Стропильная система четырехскатной крыши - монтаж, чертежи и расчет устройства

Расчет нагрузок

Следующий этап проектирование – определение состава элементов стропильной системы и их сечения. Для этого выполняют расчет нагрузок, которым подвергается четырехскатная конструкция. Они делятся на три типа:

Постоянные. Их четырехскатная крыша испытывает все время. В этот тип включают вес кровельного пирога, стропильной системы, мансардного пола, если планируется использование чердака как жилого помещения. Не забудьте, что снегозадержатели водосточная система – это тоже дополнительная нагрузка, которую несет на себе крыша.
Временные. Действию этих нагрузок конструкция подвергается не постоянно, а лишь время от времени, в остальные же периоды оно минимально. Речь идет о снеговой и ветровой нагрузке, вес талой и дождевой воды, массе человека, производящего ремонт и обслуживание крыши.
Особые. Этот пункт актуален для жителей районов с повышенной сейсмической или ураганной опасностью. Четырехскатную крышу проектируют с учетом возможных экстремальных нагрузок, чтобы обезопасить находящихся под ней людей.

Суммируя значения всех нагрузок, определяют общую, которая, в зависимости от используемого кровельного материала может достигать 180-250 кг на квадратный метр. Исходя из этой цифры определяют количество элементов стропильной системы и их сечение, сверяясь со справочной таблицей. Более сложные системы удобнее рассчитывать в специальных программах, результатом работы которых является готовая схема стропильной системы крыши четырехскатного типа.

Виды нагрузки и её расчет

От снега

Для кровли дома опасно скапливание большого слоя снега, если уклон небольшой, то на ней может собраться целый сугроб. Для компенсации веса массы снега возле элементов, выступающих над крышей, устраивают сплошную обрешетку, и усиливают слой гидроизоляции.

Кроме того, снеговой мешок при нормальном уклоне, постепенно станет сползать по скату кровли и постепенно достигнет карнизного свеса. При большом размере карниза, возможно его повреждение и даже разрушение.

От воздействия ветра

С ветровой нагрузкой проблема состоит в надежной фиксации кровли, если крепление недостаточно прочно, то ветер просто ее сорвет. С увеличением уклона кровли и ее высоты, усиливается ветровая нагрузка, но есть отличия в подъемной силе и давлении ветра.

Ветер создает давление на кровлю при большом ее уклоне, а при уменьшении уклона скатов появляется мощная подъемная сила, способная при мощных порывах ветра снести вашу крышу.

Для противодействия воздействия ветра, необходимо прочно закрепить все элементы кровли. К примеру, штырями, из металла забетонированными в стены, к которым будут крепиться стропильные ноги.

Масса финишного покрытия воздействует на кровлю не меньше, чем остальные факторы. Если уложено кровельное покрытие с большой массой, то учитывайте, что оно воздействует на конструкцию постоянно. Необходимо помнить, что с увеличением 1м2 покрытия, необходимо увеличивать угол ее уклона.

Во время расчетов, нужно помнить и про теплоизолирующий материал, у которого может быть значительная масса. Если планируется построить и оборудовать мансардное помещение, необходимо включить в расчеты и вес материала, используемого для ее внутренней отделки.

Какие есть плюсы?

Шатровая крыша достаточно популярна. Обусловлено это следующими преимуществами.

Обладает мощными аэродинамическими свойствами. Может противостоять ураганам и шквалам. Можно не опасаться срыва кровли или обрушения чердака.
Благоприятные условия скатов позволяют избавиться от рутинных работ (например, очистки крыши от снега).
Свой оригинальный дизайн выделит вас среди соседей, благодаря четырехскатной конструкции.
Уникальная пирамидальная форма способствует равномерному распределению всех внутренних и внешних нагрузок на систему крыши и здания в целом.
Если правильно утеплить каркас, то это считается оптимальным решением с точки зрения энергосбережения.

Шатровые конструкции крыш

Конструкция шатровой крыши.

