Устройство стропильной системы четырехскатной крыши – варианты монтажа и правила возведения. Устройство стропильной системы для четырехскатной крыши Четырехскатная кровля стропила

Крыша является не менее важным элементом дома, чем фундамент и стены. Её конструкция задаёт настроение всему архитектурному ансамблю, делает здание аккуратным и привлекательным. Четырёхскатная крыша приобрела широкую популярность не только из-за высокой надёжности и внешней притягательности, но и вследствие появившейся возможности обустраивать дополнительные сооружения - мансардные и слуховые окна, эркеры и т. д. Несмотря на то, что монтаж подобной кровли немного дороже и сложнее двускатной конструкции, её всё так же несложно построить своими руками.

Преимущества четырёхскатных крыш перед двускатными конструкциями

Одной из основных задач, которая появляется ещё на этапе проектирования собственного дома, является выбор типа крыши. Наличие множества вариантов среди двускатных и четырёхскатных конструкций требует ответа на вопрос, какой кровле отдать предпочтение. И хоть эстетика сооружения играет не последнюю роль, на передний план всё же выступают критерии надёжности и практичности.

Двускатная крыша представляет собой классическое сооружение, которое образуют два противоположных ската и пара вертикальных торцевых частей, именуемых фронтонами. Просторное подкровельное пространство позволяет обустраивать мансарду, жилое помещение или использовать чердак в бытовых целях.

Классическую двускатную крышу легко узнать по паре прямоугольных скатов, которые примыкают друг к другу по центральной оси здания, и двум треугольным фронтонам с его торцов

Сооружения этого типа в силу своей простоты и практичности длительное время оставались самыми популярными в индивидуальном строительстве. Вместе с тем зависимость геометрии кровли от размеров строения, а также усложнение и удорожание конструкции при обустройстве мансарды вынуждало к поиску других, более практичных и функциональных вариантов. И они нашлись в виде разнообразных четырёхскатных крыш, которые в своей основе имеют пару треугольных и два трапециевидных ската. Последние нередко называют вальмами, а саму крышу - вальмовой. При возведении конструкции этого типа отпадает необходимость во фронтонах и появляется возможность сделать здание более современным и оригинальным.

Скаты простейшей вальмовой крыши определяют поверхности в виде двух трапеций и пары треугольников

Можно назвать несколько преимуществ вальмовых крыш перед традиционными двускатными сооружениями:

возможность обустройства чердачных окон прямо на скатах;
увеличенная прочность, надёжность и устойчивость стропильной системы;
повышенная стойкость к погодным факторам;
возможность увеличения площади чердачного помещения простым уменьшением ширины основания вальмы;
более равномерное распределение веса кровли;
улучшенный температурный режим при обустройстве мансардного помещения.

Пусть вас не введут в заблуждение многочисленные достоинства более стильной четырёхскатной кровли - есть у неё и недостатки. К ним относится более сложная конструкция, незначительное уменьшение размера чердачного помещения и неэкономное расходование кровельного материала. Что же касается расходов, то бюджет, который потребуется на сооружение той и другой кровли, отличается незначительно.

Четырёхскатная крыша не является ноу-хау в архитектуре - её конструкция известна с глубокой древности

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.

В скаты классической вальмовой крыши нередко встраивают элементы остекления
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.

Шатровые крыши широко используются в современном индивидуальном строительстве
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.

Боковые скаты полувальмовых крыш имеют укороченную длину, поэтому до линии карниза не достают
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.

Датский проект хорош тем, что позволяет с лёгкостью обустраивать чердачные помещения
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.

Построенная по голландскому проекту крыша пока ещё редко встречается в нашей местности
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.

Ломаная крыша несколько утяжеляет архитектуру здания, но зато позволяет обустроить несколько жилых помещений в чердачном пространстве

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.

Проектирование четырёхскатных крыш

При разработке вальмовой крыши учитывают все виды нагрузок, которые на неё будут воздействовать. Для этого следует в первую очередь решить несколько важных вопросов:

целевое назначение чердачного пространства;
материал кровли;
степень атмосферного воздействия в регионе строительства.

