Как сделать 4-х скатную крышу: устройство, узлы

Вальмовая крыша

Важными в чертежах четырехскатной вальмовой крыши являются узлы соединений основных элементов конструкций:

•  Крепление диагональных и рядовых стропил к мауэрлату;
•  Соединение концов конька с балками;
•  Крепление кобылки к стропильной ноге. При ее отсутствии – детализация на чертеже запила доски для соединения с мауэрлатом.
•  Установка нарожников.

Следующим этапом в проектировании четырехскатной вальмовой крыши будет нанесение слуховых или мансардных окон, отверстий вентиляционных труб, дымоходов на чертеж. Эти проемы в каркасе обрамляют деревянными брусками. Кровля укладывается на «пирог» из теплоизоляции. На балки натягивается пароизоляционная пленка, поверх нее устанавливают крепление обрешетки. Укладывается утеплитель, а следом за ним – рейки контробрешетки. Завершающий этап зависит от кровельного материала.

Конструкция

На четырехскатную крышу здания помимо постоянной нагрузки от кровли, каркаса и утеплителя воздействует ветер и осадки. От максимального количества снега, выпадающего зимой в регионе строительства, зависят такие показатели:

•  Тип кровельного материала, следовательно, и вид обрешетки;
•  Размер сечения бруса;
•  Количество поддерживающих элементов в конструкции.

Расчет постоянной нагрузки G на четырехскатную крышу производится путем сложения веса всех материалов в кровельном пироге на 1 кв.м. Полученное значение по СНИПу необходимо умножить на коэффициент 1,1 для запаса прочности.

Ветровая нагрузка рассчитывается по формуле: W=Wo×k×с,

где Wo – ветровое давление, которое можно взять из справочника для определенной местности;

k – коэффициент, учитывающий изменение по высоте ветрового давления;

с – коэффициент аэродинамический (принимаем равным 0,8).

Формула расчета снеговой нагрузки представляет собой значение из справочника для города постройки, умноженного на коэффициент, зависящий от уклона скатов. Дальнейший расчет покажет подходящее сечение балки для каркаса четырехскатной вальмовой крыши, а также необходимость укрепления конструкции дополнительной опорой.

Полученные нагрузки стоит сложить и умножить на грузовую площадь стропильной ноги. Чтобы узнать линейную распределенную нагрузку по длине балки, необходимо будет поделить полученное значение суммарной нагрузки на длину элемента.

Расчет площади скатов вальмовой крыши

Чтобы составить смету кровли, необходимо знать, сколько понадобится материала. Для этого «разбивают» четырехскатную крышу на плоские геометрические фигуры и вычисляют площадь каждой из них. Исходные данные берут из чертежей: высоту конька или углы наклона, расстояние между стеной и свесом, габариты здания.

Для простой шатровой четырехскатной крыши делают расчет площади одного равнобедренного треугольника и умножают полученное значение на 4. Следует учитывать, что посчитать площадь от конька до карниза на чертеже с точностью до кв.см – невозможно. Расчетами определяют приближенное количество материала.

В примере ниже чертеж и расчет четырехскатной шатровой крыши с длиной свеса крыши в 1 метр, углом уклона 50°для здания со стенами размерами 5,25м.

Количество кровельного покрытия на дом

Кровельное покрытие имеет разные формы и соответственно укладывают его по-разному. Алгоритм подсчёта количества кровельного покрытия можно выразить следующим образом:

• Sкр – искомая площадь вальмовой кровли;
• Sв – площадь вальмы;
• Sтр – площадь бокового ската;
• b – основание вальмы;
• h — её высота,
• h1 – высота трапеции;
• a1 – длина конька;
• b1 – длина нижнего карниза с учётом свесов.

Если исходить из площади всей кровли 4-хскатной крыши, то можно рассчитать только площадь лицевой поверхности элементов покрытия кровли. Между тем определённая часть поверхности материала будет скрыта перехлёстами плиток или панелей при их креплении на крыше.

То есть, реальная потребность в площади материала будет превышать общую площадь кровли.

Поэтому для грамотного расчета необходимого количества материала в норму расхода на единицу площади скатов закладывают коэффициент запаса.

Например, для профлиста шириной 850 мм лицевая размер составит 750 мм за счёт перехлёста волн панелей. По длине панели перекрываются с обеих сторон на 50 мм.

Отсюда вывод, что одна панель профлиста размером 3000 х 850 мм при укладке её на крышу «теряет» полезную площадь в размере (0,85 – 0,75) х (0,5 х 2) = 0,1 м2.

