Конструктивные разновидности и основные варианты свесов кровли

Они экономичны и превосходно сопротивляются атакам атмосферных явлений. Правда стропильная система шатровой крыши возводится по особым правилам. Их стоит изучить домашним мастерам, желающим потрудиться на поприще самостоятельного кровельщика.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

Возведение дома начинают с оформления проекта. Самостоятельная разработка чертежа невозможна без:

  • изучения технологии строительства;
  • расчета ферм.

Факторы, влияющие на выбор:

  • угол наклона скатов;
  • материал вальмовой кровли;
  • вес «кровельного пирога»;
  • ветровые и снеговые нагрузки;
  • сейсмическая опасность;
  • габаритные размеры коробки дома, наличие внутренних несущих перегородок, колонн;
  • планирование организации мансардного помещения.

Уклон скатов определятся не только из эстетических соображений. Важно найти золотую середину между положительным визуальным восприятием и сохранением надежности, функциональности конструкции. Величина угла тесно взаимосвязана практически со всеми вышеуказанными факторами:

  • Применение всех видов кровельных материалов ограничено диапазоном этого параметра.
  • Чем меньше угол наклона, тем незначительнее воздействие ветровой нагрузки.
  • Увеличение до 45-60° гарантирует самостоятельный сход осадков. Воздействие снежного покрова минимизируется.
  • Уменьшая угол наклона, получаем снижение площади и веса всей системы. Падает расход тепловой энергии для прогрева чердачного пространства.
  • Организация мансардного этажа маловероятна при малой величине наклона.

Виды стропильных ферм

1. Наслонная – конструкция вальмовой крыши выполняется с опорой на:

  • внешние стены (мауэрлат);
  • прогон (коньковый);
  • на внутренние несущие перегородки, колонны внутри дома через лежень.

Распределение нагрузки происходит за счет установки дополнительных стоек под коньковый брус. Лежень разделяет давление по всей поверхности внутренней перегородки (колонны).

2. Висячая – применяется для строений с максимальным размером фундамента до 6 ~7 метров. Стропилы опираются на стены. Распределение нагрузки с помощью стоек, затяжки, ригеля, подкосов. Для вальмовых крыш такой вид редко используется.

Инструкция по расчету стропильной системы

Выполнение чертежа четырехскатной крыши невозможно без совершения математических расчетов.

1. Размер прогона – определяется исходя из габаритов дома. Стандартное решение: длина за минусом ширины. Середина конькового бруса расположена четко над пересечением диагоналей основания. Линия прогона параллельна фронтальным стенам.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

2. Высота конька: Н = b х tgα. b – половина длины торцевых стен дома, α – уклон скатов. Числовое значение тангенса определяется по таблице Брадиса.

3. Размер центральных и промежуточных стропил ската: = √( Н² + b²).

4. Длина центральной стропильной ноги вальмы: = √( Н² + b²). При нестандартном выборе размера конька величина b определяется как половина разницы длин дома и прогона.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

5. Размер диагональных элементов: = √ (² + b²).

6. Вычисление длин нарожников – используется свойство подобных треугольников. Если углы равны, по одной из сторон выполняется пропорция длин, то будет соблюдаться соотношение остальных составляющих фигуры: D = 3/4 C, значит: Lнар = х 3/4.

7. Расстояние между стропилами зависит от выбора:

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы
  • Размеров сечения, качества древесины. Чем слабее материал, тем меньше должен быть шаг.
  • Наличия, вида теплоизоляционного слоя – определяется удобством монтажа утеплителя (60-120 см).
  • Кровельного материала, его веса и геометрии. Чем больше общая масса, тем меньше шаг. Как и с теплоизоляцией, учитывают размеры листа.

Минимальный шаг между фермами – 60 см, максимальный – 2 метра.

8. Формирование и расчет свесов зависят от предпочтений жильцов и высоты дома. Минимальный размер для 1-этажного строения – 500 мм. Задача – защитить стены от атмосферных осадков.