На основании этих факторов определяют степень наклона скатов и площадь кровли, выполняют расчёт нагрузок и принимают решение о конструкции и параметрах стропильной системы.

Геометрические параметры скатов

Угол наклона скатов зависит от снеговой и ветровой нагрузки, поэтому варьируется в очень широких пределах - от 5 до 60 градусов. В районах с дождливой погодой и высоким снеговым покровом возводят крыши с покатостью от 45 до 60 градусов. Если же регион отличается сильными ветрами и минимальным количеством осадков, то уклон можно уменьшать вплоть до самого минимума.

Определяя угловые параметры кровли, необходимо обязательно учитывать, каким материалом она будет укрыта:

шиферные листы, ондулин, кровельный металл и рулонные материалы укладывают на скаты с уклоном от 14 до 60 градусов;
черепицу монтируют на поверхности со степенью покатости от 30 до 60 градусов;
рулонное покрытие используют на покатых скатах - от 5 до 18 градусов.

Определившись с углом наклона крыши, совсем нетрудно рассчитать, на какой высоте окажется конёк. Для этого используют простые тригонометрические формулы для прямоугольного треугольника.

Площадь кровли

Даже самая сложная вальмовая крыша состоит из отдельных скатов, повторяющих контуры простейших геометрических фигур, поэтому чаще всего для расчётов достаточно знать линейные размеры основания и углы наклона вальм.

Для определения квадратуры крыши необходимо сложить площади скатов, из которых она состоит

Общую площадь кровли вычисляют, суммируя квадратуру отдельных вальм. Скаты сложной конфигурации разделяют на несколько простых поверхностей, после чего проводят отдельные вычисления для каждой из них.

Принципы расчёта геометрических параметров четырёхскатных крыш основаны на вычислениях для простых поверхностей

Расчёт нагрузок

Нагрузки, воздействующие на четырёхскатную крышу, разделяются на два вида:

постоянные,
периодические.

К первым относится вес кровельных материалов, стропил, обрешётки и других деталей каркаса. Вторые - это усилия, которые оказывают осадки и сила ветра. Кроме того, при расчёте следует учитывать полезную нагрузку в виде разнообразных инженерных систем и коммуникаций, прикреплённых к элементам стропильной системы.

Ориентируясь на СНиП, при проектировании крыши необходимо принимать снеговую нагрузку 180 кг/кв. м. При опасности накопления снега на крыше этот параметр повышается до 400–450 кг/кв. м. Если же кровля имеет угол наклона скатов более 60 градусов, то снеговую нагрузку можно не учитывать - на поверхностях с такой крутизной склонов осадки не задерживаются.

Сила ветровых нагрузок значительно меньше - до 35 кг/кв. м. Если уклон крыши составляет от 5 до 30 градусов, то воздействием, которое оказывает ветер, можно пренебречь.

Приведённые выше параметры атмосферных воздействий являются усреднёнными величинами, принятыми для средней полосы. Выполняя расчёты, следует использовать поправочные коэффициенты в зависимости от региона строительства.

Расчёт стропильной системы

При расчёте стропильной системы определяют шаг стропил и максимальную нагрузку, которую они могут нести. На основании этих данных принимают решение об установке раскосов, которые способствуют перераспределению нагрузки, и затяжек, предохраняющих каркас от расшатывания.

Основная нагрузка вальмовой кровли приходится на диагональные стропила

Наличие вальм на четырёхскатных крышах, кроме обычных стропил, требует устанавливать ещё и диагональные (по-другому, накосные) - те, что крепятся к коньку и направляются к углам здания. Их длина больше поперечных узловых элементов кровли. Кроме того, к диагональным рёбрам крепятся укороченные элементы - нарожники. По сравнению с обычными стропилами, накосные ноги испытывают увеличенную в 1.5–2 раза нагрузку, поэтому их сечение удваивают, а для обеспечения многопролётности подпирают одной-двумя стойками.

