Четырехскатная крыша стропильная система

Стропильная система четырёхскатной кровли

Технология устройства и конструкция кровли домов формируются в основном в зависимости от климатических условий каждого отдельно взятого региона. Трудная в изготовлении стропильная система четырехскатной крыши не подходит для северных широт, но имеет распространение в европейской части мира. Благодаря своим достоинствам она стала широко применяться и в нашей стране.

В этой статье мы рассмотрим четырёхскатную крышу, её преимущества и недостатки, а также некоторые особенности монтажа.

Уже из названия становится понятно, что четырёхскатная кровля обладает четырьмя плоскостями – скатами, в этом и заключается её основное отличие от классической двухскатной крыши.

1. Преимущества четырёхскатной крыши:

1. В регионах с высокой ветровой нагрузкой, подобная конструкция кровли обеспечивает небольшую сопротивляемость ветрам и уменьшает загруженность всей стропильной системы в целом.
2. Четырехскатная крыша прочнее двухскатной и меньше подвергается деформации.
3. Подобная конструкция дает возможность делать свесы и карнизы значительных габаритов, что хорошо предохраняет стены от попадания осадков.

2. Недостатки четырёхскатной стропильной системы:

1. Стоимость. Такая стропильная система обходится дороже двухскатной. Но если учесть обустройство фронтонов из кирпича для двускатной конструкции, то разница окажется не такой и большой.
2. Уменьшение пространства на чердаке. При равной площади, как у всего здания два дополнительных ската, уменьшат обитаемый объем чердачного помещения. А с другой стороны при жилом чердаке его необходимо отапливать, а при меньшем объеме чердачного помещения расходы на отопление немного снизятся.
3. Расположенные под наклоном оконные системы. Они регулярно будут подвергаться воздействию снега, дождя и других неблагоприятных явлений и возможность протечек и утраты герметизации у них намного выше, чем у вертикально установленных оконных систем.

3. Типы стропильных конструкций четырехскатных крыш:

3.1 Классическая вальмовая

Изготовляется из двух скатов в виде треугольников и двух трапецеидального вида, стропила выполняются без переломов, начало берут от конька, свесы выходят одинаковыми по высоте.

3.2 Шатровая

Визуально выглядит проще, но в установке своими руками гораздо труднее, чем классическая крыша. Состоит из стропильной конструкции, где установлены стропила равной длины, соединяющиеся в одном месте.

3.3 Другие типы

Также существуют такие типы четырёхскатной кровли, как – полувальмовые, вальмово-фронтонные, многощипцовые, бубновые и другие.

Для сравнения основные типы четырёхскатных крыш можно посмотреть на рисунке ниже:

4. Особенности монтажа четырёхскатной крыши

Во время строительства четырехскатной кровли – основным техническим документом являются чертежи конструкции. Схемы устройства кровли можно без труда найти в интернете, но если вы хотите на 100% быть уверенными в надёжности вашей крыши, то необходимо обратиться к проектировщикам. Проектная фирма выполнит расчёт, опираясь на особенности климатических условий, ветровую и снеговую нагрузку, размеры здания и прочие немаловажные параметры, такой расчёт будет строго индивидуальным, а значит точным и надёжным.

Каркас четырёхскатной кровли сделан не из одних стропильных элементов — на основных несущих стенках располагается мауэрлат. Эта деталь конструкции должна быть смонтирована строго в горизонтальном положении, чтобы обеспечить точную геометрию всей постройки. На опорную балку монтируются потолочные брусья, при изготовлении деревянного сруба, стропила укрепляются сверху венца.

