Устройство стропильной системы для четырехскатной крыши

Выбор конструкции и проектирование крыши

Отличием вальмовой крыши является отсутствие фронтонов, роль которых исполняют дополнительные треугольные скаты, монтируемые на торцах. Эта конструкция более сложная в плане возведения, чем двухскатная, но имеет ряд преимуществ:

• Если монтаж выполнен правильно, четырехскатная крыша выдержит даже ветра ураганной силы.
• Благодаря большим свесам, фасад здания защищен от атмосферных осадков.
• Есть возможность обустройства чердака или мансарды.
• Чердачное помещение равномерно прогревается, в нем долго держится тепло.
• Окно чердака можно устроить в скатах кровли, не используя фронтонов.
• Жесткая конструкция исключает деформацию крыши.
• На карнизных срезах маловероятны разрушения.

Возможны следующие типы четырехскатных крыш: классическая, шатровая, полувальмовая, датская, ломаная (мансардная). Недостатком вальмовой крыши является значительный вес конструкции, это увеличивает нагрузку на фундамент, что влечет за собой возведение более мощного основания, а значит, увеличивает стоимость строительства. Через окна в скатах возможно протекание воды, что исключается, если крыша с двумя скатами, так как они размещены во фронтонах.

Четырехскатная крыша — это оптимальный вариант для мест с повышенной влажностью и сильными ветрами

Первым этапом при возведении крыши является разработка проекта. При проектировании нужно учесть следующие факторы:

1. Климатические условия местности, где расположен дом.
2. Максимальные нагрузки, возможные во время эксплуатации.
3. Назначение чердачного помещения: мансарда или чердак.
4. Используемый кровельный материал.

При проектировании высчитывается угол наклона кровли – уклон трапециевидных скатов, он может варьироваться от 5 до 60 градусов и больше. Угол уклона крыши зависит от дизайна и фасада. Чем он больше, тем сложнее монтаж и больше расход стройматериалов. Если обустраивается мансарда, то угол уклона кровли должен быль больше 45 градусов, пологая крыша уменьшает свободное пространство. На угол наклона влияют атмосферные нагрузки: при выпадении большого количества снега нельзя монтировать крышу с углом меньше 30 градусов, так как это слишком большая нагрузка для стропильной системы, которую она не выдержит.

Когда выполнены необходимые расчеты, составляем чертеж стропильной системы для четырехскатной кровли. В подробной схеме указываем размеры каждого элемента и способы крепления.

Элементы конструкции

Вальмовая кровля состоит из сложного набора элементов, которые собираются в единую прочную и надежную конструкцию.

• Скаты. 4 кровельные плоскости, начинающиеся у конькового прогона и образующие нижней частью свесы кровли. В вальмовой крыше есть 2 треугольных и 2 трапециевидных ската.
• Вальмы. Это треугольные скаты. Располагаются над торцевыми фасадами постройки и выполняют функцию фронтона.
• Коньковый прогон. Балка в вершине кровли, расположенная между верхними углами треугольных скатов.
• Затяжки. Балки перекрытия, которые устанавливаются внизу, в основании кровли.
• Ригель. Еще одна затяжка, расположенная непосредственно под коньком.
• Мауэрлат. Нижняя опора для стропил. Представляет собой брус с широким сечением, уложенный по периметру стен постройки.

Элементы конструкции вальмовой кровлиИсточник krovlya-mp.ru

• Перемычка. Брусовая затяжка, делящая стропильный дуэт пополам.
• Нарожники. Короткие стропильные ноги, которые крепятся к диагональным стропилам.
• Стропила центральные. Стыкуются с диагональными стропилами и вершиной конька. Таких элементов в конструкции предусматривается обычно 6 штук. Их монтаж должен быть выполнен с особой тщательностью.
• Промежуточные стропила. Внизу крепятся к мауэрлату, а вверху к коньковому прогону.
• Диагональные стропила. Формируют ребра вальм. Соединяются с углами мауэрлата и завершением конька. Они длиннее промежуточных стропил, их сечение более широкое, а расположение более пологое.
• Балки перекрытия. Установленные у основания стропил затяжки.
• Подкосы. Опоры, необходимые для того, чтобы стропила не провисали. Если длина крыши менее 4,5 метра, подкосы можно не применять.
• Шпренгель. Элемент, состоящий из двух балок, необходимый для поддержки диагонально уложенных стропил.
• Стойка. Вертикально установленный в центре кровли брус. На него опирается конек. Служит для распределения веса стропильной системы на несущие элементы.

Соединяются элементы конструкции при помощи крепких метизов. На некоторых деталях для правильной стыковки нужно делать пропилы.

