Устройство стропильной системы крыши

Конструкция стропильной системы вальмовой крыши обладает четырьмя скатами. Вальмы (торцевые скаты) располагаются от карниза до конька и выполнены в виде треугольника. Два других ската обладают трапецеидальной формой. Основное преимущество четырехскатной вальмовой крыши является в том, что она дает возможность сэкономить на материалах, а результат получается очень привлекательным. Но с другой стороны трудозатраты на монтаж такой кровли будут более высокие.

Как выполнить расчеты шатровой крыши

Основная цель расчета такой крыши – нахождение объема материалов, требуемых для ее возведения (подкровельный, кровельный материал), обрешетка и монтаж стропильной системы по определенным параметрам. Помимо объемных параметров, выполняется расчет угла наклона ската, а также общая динамическая прочность системы.

Как выполнить расчеты шатровой крыши

Естественно, по количеству параметров расчет довольно сложный и объемный, поэтому лучше всего воспользоваться онлайн-калькулятором, который Вы легко найдете в сети.

В результате такого расчета Вы получите следующие данные:

Как выполнить расчеты шатровой крыши
  • общая площадь поверхности крыши (с учетом свесов);
  • углы наклона боковых стропил;
  • длины боковых, диагональных и накосных стропил;
  • необходимое количество стропил для устройства системы;
  • рекомендуемое стропильное сечение;
  • количество рядов обрешетки;
  • объемы бруса для стропил.

Виды систем

Стропильная система шатровой крыши по способу монтажа элементов может быть разделена на наслонную и висячую. В случае висячих частей, схема в монтаже может представлять определенные сложности, а длительная эксплуатация может быть связана с некоторыми хлопотами во время ремонта. Обычно, подобные системы монтируются на внешние стеновые проемы, т.к. в них нет внутренних аналоговых систем. Системы наслонного типа являются более выверенными, экономичными и конструктивными. Чаще всего такие системы используются в зданиях, обладающих конструкциями опорного типа (столбами) или сооружениях, которые имеют среднюю несущую стену.

Если в сооружении есть добавочные конструкции для опоры, то это дает возможность выполнить более длинный участок пролета, оснащая его конструкцией наслонного типа. Это будет актуально во время монтажа вальмовых крыш, которые имеют наклон ската до 35°.

Виды систем

Конструкция включает в себя следующие элементы:

  • Накосные элементы – монтируются по диагонали или по направлению углов проемов стен;
  • Нарожники;
  • Трапеции элементов ската;
  • Ригели;
  • Стойки и подкосы;
  • Шпренгели;
  • Прогоны и лежни.

Можно посмотреть на схему стропильной системы вальмовой крыши, чтобы было более понятны места расположения элементов и как может выглядеть ее чертеж.

Накосные диагональные стропила у четырехскатных кровель закрепляются одной стороной на нижнюю опору всей конструкции или в балку, которая продолжает ее. Другая сторона накосных стропил закрепляются на другую пару стропил. Эти элементы для вальмовых крыш по своим линейным размерам являются несколько большими, чем привычные всем комплексы. Это все из-за того, что на них прикладывается больше силового воздействия, т.к. они являются одновременным упором для нарожников.

Виды систем

Нарожники являются комплексами из стропил, которые укорачиваются по своей длине. Они фиксируются в одной точке на накосные стропила. При этом другая точка этой опоры монтируется на нижнюю опору. Когда ширина сооружения составляет более 4,5 метров, то стропильные элементы по длине компонуются одновременно несколькими элементами. Подобным образом, они переходят в разряд составных изделий.

Для того, чтобы снижать линейные размеры, возможно использование стоек и подкосов. Подобный подход к обустройству кровли дает возможность монтировать ее без использования распорок. Но в случае с коньковым устройством кровли, в котором части друг друга поддерживают, будет возможным использование подпорок. В таком варианте необходимо применять ригельные устройства.