Преимущества

Шатровая крыша достаточно сложна в проектировании и трудоемка в монтаже, но, посмотрев на окружающие дома, можно увидеть, что она весьма популярна. Использование в проектах конструкции шатровой крыши дизайнеры объясняют ее преимуществами:

  1. Превосходные аэродинамические свойства, позволяющие шатровой крыше противостоять шквалистым и даже ураганным порывам ветра, без опасения срывания кровельного материала и обрушения чердака.
  2. Конструкция шатровой крыши с ее крутыми скатами позволяет забыть о таком малоприятном, рутинном мероприятии, как очистка кровли от снега.
  3. Шатровая крыша оставляет возможность обустройства просторного, жилого мансардного помещения. Однако ввиду отсутствия фронтонов, придется устанавливать дорогостоящие мансардные окна, которые монтируются прямо на скат.
  4. Оригинальный дизайн выделяет дома с шатровой четырехскатной крышей из рядов однотипных проектов с двухскатной треугольной кровлей.
Преимущества

Стропилины шатровой кровли: укороченные и диагональные

Упор накосных стропильных ног на прогон в центре шатровой крыши

Угловые части домостроения и верхняя часть кровли шатрового типа соединяются накосными/диагональными стропилинами – обязательной деталью крыш с четырьмя скатными плоскостями. Они являются самыми протяженными и нагруженные детали такой стропиловочной конструкции. Затем на них опираются укороченные стропилины, называющиеся — нарожники. Эти элементы формируют треугольные поверхности скатов у такой кровли — вальмы. Когда протяженность диагональной стропилины превышает 4,5 м, ее изготавливают из 2 досок, сшиваемых 1 м отрезком такого же, как и сами стропилины, деревянного стройматериала. Доска, из которой будет строиться стропиловочный каркас утепленной кровли, должна иметь достаточную ширину, с учетом будущего вентзазора 3 см. Он формируется верхней скатной поверхностью стропиловочной системы и теплоизолирующими элементами. Когда имеющиеся в продаже стройматериалы не обеспечивают получение нужного вентзазора, тогда к наружным частям стропилин прикрепляют брусочную контробрешеточную конструкцию.

Читайте также:  Чем лучше покрыть крышу на даче недорого — выбор материалов

Это тоже важно знать: Стропила для двухскатной крыши своими руками

От чего зависит угол наклона односкатной крыши

Различают плоские (до 5 градусов к горизонтали), малоуклонные (5…30 градусов) и крутоуклонные (свыше 30 градусов) односкатные крыши. При этом плоские и малоуклонные крыши требуют устройства очень тщательной гидроизоляции и отвода воды – это связано с тем, что снег на таких поверхностях задерживается и начинает таять снизу, от тепла, излучаемого домом.

Снеговые и ветровые нагрузки

Эти параметры имеют большое значение при выборе угла наклона.

Считается, что с крыши, имеющей уклон менее 20 градусов, снег не сползает, остается лежать на поверхности. При большем уклоне сохранность снежного покрова зависит от типа кровельного материала. На крышах с углом наклона более 50 градусов снежный покров не задерживается, вне зависимости от покрытия, кроме определенных случаев (немедленное оледенение, сложные конструкции).

Необходимость учитывать вес снегового покрова связана с расчетом крыши на прочность, поэтому до начала проектирования необходимо уточнить снеговые нагрузки данного региона. Информацию можно найти в СП , раздел 10 «Снеговые нагрузки». Там же в разделе «Воздействия ветра» есть данные для расчета ветровой нагрузки.

Упрощенно «прикинуть» снеговую нагрузку можно по карте РФ (районирование территории по весу снегового покрова и ветровые районы). Следует понимать: эти данные упрощены и не учитывают возможных нюансов, связанных с преобладающими ветрами, характером местности и другими факторами.

Ветровая нагрузка считается в том числе с учетом высоты здания и зоны его расположения. Зона А – открытые пространства, зона В – лесные массивы, городская плотная застройка.

При высоте постройки менее 10 м допустимо не принимать во внимание ветровую нагрузку, за исключением зданий, расположенных на больших открытых пространствах.

При расчете оптимального угла наклона конструкции необходимо учитывать:

  • для снижения ветровой нагрузки необходимо уменьшать угол ската;
  • для снижения снеговой нагрузки (обеспечение соскальзывания снега) следует увеличивать угол.

Таким образом, принятое решение – компромисс между желанием избавиться от регулярной чистки крыши от снега и нежеланием заново настилать сорванное ветром покрытие. Примеры расчета с учетом снеговой и ветровой нагрузки показаны ниже.

Выбор типа покрытия

В зависимости от того, насколько круто скат наклонен к горизонтали, можно выбрать тот или иной кровельный материал. Иногда встречается обратная задача – кровельный материал уже выбран, теперь необходимо определить допустимый угол наклона.

Более детально перечислены допустимые и обычно применимые углы кровли для разных материалов в таблице ниже.

Внимание: для крутоуклонных крыш неприменимы тяжелые хрупкие материалы! Также необходимо учитывать надежность крепления отдельных элементов и правильно рассчитывать гидроизоляцию!