Нередко вальмовые крыши имеют усложнённую стропильную систему, которая, в отличие от простой четырёхскатной конструкции, оказывает дополнительную нагрузку в местах установки вертикальных опор. Эту особенность следует обязательно учитывать при расчёте прочности деревянного каркаса кровли.

Расстояние укладки стропил называют шагом и определяют исходя из длины стропильной ноги и сечения используемого пиломатериала. Определять этот параметр удобнее всего по специальным таблицам, одна из которых приводится ниже.

Таблица: зависимость сечения и шага стропил от их длины

Проводимые вручную расчёты достаточно трудоёмки. Для сокращения времени проектирования можно воспользоваться одним из онлайн-калькуляторов для определения параметров вальмовых крыш. С его помощью можно определить не только геометрические параметры, но и массу других не менее важных факторов:

количество влаго- и теплоизоляции с учётом нахлестов;
количество кровельного материала, включая образующиеся при раскрое отходы;
объём пиломатериалов, необходимых для обустройства стропильной системы;
длину свесов и т. д.

Видео: использование строительного калькулятора для расчёта кровли

Какие материалы понадобятся для сборки стропильной системы

Для постройки вальмовой крыши лучше всего подходит брус и доска из лиственницы, сосны и другой древесины хвойных пород. Выбирая материал для строительства, необходимо тщательно отбраковывать дефектные доски. Повреждение грибком, сучки и трещины снижают прочность досок и влияют на долговечность кровли. При влажности древесины более 22% пиломатериалы штабелируют на открытом воздухе и просушивают. Следует понимать, что недосушенные доски может покоробить, а это, в свою очередь, приведёт к нарушению геометрии кровли с возможным повреждением финишного покрытия.

Для сборки деревянного каркаса используется прямоугольный брус сечением от 80х80 мм до 150х150 мм - точные параметры определяются расчётным путём или с помощью приведённой выше таблицы. Как альтернативу, можно использовать доску сечением 50х100 мм или 50х200 мм. Если есть необходимость усилить стропильную ногу, то используют спаренные доски.

Для надёжного крепления, а также увеличения жёсткости деревянного каркаса, применяют стальные скобы и другие металлические элементы. Нередко под особо нагруженные коньковые прогоны устанавливают не деревянные, а стальные опоры. Комбинированные каркасы имеют увеличенную прочность и надёжность.

Особенности стропильной системы

Чтобы правильно спроектировать и установить четырёхскатную кровлю, необходимо детально разобраться с её конструкцией, а также особенностями обустройства вальмовых крыш наиболее распространённых видов.

Устройство стропильной системы в деталях

Каркас вальмовой крыши состоит из большинства таких же деталей, что и двускатной, но более сложная стропильная система требует монтажа дополнительных элементов. При детальном рассмотрении можно обнаружить такие составляющие:

Все эти элементы можно найти в четырёхскатной крыше любого типа. Исключение составляет лишь шатровая кровля, которая боковых стропил и конькового бруса не имеет.

В деревянных и каркасных домах стропильная система монтируется без мауэрлата. В первом случае его функции берут на себя крайние венцы, а во втором - верхняя обвязка.

Разновидности стропильных систем вальмовых крыш

Поскольку основу стропильной системы вальмовой крыши составляют накосные стропила, при монтаже кровельного каркаса необходимо придерживаться следующих правил:

В конструкциях, где накосные ноги испытывают увеличенную нагрузку, для их изготовления используют брус удвоенной толщины.
Сращивание отдельных частей диагональных стропил выполняют в местах с максимальной нагрузкой (чаще всего - в верхней их части) и укрепляют при помощи подкосов и вертикальных стоек, установленных под углом 90° к стропильным ногам.
При изготовлении накосных стропил следует предусматривать запас на подрезку по месту, поэтому расчётную длину бруса увеличивают на 5–10%.
Ответственные узлы соединения накосных стропильных ног необходимо усилить металлическими крепёжными элементами - скобами, скрутками или перфорированными строительными полосами.