Шатровая крыша – это четырехскатная конструкция, в основе которой четырехугольник, к которому сходятся равнобедренные треугольники в верхней центральной точке. Такое устройство кровли помогает сэкономить на материалах, так как не требует дополнительного обустройства фронтонов. Конструкцию шатровой крыши можно изготовить самостоятельно независимо от типа здания, но удобнее будет работать с квадратными основаниями. Перед началом возведения такой конструкции следует правильно выполнить все расчеты. Расчет площади для шатровой крыши просто выполнить, достаточно лишь посчитать площадь одного ската, а затем умножить ее на 4, если основание крыши квадратной формы. Площадь ската – равнобедренный треугольник, следовательно:

где b – длина основания треугольника;

S – площадь ската;

Далее произведем расчет площади свесов карнизов (равнобедренные трапеции). Умножаем высоту фигуры на полсуммы длин ее оснований. Устройство крыши предполагает два варианта расчетов:

Можно использовать высоту конька и длину основания кровли.
Можно учитывать длину диагональной ноги и длину основания по периметру.

Пример расчета площади шатровой крыши:

Формула расчета карнизного свеса шатровой крыши.

здание – 6*6 м;
h конька – 2,97 м;
угол уклона скатов – 35°;
длина диагональной ноги – 5,21 м;
ширина свеса карниза – 60 см.

Расчет длины высоты треугольника по теореме Пифагора:

h 2 = a 2 – (b/2) 2

a – длина ската

h – высота треугольника

b – ширина основания

Площадь одного ската в форме треугольника равна 12,72 м 2. так как основание у нас квадратное, умножаем еще на 4. Соответственно, общая площадь составит 50,88 м 2. Теперь можно выполнить расчет площади свеса карниза. Для вычисления общей площади свесов следует умножить полученную площадь 4,76 м 2 на 4. Следовательно, общая площадь шатровой крыши составит 50,88 + 19,03 = 69,91 кв. м

Материалы, применяемые на стропильную систему крыши

Расчёт материалов для крыши, начинается от определении угла наклона кровли. Больший наклон требует большего количества материалов. Однако нужно учитывать, как в нашем случае и высоту мансардного этажа. А также большой уклон, на грани приемлемого, избавит крышу от снежной нагрузки, такой нередкой на юге Сибири в Алтайском крае. Расчётными данными для подсчёта потребности в брусе и доске являются размеры конструкций и их сечения.

Варианты расчёта потребности в материалах выполняются именно в случае, если известны все параметры возводимых конструкций. А также включая особенности архитектурной формы крыши и мансардного этажа.

Покровный кровельный стройматериал

Одна из главных конструкций дома – это крыша. И крыши двухскатные, и многоскатные бывают во всех отношениях различные:

Инструменты для монтажа профнастила

Установка профнастила на крышу не требует использования сложного оборудования. В список необходимых инструментов может входить

рулетка;
нож;
уровень;
веревка;
маркер или карандаш;
ножницы по металлу (электрические и просечные);
шуруповерт;
дрель;
молоток;
строительный степлер;
строительный пистолет с герметиком.

Следует учесть, что профилированный лист с полимерным покрытием не стоек к высоким температурам, поэтому резка и монтаж выполняются «холодным» способом, без использования сварки и т.д. Для резки листов, помимо ножниц по металлу, может использоваться электролобзик, ножовка с мелкими зубцами.

При резке профилированного листа и других металлических элементов кровли, срезы рекомендуется обрабатывать антикоррозийной грунтовкой, чтобы продлить эксплуатационный срок покрытия.

Уплотнители и саморезы

Чтобы положить профнастил на крышу в виде надежного покрытия, профилированные кровельные листы крепятся к обрешетке саморезами. Крепежные элементы для монтажа профлиста выполняются из упрочненной, гальванически оцинкованной стали. Каждый саморез снабжен особой прокладкой из эластомера (неопреновая резина), которая позволяет обеспечить герметичность места крепления – следует избегать доступа влаги к деревянным элементам обрешетки, чтобы предотвратить их гниение, а также контакта влаги с краями крепежного отверстия профлиста – металл с нарушенным защитным слоем подвержен коррозии.

Технические параметры саморезов

размер 4,8×35, 4,8×60, 4,8×80 мм;
вид обработки поверхности – электролитическая оцинковка толщиной от 12 мкм;
особенности материала изготовления – присутствие в составе стабилизаторов, предотвращающих старение материала под негативным воздействием ультрафиолета;
защитно-декоративное покрытие шляпки – порошковая краска с толщиной слоя от 50 мкм;
защитная прокладка – из эластомера (для монтажа покрытия), из алюминиевой жести (для установки ендов).

