Многие предпочитают дома с четырехскатными крышами. Хотя они требуют значительных затрат на материалы и соответствующие финансовые вложения, их востребованность остается высокой. Причина этого заключается в том, что даже простое здание с такой крышей выглядит привлекательно, а также их высокая прочность и надежность. Несмотря на сложность в проектировании стропильной системы, освоить основы её создания можно и самостоятельно.
- Определение стропильной системы четырехскатной крыши: включает в себя вальмовую и шатровую конструкции.
- Вальмовая крыша: характеризуется наклонными скатами, формирующими вальмы на боковых гранях.
- Шатровая крыша: имеет конусообразную форму, состоящую из четырех наклонных плоскостей, сходящихся в одной точке.
- Преимущества вальмовой крыши: отсутствие карнизов, улучшенная устойчивость к ветровым нагрузкам.
- Преимущества шатровой крыши: высокая эстетика, хорошая водосточка благодаря крутым скатам.
- Выбор подходящей системы зависит от климатических условий, архитектурных требований и эстетических предпочтений.
Виды четырехскатных крыш
Четырехскатные крыши являются самыми дорогими и трудоемкими в реализации. Тем не менее, их популярность продолжает расти, ведь они обладают наиболее привлекательным внешним видом среди всех типов крыш. Высокая механическая прочность и устойчивость к снеговым и ветровым нагрузкам также добавляют плюсы. Дома или беседки с четырехскатной крышей выглядят более внушительно в сравнении с другими конструкциями.
Существуют два главных типа четырехскатной крыши: вальмовая и шатровая. Шатровая крыша идеально подходит для квадратных строений, в то время как вальмовая предназначена для прямоугольных зданий. В шатровом варианте все четыре ската имеют треугольную форму и сходятся в одной центральной точке.
Классическая вальмовая крыша состоит из двух трапециевидных скатов, встречающихся на коньке. Эти элементы располагаются вдоль более длинной стороны прямоугольника, а два других ската имеют форму треугольников и примыкают к краям коньковой балки.
Несмотря на то, что в обоих вариантах количество скатов одинаково, конструкция и расчет этих крыш различаются. Также изменяется порядок их монтажа.
Полувальмовые
Вальмовые крыши встречаются значительно чаще, так как прямоугольных зданий больше, чем квадратных. Существует несколько их разновидностей, в числе которых полувальмовые, датская и голландская.
Для устройства четырехскатной крыши необходимо учитывать особенности конструктивных узлов и выбор материалов. В первую очередь, я рекомендую обратить внимание на каркас, который должен быть прочным и надежным. Основой конструкции обычно служат стропила, которые формируются в виде двух пар наклонных элементов, соединяющихся на коньке. При этом важно, чтобы угол наклона стропил составлял минимум 30 градусов, что обеспечит хорошую водоотводимость и уменьшит снеговую нагрузку.
Следующим этапом является разработка узлов соединения, которые играют ключевую роль в обеспечении долговечности и стабильности крыши. Узлы душки и перетяжки помогают передавать нагрузки от стропил на стены здания. Я советую использовать специальные соединительные элементы, такие как металлические уголки и крепежные пластины, которые позволят добиться необходимой жесткости и предотвратить деформацию конструкции. Не забудьте также об установке отличного водоотведения, чтобы избежать проблем с протечками.
После завершения работы над каркасом, можно переходить к укладке кровельного материала. Важно учитывать, что четырехскатная крыша предоставляет много возможностей для выбора материалов: от металлочерепицы до гибкой черепицы. Я рекомендую использовать негорючие и водоотталкивающие материалы, особенно в регионах с высоким уровнем осадков. Обязательно уделите внимание качеству паро- и гидроизоляции, так как это значительно продлит срок службы вашей крыши.
Основное преимущество этих крыш — возможность установки полноценных окон в вертикальные части боковых скатов. Это создает возможность использовать пространство под крышей в качестве жилого. Конечно, по сравнению с полноценным этажом, это помещение будет меньшей площади, но и затраты на его создание будут ниже.
Угол наклона скатов и высота крыши
Угол наклона четырехскатной крыши определяется с учетом снеговых и ветровых нагрузок, характерных для вашего региона. При высоких снеговых нагрузках следует поднимать конек выше, чтобы обеспечить более крутые скаты, и предотвратить накопление большого объема снега. Однако, в условиях сильного ветра, наоборот, конек следует снижения, чтобы уменьшить поверхность скатов и, соответственно, ветровую нагрузку.
При выборе угла наклона также принимаются во внимание эстетические и практические аспекты. Эстетическая сторона подразумевает, что здание должно выглядеть гармонично и пропорционально. Чаще всего более выгодно смотрятся дома с высокими крышами — примерно 0,5-0,8 высоты первого этажа.