Стропильная система вальмовой крышиИсточник derevyannyydom.ru

Проведение строительных мероприятий

Материал для каркаса должен быть хорошо просушенным. Влажность древесины ограничивается 20 %. Порядок выполнения работ:

• Первый шаг – укладка мауэрлата. Если стены – каменные, основанием для элемента служит железобетонный пояс с гидроизоляцией.
• Установка лежня необходима в наслонной стропильной системе. Для этой цели используют брус сечением 100×200.
• К лежню вертикально крепят стойки. Если внутренние стены отсутствуют, столбы устанавливают на балки перекрытий. Для временной фиксации элементов рекомендуется сделать подпорки, которые при помощи саморезов удерживают стойки в ровном вертикальном положении. Шаг столбов – не менее 2 метров. Шатровая крыша предусматривает установку опор на диагоналях.
• Прогон вальмовой системы крепится на вершинах стоек.
• Первыми возводятся диагональные стропила, которые придают жесткости центральным опорам и соединяют коньковый брус с мауэрлатом. Для крепления промежуточных стропил используют уголки и скобы.
• Последними в каркасе возводят шпренгели. Эти элементы принимают на себя нагрузку нижней четверти угловых стропил. 
• Последний этап – укладка обрешетки под кровлю. Она крепится перпендикулярно поверх стропил. Оптимальный шаг – 50 см.

Профессиональный подход в сборке прочного каркаса определяет эксплуатационные качества четырехскатной крыши. От надежности конструкции зависит сопротивляемость погодным условиям и срок службы сооружения в целом.

Что приготовить для монтажа – материалы и инструменты

При выборе стройматериалов учтите, что возведение вальмовой крыши предполагает большое количество отходов, поэтому лучше выбирать материал небольших размеров. Крыша с четырьмя скатами состоит из мауэрлата, стропил, конькового бруса, затяжек, опорных стоек, обрешетки и кровельного материала.

Для стропил используется древесина из сосны и лиственницы без дефектов, хорошего качества. Чтобы пиломатериал прослужил долго, его максимальная влажность не должна быль выше 18-22 %. Если влажность выше, то пиломатериал необходимо досушить под навесом на сквозняке. Для стропил берут прямоугольный брус либо доски сечением 50х100 мм или 50х200 мм. Мауэрлат монтируют из цельного бруса сечением 150х150 мм. Для крепления деревянных элементов понадобится металлический крепеж в виде шпилек и пластин. Для коньков, на которых ожидается повышенная нагрузка, можно использовать металлические опоры.

Выбирая кровельный материал, учитывайте технологию укладки. На кровлю с углом наклона менее 18 градусов лучше укладывать мягкие рулонные материалы, волнистый или плоский шифер. Разные виды черепицы подойдут для кровли с наклоном менее 30 градусов. Дешевым вариантом кровельного покрытия является гибкая черепица. Ее дополнительный плюс – небольшой вес. Гибкость и эластичность покрытию придает основа из стеклоткани, пропитанной битумом. Сверху черепица посыпана базальтовым гранулятом, сланцем или минеральной крошкой, что дает возможность защитить от внешнего воздействия и придать покрытию разные оттенки.

Чтобы пиломатериал прослужил долго, его максимальная влажность не должна быль выше 18-22 %

При уклоне от 14 до 30 можно использовать металлочерепицу – алюмоцинковые или оцинкованные стальные листы. В состав металлических листов входят специальные слои, которые препятствуют коррозионным процессам. Диапазон цветов составляет до 45 оттенков. Недостатком металлочерепицы является повышенный шум во время дождя и града и большое количество обрезков при раскрое материала.

Популярен для покрытия крыш ондулин. Он изготавливается из стекловолокна, битума, целлюлозных волокон, смолы и минеральных добавок в качестве наполнителя. Минеральные добавки с окрашивающим эффектом надолго сохраняют цвет ондулина. Материал имеет низкую стоимость, устойчив к температурным перепадам, ударопрочен и влагостоек.

Из инструментов для возведения крыши понадобится:

• ножовка;
• рулетка;
• отвес;
• строительный уровень;
• молоток;
• стамеска;
• дрель;
• шуруповерт;
• дисковая пила.

Перед возведением крыши все деревянные элементы нужно обработать антисептическими, противопожарными средствами.

Накосные стропила

Для всех четырехскатных крыш характерно наличие в составе стропильной системы особенных – накосных  стропил, которые направлены к углам здания. Их еще называют диагональными.

Как элемент, несущий гораздо большую нагрузку, чем обычное стропило, накосные стропила, как правило, монтируют из двойного бруса (доски).

