до перегиба карнизной планки на 2-3 см.

Остальную поверхность ската укрывают подкладочным ковром ANDEREP (с механической фиксацией) или другим похожим материалом. Укладка ведется снизу вверх, нахлест в продольном направлении составляет 100 мм (для подкладочных ковров на органической основе типа BiCARD нахлест – 600 мм для углов наклона кровли до 30 градусов, свыше 30 – 100 мм), в поперечном – 150 мм. Рулон раскатывают параллельно карнизному свесу. К основанию его закрепляют через каждые 200-250 мм специальными оцинкованными гвоздями с широкой шляпкой. Места нахлеста промазывают мастикой ТехноНИКОЛЬ N23 на ширину 8-10 см.

Для форм нарезок СОНАТА, АК-КОРД, ТРИО и БОБРОВЫЙ ХВОСТ подкладочный ковер можно использовать только в местах наиболее вероятных протечек (по периметру кровли – полосы подкладочного ковра шириной 50 см, ендове – ширина 1 м, кровельных проходок – 1х1 м, мансардных окон – 50 см, в карнизном свесе ковер заводят на 60 см от внутренней стены к коньку). При этом гарантийные сроки и условия изменятся и будут такими же, как у других производителей. Согласно с климатическими особенностями Российской Федерации это условие распространяется только для таких регионов: ЮФО, СКФО, ПФО, ЦФО, СЗФО.

Подводим итоги

Устройство кровельного пирога под мягкую черепицу – непростая, но доступная с точки зрения реализации задача для двух-трех даже непрофессиональных строителей. Важно не нарушать последовательность укладки слоев и выбирать правильные материалы, так как любое «слабое звено» в итоге выведет из строя всю «команду».

Четырехскатная крыша — все, что нужно знать о проектировании и строительстве

Хотите построить прочную и красивую крышу, но не знаете, какую конструкцию выбрать? Я расскажу, что такое четырехскатная крыша и что нужно знать, чтобы ее построить самостоятельно. А в качестве бонуса объясню, по какому принципу проектируется и из каких элементов состоит стропильная система, и как устраивается кровельный пирог.

Основные сведения о четырехскатных кровлях

Четырёхскатная, она же вальмовая крыша — это конструкция с четырьмя наклонными скатами, два из которых имеют форму трапеции, а два — форму равнобедренного треугольника.

Треугольные торцевые скаты называются вальмами, отсюда и название кровли. Из-за характерной формы, если смотреть сверху, крыша в народе именуется «конвертом». Для сравнения, конструкция шатровой крыши состоит из одинаковых скатов.

Особенности стропильных систем вальмовых кровель

Перед тем как сделать четырехскатную крышу, нужно определиться с типом стропильной системы:

• Если чердачное помещение предполагается использовать в качестве мансарды, лучше применить висячие стропила, где можно обойтись без вертикальных подпорок;
• Если площадь перекрытия больше 100 м², предпочтительно использовать наслонные стропила которые опираются на мауэрлат и лежень. За счет применения вертикальной подпорки, такие кровли демонстрируют высокую устойчивость к механическим нагрузкам.

Основная задача мауэрлата — равномерное распределение нагрузки от крыши на несущие стены.

Верхние торцы диагональных стропил соединяются на коньковом прогоне.

Угол между балками в коньковом узле определяет угол наклона скатов и высоту четырехскатной крыши .

На кровельных системах с большой площадью покрытия, такие распорки устанавливаются для поддержки нарожников.

Если планируется использовать чердак, как жилое помещение, вместо диагональных распорок устанавливаются ригели

На небольших кровлях стойки устанавливаются в непосредственной близости от узла крепления стропил и прогона. На больших кровлях устанавливаются промежуточные стойки.

В том случае, если внутренняя стена располагается не под коньковым прогоном, лежень крепится двумя концами на мауэрлате или выполняется висячая стропильная система.

Для того, чтобы выдержать требуемый угол вальм, боковые стропила подрезаются под соответствующим углом и крепятся на прогоне или на прямых стропилах, через перфорированные металлические пластины.

Остальные соединения в этом узле выполняются посредством специальных метизов — перфорированных пластин и резьбовых шпилек с гайками.

Рекомендации по устройству стропильных систем

Чтобы четырехскатная крыша своими руками была построена правильно, нужно рассчитать ее уклон. Угол наклона скатов свыше 60 градусов приведет к тому, что кровлю будет срывать ветром, а недостаточный уклон станет причиной того, что снег будет очень медленно сходить. Поэтому нужно выбрать среднее значение, например, 45 градусов.

