Конструкция стропильной системы четырехскатной крыши

Дома с четырехскатными крышами нравятся многим. Несмотря на то что они требуют больше всего материалов, а значит, и больше всего денег, они популярны. Во-первых, потому что придают даже простой «коробке» более интересный вид. Во-вторых, потому что прочны и надежны. И пусть стропильная система четырехскатной крыши одна из самых сложных, ее можно разработать и сделать своими руками. 

Подготовительные работы

Основное отличие четырехскатной (вальмовой) крыши с четырьмя скатами от конструкции с двумя скатами – отсутствие необходимости в устройстве боковых фронтонов. Четырехскатная конструкция состоит из двух трапециевидных и двух треугольных скатов, последние заменяют фронтоны.

Далее поэтапно рассмотрим, как сделать четырехскатную крышу своими руками.

Под крышей может располагаться просто чердачное помещение или жилая мансарда. Строительство четырехскатной крыши начинается с определения ее предназначения и подбора материалов с учетом особенностей климата. Количество осадков и силу ветра важно учесть при выборе углов скатов, толщины материалов для деревянных составляющих и вида кровли.

Важно! Уклон скатов может варьировать от 5-и до 60°. Чем сильнее ветры и больше осадков, тем больше уклон.

Из каких элементов состоит шатровая кровля

Существует стандартная технология производства с использованием определенного набора материала:

Из каких элементов состоит шатровая кровля

Стропильные балки. Доски, располагаемые в углах конструкции. Изготавливаются из натурального дерева. Как правило, берут твердые породы, несклонные к промерзанию и самостоятельному разрушению. Такие сорта дерева, как сосна или ель не подходят. Из-за мягкости, их может повести. Желательно пропитывать дерево с помощью специальных составов против паразитов и грибков. При повреждении стропильной доски вероятно разрушение всей конструкции.

Из каких элементов состоит шатровая кровля

Нарожники. Иначе называются стропильной ногой. Представляет собой придаток, предназначенный для поддержания участка ската между накосным стропилом и свесом. Используется в четырехскатной системе датских или вальмовых типов. Его задача в равномерном распределении нагрузки. Вместо направленного давления на конкретный участок стены, он позволяет его дополнительно сместить.

Из каких элементов состоит шатровая кровля

Коньковый узел. Элемент, образующий пик крыши. Является соединением двух стропильных ног.

Из каких элементов состоит шатровая кровля

Центральная стропила. Выступает центровым элементом, который обеспечивает соединение конькового узла. Как правило, используется плотная балка большого диаметра, способная выдержать обоюдное давление.

Из каких элементов состоит шатровая кровля

Подкос. Опорная часть стропильной ноги.

Из каких элементов состоит шатровая кровля

Мауэрлат. Представляет собой опору, которая соединяет крышу со стеной. Для легких крыш используется обычный брус из твердых пород дерева. Равномерная нагрузка позволяет создать высокое качество соединение. Если при изготовлении крыши используются толстые балки из тяжелых пород дерева, возможно установить металлический швеллер. Это позволит в значительной мере увеличить прочность соединения. С легкими крышами использование металлического профиля противопоказано, так как он только увеличить давление на фундамент.

Из каких элементов состоит шатровая кровля

Это стандартный набор инструментария, используемый в четырехсторонних системах. Шатровая крыша для беседки и дома может отличаться по набору.

Подготовительный этап

Для начала требуется определиться с размером крыши и углом её наклона. Для этого требуется учесть: количество выпадаемых осадков, снеговую и ветровую нагрузку вашего региона, а так же тип кровельного материала, который будет использоваться.

На заметку! Чем угол наклона крыши будет меньше, тем лучше конструкция будет выдерживать эти нагрузки. Однако слишком маленький угол наклона не позволит в полном объёме использовать мансардное помещение, поэтому необходимо найти золотую середину.

Перед тем как приступить к строительству крыши необходимо ознакомиться с тем, что такое стропильная система и из чего она состоит. В соответствии с проектом плана дома, разрабатывается будущая конструкция и форма крыши.