При выборе стропильной системы необходимо обязательно учитывать размер здания и наличие внутренних опор или капитальных простенков. Исходя из конкретных условий, выбирают схему с висячими или наслонными стропилами.

Система с висячими стропилами

Кровельная конструкция с висячими стропилами не имеет опор по средней линии, поэтому основной вес приходится на стены внешнего периметра. Эта особенность проявляет себя в перераспределении внутренних усилий - стропильная система подвергается сжимающим и изгибающим нагрузкам. Что же касается стен, то на них передаются значительные распирающие усилия. Чтобы устранить этот фактор, каждую пару стропил соединяют между собой так называемыми затяжками - перемычками из деревянного бруса или металлопроката.

Затяжка может располагаться как у основания стропильных ног, так и выше. В первом случае перемычка будет исполнять ещё и роль поперечной балки, что является удачным вариантом при строительстве мансардной кровли. Если же затяжка будет установлена в районе средней линии или выше, то она будет выполнять лишь функцию закрепляющего звена. Следует отметить, что от такого, казалось бы, незначительного момента, как высота установки затяжек, зависит стоимость стропильной системы. Чем выше будут расположены поперечные перемычки, тем больше должно быть сечение всех составляющих деревянного каркаса.

Вальмовые крыши с наслонными и висячими стропилами имеют отличия между опорными элементами конструкции

Конструкция с наслонными стропилами

Вальмовая крыша с наслонными стропилами подходит лишь для тех домов, внутреннее пространство которых разделяется на две равные части капитальной стеной или установленными для поддержки перекрытия опорными столбами. В этом случае нижний край стропильных ног опирается на мауэрлат, а средняя часть - на несущий простенок. Наличие дополнительных точек опоры позволяет разгрузить элементы стропильной системы, сняв с них, а также со стен здания знакопеременные горизонтальные усилия. Как и кровельные балки, стропила начинают работать лишь на изгиб. Каркас с наслонными стропилами становится более жёстким и прочным по сравнению с той конструкцией, в которой используются стропила безопорного типа. И это при том что в первом случае можно использовать брус меньшего сечения. А это способствует уменьшению веса деревянного сооружения и снижает расходы на закупку пиломатериалов.

Монтаж четырёхскатной крыши

Сборку стропильной системы необходимо выполнять в строго определённом порядке. Это необходимо для того, чтобы правильно установить и закрепить все конструктивные элементы кровли.

Для перераспределения нагрузки, которую оказывают на стены кровельная конструкция, ветер и осадки, на внешние стены укладывают мауэрлат. В индивидуальном строительстве для этих целей применяют брус сечением не менее 100х150 мм. Для крепления продольных балок конструкции используют анкерные шпильки. Их необходимо закладывать в верхние ряды кладки ещё на этапе возведения стен. Гидроизоляцию мауэрлата выполняют при помощи двух слоёв рубероида, который укладывают поверх несущих стен.

Мауэрлат к несущей стене крепят при помощи болтов или анкеров
При необходимости установки вертикальных опор, на несущие простенки укладывают лежни. Для горизонтального выравнивания элементов стропильной системы используют деревянные подкладки. В дальнейшем это значительно упростит установку стоек и прогонов. Если капитальные перегородки планом здания не предусмотрены, то вертикальные опоры монтируют на балках перекрытий. Для этого их усиливают, сращивая две доски 50х200 мм или используя один брус 100х200 мм.

Опора вертикальных стоек на балки допускается только в том случае, если конструкция будет покоиться на капитальном простенке
Выставляют опорные стойки. Для их выравнивания пользуются отвесом или лазерным уровнем, после чего устанавливают временные подпорки. Для крепления вертикальной опоры к лежню или горизонтальной балке используют металлические уголки и пластины.
Поверх стоек укладывают прогоны. Традиционная вальмовая кровля нуждается в монтаже одного прогона, который, собственно, и образует конёк. Шатровые конструкции нуждаются в монтаже четырёх прогонов. Как и при монтаже стоек, крепление выполняют при помощи металлических уголков и саморезов.

