Стропильная система четырехскатной крыши: обзор базовых конструкций с описанием типового монтажа

От чего зависит уклон?

Одним из основных параметров вальмовой крыши является угол наклона плоскостей, образующих чердак. В своем классическом виде она состоит из четырех наклонных плоскостей — двух треугольных (которые называются «вальмы») и двух трапецеидальных. Более подробно об устройстве вальмовой кровли мы писали здесь.

Вершины треугольных плоскостей, опирающихся на торцевые (поперечные) стены, соединяются так называемым коньком, к которому с двух сторон параллельно примыкают короткие стороны трапеций, образующих боковые плоскости крыши. Если вальма, начинаясь от конькового бруса, не доходит до карниза, крышу называют полувальмовой.

Уклон четырехскатной кровли проектировщики принимают сообразуясь с:

• климатическими условиями местности, в которой возводят строения, к числу которых относят воздействие снеговых, ветровых, дождевых, собственных, эксплуатационных нагрузок;
• материалом, выбранным для устройства кровли, часто это бывает металл, искусственные или натуральные кровельные материалы других видов;
• другими условиями, изложенными в нормативных документах для кровельных работ, таких как СНиП, СП, инструкции, рекомендации.

Зависимость от типа и назначения строений

Вальмовые крыши используются в сооружениях самых разнообразных типов, к числу которых относят:

• многоэтажные многоквартирные дома;
• коттеджи или частные особняки;
• садовые домики;
• производственные или административные здания;
• торгово-развлекательные комплексы;
• сельскохозяйственные строения.

Уклон зависит от необходимости обустройства подкровельного пространства. Для жилой мансарды кровлю нужно делать более крутой, для нежилого чердака достаточно малоуклонной.

Ветровая, снеговая, другие виды нагрузок

Значения этих видов воздействий принимаются в соответствии с рекомендациями Строительных Норм и Правил (СНиП 2.01.07-85 в его актуализированной версии от 2016 года — Свод правил СП 20.13330.2016), называемых «Нагрузки и воздействия».

Нормативные документы содержат таблицы, графики для различных климатических регионов

Так же учитывается устройство организованного (при помощи горизонтальных желобов и вертикальных водосточных труб) или неорганизованного (самотёк) удаления жидких осадков или талого снега с верхней поверхности крыши.

В соответствии с собранными данными рассчитывается деревянная или из стального проката стропильная система вальмовой крыши вместе с рекомендуемыми уклонами.

При проектировании кровли и выборе ее финишного покрытия нужно учитывать:

• Чем выше располагается конек (крутая крыша), тем больше ее парусность с воздействием соответствующих ветровых нагрузок и в меньшей степени от воздействия атмосферных осадков — снег и дождь сразу же скатываются с такой крыши, не задерживаясь на ее поверхности.
• При пологой крыше — на нее в меньшей степени воздействует ветер, однако снег, может накапливаться и своим весом вызывать существенное силовое воздействие на конструкции дома — стропила, стены, фундаменты, а также во время оттепелей приводить к образованию сосулек.

Характеристика материала кровли

Финишное покрытие кровли современных строений, где установлены вальмовые крыши, зависит от целей использования, утепленности чердачного помещения и других факторов.

От типа кровельного покрытия зависит в первую очередь уклон вальмовой крыши. Для металлических кровель он может быть более пологим, для кровель другого типа — более крутым. Правильный выбор делается на основе СНиП II-26-76 «Кровли» в его актуализированной версии СП 17.13330.2017, в зависимости от финансовых возможностей заказчика, а также стоящих перед ним целей и задач.

Основные типы кровельных материалов и допустимые уклоны:

1. Металлические кровли:
   • оцинкованная кровельная жесть на фланцах – 18-30°;
   • стальной профилированный настил – 15-30°;
   • металлочерепица – 14-90° (о строительстве вальмовой кровли из металлочерепицы читайте тут).
2. Кровли из других материалов, пригодных для использования в кровельных работах:
   • асбестоцементный волнистый или плоский шифер – 22-45°;
   • классическая керамическая черепица – 11-50°.