Вес кровельного материала можно принять ориентировочно по таблице ниже или выяснить самостоятельно у производителя/продавца.

Важно: при расчете стоит опираться на максимальную цифру, это даст необходимый запас прочности конструкции!

Утепление и гидроизоляция

Здесь только одно правило: чем меньше угол наклона крыши, тем тщательнее должна быть гидроизоляция. Так, для плоских и малоуклонных конструкций необходимо устраивать двухслойную изоляцию с тщательной проклейкой стыков и обязательной укладкой полотнищ (рулонов, пленки) внахлест с запасом не менее 20 см.

Утепление крыши зависит от региона проживания, его температурного диапазона, планируемой эксплуатации помещений под кровлей, отопления здания в целом и других нюансов. Расчет теплоизоляции здесь подробно излагаться не будет.

Тип и удельный вес выбранных материалов необходимо определить заранее, это требуется для расчета сборной нагрузки от «кровельного пирога» на общую конструкцию и несущие стены.

Устройство шатровой конструкции

Четырехскатная шатровая крыша и стропильная система могут быть устроены двумя способами: висячим или наклонным. Комплекс стропил наклонного типа считается наиболее экономичным и простым в устройстве. Основные конструкционные элементы шатровой крыши состоят из:

  • Коньковый узел — элемент, где происходит соединение всех стропильных ног, образуя ее точку вершины;
  • Наличие ската треугольной формы, стропила выполняют поддержку и образуют поверхность конструкции. Угол наклона должен равняться 20-50 градусов независимо от количества углов крыши;
  • Свесы — данный элемент выполняет защитную функцию здания от осадков и ветровых порывов. Кобылки и стропильные ноги отвечают за качественное формирование свесов.
Устройство шатровой конструкции

Для информации! Свесы способны надежно защитить здание при условии допустимой длины элемента, поэтому выполняя расчеты учитывайте длину свеса не менее 50 см.

  • Кровельное покрытие — строительный материал, покрывающий стропильную систему всей конструкции. Основная задача кровельного материала — защита всей плоскости от проникновения снега, дождя и холода. Чаще всего в качестве материала используют металлочерепицу, шифер, рубероид, ондулин.
  • Стропильная система — важный элемент шатровой конструкции, выполняет функцию поддержки, способна отражать нагрузку и предотвращает разрушение фундамента, несущих элементов сооружения;
  • Система водостока — отвечает за беспрепятственный выход влаги в ливневую канализацию. Комплекс включает в себя вертикальные трубы, воронки и желобы.
Читайте также:  Водопровод из полипропиленовых труб на даче

Расчет стропильной системы

Расчет стропильной системы включает в себя ряд параметров:

  1. Выбор кровельного материала (ондулин, натуральная черепица, металлочерепица и др.), его вес
  2. Вес внутренних отделочных материалов
  3. Вес конструкции
  4. Расчет сечения балок
  5. Внешние погодные воздействия на крышу в данном регионе и др.

Расчет шага стропильных ног

Расчет стропильной системы

Пример расчета шага стропил под металлочерепичное покрытие.

Шаг стропильных ног – расстояние между двумя соседними стропилами. Обычно минимальным считается расстояние в 600 мм, максимальным – в 1000 мм.

Расчет расстояния между ногами производится следующим образом:

  1. Измеряем длину ската крыши по карнизу
  2. Делим полученную длину на шаг ноги в метрах (если выбрано расстояние в 1000 мм, то на 1, 600 мм – на 0,6)
  3. Прибавляем единицу
  4. Округляем до целого числа в большую сторону – получаем количество стропил на один скат крыши
  5. Затем длину ската делим на полученное количество деревянных стропил
  6. Получаем шаг стропил (это их межосевое расстояние)

Пример:

Длина ската кровли – 16,5 м. Выбранный шаг – 1 м.

Расчет имеет следующий вид:

16,5/1 = 16,5; 16,5+1 = 17,5; 17,5 округляем до целого числа, получаем 18; 16,5/18 = 0,92 (м)

Узлы крепления стропильной системы

Расчет стропильной системы

Расчет по данной методике является общим и не учитывает особенностей кровельного материала. Для каждого вида кровельного покрытия существуют определенные рекомендации. Например, под шиферное покрытие можно выбрать стропила сечением 50*100 мм и произвести их монтаж на расстоянии 700 мм (600-800) мм. А для обрешетки (обрешетка – решетчатый каркас или сплошной настил, устанавливается поверх стропильных ног) используют брус из дерева сечением 50*50 мм или доску – 25*100 мм.

