Стропильная система вальмовой крыши: специфика устройства и описание процесса монтажа

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

План укладки опор на мауэрлат

В зависимости от материала, использованного для возведения стен здания, укладка мауэрлата может производиться различными способами.

Общие рекомендации таковы:

• В верхней части стен из газосиликатных или пенобетонных блоков нужно залить армированный бетонный пояс, в котором разместить анкеры для последующей фиксации мауэрлата.
• При сооружении кирпичных стен в верхней их части выполняют бортик в 1-2 кирпича таким образом, чтобы в центре стены образовалось углубление для деревянного каркаса. По мере кладки между кирпичами размещают деревянные пробки, к которым мауэрлат будет фиксироваться скобами.

Для мауэрлата понадобится брус сечением 100×150 или 150×150 мм. При планировании использования пространства под крышей следует применять более толстые балки. Элементы каркаса стыкуют косыми врубками с последующим усилением – гвоздями, глухарями или саморезами, а по углам – скобами.

Далее на мауэрлат нужно разместить элементы перекрытия. Их делают из брусков сечением 100×200 мм. Первой укладывается центральная балка. Если длины пиломатериалов недостаточно, ее изготавливают из двух кусков бруса. Причем место соединения должно приходиться на опорный элемент, например, несущую стену.

В данном случае балки уложены с шагом в 60 см. Как правило, коробка имеет неидеальные размеры, поэтому шаг между балками можно слегка подкорректировать, чтобы сгладить несовершенства. Отступ от стен дома до крайних балок, расположенных по обеим сторонам, должен составлять 90 см. Он требуется для монтажа выносов.

К торцевым частям балок перекрытия крепятся выноса. Для удобства сначала их размещают лишь в тех местах, где далее будут установлены стропила. К поверхности мауэрлата выноса крепятся гвоздями, а к балкам – нагелями, гвоздями крупного сечения, саморезами, после чего крепление усиливается уголками.

2 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.

Проектирование крыши

При разработке кровельной конструкции необходимо учитывать возможность ее противостояния большому количеству снега, сильным порывам ветра. Возводимая кровля должна быть достаточно устойчивой, чтобы можно было в течение нескольких лет обойтись без ремонта.

Длительность срока эксплуатации кровельного пирога в значительной мере определяется типом и качеством использованного в качестве кровельного покрытия материала. Однако проблемы могут касаться и других областей. Например, обрешетка может быть поражена гнилью.

В любом случае предварительный расчет при строительстве кровли необходим.

Другой тип четырехскатной кровли – шатровая. Она состоит из четырех равнобедренных треугольников, что дает возможность использовать значительно меньше строительного материала.
На этапе расчетов определяют также угол наклона скатов. Данный показатель зависит от нескольких факторов и параметров и выбирается в зависимости от назначения помещения чердака. Величина угла может варьироваться в диапазоне 5–60 градусов.

При выборе угла наклона следует учитывать также климатические особенности региона. При наличии сильных ветров и небольшом количестве осадков рекомендуется устройство скатов под минимальным углом. Если для региона характерно большое количество дождя и снега, оптимальным выбором является угол наклона 45–60 градусов.

Есть определенные правила, руководствуясь которыми, можно правильно сориентироваться при выборе типа покрытия для кровель с различными углами наклона скатов.

Если величина угла колеблется в пределах от 8 до 18 градусов, то рекомендуется применять рулонные материалы или шиферные листы.

Величина от 14 до 60 градусов требует применения кровельной стали или асбестоцементных листов.

При угле наклона от 30 до 60 градусов подойдут различные типы черепицы или других штучных кровельных материалов.
Выбирая угол наклона четырехскатной кровли, надо учитывать то обстоятельство, что крутая крыша требует расхода большего количества кровельного материала – следовательно, больших финансовых вложений.

Выбрав угол, надо приступать к расчету высоты конька. Для этого следует использовать тригонометрическое выражение для прямоугольных треугольников.

Затем можно приступать к составлению проекта. Его начинают с расчета системы стропил.

Определение сечения элементов конструкции производится в результате анализа величины потенциальных нагрузок, которые будут на них оказываться. При этом учитывают и интенсивность ветров, и максимально возможное количество снега, и наклон скатов.

Помимо этого следует учитывать стропильный шаг и объективно оценивать несущую способность стропильных брусьев. На стадии проектирования выбирают также тип конструкции. На данном этапе не только определяется, будут ли стропила наслонными или висячими, но также решается вопрос о необходимости использования дополнительных элементов.

Значительно сократить оказываемую на стропила нагрузку можно в результате использования раскосов. Применение затяжек придает конструкции дополнительную прочность и препятствует ее расшатыванию.

Порой пиломатериалы в пределах стандартных размеров не дают возможности достичь требуемого результата. В этом случае разрабатываются меры для изменения их размеров.