На рисунке показаны чертежи и формулы расчета высоты конька и длины скатов при том условии, что вальмы выполнены в виде равнобедренных треугольников

По формуле Hк = Lптс х tgb можно вычислить высоту конькового прогона. Используя немного видоизменённую формулу tgb = Нк/Lптс можно рассчитать угол наклона скатов по уже известной высоте конька. Далее округляем полученное число и по таблице 1 находим угол наклона трапециевидного части крыши.

Таблица 1 — находим значение, рассчитанное по предложенной ранее формуле и определяем уклон крыши

Особенности устройства кровельного пирога

В промежутках между наклонными балками формируется сложный пирог из пароизоляции утеплителя, вентиляционного зазора и кровельного покрытия.

Подведем итоги

Теперь вы знаете, из каких компонентов состоит четырехскатная крыша и что нужно учесть при ее проектировании. Чтобы лучше ознакомиться с подробностями, посмотрите видео в этой статье. Если останутся вопросы, задавайте их в своих комментариях.

Строительство четырёхскатных крыш, расчёты, материалы, технология возведения

В большом разнообразии видов крыш четырёхскатные конструкции занимают особое место. Они выделяются на фоне прочих решений особым стилем, имеют отличную ветровую защиту и хорошо выдерживают снеговую нагрузку. Как правило, подкровельное пространство четырёхскатной крыши является обитаемым, поэтому нужно уделить внимание расчёту стропильной системы, скатов и объёмов жилого пространства. Немаловажно выбрать вид кровельного покрытия и тип утепляющей прослойки, а также способ врезки скатных окон. Безопасные методы монтажа сложной четырёхскатной конструкции позволят сделать качественную и надёжную крышу, которая прослужит долгие годы.

Виды четырёхскатных крыш

К четырёхскатным крышам относятся шатровые, полувальмовые и вальмовые типы кровель. Они отличаются от двускатных отсутствием фронтонов и щипцов, а также конфигурацией скатов.

1. У шатровых или пирамидальных крыш скаты имеют форму равнобедренных треугольников, сходящихся вершинами в одной точке.
2. У вальмовых крыш имеется два треугольных (вальмы) и два трапециевидных ската.
3. Полувальмовые конструкции имеют срезанные фронтоны, обусловленные наличием жилого подкровельного пространства.

Фотогалерея: четырёхскатные крыши

Четырёхскатные крыши имеют высокую устойчивость к разнонаправленным ветровым нагрузкам и не накапливают снег. Как правило, чердачное помещение делается обитаемым, поэтому в скаты герметично врезаются окна различной конструкции. Шатровые и вальмовые крыши имеют меньший объём мансарды, чем двускатные ломаные, но обладают более выигрышным внешним видом. Поскольку четырёхскатная конструкция является сложной в обустройстве, необходимо произвести точные расчёты геометрических параметров и количества необходимых строительных материалов.

Расчёт четырёхскатной крыши

Расчёт крыши является очень важным процессом, от которого зависит прочность будущей четырёхскатной конструкции, экономия строительного материала и возможность организовать наибольший объём жилого подкровельного пространства. Четырёхскатная крыша подразумевает наличие прочно закреплённых на стенах дома брусов мауэрлата, горизонтальных затяжек и центрального прогона, на которые опирается несущая стропильная группа. Точные размеры конструктивных элементов позволят вычислить и заложить в проект оптимальный угол наклона скатов. Этот параметр зависит от следующих факторов:

• ветровой и снеговой нагрузки на плоскости скатов;
• выбранного кровельного покрытия;
• размеров здания;
• полезного объёма мансардного помещения.

Крутизна ската выбирается в зависимости от максимально возможного объёма мансардного помещения

Основываясь на перечисленных факторах, нужно выбрать оптимальный угол наклона скатов, который для средней полосы обычно находится в пределах от 40 до 60 о . Затем можно переходить к расчёту основных элементов, необходимых для монтажа стропильной системы и кровельного покрытия.

Расчёт высоты конька

Для расчёта высоты стропильной системы используется выбранный угол наклона скатов и ширина здания. В том случае когда высота конька не отражена в проекте, можно вычислить этот параметр экспериментальным путём с помощью мерного шнура, маякового вертикального бруса и строительного угломера.