Рассмотрим монтаж каркаса стропильной системы и шаг между стропилами под покрытием из керамической черепицы. Вес керамической черепицы составляет, примерно, 50 кг на 1 квадратный м кровли (что в 10 раз больше, чем в случае с металлочерепицей). Стропила выбираются из сухой древесины, влажностью не более 15 процентов. Сечение бруса – 50*150 мм (для пущей надежности – 60*180 мм). Выбираем шаг стропильных ног – 800 мм (если угол наклона равен 15 градусам), 1300 мм (угол наклона – 75 градусов). При угле наклона меньше 45 градусов, чтобы крыша смогла выдержать человека, стропильная система должна иметь шаг не более 800 мм. Чем круче уклон кровли, тем он больше. Также учитывается и длина стропил. Для установки деревянных стропил с максимальной длиной требуется минимальное расстояние между ними. Всегда следует помнить, что стропильная система должна иметь некоторый запас прочности.

Конструкция шатровой крыши

В основе конструкции обязательно присутствует мауэрлат (мощный брус или бревно), сбитый в цельную раму по форме основания и уложенный поверх армопояса. Вся система стропил привязана к мауэрлату. Выглядит она как четыре наклонных бруса сечением 50 на 100 мм, скреплённых в центре крыши (размер бруса зависит от габаритов и веса будущей кровли). Если дом сложен из камня или кирпича, в качестве мауэрлата выступает верхняя обвязка стеновой панели, в деревянных постройках — верхний венец сруба. Мауэрлат обязательно гидроизолируют (например, рубероидом). Потом его закрепляют на внутренней верхней части подготовленных и выровненных стен.

Конструкция шатровой крыши

Коньковый узел шатровой крыши соединяется в одной точке

Постройка четырёхскатной крыши требует использования большого количества деревянных элементов. Перед использованием их следует обработать противопожарным и антисептическим средством.

Для возведения строений с эркером шатровая крыша не подходит, так как форма коробки у неё квадратная. Поэтому обычно используется полувальмовый тип крыши.

Виды стропильных систем для шатровой крыши

Конструкция шатровой крыши

По своей структуре стропильная система будущей шатровой крыши бывает или наслонной, или висячей. Висячая стропильная система отличается тем, что её балки опираются прямо на стены. Она чаще всего применяется при большом размере пролётов, когда другой опоры нет, а подпорки не предусмотрены. При таком варианте образуется горизонтальная распирающая сила, и чтобы её уменьшить, используют затяжки.

Наслонную систему не рекомендуется использовать при угле скатов свыше 40°

Процесс строительства и ремонта такой крыши сложен, поэтому обычно предпочтение отдаётся наслонной стропильной системе. Она более удобна с точки зрения монтажа и эксплуатации, а нагрузка на стены практически отсутствует. Для её установки подойдёт крыша, имеющая наклон не более 40 градусов. Для монтажа необходима несущая внутренняя стена или дополнительные опоры по центру крыши. Распоры на стены в этом случае не нужны, так как у крыши имеются опоры на пике и на стропильных ногах.

Конструкция шатровой крыши

Благодаря дополнительным опорам наслонная стропильная система более удобна для монтажа и эксплуатации

Допустимый размер пролёта — около 4,5 м. Если он больше и одной центральной опорой ограничиться нельзя, то устанавливаются подкосы.

Конструкция шатровой крыши

Подкосы — это опоры для стропильных ног

Элементы стропильной конструкции

В стропильную систему шатровой крыши входят следующие основные элементы:

  • мауэрлат — опорный каркас для нижней части стропил;
  • диагональные или накосные стропила, установленные по углам основного каркаса;
  • нарожники — укорочённые стропила, прикрепляемые к накосным;
  • стойки и подкосы — опоры для стропильных ног;
  • лежни — укладываются на столбики из кирпича в качестве подпорок для подкосов и стоек;
  • ригели для упора стропильных ног друг в друга возле пика;
  • прогоны — параллельные мауэрлату балки (используются в зависимости от типа конструкции и имеющихся опор);
  • шпренгели — дополнительные опоры для придания постройке жёсткости.
Конструкция шатровой крыши

Стропильная система из металлического профиля

Стропила из металлических ферм обладают большой прочностью и выдерживают значительные нагрузки, что делает здание более долговечным. Металлические фермы можно эксплуатировать более 100 лет. Обычно их используют, если длина скатов превышает 10 метров. Собрать такую конструкцию проще, чем деревянный каркас, так как можно приобрести уже готовые для монтажа элементы. Минус металлических ферм только в том, что их сложнее утеплять. На них появляется конденсат, который оказывает разрушительное воздействие на кровельный пирог. Поэтому для жилых строений предпочтительнее также комбинировать металлические и деревянные стропила. Но при этом деревянные части должны быть хорошо обработаны антисептическими средствами.