Коньковый прогон можно крепить как непосредственно к стропильной ноге, так и посредством деревянных накладок
Подготовка стропил. Боковые стропильные ноги простых четырёхскатных крыш монтируют точно так же, как и наслонные на двускатной кровле. Сначала следует сделать шаблон. Для этого со стороны крайней опоры к коньку прикладывают доску такой же ширины, как и стропила. Её толщина не должна превышать 25 мм - шаблон должен быть лёгким. На этой доске отмечают запил, необходимый для надёжной опоры и точного прилегания стропильной ноги к коньковому брусу, а также вырез, соответствующий месту стыкования с мауэрлатом. Отмеченные места выпиливают и далее используют для быстрой подготовки стропильных ног.

Изготовление шаблона сможет сократить время подготовки стропил к монтажу
Прикладывая изготовленный образец к прогонному брусу, необходимо проверить, нужна ли точная подгонка стропила. При наличии зазоров, запилы в стропиле выполняют с учётом поправок. После того, как все опорные ноги будут готовы, их выставляют с шагом 50–150 см и прикрепляют к мауэрлату и коньку. Для монтажа лучше всего подходят скобы, но можно брать и мощные металлические уголки.
Как уже говорилось, диагональные стропила изготавливают из срощенных досок или бруса увеличенного сечения. Для их монтажа также понадобится шаблон, который подготавливают в полном соответствии с описанным выше способом. Поскольку накосные стропила одной стороной примыкают к углу мауэрлата, а другой опираются на стойки, запил выполняется под углом 45° к плоскости.

Раскладку стропил и нарожников на вальмовой крыше выполняют по шаблону
В промежутках между накосными стропилами крепят нарожники. Их шаг соответствует расстоянию между стропилами, а точками опор выступают диагональные ноги и мауэрлат. Нагрузку, которую испытывают нарожники, не сравнить с тем весом, который приходится на стропила, поэтому первые можно сооружать из досок толщиной 30–50 мм. Для ускорения монтажа понадобится шаблон с запилами со стороны диагонального стропила и мауэрлата, но вырезы на половине нарожников необходимо сделать в зеркальном отображении.

Использование металлических крепёжных элементов делает стропильную систему более жёсткой и устойчивой
Если есть необходимость, то к стропилам и нарожникам крепят кобылки. Концы стропильных элементов обрезают по шнуру.

Крепление стропил к мауэрлату можно выполнить несколькими способами
Укрепляют накосные и боковые стропила. В первом случае используют вертикальные шпренгели, а во втором - установленные под углом 45° подкосы. Их опирают на лежни или балки.
После того как стропильная система будет собрана, поверх неё устанавливают кровельный пирог.

Стропильная система подготовлена к монтажу кровельных материалов

Обрешётка и утепление

Прежде чем приступить к монтажу обрешётки, поверх стропил укладывают пароизоляцию, и, при необходимости, рулонную теплоизоляцию. Сверху слой утеплителя закрывают гидроизоляционной плёнкой, которую монтируют с нахлестом шириной 10–20 мм и крепят к брусу строительным степлером. После этого к стропилам прибивают рейки контробрешётки. Если кровельный пирог монтируется без утеплителя, то пароизоляция не требуется - достаточно будет слоя влагостойкого материала. Разумеется, не понадобятся при этом и дополнительные рейки, поскольку поддерживающие кровлю доски будут крепиться непосредственно к нарожникам и стропильным ногам.

В зависимости от типа кровельного материала, на вальмовых крышах используют один из двух видов обрешётки:

сплошную;
разреженную.

Первую чаще всего обустраивают под мягкую кровлю и только в отдельных случаях - для обустройства чердачного помещения. Обрешётку этого типа делают из досок шириной от 100 до 200 мм и толщиной не менее 20–25 мм. Монтаж выполняют без зазоров. Кроме того, допускается применение фанерных листов и плит OSB. Их достоинство - чрезвычайно ровная поверхность, которая позволяет уложить кровельный материал с минимальными затратами времени и сил.