Вычисление высоты конька при выбранном угле наклона ската производится с помощью известных формул расчёта треугольников

Расчёт высоты конька производится с помощью формулы H = d ∙ tg α, где Н − высота конька, d − половина ширины здания, α − угол наклона ската. Стропильные ноги опираются на коньковый прогон и имеют карнизный свес, это необходимо учитывать для получения истинной высоты конька, чтобы избежать погрешности в вычислениях.

Расчёт длины ската

Длину ската нужно знать для определения параметров стропильной конструкции и подсчёта количества кровельного материала и утеплителя. Она также важна при выборе размера и количества мансардных окон. Когда известна ширина здания и высота конька, длину ската можно вычислить по формуле L =√h 2 + d 2 , где L − длина ската, h − высота конька, d − половина ширины здания.

Длина скатов и вальм четырёхскатной крыши может отличаться и рассчитывается по простым геометрическим формулам

В случае когда известна высота конька и угол наклона, длина ската рассчитывается по формуле L_c = H_к / sin β, где L_с − длина ската, H_к − высота конька, β − угол наклона ската, а длина вальмы − по формуле L_в = H_к / sin α, где L_в − длина вальмы, H_к − высота конька, α − угол наклона вальмы.

К расчётной длине ската прибавляют размер карнизного свеса, чтобы правильно определить длину стропильных ног и площадь кровли.

Расчёт площади крыши

Площадь крыши нужно знать для расчёта количества кровельного материала, который приобретается с учётом раскроя и нахлёстов. Важна она и при определении необходимого количества диффузионной мембраны, утеплителя и пароизоляционной плёнки. Площадь скатов и вальм вычисляется по стандартным формулам для трапеции и треугольника:

• S_с = (a + b) ∙ h/2, где S_с − площадь ската, a и b − его основания, h − высота;
• S_в = a ∙ h/2, где S_в − площадь вальмы, a − её основание, h − высота.

Суммарная площадь вальмовой кровли подсчитывается как сумма площадей двух трапеций и двух треугольников

Суммируя все полученные значения, получаем площадь кровли. Для шатровых конструкций высчитывается площадь треугольника и умножается на четыре.

Расчёт объёма подкровельного пространства

Расчёт общего объёма подкровельного пространства прикладного значения при строительстве не имеет. Но он может потребоваться в дальнейшем, при расчёте отопления и вентиляции. Вычисляется жилой объём утеплённой мансарды, включая лестничный пролёт. Помещение под четырёхскатными крышами ограничено потолком, крышей со скатными окнами и вертикальными стойками, по линии которых происходит утепление. После облицовки мансардного этажа можно посчитать жилой объём подкровельного пространства, которое условно разбивается на отдельные части с простым сечением в виде прямоугольника, треугольника или трапеции. Затем площадь рассчитываемой части умножается на её высоту по формуле: V = S ∙ H, где V − объём части помещения, S − его площадь, H − высота.

Для подсчёта объёма мансардного помещения жилое пространство разбивается на части с горизонтальным сечением в виде простых геометрических фигур

Объём прямоугольного параллелепипеда рассчитывается по формуле V = a ∙ b ∙ c, где V − объём параллелепипеда, a, b, c − его стороны. Для шатровой крыши применяется формула V = a 2 ∙ h / 3, где V − объём пирамиды, a − её сторона, h − высота. Далее все полученные значения складываются и получается общий объём мансардного помещения.

Расчёт пиломатериалов

Количество материала для возведения четырёхскатной крыши зависит от размеров здания, конструкции стропильной системы и длины скатов, поэтому можно рассмотреть лишь основные принципы расчёта пиломатериалов. Для того чтобы произвести максимально точный расчёт, необходимо знать устройство конструкции четырёхскатной крыши, а также наименование и назначение её элементов.