При монтаже кровли из профилированного листа с цветным полимерным декоративно-защитным покрытием рекомендуется использовать крепежные элементы, окрашенные в тот же цвет.

Укладка профнастила на крышу может выполняться с использованием специальных уплотнителей. Это элементы, выполненные из пенополиуретана или вспененного полиэтилена. Уплотнитель располагается между обрешеткой и кровельным покрытием. Универсальный уплотнитель представляет собой полосу прямоугольного сечения. Более эффективно использование уплотняющего материала, который вырублен в соответствии с профилем профлиста.

Уплотнитель позволяет снизить шумность металлической кровли, повысить теплоизоляционные параметры кровельного пирога, продлить срок службы покрытия. Для удобства монтажа на полосы уплотнителя с одной или обеих сторон нанесен клеящий состав. Для монтажа кровли из профнастила рекомендуется использовать уплотнитель со специальной перфорацией для вентиляции подкровельного пространства.

Монтаж уплотнителя дает возможность ликвидировать большие зазоры, который образуются при прилегании профилированного листа к плоскости кровельной конструкции. В зазоры могут проникать птицы, насекомые холодный и влажный воздух, что негативно сказывается на состоянии кровельного пирога. Материал, из которого выполнен уплотнитель, отличается влаго- и биостойкостью, долговечностью – срок его службы составляет более 20 лет.

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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.

Расчет вальмовой крыши

Расчет стропильной системы вальмовой крыши выполняется с учетом таких предпосылок:

ветровая нагрузка в регионе. Чем она выше, тем более пологим должен быть скат, и тем прочнее вся конструкция. Для нивелирования сильного ветра центральные и диагональные стропила делаются более толстыми;

количество осадков. Наблюдается обратная зависимость. Чем выше число осадков – тем более крутым должен быть скат, чтобы снег и дождь не создавали давления на стропильную систему;

вид кровельного материала. Каждый тип кровельный материал выдвигает свои требования к обрешетке, а также имеет определенный вес. Эти факторы нужно учитывать еще на этапе проектирования;

необходимость утепления крыши. В этом случае шаг установки стропил рассчитывают с учетом ширины теплоизоляционного материала. Кроме того, расстояние между стропилами зависит от сорта и сечения древесины.

Таблица параметров расстояния между стропилами в зависимости от сечения бруса и сорта древесины

Расчет кровельного материала выполняется по формулам с учетом угла наклона крыши. Оптимальный уклон крыши для кровельных материалов разных видов приведен в таблице:

Таблица — угол наклона крыши в зависимости от кровельного материалаТаблица — угол наклона крыши в зависимости от типа покрытия

Наклон угла ската определяет заложение стропил. В свою очередь, заложение промежуточного стропила рассчитывается следующим образом:

сначала на верхнюю обвязку торцевой стены наносится осевая линия;
затем вычисляется половина толщины коньковой балки, и наносится линия размещения первого из числа центральных промежуточных стропил;
далее совмещается конец замерной рейки и линия размещения размеченного выше центрального промежуточного стропила;
на противоположный конец замерной рейки наносится линия внутреннего контура боковой стены;
полученная точка является заложением промежуточного стропила.

Соотношение между длиной стропил и их заложение рассчитывается с помощью поправочного коэффициента, величина которого зависит от угла наклона ската кровли. Длина стропильной ноги определяется путем умножения заложения на коэффициент.

Материал подготовлен для сайта

Формулы для расчета вальмовой крыши

Высота конька		Чертеж для расчета высоты конька вальмовой крыши
Длина конькового бруса	Длина дома минус его ширина	Чертеж для расчета длины конькового бруса вальмовой крыши
Длина центральных стропил (трапеции)	Формула для расчета длины центральных стропил	Теорема Пифагора
Длина рядовых стропил	Рассчитывается аналогично длине центральных стропил
Удлинение стропила для формирования каркасного свеса		Чертеж для расчета насколько необходимо удлинить стропила для свеса
Угол наклона рядовых стропил	Формула для расчета угла наклона рядовых стропил	Чертеж для расчета угла наклона рядовых (промежуточных) стропил
Длина диагональных вальмовых стропил	Формула для расчета длины диагональных стропил	Схема для расчета длины диагональных стропил вальмовой крыши
Нарожники (короткие стропила)	Первое короткое стропило	Чертеж для расчета 1-го короткого стропила вальмовой крыши
	Второе короткое стропило	Схема для расчета 2-го короткого стропила вальмовой крыши
Площадь вальмовой крыши	Формула для расчета площади вальмовой кровли	Чертеж для расчета площади вальмовой крыши

Как рассчитать площадь вальмовой крыши?