5. Устройство стропильной системы четырёхскатной крыши:

• Для поддержки диагональных стропил их закрепляют укороченными стропилами (нарожниками).
• При большой площади кровли, применяют шпренгельные фермы, чтобы нагрузки передавались на них от накосных стропильных балок. Опорой им служат добавочно сделанные затяжки также расположенные продольно и поперечно деревянные балки.
• Далее производится установка ригелей, подкосов, стоек и устанавливается система затяжки, эти детали освобождают стропила от части нагрузки, благодаря чему конструкция обретает дополнительную жесткость.
• Сверху диагональные детали укрепляются на коньковом прогоне, который в свою очередь упирается в продольный брус перекрытия чердака. Высоту конька определяют согласно проектной документации.
• Для надежного скрепления мауэрлата со стропильными ногами, нужно сделать зарубки, врезки своими руками, дополнив их железными элементами крепления. Места стыковки стропильных ног и опорного бруса необходимо сделать тщательно и надежно, от них зависит прочность всей конструкции.
• Горизонтальные стропила в верхней части соединены горизонтальными ригелями, которые можно сделать из доски толщиной 40 мм и шириной 120 мм. Они располагаются на расстоянии 100 см от верхней части конька. Благодаря ригелям вальмовые скаты имеют хорошее сопротивление нагрузкам от сильных ветров.
• Кровельный свес выступает от стен здания на расстояние, зависящее от длины примененных накосных стропил, при необходимости их можно удлинить, скрепив две доски.
• После монтажа диагональных стропильных элементов, требуется сделать установку рядовых с шагом около 600 мм.

После того как полностью будет обустроена система стропильной конструкции, необходимо сделать обрешетку, правильно уложить гидро- и пароизоляцию и обработать деревянные элементы антисептическими препаратами.

Если не предвидится оборудование пространства чердака под жилое помещение, то подобный тип кровли – самый надежный и экономный вариант обустройства крыши в частном доме.

Стропильная система четырехскатной крыши

Крыши частных домов, имеющие четыре, а не один или два ската, являются гораздо более серьезной конструкцией. Собрать ее не сложнее, чем двухскатную, но преимуществ четырёхскатная крыша стропильной системы имеет больше. Высокое качество кровли обеспечивается прочностью такой системы. На фото четырехскатная крыша своими руками

Особенности крыши из четырех скатов

1. Главное преимущество – отсутствие щипцов и фронтонов. Нетрадиционная конструкция стропильной системы позволяет крыше без последствий переносить сильные ветра, минимизировать возможные разрушения в местах свесов карниза с течением времени, также отсутствие фронтона – это экономия на стройматериалах и трудозатратах.
2. Концы стропил, которые пересекаются между собой и крепятся на балке конька, придают конструкции жесткость, препятствуют ее деформированию под весом осадков, стройматериалов кровли или оборудования, смонтированного на крыше.
3. Конструкция и устройство вальмовой крыши предполагает возможность обустройства карнизных свесов по периметру всего дома, защищая фасад от атмосферных воздействий и перепадов температуры.
4. В схеме архитектурного соответствия четырёхскатная крыша при пристройке веранды или мансарды к дому делает здание более устойчивым к неравномерно распределенным нагрузкам.
5. Эстетичность крыши доказана практикой и временем – такие конструкции используются с тех лет, когда люди научились строить себе убежища, которые потом превращались в прочные и красивые дома.

Как будет конструироваться стропильная система четырехскатной крыши, зависит от типа крови – шатрового или вальмового. Поэтому стоит подробнее рассмотреть эти разновидности, их особенности и устройство. Фото устройства вальмовой крыши

Вальмовая крыша

Крыша по вальмовому типу (см. фото выше) представляет собой сборку двух трапециевидных или треугольных деревянных узлов. Эти элементы скрепляются между собой плоскостями верхних поверхностей, а грани треугольников перекрываются коньковыми скатами.

На стропильный каркас вальмовой крыши монтируется кровельный пирог, состоящий из нескольких слоев: гидроизолятора, теплоизолятора, вентиляционного слоя стройматериалов и финишного декоративного и защитного покрытия (см. видео). По виду крепления система вальмовой крыши подразделяется на висячую и наслонного типа. Наслонная схема стропильной системы четырёхскатной крыши в исполнении более экономична, проще в монтаже и по конструкции. Чертежи системы стропил

При наклоне вальмовой крыши ≤ 35° обязателен монтаж вспомогательных опорных балок, чтобы укрепить длинный пролет со стропилами наслонного типа. Дополнительные опоры предохраняют дом от атмосферной влаги, сильных ветров и перепадов температур.