Для подсчёта пиломатериала необходимо знать название и назначение всех конструктивных элементов крыши

Крыша с четырьмя скатами состоит из следующих деталей:

1. Мауэрлат. Крепится к стенам дома по всему периметру и является опорой для стропильной группы. Для него выбирают брус сечением не менее, чем 150Х150 мм.
2. Затяжки. Прикрепляются к мауэрлату под прямым углом и служат опорой для вертикальных стоек нижней части стропил, обеспечивая карнизный вынос. Затяжки делают из доски сечением 50Х250 мм или бруса 100Х200 мм.
3. Коньковый прогон. Он опирается на вертикальные стойки (их делают из доски 50Х150 мм), изготавливается из бруса 50Х200 мм и служит верхней опорой для стропильных ног.
4. Центральные, промежуточные, боковые стропила и короткие нарожники. Являются элементами стропильной группы, которая обеспечивает нужный угол наклона скатов и прочность крыши. Для стропил используется пиломатериал сечением 50Х200 мм, а шаг их установки составляет 80–120 см.
5. Вспомогательные подкосы, вертикальные стойки и шпренгели. Изготавливаются из материала сечением 50Х150 мм и служат для дополнительного укрепления наиболее нагруженных элементов конструкции.
6. Обрешётка. Выполняется из доски сечением 25Х200 мм, укладываемой с шагом от 40 до 60 см. Для мягких кровельных материалов используется сплошная обрешётка из многослойной фанеры.

Расчёт древесины, необходимой для строительства, индивидуален для каждого дома, поэтому для выработки алгоритма правильного подсчёта мы дадим только несколько рекомендаций:

• мауэрлат необходимо надёжно крепить к стенам здания и изготавливать из цельного бруса;
• длину боковых и промежуточных стропил считают равной длине ската с учётом длины карнизного свеса;
• боковые коньки длиннее промежуточных стропил, их размер зависит от длины ската вальмы;
• для повышения прочности стропильные ноги связываются ригелями, которые затем служат потолком для мансардного помещения;
• для расчёта количества центральных и промежуточных стропил на скатах необходимо выбрать шаг их установки, который должен соответствовать количеству затяжек;
• нарожники на вальмах и скатах ставятся с шагом 80 см;
• вертикальные стойки между затяжками и стропилами выставляются по периметру жилой части подкровельного помещения, а их длина зависит от габаритов мансарды.

Для того чтобы точно рассчитать необходимое количество пиломатериалов, необходимо иметь подробный план устройства стропильной системы со всеми размерами

Иногда возникает необходимость пересчёта линейных размеров материала в кубические метры, поэтому мы представляем таблицу, которая в этом поможет.

Вальмовая крыша своими руками – устройство стропильной системы

Вальмовая крыша – это разновидность четырехскатной крыши, у которой два ската имеют трапецеидальную форму, а два других (торцовые) – треугольную (имеющие одноименное называние «вальмы»). Если торцовые скаты занимают всю площадь от конька до карниза – это вальмовая крыша, если не достают до карниза – полувальмовая.

Крыша дома выполняет двоякую функцию – с одной стороны, на неё возложена защита здания от внешнего воздействия, а с другой – она призвана украсить строение и придать ему индивидуальность.

Исторически сложилось, что в России отдавали предпочтение более простым одно-, двускатным крышам, европейцы же предпочитают четырехскатную или вальмовую крышу, которая обладает достоинствами и недостатками при определенных условиях.

Вальмовая крыша – преимущества и недостатки

Плюсы:

минимальное сопротивление ветровой нагрузке относительно двухскатной кровли. Поскольку все скаты наклонные, ветер не создает разрушительного давления на фронтоны;

• большая жесткость конструкции. Достигается за счет угловых ребер, соединяющихся возле опорной балки конька;

• возможность обустройства более выступающих свесов, что обеспечивает дополнительную защиту стен дома;

• эстетическая привлекательность.

Минусы:

• сложность расчета и монтажа;
• более высокая стоимость реализации проекта;
• уменьшение площади чердачного помещения (в частности в месте установки диагональных опор);
• невозможность устройства мансарды;
• естественное освещение возможно только посредством установки окон в кровельном пироге.

Поскольку недостатки не критические – четырехскатная крыша вальмового типа активно практикуется в современном строительстве частных домов.

Разновидности (типы и виды) вальмовой крыши

Изучая устройство стропильной системы вальмовой крыши, следует учесть, что в пределах этого вида, есть несколько разновидностей конструкций. В свою очередь, это вносит коррективы в общий процесс возведения каркаса стропильной системы.

Классическая вальмовая крыша

Отличается опиранием диагональных ребер на опорную балку конька и расположение свесов на одинаковой высоте. Отдельные элементы вальмовой крыши соответствуют треугольнику (фронтоны) и трапеции (скаты).