Для того, чтобы предотвратить образования распоров в тех местах, где происходит взаимодействие плоскостей элементов конструкции с нижней опорой, выполняется горизонтальный уровень. В таких ситуациях возможно применение двух видов взаимосвязи с нижней опорой:

  • На балку, врезаемую в дополнительный брус, который располагается на нижней опоре;
  • На обвязку верхнего типа, прямо на нижнюю опору или на верховые венцы.
Виды систем

Прямиком в нижнюю опору врезаться будет нецелесообразно, т.к. от этого она будет снижать свою прочность. Ведь как раз лежень будет играть роль опор для стоек и подкосов.

Лежень устанавливается на внутренний проем стен или малые кирпичные столбы, имеющиеся в перекрытии. Иногда лежень закрепляется путем подгона деревянных подкладок, выполненных в горизонтали перекрытия. Этот способ подгона лежня дает возможность здорово упростить монтаж стоек и прогонов.

Не смотря на тип укладки лежня, который вы выберете, на первом этапе возведения необходимо выполнить гидроизоляцию. В случае, когда лежень будет укладываться на малых кирпичных столбах, его сечение может достигать до 100х150 мм. Когда лежень будет укладываться на стеновой проем или перекрытие, то его высота бывает на 5-10 см ниже. Монтаж лежня не будет нужен, когда осуществляется монтаж стропильной системы без подкосов на крыше. В таком случае, возможно будет осуществить обвязку нижней части стоек так называемыми схватками.

Элементы стропильной системы вальмовой крыши включают балку, которая выполняется из опорных частей и находится на нижней опоре параллельно, называют прогоном. Основной задачей прогона является придача всей системе дополнительную прочность. В таком случае прогон обязан быть расположен таким, чтобы у него имелась дополнительная подпорка. Между прогонами и нижней опорой наиболее оптимальной длиной будет длина не более 4,5 метров.

Виды систем

Применение прогонов в общей вальмовой конструкции обусловлено конструктивными особенностями. В первую очередь с наличием стеновых проемов и перекрытий, позволяющих закреплять расположенный продольно, по отношению к проему или закрепляющую на потолок балку, прогон.

Для обеспечения большего усиления требуется монтировать шпренгеля. При этом нужно учитывать линейные размеры пролета, который потребуется усиливать стропильными элементами. Шпренгеля изготавливаются из бруса или бревна. Накосные стропила, которые располагаются через стойку по диагонали, будут усиливать нагрузку, трансформируемую уже на шпренгель.

Делаем сами шатровую крышу

Несмотря на всю сложность конструкции шатровой кровли, сделать такой тип крыши самостоятельно вполне возможно.

Делаем сами шатровую крышу

Порядок сооружения шатровой крыши включает в себя несколько последовательно выполняемых действий:

Делаем сами шатровую крышу
  1. Создание проекта шатровой кровли и проведение всех необходимых расчётов.
  2. Приобретение требуемых материалов и приготовление инструмента.
  3. Крепление мауэрлата по всему периметру основания строения.
  4. Установка опорной балки для стропил параллельно мауэрлату (допустимое расстояние между ними 450 см).
  5. Крепление диагональных элементов, раскосов, подкосов к основе стропил.
  6. Утепление крыши.
  7. Монтаж финишной кровли и дополнительных элементов для стока, вентиляции и др.
Делаем сами шатровую крышу

Полезные советы по строительству шатровой кровли

Делаем сами шатровую крышу

Профессионалы плотницкого дела делятся советами, которые обязательно нужно принимать во внимание при строительстве шатровой крыши:

Делаем сами шатровую крышу
  • не использовать древесину разных пород;
  • не собирать несущие элементы кровли из реек размером менее 150 на 50 мм;
  • не крепить к опорной стойке коньковой части короткие детали, их закрепляют по углам;
  • обязательно применять промежуточные стропильные ноги (в центре кровли).
Делаем сами шатровую крышу

Пошаговая инструкция по возведению шатровой крыши

Делаем сами шатровую крышу

Рассмотрим строительство шатровой восьмискатной кровли на конкретном примере. Крыша будет предназначена для постройки размерами 10 на 10 метров с перегородкой посередине (несущая конструкция).