Но ещё надо учитывать дополнительный расход материала при крое для граничных участков. Следовательно, при подсчёте потребности кровельного материала нужно площадь крыши умножить на коэффициент 1,2 и разделить на площадь одной панели профнастила.

Расчет стропильной системы

Монтаж вальмовой стропильной системы должен начинаться с расчетов параметров конструкции и чертежа. Основной целью этого мероприятия является выбор правильных материалов, способных нести вес всех материалов, нагрузку ветра и осадков. Главные величины, которые необходимо узнать для построения вальмовой кровли, это угол скатов и высота конька крыши.

Расчет угла наклона скатов и высоты конька

Угол наклона стропильной системы крыши может находиться в пределах 20-60°. Однако, угол меньше 35° не позволит создать под кровлей помещение с достаточной высотой потолка. Поэтому наклон крыши в 20-35° подойдет для хозяйственных построек.

Крыши жилых домов целесообразно устраивать под углом 40-60°. Выбор конкретной величины зависит от погодных условий региона. При снежных зимах лучше выбрать более острую конструкцию – снег с ее скатов будет лучше сходить. При больших ветреных нагрузках кровлю лучше делать более пологой, для избежания ее переворачивания.

Чем больше угол наклона кровли, тем сложнее ее схема и больше расход материалов на ее возведение.

Вычисление угла наклона и высоты конька, которые находятся в прямой зависимости друг от друга, возможно двумя способами:

• Если угол наклона выбран заранее: высота конька вычисляется как величина тангенса угла умноженной на половину ширины кровли;
• При заданной высоте конькового бруса: угол наклона равен высоте коньке, умноженной на 2 и поделенной на ширину здания.

Длина стропил

Размеры всех типов стропил вычисляются с применением теоремы Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Остается разобраться какие значения элементов стропильной системы в каждом конкретном случае будут катетами, а какие гипотенузой.

• Центральные стропила выполняют роль гипотенузы в треугольнике с катетами, равными высоте коньковой балки и половине ширины крыши. Промежуточные стропила, расположенные на трапециевидном скате, имеют такую же длину;
• Величина центральных вальмовых стропил зависит от расположения конька. Как правило, конек равноудален от всех трех стен;
• Для нахождения длины угловых стропильных ног необходимо выбрать треугольник, в котором данный элемент является гипотенузой, а катетами являются центральная вальмовая стропильная нога и половина размера кровли;
• Для вычисления длины укороченных стропил необходимо знать шаг стропил.

Расчет шага стропильной системы

Расстояние между стропилами зависит от ширины дома и планов на подкровельное пространство.

Чем длиннее стропильные ноги, тем короче и шаг.

При планировании теплой комнаты шаг системы будет зависеть от выбранного утеплителя, так как он поставляется в определенных размерах:

• Минеральная вата подразумевает расстояние в 58 см;
• Пенополистирол требует шага в 60 см;
• Полиуретановая пена может использоваться при любом шаге.

На выбор шага влияет и наличие мансардных окон: расстояние между стропилами должно быть на 5-6 см больше ширины оконного проема.

Выбор сечения стропил

В зависимости от полученных данных выбирается материал для стропил. В любом случае предпочтительнее выбрать доски и брусья из хвойных пород деревьев, с влажностью не больше 22% без сучков и трещин. Все деревянные элементы будущей кровли должны быть обработаны специальным антисептиком для защиты древесины от гнили и вредителей.

Сечение стропил находится в зависимости от расстояния между ними и длины пролетов. Приведем общие сведения, рассчитанные для шага в 90 см:

• Длина стропильной ноги менее 3 м – сечение 50*150 мм;
• Менее 4 м – 50*200 мм;
• Менее 5 м – 75*175 мм;
• Менее 6 м – 75*200 мм.

При увеличении шага данные значения будут увеличиваться. Все усиливающие элементы всегда берутся большего сечения. Угловые стропила изготавливаются сдвоенными, так как несут гораздо большую нагрузку, чем остальные.

Площадь кровли

Схема кровли при своем создании требует и учета площади кровли и веса кровельного материала. Площадь вальмовой конструкции складывается из площадей своих простых фигур (треугольник и трапеция). Для расчета площади последней удобнее разбить ее на составные части (квадрат или прямоугольник и примыкающие к нему треугольники).

Расчет площадей фигур происходит по простым геометрическим формулам: площадь треугольника как половина основания, умноженная на высоту фигуры, площадь прямоугольника как произведение его двух сторон. Так как ранее размеры всех элементов системы уже были найдены, этот шаг не вызовет никаких затруднений.

Данные о площади позволят купить необходимое количество кровельного материала (не забудьте прибавить к полученному числу 15% для запаса) и вес кровли. От последнего значения также будут зависеть сечения элементов стропильной конструкции.