Практические соображения имеют два аспекта. Первый заключается в том, что если планируется использование пространства под крышей в качестве жилого, необходимо учитывать высоту, комфортную для проживания. Обычно комфортной считается высота потолков от 1,9 м, но людям выше 175 см потребуется больше высоты.
С другой стороны, чем выше крыша, тем больше материалов потребуется для её постройки, что Важно учитывать.
Есть еще один важный момент: у кровельных материалов существуют минимальные и максимальные углы уклона, позволяющие им эффективно функционировать. Если у вас есть предпочтения по определенному типу кровельного материала, обязательно учтите этот момент, поскольку он влияет на необходимую высоту стропильной системы четырехскатной крыши относительно стен.
Стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа
При строительстве четырехскатной крыши чаще всего используется вальмовая конструкция, и об этом варианте мы поговорим в первую очередь. Центральная часть стропильной системы практически повторяет систему двускатной крыши. Она может быть как с висячими, так и с наслонными стропилами. Висячие стропила устанавливаются на месте — на крыше, для чего обычно достаточно двух человек.
Наслонные стропильные фермы, представляющие собой треугольники, можно собрать на земле, а потом установить готовыми. В этом случае работы на высоте будут минимальными, однако для поднятия и установки этих ферм потребуется либо специальная техника (кран), либо команда из четырех и более человек.
Основные отличия в стропильной системе вальмовой крыши – это участки, где стропила укорачиваются (стропильные полуноги) для формирования вальма — треугольных скатов. Здесь устанавливаются диагональные стропила, которые также называют накосными. Они опираются на наружные или внутренние углы здания и имеют большую длину, чем стандартные стропильные ноги.
На диагональные стропила следует обращать особое внимание, так как они подвержены повышенной нагрузке (по сравнению с соседними стропилами). Поэтому угловые стропила требуют усиления — их собирают из двух досок, скрепляя их по ширине с помощью гвоздей. Для поддержки диагональных стропильных ног дополнительно устанавливаются стойки и укосы, называемые шпренгельным блоком.
Стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа также отличается тем, что мауэрлат укладывается по всему периметру здания, в отличие от двускатной крыши, где он располагается только по длинным стенам.
Мауэрлат — это элемент кровельной системы здания, представляющий собой брус или бревно, установленное сверху по периметру внешней стены. Он служит крайней нижней опорой для стропил.
Диагональные стропила
Как отмечалось ранее, накосные (угловые) стропила несут значительные нагрузки: от укороченных стропил боковых скатов и от вальм. Длина диагональных стропил вальмовой крыши, как правило, превышает стандартную длину пиломатериалов — более 6 метров, поэтому их изготавливают из срощенных или сдвоенных досок.
Такое решение решает сразу несколько задач: получается балка нужной длины, увеличивается её несущая способность. Две спаренные доски выдерживают более высокие нагрузки, чем единая брусья аналогичного сечения. Еще один аспект: срощенные балки для накосных стропил делают из того же материала, что и обычные стропильные ноги, что дешевле и избавляет от необходимости поиска специальных материалов.
При использовании срощенных балок диагональные стропила обычно усиливаются установкой подкосов и/или шпренгелей (стоек).
- При длине балки до 7,5 м достаточно одного подкоса, упирающегося в верхнюю часть балки.
- При длине от 7,5 м до 9 м необходимо установка дополнительной стойки или шпренгеля, который крепится внизу на 1/4 длины стропила.
- Для наклонного стропила длиной более 9 метров требуется третья промежуточная опора — стойка, поддерживающая середину прогона.
Шпренгель — специальная конструкция, состоящая из балки, опирающейся на две соседние наружные стены. На эту балку устанавливается стойка, поддерживаемая с обеих сторон укосами (укосы устанавливаются при необходимости).
Шпренгельную ферму, как правило, не учитывают в расчете, а изготавливают из тех же материалов, что и стропильную систему. Для самой балки используются размеры 150*100 мм, для стоек — 100*100 мм, для укосов — 50*100 мм. Это может быть брус нужного сечения или срощенные балки.
Опирание накосной стропильной ноги
Диагональные стропила опираются верхним концом на коньковый брус. Конкретное исполнение этого узла зависит от типа стропильной системы и количества прогонов.
Если прогон один, консоли удлиняют на 10-15 см по отношению к подстропильной раме. Если такой выступ слишком велик, его подрезают. Но сокращать его не рекомендуется — добавить длину после труднее и затратнее. В этом месте будут опираться накосные стропила.
Стропила подрезаются под нужный угол и соединяются на консолях. Крепление осуществляется с помощью гвоздей. Для усиления соединений можно использовать металлические накладные пластины.
При установке двух коньковых прогонов (что делают, когда планируется мансардное жилое помещение) способ соединения зависит от используемого материала для стропил:
- Для срощенных досок необходим шпренгель, который опирается на выносы коньковых прогонов. Диагональные стропила подрезаются и устанавливаются на шпренгельную стойку.