Делаем сами шатровую крышу

Делаем сами шатровую крышу

Основные части конструкции стропильной системы

Продумывая устройство стропильной системы крыши, необходимо знать, из каких деталей эта самая система состоит.

Читайте также:  Битумная лента для кровли: виды, характеристики, правила применения

#1. Мауэрлат – это как бы фундамент всей системы. Он помогает равномерно распределить нагрузку на стены.

#2. Стропильная нога определяет угол наклона ската, а также общий вид кровли, жестко фиксируя отдельные элементы.

#3. Прогон – скрепляет ноги стропил. Коньковый прогон находится вверху, боковые прогоны – сбоку.

#4. Затяжка – не дает стропильным ногам разъезжаться, соединяя их внизу.

#5. Стойки и подкосы – дают ногам стропил дополнительную устойчивость. Они упираются в лежень (который лежит внизу параллельно коньку).

#6. Обрешетка — набивается перпендикулярно стропильным ногам и представляет собой обрезные бруски или доски. Она призвана передавать всю нагрузку от кровельного материала на стропильные ноги.

#7. Конек крыши — это место соединения двух скатов крыши. Вдоль конька набивается сплошная обрешетка для усиления данной части крыши.

#8. Кобылки — применяют для создания свеса в случае если длинна стропильных ног не достаточна.

#9. Свес крыши — это элемент предназначенный для защиты от попадания на стены избыточного количества осадков.

Теперь рассмотрим такой сложный узел как стропильная ферма. Она имеет плоскую форму, а входят в нее, кроме стропил, растяжки, стойки и раскосы. Их располагают так, что нагрузки на стены внутри дома не происходит. Лишь внешние его стены являются опорами, причем нагрузка идет вертикально. Расстояние между фермами определяется расчетами. Если пролет большой, то ферма состоит из нескольких деталей. У чердака нижний пояс фермы служит в качестве потолка.

Выше приведены примеры деревянных стропильных ферм, кроме этого в некоторых случаях применяют фермы сделанные из бетона и металла.

Технология сооружения шатровых кровельных конструкций своими руками

Для качественного монтажа шатровой крыши нужно иметь опыт возведения стропильных систем, потому что работа должна быть выполнена четко и грамотно. При этом необходимы навыки использования электроинструментов. В первую очередь проводится расчет всех элементов конструкции, выбирается подходящее сечение и размер.

В расчете учитывается форма строения, ветровые нагрузки в регионе строительства и средний вес снега, а также возможность устройства жилого пространства под кровлей. После проведенных расчетов и закупки необходимых строительных материалов и инструментов можно приступать к монтажу.

Устройство мауэрлата

Для деревянного строения устройство мауэрлата делать необязательно, так как стропила укладываются на верхнюю обвязку сруба. При возведении крыши для кирпичного или бетонного здания сначала производится укладка стяжки, в которую монтируют специальные шпильки для дальнейшего крепления опорного бруса.

Технология сооружения шатровых кровельных конструкций своими руками

Затем укладывается гидроизоляция, чаще всего используют слой рубероида. На изоляцию кладут мауэрлат и закрепляют его шпильками. Брус соединяется с лежнем для обеспечения стабильной связки. Вся конструкция крепится с помощью болтов, а угловые части укрепляются скобами. По поверхности мауэрлата проводится разметка для последующей установки элементов крыши.

Читайте также:  Как качественно произвести ремонт кровли из мягких материалов

По периметру стены укладывают бортик толщиной в один кирпич, он компенсирует силу распирания.