Схема устройства стропильной системы и внешний вид вальмовой крыши (обычной, стандартной)

Шатровая вальмовая крыша

Отличается отсутствием опорной балки конька. Это приводит к тому, что все диагональные ребра сходятся в единой точке, а к ним уже примыкают рядовые короткие стропила. Такой крыше отдают предпочтение при наличии квадратной коробки дома. Но формирование надежного конькового узла достаточно сложное.

Схема устройства стропильной системы и внешний вид шатровой вальмовой крыши

Полувальмовая крыша

Отличается наличием вертикальных фронтонов, в которых можно установить окна. На картинке видно различие двух разновидностей полувальмовых крыш (голландской и датской).

Схема устройства стропильной системы и внешний вид голландской вальмовой крыши Схема устройства стропильной системы и внешний вид датской вальмовой крыши

Ломаная вальмовая крыша или мансардная четырехскатная

Наиболее сложная в плане строительства конструкция стропильной системы вальмовой крыши, так как в этом случае, все скаты кровли имеют разную площадь и расходятся под разными углами. Ломаная (мансардная) крыша позволяют более рационально организовать внутреннее подкровельное пространство и помимо дополнительной жилой площади придать дому эффектный внешний вид.

Схема устройства стропильной системы и внешний вид ломаной вальмовой крыши (мансардного типа)

Конструкция вальмовой крыши

Вне зависимости от разновидности кровли, все виды имеют одинаковые элементы стропильной системы вальмовой крыши:

Схема расположения конькового бруса в стропильной системе вальмовой крыши коньковая опорная балка или коньковый брус – используется для классической вальмовой крыши, выполняет функцию несущего элемента, к которому крепятся диагональные стропила;

Схема расположения диагонального (бокового) стропила вальмовой крыши диагональное стропило (боковое, ребро, накосное или угловое стропило) – более длинная стропильная нога, которая присоединяется к торцу конькового бруса под острым углом, формируя одну из сторон треугольника;

Схема расположения центрального стропила вальмовой крыши центральное стропило – доски, одинаковой длины, которые примыкают к коньковой балке и формируют края трапециевидного ската крыши. Между ними располагаются промежуточные стропила;

Схема расположения промежуточного стропила вальмовой крыши промежуточное или рядовое стропило – формирует плоскость трапециевидного ската, расстояние между ними определяет прогон стропильной системы;

Схема расположения нарожника вальмовой крыши нарожник или короткое стропило – конструктивный элемент, который крепится на диагональное стропило, формируют треугольный свес и угловые части трапеций.

Расчет вальмовой крыши

Расчет стропильной системы вальмовой крыши выполняется с учетом таких предпосылок:

• ветровая нагрузка в регионе. Чем она выше, тем более пологим должен быть скат, и тем прочнее вся конструкция. Для нивелирования сильного ветра центральные и диагональные стропила делаются более толстыми;

• количество осадков. Наблюдается обратная зависимость. Чем выше число осадков – тем более крутым должен быть скат, чтобы снег и дождь не создавали давления на стропильную систему;

• вид кровельного материала. Каждый тип кровельный материал выдвигает свои требования к обрешетке, а также имеет определенный вес. Эти факторы нужно учитывать еще на этапе проектирования;

• необходимость утепления крыши. В этом случае шаг установки стропил рассчитывают с учетом ширины теплоизоляционного материала. Кроме того, расстояние между стропилами зависит от сорта и сечения древесины.

Таблица параметров расстояния между стропилами в зависимости от сечения бруса и сорта древесины

Расчет кровельного материала выполняется по формулам с учетом угла наклона крыши. Оптимальный уклон крыши для кровельных материалов разных видов приведен в таблице:

Таблица — угол наклона крыши в зависимости от кровельного материала Таблица — угол наклона крыши в зависимости от типа покрытия

Наклон угла ската определяет заложение стропил. В свою очередь, заложение промежуточного стропила рассчитывается следующим образом:

1. сначала на верхнюю обвязку торцевой стены наносится осевая линия;
2. затем вычисляется половина толщины коньковой балки, и наносится линия размещения первого из числа центральных промежуточных стропил;
3. далее совмещается конец замерной рейки и линия размещения размеченного выше центрального промежуточного стропила;
4. на противоположный конец замерной рейки наносится линия внутреннего контура боковой стены;
5. полученная точка является заложением промежуточного стропила.

Соотношение между длиной стропил и их заложение рассчитывается с помощью поправочного коэффициента, величина которого зависит от угла наклона ската кровли. Длина стропильной ноги определяется путем умножения заложения на коэффициент.

Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net