Классификация вальмовых крыш

Различия в форме зданий, а также требования к функциональности и практичности традиционной вальмовой кровли способствовали появлению множества вариаций. Если не рассматривать самые экзотические из них, то можно выделить несколько основных типов четырёхскатных крыш.

1. Традиционная вальмовая кровля, боковые скаты которой доходят до уровня карниза. Для сооружения её основных поверхностей применяют прямые стропила, а рёбра вальм образуют брусья, отходящие от окончаний конька. Проработанная конструкция и распределение веса кровли на увеличенную площадь позволяет не только расположить свесы на одной линии, но и увеличить их вылет. Благодаря этому фасад здания надёжно защищается от дождя даже при сильных порывах ветра.

   В скаты классической вальмовой крыши нередко встраивают элементы остекления

2. Шатровую крышу можно установить на дом, который в плане имеет форму квадрата. Особенностью такой конструкции являются скаты одинаковой конфигурации. Их рёбра сходятся в одну точку, а вальмы имеют форму равнобедренных треугольников.

   Шатровые крыши широко используются в современном индивидуальном строительстве

3. Полувальмовые крыши получили своё название из-за укороченных вальм. В отличие от традиционной кровли, их длина уменьшается в 1.5–3 раза по сравнению с размерами основных скатов.

   Боковые скаты полувальмовых крыш имеют укороченную длину, поэтому до линии карниза не достают

4. Датская полувальмовая кровля имеет небольшой фронтон под коньком и короткую вальму со стороны карниза. Подобная конструкция позволяет устанавливать элементы вентиляции и освещения непосредственно в вертикальный торец кровли, тем самым исключая необходимость в установке мансардных окон.

   Датский проект хорош тем, что позволяет с лёгкостью обустраивать чердачные помещения

5. Полувальмовая голландская крыша имеет вертикальный фронтон, разделяющий вальму на два коротких ската. Стропильная система «голландки» хоть и имеет повышенную сложность, но зато позволяет сделать более просторным и практичным чердачное помещение. Кроме того, эта конструкция отлично подходит для монтажа вертикального остекления в мансарде.

   Построенная по голландскому проекту крыша пока ещё редко встречается в нашей местности

6. Ломаная четырёхскатная крыша имеет несколько скатов разного размера на одном склоне. Благодаря их различному наклону удаётся увеличить объём подкровельного пространства. Хоть ломаную конструкцию и нельзя назвать простой, дома с такой кровлей встречаются очень часто. Причиной популярности является возможность обустроить дополнительные жилые комнаты на верхнем ярусе. По этой причине крышу с ломаными скатами нередко называют мансардной.

   Ломаная крыша несколько утяжеляет архитектуру здания, но зато позволяет обустроить несколько жилых помещений в чердачном пространстве

Существуют и более сложные сооружения из множества вальм, а также те, в которых четырёхскатная крыша комбинируется с кровельными системами других типов. Проектирование и монтаж такой кровли требует многолетнего опыта и знаний, поэтому строительство мудрёной крыши лучше поручить специалистам.

Устройство шатровой крыши

Шатровая крыша среди строителей рассматривается как вальмовая четырехскатная конструкция, где коньковый узел из линии преобразовался в точку. Идеальная симметрия кровли возможна только на квадратной коробке.

Каркас кровли состоит из следующих элементов:

• Верхушкой крыши является коньковый узел, напоминающий пик. Он образуется на стыке стропильных ног. Поддерживает все элементы вертикальный опорный столб. Ему попадает основная часть нагрузки от кровельного пирога.

• Четыре треугольных ската, как видно на фото, могут лежать под наклоном от 20 до 50о. Опытные строители считают оптимальный угол скатов 40о.

• Каркас стропильной системы удерживает на себе весь вес кровельного пирога и образует форму скатов. Образованные каркасом геометрические фигуры в виде одинаковых треугольников придают шатровой крыше прочность.

• Кровельный пирог состоит из гидроизоляции, контробрешетки, обрешетки и основного покрытия, в качестве которого может быть металлочерепица, ондулин, шифер и другие подобные материалы. При обустройстве теплого чердака, в состав кровельного пирога добавляют слой теплоизоляции и пароизоляции.

• Свесы являются продолжением кровли и выступают за пределы коробки здания, что можно увидеть на фото. Они защищают фасад от осадков. Оптимальная длина свеса считается 400–500 мм.

Вот в принципе и вся схема шатровой крыши.

Совет! В зависимости от планировки шатровую конструкцию изготавливают из наслонных или висячих стропил. Но если угол уклона скатов больше 40о, желательно монтировать висячий тип стропил.