Чтобы знать, сколько покупать кровельного материала, необходимо знать общую площадь кровли.

Для этого нужно всю крышу разбить на составляющие простые геометрические фигуры и сделать расчет для каждой из них.

Расчет площади вальмовой крыши — формулы

Классические голландские крыши

Классикой вальмовых крыш считается голландская конструкция, с характерной для нее стойкостью к ветровым и снеговым нагрузкам. Стандартная вальмовая крыша обладает двумя трапециевидными скатами с длинных сторон, и двумя – с коротких сторон. По мнению специалистов, данная конфигурация крыши на порядок красивей, чем обычная шатровая конструкция.

В состав стропильной структуры вальмовой крыши входят две пары накосных стропил: так называют диагональные опорные брусья, соединяющие верхние точки скатов с верхними углами дома. Полувальмовые крыши встречаются в двух разновидностях: в первом случае при помощи боковых скатов удаляется только фрагмент торца с верхней части, во втором – подобное срезание происходит по низу. Полувальма обычно обладают треугольной или трапециевидной формы.

Особенности голландской крыши полувальмового типа

В составе конструкции полувальмовой голландской крыши объединяется и двухскатный, и четырехскатный вариант. От обычной крыши ее отличают усеченные вальмы – торцевые треугольные скаты. Согласно стандартам, длину вальма делают в 1,5-3 раза короче, чем боковые скаты-трапеции.

Благодаря этой конструктивной особенности появляется возможность использования вертикального окна. Здесь также нет острой выпирающей кромки, как у двухскатных крыш, что делает конструкции на порядок устойчивее к ветровым нагрузкам. Этот вариант конструкции наиболее удобен для решения задачи, как из четырехскатной крыши сделать двухскатную.

Разновидности четырехскатной кровли

Четырехскатная кровля может быть шатровой, полувальмовой или вальмовой. Чтобы правильно выбрать вариант кровли нужно рассмотреть особенности каждого из этих трех типов.

Шатровая кровля

Шатровая кровля имеет форму пирамиды. Она состоит из четырех одинаковых треугольных скатов, вершины которых соединены в одной точке. В такой конструкции отсутствует конек. Шатровая кровля может быть использована только в качестве покрытия для квадратных сооружений. Если беседка имеет прямоугольную форму, данный вариант крыши для нее не пригоден.

Вальмовая кровля

Самый универсальный вариант кровли для построек квадратной или прямоугольной формы. Конструкция состоит из различных по конфигурации скатов. В торцах кровли располагаются треугольные скаты, они называются вальмами. Еще два ската трапециевидные. Вершины трапеций соединяются между собой, и линия их соединения называется коньком.

Схема вальмовой кровлиИсточник pinterest.com

Полувальмовая кровля

Это вариант вальмовой конструкции, у которой треугольные скаты укорочены. Такая кровля идеальна для мансардных коттеджей, но для беседок ее обычно не применяют.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что лучший вариант для беседки, это вальмовая кровля. Она подходит для беседок любого размера и любых пропорций, достаточно быстро монтируется и хорошо защищает постройку.

Плюсы четырехскатной вальмовой кровли

Беседку можно накрыть плоской, односкатной, двускатной или шатровой крышей. Но многие домовладельцы предпочитают ставить на своих участках беседки именно с вальмовой кровлей. Это объясняется тем, что вальмовый вариант отличается целым рядом преимуществ:

хорошая зашита постройки от ветра и осадков;
на крутых скатах не скапливаются осадки;
такая кровля сама по себе имеет эстетичный внешний вид;
беседка с четырехскатной кровлей выглядит более солидной;
скатная кровля не закрывает обзор из беседки;
для ее обустройства можно применять любые кровельные материалы;
если несколько видоизменить стропильную конструкцию, можно получить крышу оригинальной формы;
высокая прочность;
низкая парусность.