Под мягкую кровлю обустраивают сплошную обрешётку из OSB, фанеры или досок, набитых без зазора

Для разреженной обрешётки используют такие же доски, как и в первом случае, однако монтируют их с зазором. Поскольку этот тип основания используется для укладки шифера, профнастила, металлочерепицы и кровельного железа, то расстояние между отдельными досками должно учитывать особенности кровельного материала.

Крепление обрешётки выполняют гвоздями, длина которых равняется утроенной толщине досок. Если для фиксации используют саморезы, то можно использовать более короткий резьбовой крепёж с длиной, соответствующей двойной толщине пиломатериала.

Для крепления шифера, ондулина и других листовых материалов используют разреженную обрешётку

Деревянное основание кровельного пирога монтируют снизу вверх, при этом первая доска каждого ската выставляется параллельно мауэрлату. Сначала обрешётку набивают на вальмах, после чего обрезают выступающие края ножовкой вровень с диагональными рёбрами. Далее приступают к креплению пиломатериала на основных скатах, выпуская края досок за накосные стропила. После этого торцы досок запиливают аналогично первому случаю.

Видео: сооружаем вальмовую крышу своими руками

Типовой проект вальмовой крыши

При строительстве простой вальмовой крыши можно воспользоваться типовым проектом, который разрабатывали специалисты. Проектная документация включает в себя:

технологическую карту;
план кровли;
схемы стропильной системы;
чертежи разрезов и угловых примыканий;
ведомость и спецификацию с полным перечнем используемых материалов.

В качестве образца ниже приводится документация по типовому проекту вальмовой крыши для дома площадью 155 кв. м.

Галерея: чертежи и схемы четырёхскатной крыши

На чертеже указываются точные размеры всех элементов кровли В основании стропильной фермы лежат треугольники Стропила трапециевидных скатов опираются на длинные несущие стены строения Затяжки устанавливаются у основания стропил и выполняют роль балок перекрытия При создании проекта необходимо учитывать длину стропил, их шаг, рекомендуемое сечение бруса или доски Для крепления стропил применяются деревянные и металлические изделия Крепления позволяют передать нагрузку от одного элемента системы к другому

Несмотря на кажущуюся сложность четырёхскатной крыши, соорудить её своими руками ненамного труднее, чем двускатную конструкцию. Важно только тщательно разобраться с назначением отдельных элементов и принципами построения стропильной системы. В остальном надёжность и долговечность кровли будет всё так же зависеть от соблюдения технологии и аккуратности монтажа. Что же касается дополнительных сложностей и затрат, то они окупятся полным удовлетворением от работы, которая сделает постройку более яркой и привлекательной.

Стропильная система – это сочетание всех опорных элементов, образующих каркас, на котором лежит кровельный пирог. От прочности и надежности этого основания зависит способность крыши выдерживать ветровую, снеговую нагрузку, защищать внутренние помещения от воды и холода. Чтобы не прибегать к дорогостоящим услугам фирм, выполняющих кровельные работы профессионально, мы расскажем из чего состоит стропильная система , какие материалы потребуются для ее изготовления и как осуществить ее сборку.

Виды четырехскатных крыш

Название «четырехскатная» объединяет несколько видов крыш, состоящих из четырех плоскостей, скатов:

Не смотря на внешние различия, стропильные системы четырехскатной крыши составляют из одних и тех же элементов, руководствуясь одинаковыми правилами.

Виды стропильных систем

Стропильная система крыши четырехскатного вида принимает различный вид, в зависимости от исходных условий: площади перекрываемого дома и внутренней планировки. Выделяют три вида:

Кокой вид стропильной системы подойдет для конкретного дома, определяют в период проектирования, производя расчеты и составляя чертежи.

Расчет уклона скатов и высоты конька

Составление проекта стропильной системы четырехскатной крыши начинают с расчетов, определяющих геометрию будущей конструкции:

Облегчить процесс проектирования стропильной системы четырехскатной крыши могут специальные компьютерные программы-калькуляторы, которые требует только занесения исходных данных: размеров дома, количества скатов.

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:

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.