Если план сооружения имеет большие габариты, то при расчетах учитываются деревянные балки перекрытия. Их кладут сверху на мауэрлат от одного края здания до другого. К торцевым частям балок с определенным шагом крепятся короткие выноса, которые образуют свесы над противоположными стенами. Для домов небольшой площади предварительное устройство балок необязательно.

Установка опоры и вальмовых стропилин

На этом этапе проводится монтаж центральной опоры для обеспечения четкости сборки остальных элементов. Впоследствии опора демонтируется и стропильная система будет держаться самостоятельно. Стропила изготавливаются по наслонному методу. Верхняя часть доски прикрепляется к центральной стойке, производится врубка с учетом угла ската крыши.

Нижняя часть деревянного бруса крепится к мауэрлату уголками, предварительно стропила также спиливаются. Если была установлена балочная система, то нижняя часть стропильной ноги будет упираться в карниз.

Далее по такому же принципу устанавливаются пара противоположных стропил, для установки их крест-накрест с предыдущим комплектом. Верхние концы спиливаются, закрепляются гвоздями и укрепляются уголками. Этот этап особенно важен при возведении конструкции. Если все было рассчитано и установлено правильно, в дальнейшем не возникнет проблем, и исправления не понадобятся.

Карниз устраивается по периметру здания и крепится за наружные концы балок и перпендикулярных выносов.

Технология сооружения шатровых кровельных конструкций своими руками

Монтаж диагональных стропилин

В любом углу полученного каркаса выбирается место установки диагонального бруса и делается отметка. Брус должен иметь толщину равную размерам вальмовых элементов. Его прикладывают к коньковому узлу и делают вертикальный спил на верхнем конце. Другой конец диагональной стропильной ноги укладывается и прикрепляется на мауэрлат уголками или присоединяется к карнизу.

Так же устанавливаются остальные стропила по диагонали. Нижние концы брусьев выступают за пределы контура здания, не менее чем на 50 см, если карниз не был установлен. При нехватке длины к концам стропил прикручивают дополнительные доски, которые называют кобылками. Они делаются меньшего размера и крепятся к верхней грани наклонного бруса.

Шатровая крыша: конструктивное исполнение

Шатровая четырехскатная крыша является одной из самых сложных среди прочих конструкций покрытия дома. Она отличается большим количеством узлов и соединений, многочисленными балками и стропилами. Конструктивное исполнение кровли очень красивое – она похожа на пирамиду, у которой может быть четыре или более углов. При этом обязательно стороны должны быть равнобедренными между собой.

Перед началом работы очень важно все тщательно просчитать, иначе крыша получится неправильной формы с плохой жесткостью. Чтобы Вы могли возвести такую конструкцию, здание должно иметь четкую форму правильного треугольника или многоугольника, т.к

по его углам осуществляется монтаж балок. Конечно, предварительно нужно провести расчет шатровой крыши. Сначала рассчитываем скаты. Если Ваше здание квадратное, то нужно схематично его разделить на четыре треугольника и вычислить площадь каждого из них. Вам понадобится схема или чертеж будущей крыши и дома, а также эта формула:

Sската=BC*AD/2

На картинке ниже указана инструкция.

Теперь мы можем вычислить площадь карниза: (BC+EF)/2*DG, и в конечном итоге, площадь всей крыши: (Площадь ската + Площадь свеса карниза)*4.

Многие специалисты отмечают, что шатровой крыше нужен также особый угол наклона. В среднем – это тридцать – сорок градусов. Чтобы произвести более подробный расчет веса шатровой крыши, нужно немного вспомнить геометрию старших классов.

Шатровая крыша: конструктивное исполнение

Нам понадобится формула h=OD*tg α, в ней участок OD равен половине длины отрезка BC, нужный синус и тангенс найдите в справочнике геометрических углов. Если известна высота h, то легко можно найти AD по формуле h/sin α,

И теперь, когда у нас есть AD, можно определить угол С: тангенс С=AD/DC. В этой формуле DC равняется длине наружной стены здания. После умножаем арктангенс на производное деления AD/DC и получаем величину С. В завершении расчетов также нужно определить длину диагональной стропильной доски – это отрезок AD, поделенный на синус C.