- Если используется брус, в месте опирания ставится прибоина — кусок доски толщиной не менее 50 мм. Эта доска крепится гвоздями к двум прогонам, а к ней крепятся стропильные ноги, формирующие вальма.
Нижняя часть накосных стропильных ног обрезается горизонтально и крепится к мауэрлату или доске обвязки. Для большей надежности узла можно установить дополнительную косую балку и закрепить к ней угловую балку (изображение ниже).
Для крепления используются гвозди с обеих сторон; при необходимости можно дополнительно укрепить конструкцию проволочными скрутками или хомутами.
Как крепить нарожники и полуноги
К установленным диагональным стропилам с одной стороны прикрепляются укороченные стропила боковых скатов (также известные как полуноги), а с другой — нарожники, формирующие вальмовые элементы. Важно размещать их так, чтобы места соединения не совпадали. Иногда для достижения этого может потребоваться изменить расстояние между нарожными стропилами, предпочтительно в меньшую сторону.
Обычно укороченные стропила требуется подрезать и фиксировать с обеих сторон с помощью 2-3 гвоздей. Это достаточно в большинстве ситуаций. Однако, если хотите сделать это «правильно», рекомендуется выполнять «врубку» — выемку, не должны превышающую половину толщины балки.
Стропила подрезаются, устанавливаются в нужном положении, обводится контур на балке (в результате получается неровная трапеция из-за разных углов соединения). Затем по этому контуру вырезается выемка, куда вставляют полуногу, после чего она фиксируется гвоздями с двух сторон. Этот узел сложен и требует много времени на выполнение. Но несущая способность такого соединения значительно выше. Существует и более простой вариант, который отличается по исполнению, но не уступает по надежности.
Наилучшим является метод крепления нарожников и полуног к накосной системе с использованием гвоздей и установки черепных брусков (см. изображение выше). Для этого требуется брус сечением 50*50 мм, который прикрепляется к нижнему краю балки между зафиксированными стропилами. В таком исполнении балка приобретает форму двутавра, что значительно увеличивает её упругость и несущую способность.
Как крепить нижние концы стропил
Метод крепления нижних концов стропил определяется типом стропильной системы для четырехскатной крыши — с висячими или наслонными стропилами и используемой схемой. Система со скользящими стропилами (обычно применяется для зданий, не допускающих распорные нагрузки — деревянных, каркасных или легкобетонных) реализуется с помощью специальных металлических креплений. Они состоят из двух частей: одна прикрепляется к закладной доске, а другая — к стропилам. Эти детали соединяются подвижно — с использованием длинной прорези или пластины.
В результате, при изменении нагрузки, кровля «играет» — стропила могут перемещаться относительно стен. Распорные нагрузки отсутствуют, и вся масса кровли вместе с осадками передается на стены вертикально вниз. Такой метод крепления позволяет уравнять нестабильные нагрузки, возникающие при сложной конфигурации крыши (например, с примыканиями в форме буквы Г или Т).
Жесткое крепление можно организовать по-разному — с вырезом под мауэрлат или с подшивным опорным бруском. Крепление обычно производится с помощью гвоздей, дополнительную прочность могут придавать металлические пластины и уголки.
Соединение с вырезом применяют, если четырехскатная крыша имеет свесы. Свесы часто бывают довольно длинными, и чтобы избежать приобретения больших балок, их доращивают, добавляя доски, которые крепятся гвоздями через всю длину к нижней части стропил. Это дает возможность делать свесы нужной длины без значительных затрат на материалы.
Датская полувальмовая крыша
Стропильная система четырехскатной крыши в датском стиле отличается от традиционной вальмовой конструкцией. Различия проявляются в оформлении вальма — здесь, на расстоянии от конька, устанавливается опорная доска толщиной не менее 5 см, к которой крепятся диагональные сдвоенные стропила. Высота опорной доски выбирается вами.
Однако чем ниже будет расположена доска, тем меньше угол ската и тем менее эффективно будут стекаться осадки. При большой площади полувальма нужно учитывать нагрузку и подбирать подходящую толщину стропил.
Зато низко расположенная опорная доска позволяет установить горизонтальное окно достаточной площади, что может быть выгодно, если под вальмовой частью крыши находится жилая зона.
Чтобы прибоина (доска, связывающая две противоположные стропильные ноги) не деформировалась под нагрузкой, снизу устанавливается коротыш — кусок аналогичной доски, который крепится к стойке, поддерживающей коньковый брус. Аналогичные упоры устанавливаются и на краях прибоины, надежно закрепляя коротыши гвоздями (шаг их установки — шахматный порядок через 5-10 см).
При такой конструкции необходимо усиливать точки крепления наслонных стропил, так как нагрузка с них передается на крайнюю пару стропильных ног. Для этого используются два метода:
- Крайние стропила выполняются сдвоенными.