Читайте также:  7. Вентиляция, кондиционирование и воздушное отопление

Металлические стропила чаще используются для промышленных зданий

Разновидности, типы и виды

Разновидности вальмовых крыш:

  1. Классическая четырехскатная. Диагональные планки под треугольные фронтоны опираются на балку конька. Свесы кровли находятся на одной отметке по высоте. Скаты на чертежах имеют форму равнобедренных треугольников и трапеций.
  2.  Шатровая четырехскатная. Каркас представляет собой правильную пирамиду с квадратным основанием. Диагональные стропила сходятся в одной точке. Балка конька отсутствует. Скаты «состоят» из четырех треугольников. Шатровую вальмовую крышу делают для равных по длине стен дома. Всю нагрузку от кровли, осадков и ветра принимают на себя диагональные и центральные опорные балки. Расчет, чертеж и монтаж такой конструкции сделать сложно.
  3.  Полувальмовая. Различают два подвида такой крыши: датскую и голландскую. В первом варианте пара скатов над входом в дом и сзади него представляют собой сложные шести- или восьмиугольники на чертеже. Вальмы по бокам усекаются сверху и упираются в миниатюрные фронтоны.

Голландская полувальмовая крыша более практична, чем датская, так как под ней размещается полноценный мансардный этаж. Потолок скошен с двух сторон, а не с четырех. Скаты имеют разную высоту, вальмы обрезаны снизу. Привлекательным внешним видом отличаются голландские крыши с эркером и мансардными окнами.

Существуют ломаные вальмовые четырехскатные крыши. Скаты в них имеют разные геометрические формы и расходятся под углами 10–60°. Ломаные вальмовые крыши есть у многих дворцов и поместий. Конструкция позволяет использовать пространство мансарды под жилые комнаты. Однако составление чертежа, расчет и возведение ломаной вальмовой крыши – сложная задача.

Выбираем материал для подшивки карнизов

Ассортимент материалов, которые можно использовать для подшивки карнизов, в наши дни исключительно широк.

Безусловно, каждый из материалов имеет много и достоинств, и недостатков.

И выбирать материал следует в зависимости от материала кровли.

Следует сказать, что какой материал бы вы не выбрали, он в полной мере защитит кровельный карниз от атмосферной влаги, обеспечивает вентилирование кровли и ее утепление.

Софиты

Софиты на сегодняшний день являются самым популярным материалом для подшивки.

Следует сказать, что этот материал никуда больше не используют.

Так как предназначен исключительно для подшивки карнизов.

По своей сути материал является панелями из пластика, которые по внешнему виду напоминают сайдинг.

Но в этих панелях при их производстве изготавливают вентиляционные изделия.

От обычного сайдинга софиты отличаются наличием в составе ультрафиолет – стабилизаторов, которые делают материал невосприимчивым к ультрафиолету солнечных лучей.

Софиты из меди

Это материал, имеющий исключительно презентабельный и эстетичный внешний вид.

Такой материал отличается исключительной долговечностью, высокими прочностными характеристиками и огнестойкостью.

Недостаток у медных софитов всего один – высокая стоимость.

Софиты алюминиевые

Софиты, которые отличаются эластичностью, пожаростойкостью и малым весом.

При необходимости можно элементарно такое изделие заменить.

Стойкость краски алюминиевого софита очень хороша.

И даже под воздействием лучей Солнца не изменяется насыщенность цвета изделия.

Недостатков у алюминиевого софита также немного.

Вернее, всего один – несколько скудная цветовая гамма.

Софиты оцинкованные

Отличаются исключительной долговечностью и в дополнительном уходе не нуждаются.

Также такие софиты отличаются прочностью, не боятся огня и влаги.

Но недостаток у таких изделий тоже имеется.

Это большой вес.

Поэтому процесс их монтажа является более трудоемким, чем у софитов из другого материала.

Комбинированные стропила

В ряде случаев в строительстве приходится иметь дело с обустройством стропильных систем для многоскатных, ломаных и прочих сложных кровель. Такая работа довольна сложна и требует особого мастерства и умения. Обычно в подобных ситуациях используется чередование висячих и наслонных стропильных конструкций.

С целью повысить жёсткость сооружения снизу от конькового прогона производится установка стойки с подкосами. В результате, промежуток между боковыми опорами становится возможным увеличить до 10-12 метров.