Как посчитать стропильную систему и пропорции конструкции?

Для расчёта стропильной системы 4-х скатной крыши специалисты рекомендуют подобрать прототип проекта (его можно взять в Интернете) близкий по своим параметрам строящемуся дому.

В результате расчёта определяются пропорции скатов. Они могут изменяться с увеличением высоты конька. Чтобы рассчитать стропильную систему, нужно вычислить следующие параметры:

• Размер прогона для вальмовых конструкций. Определяется в зависимости от площади дома. Универсальная формула — это длина за минусом ширины. Середина конькового бруса расположена над диагональным пересечением основания. Линия прогона идет параллельно фронтальным стенам.
• Высота конька. Находится путем умножения половины длины торцевых стен строения на тангенс и угол скатов — H=b*tga.
• Размер промежуточных и центральных стропил ската. Нужно просчитать по формуле Lцтр.стр.ската = √( Н² + b²).

Длина центрального стропила вальмы. Исчисляется по формуле √( Н² + b²). Но если выбирается нестандартный размер конька, величина b – это половина разницы длины прогона и дома.

Размер диагональных стропил. Здесь подойдет формула: L.дгн.стр. = √ (Lцтр.стр.вальм² + b²).

Длина нарожников. Для вычисления используется свойство подобных треугольников. При равных углах выполняется пропорция длин в соотношении с остальными элементами фигуры: D=3/4C — L нар = Lцтр.стр.вальм х 3/4.

Шаг стропил. Шаг стропил зависит от нескольких факторов:

1. качество древесины, размер сечения — чем меньшую нагрузку способен выдержать материал, тем меньший шаг нужно использовать;

вид используемого теплоизоляционного материала — определяются в зависимости от удобства монтажа (60-120 см);

вид используемого кровельного материала, вес и геометрия — чем больше масса материала, тем меньше шаг; также учитываются габариты листа.

Минимально возможный шаг между фермами составляет 60 см и максимум 2м.

Свесы. Размер зависит от индивидуальных предпочтений и высотности постройки. Например, минимальные габариты для одноэтажного проекта составляет 500 мм. Главная задача – это защита стены от атмосферных осадков.

Технология создания шатровой крыши

Стропильная система четырехскатной крыши может иметь и конструкцию, отличную от описанной выше

Как правило, так происходит, когда производится монтаж шатровой крыши, поэтому нужно принимать во внимание ряд важных отличий

Главное отличие шатровых крыш от обычных – это отсутствие конькового прогона, поскольку соединение скатов производится практически по диагональным стропилам, сходящимся в одну точку. Для повышения надежности конструкции в центре устанавливается стойка, на которую переносится часть веса кровли.

Схема шатровой крыши

Главные стропила монтируют от верха системы до кромки стен, а параллельно им устанавливают нарожники. Стоит сказать, что диагональные стропила желательно усиливать с помощью бруса. Если брус не используется, нарожники могут быть врублены в диагональные стропила или подрезаны под их плоскость.

Описанные выше методы хорошо показали себя при монтаже крыш для небольших частных домов, но они обеспечивают невысокую прочность, которая не слишком подходит для создания тяжелых перекрытий. В том случае, когда перекрытия выполняются по монолитной технологии, то допускается использовать лежень, укладываемый на двойной слой гидроизоляционного материала под стойки.

Конструкция четырехскатной крыши и установка стропильной системы

Теперь, когда готов проект и у вас на руках есть чертежи четырехскатной крыши, можно приступать к устройству стропил системы крыши. Монтаж можно осуществлять несколькими способами – висячим и наклонным.

Наклонный способ более экономичен и не так сложен при возведении. При возведении стропильной системы необходимо учитывать элементы, которые обязательно присутствуют в каждой конструкции:

• накосные или диагональные стропила. В готовой конструкции их устанавливают так, чтобы они имели упор. Обычно упирают в мауэрлат и следующую пару стропильных ног;
• мауэрлатом называют нижнюю опору для стропил;
• прогоном-балку, которую используют как дополнительную опору, располагают обычно параллельно мауэрлату;
• укороченные стропильные ноги, также используют для упора в мауэрлат и стропильные ноги;
• стойки и подкосы используются для сооружения конструкции с многопролётностью, в этом случае необходимо ещё установить несколько опор на накосную ногу;
• ригели. Помогут если появились распоры. Обычно это происходит, если стропильная система четырёхскатной крыши при монтаже была установлена неправильно;
• лежень используют в качестве опоры для подкосов и стоек;
• шпренгель применятся как дополнительный элемент стропильной опоры.