Двухскатная крыша состоит из двух наклонных плоскостей (скатов), расположенные под углом друг к другу, соединённые в районе конька. В торцах крыши образуются треугольные фронтоны.

И ремесло, и искусство

Вальмовую крышу обычно применяют на домах, больших по площади. Поэтому главное, что надо учитывать при ее проектировании и постройке, это повышенные требования к конструктивной прочности. Стропилам такой четырехскатной крыши предстоит держать на себе гораздо больший по площади и весу «пирог» кровли.

Основное отличие «вальмы» от «пирамиды», это наличие конькового прогона. На этом участке установка стропил, а также коньковой балки, у четырехскатной – и двускатной крыши практически не отличаются. Дальше, если смотреть вправо – и влево от двух крайних точек «конька, можно рассматривать оставшуюся часть крыши, как две половинки пирамиды. Это если всё предельно упростить…

Читайте также:  Как сделать крышу из камыша своими руками

Поскольку вальмовая крыша обычно венчает большое здание, то вместо лежня всё пространство между стенами заполняют балками перекрытия с шагом между ними около 60-70 см. Но они могут обеспечить свес карниза крыши только для двух стен. Для оставшихся двух это делают при помощи выносов, которые крепятся к крайним балкам. Сначала, для удобства работы, их делают только в коньковой части. И только потом – в вальмовой. Устанавливая угловые выноса, надо ориентироваться не на угол «коробки» здания, а на точку, над которой расположен ближний край коньковой балки. То есть направление углового выноса и диагонального стропила должны совпадать.

И ремесло, и искусство

Наконец, очень важна принципиальная схема, обеспечивающая жесткость всей конструкции четырехскатной крыши. Стропильную систему принято подразделять на висячую и наслонную. Если под крышей внутри дома есть несущие стены или предусмотрена установка опорных колонн, то проектируют наслонную систему. В ином случае – висячую. Висячая система как бы поддерживает сама себя: стропила крепятся к балкам перекрытия и, опираясь на них, в то же время не дают этим балкам прогибаться. При ширине прогона в пределах 6–8 метров может оказаться достаточно нескольких центральных и боковых стоек, по числу балок перекрытия. При ширине в 8–12 метров уже будут необходимы подкосы, идущие к центральным балкам от стропил. Но на практике часто приходится применять как наслонные, так и висячие фермы одновременно.

Для постройки деревянных стропильных систем применяют хвойную древесину, высушенную до 20% влажности и обработанную антисептиком. Но для такого материала (особенно вблизи крыши) колебания влажности неизбежны. А как следствие, возникновение в конструкции внутренних напряжений, которые со временем могут привести к ее деформации или даже разрушению отдельных элементов. Поэтому настоящее искусство в постройке стропильной системы, это правильно подобранный подбор комбинации креплений элементов между собой. Она должна, с одной стороны, обеспечивать высокую эффективную прочность и жесткость конструкции – но с другой стороны, давать ей степень свободы для смещения на какие-то миллиметры в ту, или иную сторону, чтобы компенсировать эти внутренние напряжения. И это, пожалуй, единственное, чему нельзя научиться, читая статьи по «крышестроению». Это единственное, что приходит только с опытом.

Стропильная система четырехскатной крыши

Стропильная система вальмовой крыши состоит из таких основных элементов:

  • мауэрлата, который служит опорой для стропильных ног;
  • боковых (рядовых) стропил, направленных от конька к несущим стенам
  • диагональных (накосных,угловых) стропильных ног, которые направлены от краев конька к углам;
  • нарожников — укороченных стропил, опирающихся в верхней части на диагональные стропила, а в нижней на мауэрлат;
  • конькового прогона на вертикальных стойках («скамьи») — для вальмовой крыши с наслонными стропильными ногами.

Рис.2 Основные элементы конструкции вальмовой крыши: 1 — мауэрлат; 2 — коньковый прогон; 3 — стойка; 4 -дополнительная балка; 5 — боковые (рядовые) стропильные ноги; 6 — диагональные (накосные, угловые) стропильные ноги; 7 — нарожники; 8 — центральное стропило вальма.