Нахождение угла наклона с учетом всех нагрузок

Угол наклона кровли определяют по СНиПу 2.01.07-85 в соответствии с табличным нормативом снеговой нагрузки с привязкой по карте к месту строительства дома.

Наклон можно изменять только в большую сторону. Корректировку проводят, если рекомендуемый угол для кровельного материала больше табличного параметра. В районах с сильными ветровыми нагрузками применяют специальный коэффициент запаса. Обычно он равен 1,2.

Оптимальный угол наклона подбирается с учетом:

• Ожидаемого веса пирога и бюджета строительства. Траты и вес каркаса растут одновременно с уклоном.
• Ветровых нагрузок. Из-за отсутствия фронтонных свесов вальмовые крыши имеют низкую парусность, при стандартной (в пределах 40-70 мм, не более) длине свеса и низкой вероятности возникновения ураганов данными нагрузками можно пренебречь. В регионах с сильными ветрами влияние данной нагрузки на кровлю учитывается при уклоне более 27°.
• Требований производителей кровельных материалов. Оптимальный уклон для большинства видов варьируется от 20 до 45°.
• Необходимости использования внутреннего пространства Чем круче уклон, тем меньше места остается под кровлей, но подъем должен быть достаточным для свободного перемещения.
• Веса снежного покрова. Данный критерий имеет решающее влияние, при отсутствии возможности схода снега нагрузка на скаты увеличивается до полутонны на 1 м2 и более. В регионах с обильными снегопадами уклон скатов таких крыш составляет как минимум 40 °, лучше – 60 (именно при таком угле снеговой нагрузкой можно пренебречь, в остальных случаях она прибавляется с поправочным коэф. от 1 до 0,33).

Более подробно о расчете угла наклона скатной крыши можно прочитать здесь.

Как сделать четырехскатную крышу дома своими руками?

Возведение конструкции четырехскатной крыши своими руками, чертежи и фото, изложенные в Интернете, помогут в данном вопросе, является трудоемким, но выполнимым процессом, который требует правильных расчетов и определенной последовательности действий.

Схема стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

Стропильная система кровли является мощным и прочным каркасом, способным выдержать все нагрузки кровли, в том числе кровельного пирога и кровельного покрытия. Надежность и прочность кровли зависит от правильного и точного расчета нагрузки на стропильную систему.

Она должна выдерживать постоянные и временные воздействия. К постоянным относится вес крыши, вес всех элементов стропильного каркаса, масса кровельного пирога. К временным воздействиям можно отнести влияние окружающей среды, вес рабочих и техники при выполнении ремонтных работ на кровле.

Имея перед собой схему стропильной системы, можно приступать к возведению деревянного каркаса. Для начала необходимо установить основные элементы конструкции, на которые крепятся стропильные ноги.

Монтаж конструкции стропильной системы своими руками начинается с обустройства основания для будущего каркаса. Для этого устанавливается мауэрлат, который возводиться по периметру верхнего ряда несущих боковых стен. Далее следует установить лежень для коньковой опоры и смонтировать вертикальные стойки. Они должны располагаться строго под углом 90 град. Малейшие отклонения могут привести к деформации всей конструкции. Шаг стоек составляет не более 2 м. На стойки необходимо закрепить балку конька, сечение которой подбирается с учетом нагрузки центральной части стропильного каркаса.

Для того чтобы конструкция была прочной, необходимо проверять правильность угла размещения стропил на мауэрлате

Далее на основании чертежа стропильной системы следует приступить к установке стропильных ног в следующей последовательности:

• монтаж диагональных стропил, нижняя часть которых крепится к мауэрлату способом врубки;
• установка центральных стропил;
• монтаж угловых стропил, которые крепятся к диагональным брусьям;
• установка затяжки, которая используется для закрепления ног у конька;
• монтаж центральных стоек, которые одним концом крепятся к коньку, а другим – к затяжке (ригелю);
• установка подкосов, которые закрепляются на стропильной ноге и ригеле;
• монтаж шпренгеля, одна часть которого крепится к мауэрлату, а другая – к стропильной ноге.

Схема устройства стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

После этого выполняется монтаж обрешетки. Затем осуществляется укладка кровельного пирога. Он состоит из гидроизоляционного, теплоизоляционного и пароизоляционного слоя. Далее следуют работы по наружному покрытию кровли выбранным кровельным материалом с соблюдением особенностей его укладки.

Если нет возможности самостоятельно выполнить работы, можно воспользоваться услугами специалистов по выполнению монтажа стропильной системы, цена которого зависит от сложности конструкции, общей площади кровли, вида кровельного покрытия, высоты здания, конфигурации кровли и места расположения объекта. Цена за м2 монтажа стропильной системы стартует от 400 руб.