К примеру, можно увеличить длину стропила, балки соединять параллельно. Рекомендуется также использование наборных (склеенных) стропильных ног, которые отличаются повышенной прочностью по сравнению с обычными и с успехом применяются при создании достаточно сложных конструкций.

Для возведения четырехскатной кровли необходимо как точное проектирование, так и составление чертежа.

Преимущества

Отсутствие вертикальных фронтонов значительно понижает аэродинамическое сопротивление крыши. Такие здания рекомендуется строить в регионах с большими значениями ветровых нагрузок. Вальмовая крыша имеет одинаковые показатели парусности со всех сторон, во время строительства зданий нет необходимости учитывать розу ветров в данном регионе.
Стропильная система четырехскатной крыши

Устройство и конструкция четырехскатной крыши

Небольшой угол наклона скатов дает возможность существенно увеличивать величину свеса стропильных ног. Четырехскатная крыша одновременно может служить навесом для веранды, повышает защищенность фасадных стен от негативного воздействия осадков.

Линейные параметры крыши позволяют органично сочетать новые строения с существующим стилем старых одноэтажных построек

Это очень важно в городах, где местные власти пытаются сохранить первоначальный исторический вид застроек.

Четырехскатная крыша двухэтажного загородного дома. Большие свесы хорошо защищают стены от дождя и снега

Рекомендации общего плана

При строительстве четырехскатной крыши надо соблюдать некоторые важные правила.

До начала работ необходимо определиться с выбором типа кровли.

Непременно надо сделать чертеж или проект проводимых работ.

Следует определить величину угла наклона кровли и тип системы стропил. Для построек небольших размеров подходят висячие стропила. Если постройка достаточно крупная и имеет центральные несущие стены, то предпочтение надо отдать наслонным стропилам.

Заранее нужно подсчитать количество необходимого материала: бруса, досок, метраж кровельного покрытия, различных видов крепежа. На качестве материала лучше не экономить, поскольку недостаточно прочные стропила со временем могут обрушиться.

По возможности основную часть конструкции лучше собирать на земле и только затем поднимать на высоту. Но сборку элементов можно производить и на месте.

Четырехскатная крыша для беседки своими руками

Сооружение уютной беседки на приусадебном участке является идеальным вариантом создания комфортной зоны отдыха. В зависимости от геометрической формы, сооружению можно подобрать наиболее подходящий вид четырехскатной крыши.

Четырехскатная крыша для беседки может быть построена как из бруса, так и из металлопрофиля

Для беседки квадратной формы целесообразно соорудить шатровую крышу с четырьмя равными по размеру треугольными скатами, соединенными в одной точке. Для конструкций прямоугольной формы идеально подойдут четырехскатные крыши вальмового типа.

Несмотря на то, что данная конструкция дороже и сложнее по сравнению с двухскатной, именно она является наиболее подходящим вариантом для беседки. Четырехскатная крыша является наиболее целесообразным решением для данной задачи по ряду причин:

• за счет большого количества наклонных скатов обеспечивается эффективная защита от атмосферных осадков;
• большие свесы способны долго сохранять тепло, которое аккумулируется на протяжении солнечного дня;
• наклонные скаты хорошо защищают от проникновения навязчивых солнечных лучей, не заграждая при этом кругозор;

Четырехскатная крыша для беседки удобна тем, что скаты хорошо защищают от солнечных лучей, при этом сохраняется хороший обзор

Как сделать четырехскатную крышу для беседки?

Прежде чем приступать к возведению стропильной системы для беседки, необходимо рассчитать угол наклона скатов, высоту конька и нагрузку для правильного выбора сечения стропил. Получив результат, необходимо составить чертеж стропильной системы, где отображаются все размеры и взаимное расположение элементов стропильного каркаса.

Размер и сечение стропил зависит от размера самой крыши, а также от угла наклона скатов

На основании чертежа производится подготовка необходимых элементов и их последующая сборка. Устройство четырехскатной крыши для беседки состоит из следующих последовательных действий:

1. Усиление доской верхней обвязки каркаса беседки.
2. Крепление к обвязке балки-затяжки при помощи металлических уголков.
3. Отступив от середины затяжки одинаковое расстояние (около 50 см), необходимо установить две деревянные стойки высотой по 100 см каждая.
4. Соединение верхушек стоек коньковым прогоном.
5. Установка рядовых стропил с выбранным шагом.
6. Закрепление диагональных стропил при помощи гвоздей к коньку таким образом, чтобы они продолжали коньковый прогон.
7. Установка наружных стропил, которые крепятся одной стороной к диагональным ногам, а другой присоединяются к верхней обвязке конструкции. Шаг между стропилами составляет около 60 см.
8. Укладка гидроизоляционного покрытия на стропила внахлест одной стороны на другую около 10 см и фиксация его степлером. Закрепление гидроизоляции вдоль стропил осуществляется при помощи реек контр-обрешеки.
9. Установка обрешетки.
10. Монтаж кровельного материала с обработкой всех стыков герметиком.