Шатровая крыша

Крышу по типу шатра можно построить из треугольных деревянных конструкций. Неспециалисту совладать с построением такой крыши будет непросто, так как здесь важно абсолютно точно соблюдать все размеры и габариты, чтобы добиться полной симметрии шатровой кровли. Но благодаря такой крыше ваш дом выдержит ветер любой силы, даже ураган. Самодельная крыша, стропильная система которой выполнена в виде шатра, превосходно предохраняет жилье от проникновения холода и влаги даже в чердачное или мансардное пространство. Крыша в виде шатра

По конструкции чертежи вальмовой и шатровой системы стропил похожи, так как состоят из одинаковых узлов и элементов. Разница – только в длине стропил и вариантах монтажа. В шатровой конструкции также хорошо работают стропила висячего или наслонного типа, но висячие элементы закрепить своими силами дилетанту очень сложно – потребуется помощь профессионала. Шатровую крышу часто обустраивают над площадями без внутренних перекрытий, перегородок и стен, и балки для опор укладываются на несущие стены. Детали наслонной конструкции изготовить дешевле и легче, но, чтобы с ними можно было работать, необходимо наличие внутренней несущей стены и/или бетонных колонн. Безраспорно-наслонная схема

Как работать со стропилами – советы и правила

1. Перед началом работ с любыми изделиями из дерева их необходимо обработать антисептическими и антипиреновыми средствами.
2. Древесина для любых элементов должна быть хорошо высушена в естественных условиях. Влажность материала должна быть ≤ 22%.
3. Мауэрлат делается из бруса с квадратным сечением 150 мм или прямоугольным 150 х 100 мм.
4. Стропила должны иметь в длину ≥ 50 мм и в ширину ≥ 150 мм.
5. Для всех изделий используется одна порода дерева, и желательно – хвойная.
6. Чтобы изготовить большое количество ригелей, стоек и прогонов с одним углом среза, используется заранее заготовленный шаблон.

Шаблон для разметки стропил

В вальмовой системе стропил сначала делается опора в виде мауэрлата. От ровного его устройства зависит не только прочность конструкции, но и эстетичность всей крыши, поэтому опорные балки должны быть уложены строго по горизонтали. Облегчить выравнивание мауэрлата может заливка небольшого ростверка (опалубки) по всему периметру стен дома. Подробнее об этом смотрите видео ниже.

Для крепления ростверка используются арматурные штыри, вбитые или вставленные в стену. Через отверстия в этих стержнях мауэрлат крепится резьбовыми соединениями к стенам и ростверку. Как крепить мауэрлат

Как собирать и монтировать на месте систему вальмовой крыши:

1. Верхние плоскости несущих стен дома необходимо перед установкой вскрыть гидроизоляторами – мастикой, битумом, гудроном. Сверху на слой гидроизоляции укладывается рубероид.
2. Опорный брус, из которого будет собираться мауэрлат, насаживается на штыри в стенах, притягивается гайками с шайбами. При монтаже мауэрлата нужно постоянно проверять его горизонтальность при помощи уровня.
3. Следующей устанавливается центральная опора – к ней будут прикрепляться стойки с коньком. Опорная балка укладывается или на боковые балки мауэрлата, или на поверхности внутренних несущих стен.
4. Для главной опоры конька устанавливаются вертикальные балки. Коньковые опоры не нужно сразу крепить жестко – только после полной сборки системы стропил. Жесткость можно придать стальными уголками, деревянными распорками или металлическими шпильками.
5. Чтобы крыша была идеально симметричной, стропила треугольных вальмовых конструкций опирают на мауэрлат в расчетных местах. Разметку под каждое из них нужно делать заранее, чтобы балка не попала на крепежный стержень. Промежуточные балки нужны, чтобы соединить конек со стенами.
6. Дальше устанавливаются накосные стропильные балки, которые будут соединять каждый угол дома с концом коньковой балки.