Обратите внимание

Эти стропила самые длинные и часто приходится делать их из двух частей.

При этом я придерживаюсь правила, что стык (место сращивания) подпирается стойкой, установленной на расстоянии, составляющем 0.15 от длины пролета. При этом стойка должна располагаться на расстоянии 1/4 длины накосного стропила от конькового узла.

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.

Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.

Испытания прошли успешно

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.

Монтаж – пошаговая инструкция

1. Измерить диагональность и горизонтальность, если есть неровности, то устранить. Лежень, мауэрлат, прогон должны иметь строгую горизонтальность.
2. Брус, доски, стропила и прочие деревянные элементы обработать антисептиком.
3. Укладываем и крепим мауэрлат.
4. Лежень, как и мауэрлат, кладут на гидроизоляцию, к нему крепят болтами стойки, на которые устанавливают прогон.
5. Установить сойки.
6. Прогон закрепить на стойках металлическими пластинами.
7. Разметить на мауэрлате места для крепления стропильных ног.
8. Стропила нужно начинать монтировать снизу, а потом к прогону.
9. Проверить точность конструкции можно обычным способом, натянув веревку.
10. Установить обрешетку.

Подведем итог, если будете следовать этой простой инструкции, то возведете отличную четырехскатную кровлю. Также воспользуйтесь советом, как произвести расчет, так как вы строите для себя, то используйте самый благоразумный вариант.

Виды стропильных систем

Конструкция вальмовой крыши, как и любой другой, состоит из каркаса и стропильной системы, на которую опирается кровельный пирог

Важно, чтобы нагрузка на кровлю равномерно передавалась на всю конструкцию, а затем на стены и фундамент сооружения. Этого позволяет добиться грамотное проектирование и качественный монтаж

При возведении четырехскатной конструкции могут использоваться стропильные системы разных типов. Выбор стропильной системы в первую очередь обусловлен размерами сооружения и наличием в конструкции дома несущих внутренних стен или опор. Различаются висячие и наслонные стропила.

Висячие стропильные конструкции

Висячие конструкции опираются на две опоры и не имеют промежуточной поддержки. Обычно опорами служат стены сооружения. Вальмовая система с висячими стропилами работает на изгиб и сжатие. Кроме того, конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся стенам. Чтобы его снизить, применяются так называемые затяжки – деревянные или металлические перемычки, соединяющие стропильные ноги.

Затяжка может располагаться в основании стропил, в этом случае она исполняет роль балки перекрытия. Данный вариант популярен при возведении чердачной или мансардной крыши. Затяжка может располагаться и выше, но в этом случае ее функция сводится к закрепляющей. Чем выше расположены элементы затяжки, тем прочнее и мощнее должны быть сами балки и крепления всей стропильной системы.

виды популярных стропильных систем

Системы с наслонными стропилами

Стропильная система четырехскатной крыши с наслонными стропилами обычно устанавливаются в домах, внутри которых имеется несущая средняя стена либо специально предусмотренные столбчатые опоры. Наслонные стропила нижними торцами опираются на мауэрлат, уложенный по периметру наружных стен здания.

Средней частью стропила опираются на конструкцию, установленную на средней несущей стене или столбчатых опорах. Элементы наслонной стропильной системы работают подобно балкам – на изгиб. Такая конструкция, в отличие от висячих стропил, имеет суммарно меньший вес и требует меньших затрат на приобретение пиломатериалов.

Таким образом, применение наслонных стропил экономически более эффективно. Кроме того, конструкция вальмовой или полувальмовой крыши, выполненная с использованием наслонных стропил, отличается более высокой жесткостью и прочностью.

Выбор и подготовка материалов для беседки

Для строительства четырехскатной кровли для беседки потребуются следующие материалы:

1. Брус для мауэрлата, стоек и затяжек. Как правило, для беседок используются брусы с квадратной формой сечений. Размеры – 100х100 или 150х150 мм. Естественно, материал не должен иметь дефектов.
2. Доски для стропил. Вполне подойдут изделия сечением 50х150 или 100х150 мм. Перед покупкой нужно учитывать то, что диагональные стропила обычно длиннее, поэтому могут потребоваться длинные доски. Кроме того, для установки стропил по диагонали лучше взять доски с большей толщиной (или же соединить две обычных доски).
3. Доски для обрешетки. Лучший вариант – необрезные изделия сечением 30х100 мм. Для обрешетки необязательно подбирать доски первого сорта – на этом вполне можно сэкономить.
4. Доски для контробрешетки. Контробрешетка изготавливается из реек сечением 30х30 мм.
5. Ветровые и карнизные доски.
6. Гидроизоляционная пленка.
7. Необходимое количество крепежных элементов.