Кроме этого в конструкции вальмовой крыши в зависимости от её вида и ширины пролетов могут присутствовать дополнительные элементы:

  • стойки и подкосы, устанавливаемые при больших пролетах;
  • лежни и прогоны;
  • ригели, соединяющие противоположные стропильные ноги;
  • шпренгели, поддерживающих стропила..

При длине боковых стропил более 4,5 м, для их поддержки и разгрузки устанавливаются стойки или подкосы. Для укрепления диагональных стропил устанавливаются шпренгели или шпренгельные фермы.

Конструкция четырехскатной крыши с наслонными стропилами предполагает опирание боковых и диагональных стропил на коньковый прогон (брус), который устанавливается на вертикальных стойках.

В случае вальмовой крыши с висячими стропилами, противоположные боковые стропила соединяются в фермы при помощи ригелей (накладок, затяжек) . Между собой фермы соединяются коньковыми брусками или доской обрешетки с двух сторон. В принципе, установка  висячих ферм, в этом случае, мало чем отличается от установки таких же при сооружении двухскатной крыши. Отличие только в том, что эти фермы занимают только центральную часть конструкции, а по краям, к установленным и закрепленным фермам, крепятся диагональные (накосные), центральные вальмовые стропила и нарожники.

Стропила четырехскатной крыши могут опираться как на мауэрлат так и непосредственно на деревянные балки перекрытия. Во втором случае шаг стропильных ферм должен равняться шагу балок, а диагональные стропила и стропила вальма (центральное и нарожники) будут опираться на дополнительные балки.

Мауэрлат – опорный брус для стропильных ног укладывается по наружным стенам, по периметру здания, строго горизонтально. Плоскости стропил в местах их опоры на мауэрлат должны быть тоже горизонтальными. Делать врезки в мауэрлат не желательно, чтобы не ослаблять его прочность.

Читайте также:  Как оформить крыльцо с козырьком в частном доме (33 фото)

Диагональные стропила могут опираться в углах непосредственно на мауэрлат или на врезную балку.

Подкосы и стойки опираются на лежни, которые могут быть уложены на опорные столбы или внутренние стены, а в некоторых случаях — на перекрытие.

Свес четырехскатной крыши может обеспечиваться длинной стропильных ног или при помощи «кобылок» (досок прибитых к стропилам). В случае, если опорой для стропильных ног будут служить балки перекрытия свес может быть обеспечен выпуском балок наружу.

Монтаж

Вальмовая крыша своими руками – посильная задача, но нужно знать основные узлы соединения конструкций.

Соединение стропильных ног в верхней точке зависит от типа стропил. Они могут быть:

  • наслонные;
  • висячие.
Монтаж

Наслонные сверху опираются на ригель. Для этого в горизонтальной балке делается врубка. Крепление производят гвоздями.

Висячие стропильные ноги предусматривают отсутствие ригеля. Они чаще всего применяются при необходимости организации свободной планировки и отсутствие центральной стены. В этом случае опоры под местом соединения нет. Наклонные балки скрепляются между собой на гвозди. Дополнительно в месте соединения предусматривают деревянные накладки толщиной 22-25 см с обеих сторон стропильных ног. Эти накладки стягивают с помощью шпилек или болтов.

Чтобы выполнить закрепление стропил в нижней точке, в мауэрлате делается врубка. Наклонные элементы устанавливаются и закрепляются с помощью гвоздей или металлических уголков. Нарожники к накосным элементам присоединяются встык, в одном уровне.

Для сопротивления кровли ветровым нагрузкам, старающимся сорвать ее, предусматриваются скрутки из проволоки, которые соединяют нижний конец стропил со стеной. В стену скрутка закрепляется на ерш (крепежное приспособление).

Монтаж

При строительстве стен из деревянных материалов вместо скруток можно применять скобы. Скрутки или скобы устанавливаются на каждую стропильную ногу или через одну. Если построить стропильную систему правильно с грамотным подбором сечения и шага стропил крыша прослужит долгое время.