Между свесом и стеной выдерживается расстояние ≥ 50 см. Если участок выбран в регионе с сильными ветрами, то это расстояние увеличивается в 2 раза. Таким образом обеспечивается защита крыши и стен от осадков, которые могут задуваться и увлажнять поверхность вплоть до фундамента.

1. Теперь можно крепить рядовые стропильные брусья, чтобы соединить мауэрлат с коньком. Расстояние между стропилами рассчитывается исходя из общих размеров крыши и длины промежуточных стропил. Некоторые кровельные стройматериалы нужно укладывать на часто смонтированную обрешетку, поэтому общих рекомендаций по соблюдению расстояний нет. Рядовые стропила в стандартном решении устанавливаются в паз через 0,4-0,5 м, также место крепления можно усилить гвоздями или стальными накладными пластинами.
2. Если крыша имеет небольшой угол наклона, то стропила нужно усилить шпренгелями из-за дополнительного давления снега зимой.
3. Для укрепления верхнего торца накосных брусьев монтируется ферма из шпренгелей. Она состоит из двух подкосин, выходящих из одной точки.
4. Последний шаг в строительстве стропильной системы – обрешетка. Материал для каркаса обрешетки выбирается исходя из кровельного материала. Чаще всего это квадратные рейки сечением 5 см, а если обрешетка будет сплошной, то можно использовать доски или пятислойную фанеру.

Для большей наглядности процесса рекомендуем посмотреть приведенные в материале видеоролики.

Устройство стропильной системы для четырехскатной крыши

Проблема выбора наиболее удачного устройства каркаса крыши всегда сопровождается двумя противоречивыми желаниями. Неважно, какого рода здание планируется к постройке, любой застройщик предпочел бы получить максимально симпатичную, прочную и долговечную конструкцию, при относительно небольших затратах на ее строительство. Наиболее полно приведенным требованиям отвечает четырехскатная крыша стропильная система, которая на сегодня является одним из оптимальных проектных решений для жилого фонда.

Преимущества и недостатки использования четырехскатных крыш

Даже поверхностный взгляд на четырехскатную систему крыши подсказывает, что такая стропильная система каркаса из двух пар симметричных скатов будет выглядеть намного изящнее и симпатичнее, чем упрощенный дизайн двухскатной конструкции.

Понятно, что большинство будущих заказчиков предпочитают построить стропильную систему для дома не только из-за более интересного дизайна, хотя фактор внешнего вида постройки тоже немаловажен. В первую очередь подобное решение конструкции выбирается из-за ощутимых преимуществ четырехскатной системы:

• Использование вместо фронтонов крыши двух дополнительных противолежащих скатов снижает ветровую нагрузку на всю конструкцию стропильной системы;
• Установка двух дополнительных наклонных поверхностей дает возможность удалять и сбрасывать с кровельного пирога любое количество дождевой воды, снега и льда, наиболее опасного вида влаги – водного конденсата;
• Использование крыши четырехскатной системы позволяет снизить потери тепла за счет уменьшения общей площади кровельных и фронтонных поверхностей.

Крышу в четыре ската можно смело считать более удачным решением в сравнении с двух и односкатными конструкциями, несмотря на повышенные требования к стропильной системе, качеству изготовления отдельных элементов и точности сборочных работ.

Четырехскатная стропильная система представляет собой сбалансированную конструкцию, в которой нагрузки, приходящиеся на каркас крыши от кровельного пирога, снега и ветра, взаимно компенсируются, как в карточном домике. Если попытаться собрать каркас без тщательной проектной подготовки, вместо максимальной прочности и устойчивости можно получить аварийный объект.

Недостатков у четырехскатной стропильной системы тоже хватает. Чаще всего проблемы возникают из-за необходимости предпринимать дополнительные меры по защите стыков на линии сопряжения скатов. Кроме того, потребуется на 30% больше кровельного материала, утеплителя и дорогостоящего длинномерного бруса.