Далее инструкция требует у нас определить свес крыши. Минимальная длина равняется 30 сантиметрам, но нам нужны более детальные примеры. Внешне конструкция свеса напоминает трапецию, исходя из того, что верхнее основание мы знаем, нужно определить размер нижнего. Для шатровой кровли это можно сделать при помощи формулы С=arctg AD/DC. Если Вы разработаете более подробные чертежи или эскизы, то подсчет будет намного проще.

Общая формула площади кровли, по которой можно будет рассчитать затраты на её возведение выглядит таким образом:

{BC*AD/2 + (BC+EF)/2*DG}*4.

Все эти величины нам известны, поэтому проблем с расчетом примера возникнуть не должно. Также мы рекомендуем при подведении итогов не округлять цифры, иначе Вы можете серьезно просчитаться.

Видео: шатровая кровля для беседки

Особенности системы и расчет

Крыша с четырьмя скатами способна выдерживать высокие ветровые и снеговые нагрузки. Чтобы кровля была практичной, надежной и на отлично выполняла возложенные на нее функции, проводят точный расчет всех элементов. Уклон скатов вальмовой крыши не превышает 40°. Возведение шатровой системы предусматривает угол от 40 до 60°.

Расчет опорной конструкции основан на взаимной зависимости длины пролета, стропильного шага и сечения бруса. Второй параметр выбирается индивидуально исходя из имеющегося материала и удобства крепления. В самых протяженных конструкциях шаг стропил составляет 2,15 м, а в большинстве случаев выбирают 90 см.

Особенности системы и расчет

Расстояние определяет сечение опор. Чем дальше друг от друга разместить стропила, тем толще потребуется доска. Размер сечения зависит и от длины самих опор. Связь – прямо пропорциональная. Чтобы стропила выдерживали усилие изгиба, выбирают материал большего сечения. У 6-метровых опор с шагом 90 площадь в разрезе равна 75×200 мм, а у 3-метровых – всего 50×150.

Читайте также:  Громоотвод для дачного дома своими руками: будет ли эффект?

Материалы и крепеж

Монтаж 4-скатной кровли — трудоемкий процесс. Он требует удобной организации рабочего места и соблюдения техники безопасности. Все материалы должны находится в удобном доступе. Предварительно нужно провести обработку древесины от гниения и огня. Если пропитка была уже сделана, дерево имеет розоватый цвет.

Пиломатериалы

Для устройства стропильной системы используются преимущественно деревья хвойных пород — сосны, ели. Они произрастают на больших площадях и доступны по цене. К тому же хвойники обладают устойчивостью к гниению благодаря высокому содержанию природных антисептиков — эфирных смол и дубильных веществ. Это не значит, что защитной пропиткой можно пренебречь. Обработка повышает предел огнестойкости деревянных конструкций, продлевает срок их службы.

Для изготовления несущих элементов допускается применять пиломатериалы не ниже 2 сорта. Обрешетку можно сделать из обрезной доски 3 сорта, обязательно очищенной от обзола.

Крепеж

Стропильная система собирается и фиксируется врубками, а также дополнительным крепежом. Стыки усиливаются деревянными или металлическими накладками, зубчатыми пластинами, хомутами, уголками, скобами, резьбовыми креплениями.

Выбор крепежа зависит от материала стен:

  • В кирпичных и бетонных строениях отсутствуют большие усадочные деформации, поэтому используются жесткие соединения.
  • Новые деревянные здания подвержены сильной усадке, особенно в первые полгода. Для их компенсации применяются скользящие крепления. Они позволяют деталям крыши свободно перемещаться без критических напряжений.