Этапы работы

Первым делом, для равномерного распределения нагрузки от стропильной системы, кровельного покрытия и выпадения осадков в зимний период, на несущие стены укладывают опору для стоек и мауэрлат. Опору для стоек устанавливают на несущие перегородки. На эти опоры потом будут устанавливать опорные стойки. Здесь не обойтись без водяного уровня, при помощи которого выравнивают опорные стойки и закрепляют подпорами из досок. Крепят стойки с помощью металлических уголков. В зависимости от того, монтаж какой крыши выполняют, учитывают и необходимую расстановку стоек.

При монтаже стропильной системы для вальмовой крыши, стойки располагают в один ряд, а расстояние между ними должно быть не более двух метров. Если происходит монтаж шатровой конструкции, то тут стойки располагают по диагонали с одинаковым расстоянием от угла. На стойки потом укладывают прогоны и закрепляют их с помощью уголка на саморезы. Далее устанавливают диагональные стропила с шагом от 0,5 до 1,5 метра. Профессиональные плотники советуют изготавливать стропила из двух досок, объединённых в толщину, так как именно эти элементы конструкции испытывают нагрузку. Их упирают верхней стороной на стойку, а нижней на угол мауэрлат.

Далее нужно заполнить расстояние между стропилами. Для этого прекрасно подойдут укороченные стропильные ноги. Наибольшую нагрузку получает нижняя четверть диагональных стропил, поэтому рекомендуют под них установить дополнительные элементы стропильной опоры. Их ставят, как и коньковые стойки, на усиленные балки. На готовую конструкцию стропильной системы четырёхскатной крыши делают обрешётку, с последующим укладыванием на неё кровельного материала.

Преимущества и недостатки четырёхскатной конструкции

Если сравнивать четырёхскатную конструкцию с классической двускатной, сразу можно выделить ряд преимуществ и недостатков. К преимуществам относятся:

• благодаря мансардным крышам можно переоборудовать чердачное помещение в жилое, что значительно увеличит жилую площадь дома;
• четырёхскатная крыша за счёт особенности своей конструкции не подвержена временным деформациям;
• утепляя кровельный материал при монтаже, вы тем самым улучшаете теплоизоляцию всего дома, это экономия на отоплении;
• за счёт низких углов наклона конструкции, такие крыши лучше противостоят разным погодным изменениям;
• благодаря своему необычному дизайну, конструкция смотрится очень красиво и придаст изюминку любому помещению.

К недостаткам, пожалуй, можно отнести такие моменты:

• учитывая, что конструкция четырёхскатной крыши сложнее, чем двускатной, при монтаже она вам обойдётся дороже. Но опять же, благодаря ей можно не делать кирпичную кладку;
• скаты, расположенные с четырех сторон, забирают часть жилого помещения с коротких торцов;
• ещё одним недостатком считается то, что мансардные окна, которые устанавливаются, во время дождя могут стать причиной появления лужи на полу. Но опять же, только в том случае если вы забыли их закрыть. При желании даже в мансардную крышу можно установить обычные вертикальные окна.

Специфика устройства вальмовой крыши

Для стропильной системы четырехскатной кровли характерно наличие диагональных стропил, расположенных по направлению к углам постройки. Для их устройства, как правило, применяется двойная доска, брус, поскольку значительное количество нагрузки приходится именно на данные элементы. Диагональные стропила – самые длинные. Они нередко состоят из двух частей.

Чтобы избежать проблем, которые могут возникнуть в местах стыков, под ними размещается опора, придающая конструкции дополнительную прочность и позволяющая избежать ее ослабления.