Пример удачного использования четырехскатной крыши для беседки, с покрытием из натурального сена

Ознакомившись с особенностями конструкции, можно смело приступать возведению выбранного типа четырехскатной крыши. Однако следует помнить о том, чтобы получить надежную, прочную и долговечную конструкцию не следует пренебрегать предварительными расчетами элементов конструкции и строго соблюдать алгоритм выполнения работ.

Это интересно: Утепление мансарды изнутри, если крыша уже покрыта — материалы и технологии

Этапы постройки четырехскатной крыши

Первым этапом постройки крыши является определение предназначения крыши (покрывает мансардный этаж, чердак и т.п.), выбор материала кровли (в зависимости от этого будет определен список материалов для строительства), учет атмосферных условий места, где будет эксплуатироваться крыша (ветер, дожди, снег).

Выбор вальмовой крыши придаст строению большую стойкость к дождевым воздействиям и сделает ее более прочной (стропильная система более надежна). Главное отличие этого вида крыши от двухскатной крыши заключается в том, что в ней вместо боковых фронтонов располагаются два треугольных ската крыши.

При выборе угла наклона скатов следует учитывать уровень осадков и ветровые характеристики местности. При небольших и средних среднегодовых осадках угол рекомендуется выбирать в пределах 4-40 градусов. При обильных снегопадах и затяжных дождях, рекомендуемый оптимальный угол наклона скатов находится в пределах 40-60 градусов.

В качестве материала для кровли может быть: рулонная кровля, черепица или металлочерепица.

В зависимости от всех вышеперечисленных нюансов будет выбрана толщина и другие параметры деревянной составляющей четырехскатной крыши.

Конечным результатом первого этапа является создание схемы будущей крыши, на основе которой будет произведено строительство.

Опишем дальнейшую технологию того, как сделать четырехскатную крышу своими руками.

Второй этап заключается в постройке основания для крыши. Основание используется для равномерного распределения нагрузки с кровли на несущие стены. Строительство четырехскатной крыши предполагает основание, которое можно построить своими силами – деревянный мауэрлат и лежни. Под основание для продления срока службы кровли необходима гидроизоляция. На гидробарьер по внешнему контуру здания располагают мауэрлат (размер этого бруса варьируется, или 100х150 мм, или 50х150 мм.).

Лежни – брус, расположенный в плоскости основания стропильной системы на одинаковом расстоянии от двух боковых мауэрлатов. Он служит опорным элементом для подкосов и стоек, поэтому его укладывают на несущие перегородки (см. чертежи четырехскатной крыши). Крупные кровельные конструкции могут предусматривать несколько лежней.

Третий этап заключается в непосредственном монтаже каркаса крыши (основания, стропила, обрешетка).

Конструктивно различается постройка крыши в доме с существующими перекрытиями или без них (в данном случае нет необходимости в укладке балок перекрытий, на которые будут установлены опоры).

К установке стоек (вертикальных опор каркаса крыши) следует подойти с особой тщательностью. Необходимо точно выдержать угол установки (90 градусов). При малейших отклонениях возможна дальнейшая деформация крыши. Шаг монтажа стоек – до двух метров.

Устройство четырехскатной крыши дома состоит из четырех плоскостей (скатов). Двух трапециевидных и двух треугольных. Трапециевидные скаты будут образованы боковыми стропилами, вальмовые (треугольные скаты) – накосными (диагональными) стропилами.

Упор стропил вверху каркаса осуществляется в коньковый брус (прогон). Данный брус идет поверх вертикальных стоек (возможно пазовое соединение со стойками). Расстояние между стропилами – от 50 до 150 см (согласно плану крыши). Рекомендуемая ширина доски стропил 150 мм.

Крепление каркаса производится с помощью уголков и стальных пластин саморезами (гвоздями). Для укрепления полученной конструкции используют диагональные опоры, подкосы, ветровые балки. Они позволяют увеличить допустимую нагрузку системы.

Поверх стропил укладывается гидроизоляция. Затем делается контробрешетка (бруски, которые крепятся на стропила поверх гидроизоляции). Она нужна для создания вентиляционного канала между кровельным материалом, обрешеткой и гидроизоляцией. Это позволит быстро и эффективно выводить влагу. Далее выполняется обрешетка – горизонтальные доски крепятся от низа до самого верха к контробрешетке (см. схему устройства четырехскатной крыши).

Последним этапом следует монтаж кровельного материала. Монтаж производится в зависимости от параметров материала. Пример монтажа металлочерепицы.

Таким образом, монтаж четырехскатной крыши – достаточно трудоемкий процесс, который требует тщательного подхода. Для более глубокого понимания постройки следует просмотреть фото и видео материалы.

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 45о, что значительно упрощает расчет.

Первоначально потребуется выбрать угол наклона скатов, обычно это 20-35о, 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.

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.