Для соединения конструкций, испытывающих динамические нагрузки, гвозди предпочтительнее саморезов. Они хорошо работают на изгиб, а значит, стабильно удерживают элементы узла в нужном положении. Саморезы лучше сопротивляются выдергиванию, но боковая нагрузка может привести к их быстрому срезанию.

Рекомендуемая длина нагелей — 120 мм. Для временного крепления используются гвозди 90 мм.

Обеспечиваем гидро- и теплоизоляцию

На следующем этапе обустройства четырехскатной крыши необходимо уложить гидроизоляцию. Выполняют работу снизу вверх, минимальный нахлест составляет 10 см. Когда пленка будет надежно закреплена, поверх ее набивается контробрешетка. Ее устройство совсем несложное: к стропильным ногам просто прибиваются дополнительные бруски. Благодаря контробрешетке гидробарьер будет хорошо держаться, а сама крыша проветриваться.

Главное достоинство крыши – аэродинамика (противостояние шквальному ветру). Потоки воздуха как бы соскальзывают по скатам и не причиняют вред чердачным помещениям.

При этом сразу выделим недостаток – сложный каркас и его монтаж. Конструкция шатровой крыши – это пирамида квадратным или прямоугольным основанием. В первом случае речь идет о скате, имеющим 4 треугольника. Во втором случае – о 2-х треугольных и 2-х трапециевидных скатах. Треугольные скаты еще называют вальмой. Они, вместе с трапециевидными скатами, опираются или выходят за стены дома.

Монтаж обрешетки, пароизоляции, гидроизоляции

Обустройство разных слоев четырехскатной крыши требует внимательного отношения к каждому этапу работ.

Каждый укладываемый слой несет свою функцию, все слои в совокупности образуют единую систему, которая обеспечивает защиту сооружения.

Укладка обрешетки

Обрешетка — деревянная конструкция, состоящая из брусьев, расположенных поперек стропильных ног. Оптимальное сечение брусков обрешетки — 50х50 мм.

Перед монтажом доски обрешетки требуют обработки антисептическими средствами.

Обрешетку монтируют либо сплошным слоем, либо шагом 100-150 мм (в зависимости от внешнего покрытия).

Крепить обрешетку следует гвоздями.

Монтаж обрешетки

Монтаж пароизоляции

Пароизоляционную пленку устанавливают для того, чтобы предотвратить попадание влаги в теплоизоляционный слой. Пленку пароизоляции крепят к доскам обрешетки степлером внахлест. Места нахлеста заклеивают скотчем.

При этом необходимо следить за тем, чтобы пленка плотно прилегала к доскам. В местах оборудования труб или окон можно применять каучуковые или полиуретановые клеящие ленты.

ОСТОРОЖНО!Пароизоляционный материал не должен огибать доски обрешетки, чтобы не допустить образование мест для скопления воды.

Водяные пары имеют высокую проникающую способность, поэтому монтаж пароизоляции — очень ответственный этап работ.

Монтаж пароизоляции

Установка гидроизоляции

После монтажа утеплителя укладывают гидроизоляцию. Гидроизоляция не пропускает скопившуюся в подкровельном пространстве влагу внутрь кровельного пирога. Как и теплоизоляционную пленку, гидроизоляцию укладывают внахлест и стыки проклеивают.

Особенно важно правильно уложить пленку в коньковой части. Коньковая область наиболее подвержена скоплению паров конденсата.

Важность каждого этапа по монтажу кровли вальмовой крыши нельзя недооценивать и тем более отказаться от монтажа какого-либо элемента.

Монтаж гидроизоляции

Вальмовые крыши считаются самыми прочными и долговечными. Их устанавливали более ста лет назад, и такие конструкции зарекомендовали себя как надежные и выносливые.

Несмотря на сложность конструкции, монтаж ее можно производить самостоятельно, главное — выполнять шаг за шагом в четкой последовательности каждый этап работ и выбирать качественный, надежный материал, ведь крыша должна защищать дом не один десяток лет.