Опоры-стойки надо расположить на расстоянии ¼ длины всего диагонального стропила от коньковой детали.

Специфической особенностью кровли вальмового типа является применение дополнительных стропил, по длине немного уступающих обычным. Они получили название «нарожники». Отличительная черта данных элементов: нарожники опираются на диагональное стропило, а не на конек. Именно по этой причине их длина меньше.

При устройстве четырехскатной кровли надо учитывать еще один момент: крепление диагональных стропил может производиться тремя способами.

Если есть два коньковых прогона, то на их консоли необходимо осуществить монтаж шпренгеля со стойкой. Он будет выполнять функции основания, поддерживающего диагональные стропила из досок.

Стропила на основе бруса должны опираться на короткую толстую доску, прибитую к стропилам скатов.

Этот тип вальмовой кровли называется датской. В ее классическом варианте короткая доска располагается значительно ниже конька, а крепление диагональных стропил производится в точках, где сходятся боковые стропила и прибоина.

Образовавшийся между основными скатами и началом вальм зазор можно использовать с целью обустройства чердачного окна.

Сколько градусов должен иметь минимальный угол

Минимальный уклон кровли из металлочерепицы составляет 10 градусов. Допускается уклон, который колеблется в пределах от 10 до 90 градусов

Выбирая оптимальный угол уклона нужно принимать во внимание, что при небольшом градусе пространство между кровлей и перекрытием невозможно будет использовать в каких-либо хозяйственных целях

Если выставляется самый большой угол кровли для металлочерепицы, то выходить на крышу, с целью проведения технических работ, будет очень сложно. При этом чем больше угол, тем выше находится конек и соответственно увеличивается площадь, которую нужно покрыть.

Таким образом понадобится больше кровельных материалов, а это отобразится на бюджете. Кроме того, вырастет и оплата кровельной работы

Правильно рассчитывая угол наклона крыши для металлочерепицы, калькулятор должен учитывать следующие аспекты:

Модель черепицы

. При этом следует учесть, что большинство производителей в описании товара указывают минимальный уклон крыши из металлочерепицы.

Какой вид крыши

планируется: односкатный или двускатный.

Каким образом будет убираться снег

с крыши.

Проведя все расчеты, и приняв во внимание вышеизложенные пункты, при условии, что длина поверхности ската будет 6 м.п., устанавливается минимальный уклон в 22 градуса. Естественно, что этот результат не указывается в технической документации

Его вычисляют опытные мастера в процессе наблюдений за используемыми уже крышами.

Это может быть интересно!

Расчет — что и как рассчитать нужно

Немаловажное значение имеет и правильный выбор угла наклона кровельных скатов, где требуется учитывать ряд факторов:

• Вес кровельного покрытия – чем он больше, тем круче следует обустраивать кровлю.
• Размеры элементов покрытия. Если они малы и стыковых участков между ними много, тогда повышается вероятность проникновения между ними воды, а потому скаты должны располагаться под более высоким углом.
• Климат местности. В тех районах, где случаются частые снегопады, скаты крыш следует располагать более круто, что обеспечивает быстрое схождение осадков.
• Правила противопожарной безопасности для чердачных крыш. В соответствии с ними, при больших размерах чердака должен иметься сквозной проход через него высотой в 160 сантиметров и шириной в 120 сантиметров. Если же чердак маленький (до 2 метров в длину), тогда минимальные размеры прохода должны составлять 120 и 90 сантиметров соответственно.
• Высота дымохода для каминных и печных сооружений. Общая высота вместе с наружной частью, выходящей за пределы крыши, должна составлять как минимум 5 метров. Разумеется, подобный вариант обогрева не подойдёт для небольших строений с пологими крышами.

Проектирование

Проект дома с мансардой

Угол наклона для скатов выбирается исходя из рекомендаций изготовителей кровельного материала и природных особенностей. Для мягкой рулонной кровли достаточно угла до 18 градусов, для шифера подойдет угол в 15–60 градусов, а под черепицу стоит заложить наклон от 30 до 60 градусов.