Основные элементы

Стропильная система четырёхскатной крыши состоит из множества составных частей, обязательных и вспомогательных:

Мауэрлат. Брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм, равномерно распределяющий нагрузку по периметру несущих стен. Отличие четырехскатной крыши в том, что для ее установки требуется четыре мауэрлата, а не два, как для двухскатной.
Лежень. Брус, служащий опорой для стоек, которое используют в наслонной стропильной системе. Он, как и мауэрлат, распределяет вес кровли, но находится на внутренней несущей стене.
Стропильные ноги. Элементы из досок сечением 50х150 мм или 100х150 мм, которые несут на себе кровельный пирог и задают геометрию скатов. В строительстве четырехскатных крыш используют рядовые, наслонные и нарожные стропила. Рядовые располагаются парами вдоль конькового прогона, образуя трапециевидные скаты. Накосные, расходясь от конька к двум углам дома, формируют торцевые треугольные скаты. А нарожные стропила опираются верхней частью на наслонные и имеют различную длину.
Коньковый прогон. Брус, опирающийся на вертикальные стойки, к которому крепятся стропила. Это высшая точка крыши.
Стойки. Вертикальные подпорки, которые устанавливают на лежень. Они поддерживают коньковый прогон или середину стропильной ноги.
Подкосы. Бруски, которые устанавливают под углом к стропильным ногам для предотвращения их прогиба.
Затяжка и ригель. Горизонтальные перемычки из дерева или металла, соединяющие пары стропильных ног, снижая распирающую нагрузку на стены. Ригель устанавливают в верхней части стропил, в затяжку в нижней, часто используя в качестве балок перекрытия.
Шпренгельные фермы. Шпренгель – вертикальная стояка для накосных стропил. Если его не во что упереть, устанавливают затяжку межу двумя соседними сторонами дома и с помощью металлических уголков прикрепляют шпренгель.
Обрешетка. Основание для настила кровельного материала. Если доски приколачивают без промежутков, конструкция обрешетки называют сплошной. А если доски чередуют с небольшим просветом – решетчатой. Схема обрешетки зависит от вида кровельного материала.
Свес крыши. Часть стропил, которая на 40-50 см выступает за периметр дома, защищая его от влаги.

Сборка стропильной системы

Имея на руках чертеж стропильной системы, можно начинать работы по сборке. Так как в качестве материала используют в основном натуральную древесину, не будет лишним обработать ее антисептиком глубокого проникновения для защиты от влажности и бактерий. Кровельные мастера обращают на ряд особенностей, которые стоит учитывать при монтаже стропильной системе четырехскатной крыши:

Грамотно рассчитанная и качественно собранная стропильная система – основа долгой эксплуатации четырехскатной крыши, которая станет надежной защитой от непогоды, в независимости шатровая она или вальмовая!

Видео-инструкция

Для крыш, состоящих из 4-х скатов, система стропил бывает висячей и наслонной. Здесь все зависит от метода крепления стропил. Что касается висячей системы, то ее монтаж очень непрост, да и ремонт ее довольно сложен. Подобная система применяется в зданиях, где нет простенков внутри. Для нее наружные стены играют роль опоры.

Наслонная система проще в монтаже, да и по вложениям она дешевле. Подобная конструкция применяется тогда, когда посередине здания проходит опорная стена, а также есть промежуточные опорные железобетонные столбы. Такая опора увеличивает протяженность пролета, перекрываемого наслонными стропилами. Нередко, если уклон кровли менее 40 градусов используется именно эта система.

Виды четырехскатных крыш

Крыши, имеющие четырехскатную конструкцию, бывают разных видов. Они делятся на:

вальмовые;
шатровые;
полувальмовые.

Вальмовые кровли

Плоскость 2-х из 4-х скатов такой крыши выполняются в виде трапеции, а 2 другие - в виде треугольника. Последние и носят название «вальмы». Эта конструкция не оснащается фронтонами . Окна на мансарде или слуховые устанавливаются на скатах.