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

• В случае с шатровым каркасом, кровля состоит из четырех равнобедренных треугольников, которые соприкасаются вершинами в одной точке. В данном случае функции конька возложены на центральную опорную балку в наслонных конструкциях, либо на верхнюю точку фермы висячих стропил.
• Крыша вальмового типа предполагает наличие двух треугольных и двух скатов в форме трапеции. В данном случае трапециевидные скаты примыкают к коньковой балке верхними ребрами, а треугольные – вершинами. При этом все четыре ската соприкасаются друг с другом боковыми ребрами.

Изучая план стропильной системы четырехскатной крыши, можно сделать вывод, что выбор конфигурации четырехскатной кровли зависит от формы строения. То есть, квадратные дома перекрывают шатровыми конструкциями, а прямоугольные – вальмовыми кровлями. При этом можно использовать любые кровельные материалы, как жесткие, так и мягкие.

При составлении чертежей стропильной системы четырехскатной крыши следует четко обозначить геометрическую форму, а также указать положение отдельных элементов и проекции скатов с точными размерами.

Для опоры четырехскатной конструкции можно использовать мауэрлат, являющийся верхней обвязкой на бетонных или кирпичных стенах, а также верхний венец бревенчатого сруба. Наслонную технологию применяют в тех случаях, когда есть возможность установить верхнюю и нижнюю опору под каждую стропильную ногу.

Некоторые рекомендации по монтажу наслонных стропил:

• Мауэрлат должен быть закреплен с усилением, чтобы выдержать распирающие усилия в случае жесткой фиксации стропильных ног деревянными накладками или металлическими уголками.
• Если же верхняя часть ноги будет зафиксирована жестко, а нижняя – на шарнирном креплении, производить фиксацию мауэрлата можно обычным способом. В таком случае при усилении нагрузок на каркас стропила смогут слегка сдвинуться.
• Распирающая нагрузка и давление на мауэрлат будут нивелированы при использовании жестких креплений нижней части стропил и шарнирных – на верхних пятках.

При сооружении вальмовых и шатровых каркасов используются такие специфические узлы стропильной системы четырехскатной крыши:

• Диагональные ноги, из которых выполняются хребты скатов. В каркасах шатрового типа такие накосные ноги совмещают углы крыши с ее верхней точкой. Вальмовые каркасы предполагают стыковку консолей коньковой балки с углами посредством диагональных стропил.
• Нарожники (полуноги) – элементы, монтируемые под углом 90 градусов к карнизам. Поскольку они стыкуются с диагональными стропилами и располагаются параллельно друг другу, их длина будет отличаться. Из таких элементов создаются скаты крыши.

Эти же конструктивные элементы применяются для создания ендов, с той лишь разницей, что углы делаются вогнутыми.

Именно установка накосных стропил представляет наибольшую сложность. Более того, на эти элементы будет приходиться повышенная нагрузка, поскольку они служат опорным элементом для крепления в верхней части нарожников, то есть выполняют функции конька. Поэтому перед началом работ необходимо выполнить расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

В целом процесс возведения крыши с четырьмя скатами включает такие этапы:

1. Укладка мауэрлата на стены из кирпича или бетона. В бревенчатых домах этим элементом служит верхний венец.
2. Монтаж центральной опорной балки под шатровый каркас или сборка опорных конструкций для вальмовой крыши.
3. Установка наслонных стропильных ног под ту или иную конструкцию.
4. Крепление диагональных стропилин, которые совмещают углы крыши с центральной вершиной или торцами конька.
5. Разметка и монтаж нарожников.

Если предполагается висячий тип стропильной системы, то первым этапом создания шатровой конструкции станет размещение центральной фермы в форме треугольника. При создании конструкции вальмового типа на стартовом этапе крепят несколько стропильных ферм.

Преимущества конструкции

Основные достоинства четырехскатной крыши для беседки сводятся к следующему перечню:

• Отличная способность к отведению воды, обусловленная большим количеством скатов;
• Способность в теплые дни накапливать много тепла, которое придется очень кстати в случае поздних мероприятий;
• Вальмовая крыша дает отличную защиту от солнца без каких-либо ограничений обзора;
• Грамотно обустроенная крыша не требует регулярного обслуживания и очистки, что обуславливается способностью к самостоятельному отведению атмосферных осадков;
• Простота монтажа позволяет собрать крышу даже самостоятельно (разве что для высотных работ потребуется еще один человек);
• Небольшая стоимость материалов делает четырехскатную крышу довольно выгодной экономически.