Большое значение имеет количество осадков зимой, если выпадает значительное количество снега, то лучше выбирать крутые скаты, на которых осадки меньше задерживаются.

Пример расчета нагрузки на стропила в программе

Выбрав угол наклона, можно рассчитать высоту конька и остальные параметры, необходимые для постройки четырехскатной крыши. Для вычисления площади используются геометрические формулы для треугольника и трапеции.

Расчет стропил в программе

При проектировании стропильной системы необходимо многое учесть: сечение бруса, длину стропил, величину прогона, шаг установки элементов. Все возможные нагрузки на кровлю выясняются на стадии проектирования, к ним относят:

• вес выбранного кровельного покрытия;
• годовое количество осадков;
• масса утеплителя и гидроизоляции;
• устройство на крыше различного оборудования (антенны, фонари, окна и т. д.);
• снеговая и ветровая нагрузка.

Кроме заложенных нагрузок, кровля дома должна иметь запас прочности, гарантирующий устойчивость конструкции в непредвиденной ситуации. Для возведения стропильной системы применяются брус и доски. Если есть необходимость усилить элементы, доски сдваиваются.

Схема стропильной системы вальмовой крыши

Перед началом работы все пиломатериалы проходят обработку антисептиком.

Расчет угла наклона односкатной кровли

Для того, чтобы рассчитать параметры кровли, правильнее всего обратиться к СНиП, где имеются все необходимые данные, методики и формулы расчета. К удивлению, специализированного расчета угла наклона односкатной кровли не имеется. Указывается только, что допускается угол от 2° до 60°, после чего рассматриваются детали и размеры конструкций. Поэтому основным источником информации становятся инструкции к различным кровельным покрытиям, в которых указываются оптимальные параметры укладки, и в том числе – диапазон углов наклона.

Минимальный угол уклона кровлиИсточник kak-sdelat-kryshu.ru

Нередко производители рекомендуют значения, отличные от требований ГОСТ, что объясняется развитием технологий и постоянными изменениями в технологии изготовления и химическом составе материалов

Практика вносит свои коррективы в рекомендуемые показатели, на которые следует обратить внимание

Рекомендованный угол уклонаИсточник kak-sdelat-kryshu.ru

Приступая к расчету кровли, следует прежде всего определиться со среднегодовым количеством снега в зимний период. Проще всего это выяснить по таблицам СНиП или из других источников:

Вес снегового покрова на горизонтальной плоскостиИсточник kak-sdelat-kryshu.ru

Необходимо учитывать, что минимальный угол наклона односкатной крыши наиболее экономичен с точки зрения расхода материалов и, соответственно, денег. При этом, возможность соскальзывания снега практически исчезает, он накапливается на крыше и создает значительную нагрузку на конструкции здания.

Чем выше угол наклона, тем больше потребуется кровельного материала. При этом, резко возрастает ветровая нагрузка, особенно опасная при фронтальном направлении на высокую сторону дома. Преобладающие ветра в разных регионах также можно изучить в таблицах СНиП:

Карта ветровых нагрузок в РФИсточник kak-sdelat-kryshu.ru

Немаловажный фактор – расположение дома. Если он находится в низине, прикрытый от ветра складками рельефа или другими зданиями, стоящими неподалеку, ветровые нагрузки существенно уменьшаются. И наоборот, если дом расположен на возвышении и открыт для воздействия ветра, нагрузки будут максимальными.

Это потребует выбрать минимальный наклон односкатной крыши, иначе риск ее потери становится слишком высоким. Рекомендуется учитывать все требования по ветровым нагрузкам при выборе, поскольку, в отличие от снеговых, они существуют в течение всего года и способны оказывать воздействие как в летний, так и в зимний период.

Окончательный выбор угла наклона производится исходя из сопоставления свойств кровельного покрытия и величины нагрузок. Не рекомендуется выбирать предельные значения, поскольку они создают слишком много рискованных ситуаций при появлении внешних воздействий экстремального характера. В любом регионе время от времени случаются обильные снегопады, образующие мокрые и очень тяжелые сугробы. Не исключение и ветра ураганной силы, которые случаются не часто, но последствия от них достаточно серьезные.