- Устанавливаются подкосы из сдвоенных досок. Нижняя часть подкоса упирается в лежень или стойку. Крепление выполняется с помощью гвоздей, точки соединений усиливаются установкой отрезков досок.
Если дом имеет прямоугольную форму и вальмы не слишком широкие, можно использовать либо подкосы, либо сдвоенные крайние стропила. В остальном сборка стропильной системы четырехскатной крыши полувальмовой датского типа выполняется аналогично описанному выше процессу.
Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки
Для квадратной беседки размерами 4,5*4,5 метра была спроектирована шатровая крыша с мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», учитывая снеговые и ветровые нагрузки — 30°. Поскольку конструкция небольшая, решено было сделать простую систему (на приведённом ниже рисунке). Расстояние между стропилами составляет 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м необходима доска 40*200 мм. Для обвязки используется брус размером 90*140 мм.
Сборка стропильной системы осуществлялась на земле, затем конструкцию закрепили на опорных стойках, после чего установили сплошную настилку из ОСБ, и завершили покрытием гибкой черепицей.
Сначала была собрана обвязка, которая будет соединяться с опорными столбами. Затем установили стропила, которые опираются на центральную часть обвязки. Порядок действий следующий: в средней части крепят стойку, на вершине которой соединяются стропила. Эта стойка временная и нужна только для соединения первых четырех стропил в центре. В других ситуациях — для крупных строений — опора может оставаться.
Берем доску нужного размера, устанавливаем ее в нужном месте на стойке для стыковки (в зависимости от требуемого угла наклона). Отмечаем зоны для подрезки (вверху, в месте стыка, и там, где она соединяется с обвязкой). Срезаем лишние части и проверяем соответствие, корректируем при необходимости. Такой шаблон используется для создания еще трех аналогичных заготовок.
Теперь можно приступать к сборке стропильной системы шатровой крыши. Наибольшее количество вопросов вызывает стык стропильных ног в центре. Наилучший способ — взять брус подходящего сечения и сформировать из него восьмиугольник для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).
Закрепив с помощью гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, производим те же действия с угловыми стропилами: берем одно, проверяем, вырезаем, по образцу создаем три копии, монтируем.
По аналогичному принципу изготавливаются полуноги (укороченные стропила). Если необходимо, дополнительно усилить все соединения можно уголками или металлическими пластинами, что гарантирует большую надежность стропильной системы шатровой крыши, обеспечивая защиту даже при сильных снегопадах.
Собранную конструкцию устанавливаем на стойки беседки, прочно фиксируем гвоздями и уголками, укрепляем укосами. После этого можно переходить к монтажу обрешетки (в данном случае — сплошной) и настилу кровельного материала.
Вопросы по теме
Как выбрать между вальмовой и шатровой стропильной системой для своего дома?
Выбор между вальмовой и шатровой стропильной системой зависит от нескольких факторов. Во-первых, необходимо учитывать климатические условия вашей местности: шатровая крыша лучше справляется с сильными снегопадами и осадками, так как имеет более крутые скаты. Во-вторых, стоит обратить внимание на архитектурные предпочтения: вальмовая крыша смотрится более традиционно, в то время как шатровая может придать вашему дому современный вид. Также рекомендуется проанализировать бюджет — шатровая крыша может обойтись дороже из-за более сложной конструкции. Важно проконсультироваться с архитектором или строительным специалистом, чтобы выбрать оптимальное решение.
Какие преимущества имеют вальмовые и шатровые крыши в плане внутреннего пространства?
Вальмовые крыши обеспечивают большее внутреннее пространство по сравнению с шатровыми, так как они имеют менее выраженную высоту центральной части. Это позволяет использовать чердачное пространство более эффективно, например, для хранения вещей или даже для дальнейшей отделки. В свою очередь, шатровые крыши с их острым верхом имеют тенденцию создавать более высокие потолки в центральной части, что создает ощущение просторности, но они могут ограничивать возможности использования боковых помещений из-за уклонов стен. Все зависит от того, как именно вы планируете организовать внутреннее пространство вашего дома.
Как влияет стропильная система на долговечность крыши?
Стропильная система является важным элементом конструкции крыши, который напрямую влияет на её долговечность. Вальмовая система обеспечивает лучшую устойчивость к ветровым нагрузкам благодаря своей симметричной форме, что снижает риск деформации. Шатровая крыша, в свою очередь, благодаря острому углу скатов, обеспечивает надежное стекание воды и снега, что также увеличивает срок службы материалов. Однако неправильный монтаж любой из систем или использование некачественных материалов может значительно сократить срок эксплуатации крыши. Поэтому при выборе и установке стропильной системы крайне важно учитывать не только архитектурные решения, но и качество работ и материалов.