Соединительные элементы

Чтобы крыша получилась надежной, узлы стропильной системы должны правильно соединяться. Нужно при этом учесть направление и силу нагрузок (как статических, так и динамических). А еще важно предусмотреть возможное растрескивание дерева от усушки, сделав так, чтобы узлы системы стропил при этом не перестали исправно работать.

Ранее все детали стропильной системы скрепляли между собой врубками. Это надежно, но не слишком экономно. Ведь для этого нужно, чтобы деревянные конструкции имели большие сечения, которые позволяли бы делать врубки безопасно ослабляя деревянные элементы.

Поэтому в нынешнее время узлы стропил скрепляют не врубками, а нагелями и болтами.

Способы крепления стропильных ног.

Популярно применение перфорированных стальных накладок, имеющих покрытие от коррозии. Закрепляют накладки гвоздями или пластинами с зубцами, утопленными в дерево. Такой крепеж для стропильной системы удобен тем, что:

  • Накладки уменьшают расход дерева на одну пятую, так как требуются элементы меньшего сечения, чем при врубке;
  • они могут монтироваться мастером с не очень большим опытом;
  • они закрепляются весьма быстро.

Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

На последок можете посмотреть полезное видео в котором рассказывается о всех самых важных моментах конструирования стропильной системы крыши.

Напоследок несколько видеоматериалов:

Итак, мы описали монтаж стропильной системы четырехскатной крыши, его основные принципы, и даже немного углубились в некоторые нюансы. Вальмовые и шатровые конструкции – хоть и не самый простой, но вполне осуществимый вариант для каждого начинающего мастера. Особенно, если у него есть хорошие помощники. Желаем успехов в работе!

Напоследок несколько видеоматериалов:
Напоследок несколько видеоматериалов:

Кол-во блоков: 14 | Общее кол-во символов: 20759Количество использованных доноров: 7Информация по каждому донору:

  1. : использовано 4 блоков из 7, кол-во символов 3219 (16%)
  2. -krysh/valmovaja/: использовано 2 блоков из 8, кол-во символов 3092 (15%)
  3. : использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 6749 (33%)
  4. -sistema/: использовано 2 блоков из 8, кол-во символов 1187 (6%)
  5. -kryisha-stropilnaya-sistema/: использовано 1 блоков из 9, кол-во символов 3056 (15%)
  6. : использовано 1 блоков из 9, кол-во символов 3071 (15%)
  7. : использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 385 (2%)

Напоследок несколько видеоматериалов:
Напоследок несколько видеоматериалов:

Расчет стропил крыши

До того как начать расчет стропил крыши, необходимо четко осознавать какие типы нагрузок и с какой силой они будут действовать в течение всего года на кровлю нашего дома.

Факторы, которые влияют на кровлю, принято классифицировать в зависимости от интенсивности:

Расчет стропил крыши
  1. Постоянные нагрузки. Данная категория объединяет нагрузки, постоянно воздействующие на конструкцию строения. К ним относятся как вес самой кровли, так и гидроизоляция, тепло и пароизоляция, обрешетка, а также другие конструкционные элементы двускатных или мансардных крыш, создающих постоянное значение веса.
  2. Нагрузки переменного типа. Данный тип объединяет все типы климатического воздействия, в том числе осадки, потоки ветра и пр.
  3. Нагрузки особого типа. В данной группе учитываются климатические воздействия, обладающие высокой силой. Данную характеристику требуется принимать во внимание в сейсмически активных зонах и в зонах, в которых возможны проявления штормовых ветров или ураганов.
Читайте также:  Какой толщины ОСБ (OSB) стелить на крышу

Постоянные нагрузки

Размер стропил для крыши нужно начинать рассчитывать с общего веса «пирога» кровли. Чтобы получить конечное значение требуется вычислять вес квадратного метра каждого из используемых материалов. В большинстве случаев кровля будет состоять из следующих компонентов:

  • внутренняя отделка (в случаи устройства мансардной кровли, учитывается материал отделки и элементы креплений);
  • стропила (вес стандартного стропила размером 150х50 мм, в дальнейшем этот параметр может корректироваться);
  • утеплитель;
  • гидро-ветроизоляция (учитывается вес пленок и мембран);
  • обрешетка, смонтированная из досок малой толщины (чаще всего 25 мм).
  • контобрешетка (зачастую брусок 30х50, 40х50 или 50х50 мм);
  • покрытие кровли (вес квадратного метра кровли можно найти на сайте производителя).