Варианты четырехскатной схемы крыши

Кроме классического варианта, в котором используются две треугольные и две трапециевидные плоскости, крыша в четыре ската может строиться по одной из разновидностей каркаса:

• Ломаная датская схема. Треугольные верхушки боковых фронтонов крыши, примыкающих к коньку, совмещаются в одной конструкции с трапециевидным скатом. Получается симпатичная конструкция с крутыми основными скатами и пологими боковыми поверхностями;
  
• Четырехскатная голландская система, ее можно назвать антиподом датской схеме. В данном случае фронтоны крыши в верхней части прикрываются от дождя и снега небольшими треугольными скатами;
• Наиболее простой шатровый вариант крыши, в которой все четыре ската выполняются одного размера. Получается равносторонняя пирамида. Идеально подходит для зданий с квадратными пропорциями стен.

Все модификации четырехскатной или вальмовой схемы рассчитаны на специфические климатические условия эксплуатации крыши. Например, датские кровли хорошо противостоят ветру и большому количеству снега, тогда как «голландки» рассчитаны на то, чтобы противостоять сильным дождям и снегопадам в условиях городской застройки. Шатровые схемы с небольшими углами наклона ската используют для построек на открытой ветреной местности. Классический вариант можно использовать для любых условий, но в этом случае потребуется тщательно выверить положение здания относительно розы ветров.

Строительство стропильного каркаса четырехскатной крыши

Проще всего разобраться в устройстве стропильной системы четырехскатной крыши по чертежам. В обычной двухскатной конструкции вес стропильных балок частично передавался на коньковый прогон и на брусовую обвязку стен или мауэрлат.

Сбалансировать два ската крыши относительно несложно обычной подгонкой стропил и установкой подкосов.

В четырехскатной стропильной системе все намного сложнее, поэтому, помимо рядовых стропил, в каркасе крыши приходится использовать значительно большее количество силовых элементов:

• Накосные или диагональные стропила. С их помощью формируются боковые скаты крыши, уравновешивается стропильная система в направлении вдоль главной оси крыши;
• Центральные стропильные балки. Нередко прочности и устойчивости диагональных стропил становится недостаточно, особенно на больших по размерам крышах, поэтому приходится использовать центральные стропила, устанавливаемые на одной оси с коньковым прогоном;
• Нарожники представляют собой короткие стропила, формирующие боковые скаты крыши. Длину каждого нарожника рассчитывают и вырезают по месту установки стропило на каркас.

Кроме стропильных элементов, при постройке четырехскатной крыши обязательно используют шпренгеля, подкосы и распорки. С их помощью выполняется усиление и перераспределение нагрузки в силовых элементах крыши.

Разумеется, можно построить стропильную систему и безо всякого проектирования и расчета. Например, можно использовать брус и доску увеличенного сечения, и вместо рекомендуемого коэффициента прочности в 1,4 единицы получить двух или трехкратный запас по несущей способности. Но стоит понимать, что в таком случае вес стропильной системы и стоимость постройки четырехскатной крыши вырастет в 3 и 8 раз соответственно.

Методика расчета длин стропил четырехскатной системы

Для простейших построек, например, беседки, сарая или небольшого садового домика, можно использовать упрощенный вариант расчета длин стропильных балок. Для этого потребуется составить чертежи стропильной системы четырехскатной крыши. Для упрощения расчета выбираем классический вариант с двумя боковыми треугольными вальмами и трапециевидными основными скатами.

Основой для расчета стропильной конструкции крыши является система прямоугольных треугольников. Каждое стропило представляет собой гипотенузу прямоугольного треугольника. Меньший катет равен высоте стоек конька, а больший совпадает с проекцией стропило на плоскость потолочного перекрытия, которую еще называют заложением. Линия проекции пересекается с осевой или проекцией коньковой балки под углом в 45 о , что значительно упрощает расчет.

Первоначально потребуется выбрать угол наклона скатов, обычно это 20-35 о , в зависимости от конструкции четырехскатной крыши и вида кровельного покрытия. Для расчетов можно использовать теорему Пифагора для прямоугольного треугольника или стандартные таблицы с готовыми коэффициентами пересчета длин стропил для заданных углов. В таких таблицах значение угла указывается в виде десятичной дроби, например, 3:12. Это означает, что при данном угле и длине заложения в 12 м высота стойки составит 3 м. Здесь же приводится коэффициент пересчета для диагонального стропила, достаточно умножить длину заложения на величину соответствующей табличной поправки.