Последствия ветраИсточник izvestiy-kamen.ru

В видео можно увидеть строительство односкатной крыши:

Как сделать самому

Для тех, кто желает узнать, как сделать четырехскатную крышу самостоятельно, необходимо приготовиться к продолжительным замерам, расчетам и схемам. Коротко алгоритм возведения настила можно представить следующей последовательностью.

Шаг 1 – Наметить план

• Для этого необходимо:
• Замерить периметр дома.
• Нанести все проведенные замеры на бумагу.
• В двух проекциях начертить план, указав расположение всех ключевых элементов.
• Продумать дизайн.
• Сделать окончательный расчет.

Шаг 2 – Подготовить материалы

На средний дом с четырехскатной крышей используется брусья сечением 10 на 15 см или 15 на 12 см или аналогичные железобетонные балки.

Шаг 3 – Построить

Четырехскатная крыша своими руками строится так:

• На стены выкладывается брус, строится коробка.
• Укладывается гидроизоляция.
• Фиксируются лежни.
• Кладутся перекрытия.
• Закрепляются опорные балки с шагом до двух метров.
• Каждый элемент надежно фиксируются уголками.
• На стойки укладывается прогон.
• На стропильную систему укладывается черепица по направлению снизу вверх.

Если разобраться, то с возведением крыши с четырьмя скатами справится каждый домовладелец, умеющий считать, измерять и обращаться со строительными инструментами. Главное, не скупиться на материалах, чтобы надежная четырехскатная конструкция прослужила долго.

Виды (шатровая, вальмовая, полувальмовая)

Основные виды четырехскатных крыш:

1. Шатровый тип. Крыша имеет 4 треугольных ската, вершины которых сходятся в одной точке. Обычно ее основание имеет форму квадрата, а все скаты равны по площади. Такая конструкция подходит для дома, в котором длины всех стен равны между собой. Обычно это сооружения небольшой площади. Крыша отличается особой привлекательностью.
2. Классический вариант – голландская вальмовая крыша. В ее основании формируется прямоугольник. Крыша напоминает двухскатную конструкцию, т.к. скаты, опирающиеся на длинные стены, сходятся вверху по линии, образуя коньковый прогон. Однако в вальмовой крыше над короткими стенами возводится не фронтон, а скаты в форме треугольника. В результате кровля составляется из 2-х трапеций и 2-х треугольников, на противоположных сторонах дома. Данная кровля обладает универсальностью. Она подходит для любых сооружений, особенно при их возведении в регионах, где значительные ветра могут дуть со всех сторон.
3. Полувальмовый тип. В нем вместо треугольных скатов предусматриваются более сложные конструкции, что соответственно изменяет и боковые грани трапециевидных скатов. Выделяются 2 основные разновидности – голландская и датская полувальмовая крыша. В первом случае, треугольный скат располагается вверху, но опускается не на всю высоту кровли. Нижняя часть завершается вертикальной стенкой в форме трапеции. Такая конструкция позволяет оборудовать удобный вход на чердак или окно мансарды. Во втором варианте вертикальный элемент имеет форму треугольника и расположен в верхней части. Низ выполняется в виде ската трапециевидной формы. Верхний фронтон обеспечивает возможность установки окна мансарды.

Все типы четырехскатной крыши отличаются привлекательным видом и давно пользуются популярностью за рубежом. В последнее время они находят все больше почитателей и в России.

Многоскатные крыши

Разнообразие современных построек поражает. При этом для каждого типа строения сегодня проектируется отдельный вид крыши. Они считаются наиболее практичными и обладают эстетичным видом.

Крыша многоскатная имеет две и более наклонных поверхностей, отчего образуется чердак с системой крепления такой крыши. Стоит отметить, что чердачное помещение в этом случае можно выгодно использовать под полезную жилую площадь в жилище.

Конструкций многоскатных крыш достаточно много, их выбор зависит от желания и финансовых возможностей будущего ее хозяина. Наиболее распространенными являются крыши четырехскатные. Они всегда изящны, надежны и удобны в ремонте.