При переходе к сложению всех рассчитанных данных, рекомендуется добавлять к полученному результату еще 10%, то есть умножать конечный результат на постоянный коэффициент 1,1. Такой подход позволяет оставлять запас по прочности для кровли.

Расчет стропил крыши

Снеговые нагрузки

Учитывать снеговые нагрузки необходимо обязательно, поскольку во многих регионах возможно длительное влияние осадков в виде снега. Чтобы предостеречь владельцев от перелома крыши под массой снега, требуется заранее рассчитывать возможную нагрузку.

Чтобы повысить удобство расчетов, была выведена формула, для подставления коэффициентов из строительных норм и правил. Формула имеет следующий вид:

F = P*k,

где F – это значение полной снеговой нагрузки, P – нагрузка, приходящаяся на квадратный метр, k – корректирующий коэффициент, зависящий от наклона ската крыши.

Расчет стропил крыши

Вес снега на 1 квадратном метре крыши необходимо определять непосредственно на месте возведения сооружения. Каждый регион имеет среднее значение интенсивности осадков, данные можно узнать со строительных норм СНиП *.

Ветровые нагрузки

Данный тип нагрузок имеет очень высокий уровень критичности, потому что она может влиять на кровлю интенсивными ветрами, вне зависимости от угла крыши. Даже маленький угол наклона делает возможной ситуацию со срывом крыши под воздействием аэродинамических нагрузок. Слишком большой уклон способен привести к тому, что вся крыша будет испытывать на поверхности сильное ветровое давление.

Статья по теме: Как правильно клеить виниловые обои на бумажной основе

Для расчета влияния силы ветра на крышу также существует специальная формула, в которой существует зависимость от поправочных коэффициентов:

Расчет стропил крыши

V = R*k,

где V – ветровая нагрузка, R- показатель, выбираемый исходя из регионального положения дома, k – корректировочный коэффициент, который зависит от высоты сооружения.

После суммирования всех нагрузок, получиться общая нагрузка на 1 квадратный метр крыши.

Самостоятельный монтаж

Принимая в расчет то, что основой конструкции стропильной системы выступают накосные стропила, сборка кровли должна производиться с учетом таких моментов:

  1. Накосные стропила собирают из усиленного (сдвоенного) материала.
  2. Соединять отдельные части стропил лучше на участках, испытывающих максимальные нагрузки и подпирать их вертикальными стойками или подкосами.
  3. Чтобы предотвратить ошибку в расчете размера стропил, собирают их с небольшим запасом.
  4. Лучше усилить конструкцию дополнительными металлическими элементами или с помощью скруток из толстой проволоки.

Монтаж стропильной системы

В первую очередь, производится крепление мауэрлата к стенам здания, и сразу производят разметочные работы. Далее, крепят с помощью ватерпаса и отвеса коньковый брус. Здесь необходимо максимально точно выдержать его расположение в плоскостях и высоту, от этого непосредственно зависит правильная сборка стропильной конструкции.

Опорные стойки монтируют на укосинах под коньковым брусом. После этого, производят установку ног накосных стропил. Это начало создания плоскостей кровли дома. Тут же производится разметка размера свеса.

После этого, создаются и крепятся боковые скаты кровли. Размещают на предназначенные для них места промежуточные стропила и крепят нарожники, при установке которых необходимо точно размечать кроме параллельности их установки, еще и то, чтобы они находились строго в одной плоскости с боковыми скатами. После этого, монтируют обрешетку крыши.

Кровля дома сможет отслужить длительный срок, только если в расчетах приняли во внимание всевозможные нагрузки. Необходимо сложить вес снега, обрешетки, воздействие ветра, массу кровельного покрытия, гидроизоляции и утеплителя.