Оригинальный вариант вальмовой крыши для беседкиИсточник dekoriko.ru

Однако для того, чтобы крыша получилась прочной и долговечной, ее нужно правильно рассчитать и запроектировать. Собирать стропильную систему и укладывать кровельное покрытие должны высококвалифицированные специалисты.

Методы установки

Существует много видов кровельных покрытий и технологий их установки.

Асфальтовая

Убедитесь, что у вас есть все необходимые инструменты для установки кровли, а также оборудование для обеспечения безопасности. Понадобятся:

молоток;
кровельные гвозди;
мел;
оловянные ножницы;
рабочие перчатки;
правильная обувь;
ремни безопасности.

Определитесь, какой вид черепицы вы хотите выбрать. Убедитесь, что вы приобрели достаточно материала, чтобы его хватило на установку

Важно соблюдать пошаговую технологию

Подготовьте крышу для установки кровельной черепицы. Удалите старый кровельный материал, а также все гвозди. Не устанавливайте новые материалы поверх существующей крыши.
Установите подстилку, водостойкий слой между установкой кровельной черепицы и крышей.
Установите «край капли» на внешних краях вашей кровли.
Затем вам нужно установить стартерную ленту или первый слой черепицы. Используйте мел, чтобы отметить точный центр крыши, идя вертикально.

Центрируйте стартовую галерею в середине линии мела и прикрепите ее на место. Продолжайте установку черепицы по всей длине крыши.
Продолжайте установку черепицы всей длины крыши в соответствии с инструкциями производителя.
Обрежьте черепицу до необходимого размера, когда достигнете края ряда.
Когда достигнете хребта крыши, установите хребтовую черепицу.
Выполните отверстия под дымоход, вентиляцию.
Очистите все обломки и проведите облицовку кровельной черепицы.

Установка черепицы

Установка глиняной черепицы не изменилась за столетия. Эта древняя форма кровли выглядит достаточно просто, но должна выполняться квалифицированным кровельщиком. Известно, что правильно установленные глиняные крыши выдерживают 100 лет, плохой монтаж быстро потребует ремонта. Существует 2 формы крепления кровельной черепицы.

Глиняная кровля снабжена гвоздями. Обычно в работе используют медные гвозди. Второй (наиболее распространенный) метод – использование наконечников, которые выступают из крыши. Сегодня эти стили часто также снабжают гвоздями для дополнительной гарантии.

Основные этапы установки кровельной черепицы выглядят следующим образом.

Оцените крышу, прежде чем передвигаться по ней. Зафиксируйте любые области, которые показывают признаки гниения или износа.
Установите гидроизоляцию

Это важно для глиняной черепицы, так как она существенно повышает водонепроницаемость крыш.
Используйте мел для разметки горизонтальных и вертикальных линий на крыше. Так появятся гарантии, что рисунок из составного кровельного материала не будет деформирован.
Установите проблесковый маячок и водосточные желоба.

Используйте качественный металл для водосточных желобов.
Начинайте прокладывать первый ряд вашей плитки. Следуйте инструкциям производителя, каждый тип и стиль глиняной кровли могут потребовать иного метода.
Используйте высококачественные металлические гвозди, которые устойчивы к коррозии, чтобы крыша из глинистой черепицы держалась долго.

Металлическая

Металлическая кровля становится все более популярной за счет простоты установки, долговечности, безопасности и экологичности. Существует много стилей сооружения металлической кровли. Прежде чем приступить к установке, нужно ответить на несколько вопросов:

нужны ли вертикальные панели, стоячий шов или черепица, каковы их различия;
какого типа нужен металлический датчик с учетом бюджета и климата конкретного региона;
какой металл для крыши наиболее оптимален;
какой цвет кровельного материала будет смотреться выигрышно.

Зачастую металл в работе нужно обрезать или согнуть, чтобы он поместился прямо. Установка вентиляционных отверстий может показаться сложной задачей. Это основные шаги, которые входят в установку металлической кровли.

Определите шаг крыши, который поможет определить тип используемой металлической кровли.
При необходимости удалите старую кровлю, учитывая тип металлической крыши, местные строительные нормы и весовые ограничения дома.
Установите гидроизоляцию. Она убережет кровлю от протекания осадков.
Установите окантовку карниза. Затем надлежит установить металлическое кровельное покрытие в соответствии с инструкциями производителя.
Очистите любой мусор, образовавшийся в ходе проведения строительных работ.