На первом этапе определим координаты установки вертикальных стоек конька и его длину. Для этого измеряем расстояние от угла до точки пересечения осевой линии и мауэрлата, далее откладываем полученный отрезок от угла вдоль оси конька и проводим линию параллельно стене. Точка пересечения оси и проведенной линии даст место установки одной из коньковых стоек. Аналогичную процедуру потребуется выполнить еще раз на противоположной стене, в результате получим точку установки второй стойки и длину коньковой балки.

На втором этапе, используя строительный отвес, нужно будет измерить линейкой заложение диагональной стропило, зная угол наклона ската, можно рассчитать длину накосной стропильной балки. Аналогичным образом вычисляется длина рядовых и центральных стропил.

Чуть сложнее выполняется расчет нарожников. Сначала диагональную стропильную балку размечают шагом установки нарожников, как правило, это 70-90 см. Каждый нарожник можно рассматривать, как катет треугольника. Зная величину катета и высоту точки примыкания нарожника к диагональной балке, можно легко рассчитать размер нарожного стропила.

Если в конструкции четырехскатной крыши для усиления диагоналей используются шпренгеля, то их величину можно вычислить еще проще. Чаще всего их устанавливают на расстоянии от угла в 1/3 от длины заложения.

Особенности сборки каркаса четырехскатной крыши

Процесс сборки стропильной системы четырехскатной крыши всегда начинается с установки центрального элемента каркаса – конькового прогона и вертикальных стоек. Коньковая скамейка может собираться из бруса, сечением 70х100 мм, но чаще всего стойки изготавливают из спаренной доски 50 мм. Чтобы увеличить жесткость всей системы коньковой балки и стоек, на угловые стыки набивают металлические пластины, а саму раму усиливают внутренней распоркой.

Обычно сборку стропильных балок выполняют на гвоздях, а места усиления стальными накладками фиксируют болтовыми соединениями. Прежде чем ставить стропильные балки, обычно изготавливается запильный шаблон в виде прямоугольного треугольника из листа фанеры. Острый угол должен соответствовать углу наклона скатов. С помощью шаблона вырезают на стропилах привалочные площадки для опор на мауэрлат и конек.

Процесс установки стропил начинается с монтажа центральных стропильных балок, которые обеспечат необходимую жесткость коньковой рамы в осевом направлении. Иногда обходятся без них, в этом случае сразу переходят к монтажу крайних пар рядовых стропил, но брус только прихватывают гвоздями, без окончательной фиксации к коньку.

После усиления коньковой рамы устанавливают угловые диагональные стропила. Обычно длину бруса или балки вырезают с запасом, так как верхний край нужно будет запиливать под двойным углом, сначала под углом наклона ската, после косую кромку скашивают под углом в 45 о . На последнем этапе ставят шпренгеля, подкосы, набивают нарожники и рядовые стропила.

Заключение

Наиболее сложным этапом сборки стропильной системы четырехскатной крыши считается стыковка двух диагональных балок с коньком. От того, насколько точно выполнена врезка диагоналей, зависит прочность и устойчивость всей четырехскатной крыши, поэтому большую часть времени приходится тратить на подгонку и подрезку размеров стропил. Остальная часть сборочных операций практически не отличается от постройки двухскатной стропильной системы.

Как самому сделать чертеж четырехскатной вальмовой крыши и сделать все расчеты при проектировании

Четырехскатная вальмовая крыша придает облику дома эффектный внешний вид, не позволяет осадкам повредить конструкцию. Однако стропильная система сложна в проектировании и монтаже. Чтобы сделать чертеж четырехскатной вальмовой крыши своими руками, необходимо изучить массу строительных справочников. Для расчета надежности системы и площади скатов понадобится более 100 формул.

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.