Классический вариант четырехскатной крыши является простой конструкцией, но все же требует знаний строительства и точных расчетов

Монтаж кровельного пирога

Кровельный пирог четырехскатной крыши состоит из нескольких слоев, уложенных в определенной последовательности. Он устанавливается на стропильный каркас, и состоит из таких слоев:

• пароизоляционного слоя в виде защитной пленки, препятствующего проникновению в подкровельную систему влаги из помещения;
• теплоизоляционного слоя в виде утеплителя, укладываемого в пространство между стропилами;
• гидроизоляционного слоя в виде специального материала, препятствующего попаданию влаги в помещение;
• обрешетки в виде досок, к которым монтируется кровельное покрытие.

Гибкая черепица в виде покрытия позволяет максимально экономно использовать кровельный материал, без существенных отходов

Обрешетка в виде деревянных брусьев сечением 50×50 мм поперечно крепится гвоздями к стропильным ногам сплошным слоем или с определенным шагом в зависимости от кровельного покрытия. Далее к обрешетке крепится пароизоляционная плетка внахлест при помощи степлера. Монтаж утеплителя осуществляется в межстропильное пространство. Далее крепится гидроизоляционный слой, технология монтажа которого схожа с пароизоляционным слоем.

Стропильная система

Стропильная система подразумевает деревянную конструкцию, выполняющую функцию опоры для четырехскатной кровли.

Компоненты стропильной системы

Стропильная система состоит из большого количества обязательных и дополнительных компонентов. А именно:

• Мауэрлат – деревянная рама, зафиксированная поверх наружных стен. Этот компонент является фундаментом крыши, выдерживающего ее габариты, одновременно распределяя вес на несущие стенки постройки.
• Лежень – переходного бревна, необходимого для поддержания стоек.
• Стропильные ноги – компоненты из дерева, определяющие геометрию скатов.
• Коньковый прогон – это наивысшая точка кровельной конструкции, представленная брусом.
• Стойки – расположенные на лежне. Стойки выполняют функцию опоры коньковому прогону, поддерживая также среднюю часть стропильной ноги.
• Подкосы – несколько деревянных брусков, фиксированные к стропильным ногам под определенным градусом, предотвращают прогиб ног.
• Ригель и затяжки – необходимые для связки стропил, эти деревянные или металлические перемычки снижают нагрузку, которая приходится на стены.
• Шпренгельные фермы.
• Обрешетка – это основа для укладки кровельного материала.

Монтаж

Работать над стропильной системой начинают с установки основания – мауэрлата. Им обкладывают верхние боковые венцы стен.

Затем приступают к установке лежня для коньковой опоры, монтируя вертикальные стойки. Стойки размещаются исключительно под прямым углом. Незначительное отхождение вызовет деформирование всей конструкции. Они устанавливаются с шагом не больше 2 метров.

Работы продолжаются креплением коньковой балки к стойкам.

После этого начинают устанавливать стропильные ноги.

Стропильные ноги устанавливают подобным образом:

• Монтируют диагональные стропила.
• Устанавливают центральные стропила.
• Монтируют угловые стропила, зафиксировав их к диагональным брусьям.
• Чтобы закрепить ноги у конька, размещают затяжку.
• Монтируют центральные стойки, закрепив их одной стороной к коньку, другой – к затяжке.
• Устанавливают подкосы, закрепив их на стропильной ноге и ригеле.

Смонтировав стропильные ноги, начинают работать с обрешеткой, а затем приступают к кровельному пирогу. Его не сделать без гидроизоляционного, теплоизоляционного и пароизоляционного слоя.

Защитная пленка в качестве пароизоляции, уложенная первым слоем, препятствует попаданию в подкровельную конструкцию влаги из помещения.

Затем в промежутке между стропилами укладывают утеплитель, выполняющего функцию теплоизоляции.

Завершаются работы покрытием крыши кровельным материалом, соблюдая особенности его укладки.

В большинстве случаев для покрытия прибегают к следующим кровельным материалам:

• шиферным листам;
• ондулину;
• черепице;
• рулонным материалам.

Изготовить четырехскатную кровлю своими силами довольно сложно. Необходимо обладать определенными знаниями и навыками.

Однако следуя инструкции, рассчитав верно площадь кровли, уделив особое внимание геометрическим показателям скатов, выбрав правильно материал, можно получить долговечную и надежную кровельную конструкцию, которая не только защитит здание от ветра и осадков, но и выделит дом от близлежащих строений