Шатровые крыши

В этой конструкции плоскость 4-х треугольных скатов стыкуются вверху. Из-за этого получается пирамида , состоящая из 4-х углов, в основании которой располагается прямоугольник или квадрат. Здесь также отсутствуют фронтоны.

Полувальмовые кровли

Здесь плоскость вальма будет ломаной, состоящей из 2-х частей: верхняя - треугольная , а нижняя - трапецевидная .

Особенности конструкции стропил для кровли вальмового типа

Стропила такой кровли имеют 4 ноги по диагонали. Они низом уперты в углы дома, а верхом - парно сходятся в коньках опор. Для стропил, расположенных по диагонали, опорой служит:

каркасный дом - верх креплений каркаса;
дом из дерева - верх стен снаружи;
дом из кирпича - мауэрлат.

Мауэрлат являет собой брусья из дерева 100×100 мм. Его прямой функцией является разделение централизованной нагрузки от стропил на стены. Помимо этого, он держит кровлю от срыва при сильном ветре. По этой причине, такая деталь должна быть прикручена к стене проволочными петлями.

Прогон коньков, который является основой для накосных стропил вверху, является балкой из дерева, сечение которой совпадает со стропилами по диагонали. Вместо фронтона из кирпича опорами для таких брусьев является стойка из дерева 100×100 мм, шаг 3−4 м.

По протяженности накосные стропила превосходят другие, также на них передается нагрузка от нарожников. Так получается, что в общем на стропило по диагонали нагрузка выше в 1,5 раза, чем на остальные.

Скаты вальмовой кровли получаются благодаря промежуточным стропилам . Их крепят между собой при помощи мауэрлата, а также балки коньков. Между ними расстояние должно быть 100−120 см. Сечение этих элементов рассчитывается отдельно, в зависимости от нагрузок, которые приходятся на них.

Стропила из углов отличаются более короткой длиной, поэтому их нередко зовут «полуногами ». Торец вверху угловых стропил упирается в диагональное, а внизу - в мауэрлат.

Особенности стропильной системы для кровли шатрового типа

Система стропил 4-х скатной кровли шатрового типа отличается такими особенностями. Сооружение опирается на 4 опорные стены. На всех них должен быть мауэрлат , он передает нагрузку на опорные стены. Мауэрлат должен быть жестко прикреплен к стене с использованием конструкций из металла, заходящих в глубину стен.

Нередко наружные стены сохраняют мауэрлат от горизонтального сдвига. Вверху стены, где держится мауэрлат, оставляется проем внутри кладки.

Если кровля не отличается большим размером, то нет обязательного применения длинных мауэрлатов, можно просто использовать короткий брус, который соединяется в углу кровли под углом в 90 градусов. Но учтите, что тогда потребуется усиление по диагонали.

В кровле шатрового типа 4 накосных стропила. Они прикрепляются в углу основы кровли, а сходятся они там, где соединяется мауэрлат. Вверху стропила сходятся в одной точке. Накосные стропила бывают наслонного типа (при наличии несущих стен) или висячего . Если используется наслонная стропильная конструкция, то она будет легче по массе, но выдерживает высокие нагрузки.

Для увеличения жесткости мауэрлат соединяется между собой перемычками по диагонали. Нередко это усиление требуется при недлинном мауэрлате.

По конструкции эти системы можно поделить на:

висячие;
наслонные.

Первые являются брусьями, с 2-мя опорными точками в виде стен. В таком случае на ногу приходится 2 типа нагрузок: изгиб и сжатие. Распределение нагрузки по горизонтали висячими стропилами производится на их опорные точки. Чтобы снизить такое влияние, их нужно соединить затяжкой из металла или дерева.

Наслонные стропила являют собой брус с промежуточной подпоркой, которая имеет опоры на стены внутри здания или дополнительные опорные элементы. Главным влиянием на опору является изгиб. Для создания несущей кровельной конструкции можно применять наслонные, в случае расположения между собой промежуточных опор не более , чем в 6,5 метров.

Если вы решили создать систему стропил для 4-х скатной крыши своими руками, то вам важно знать общие правила , при их соблюдении ваша работа будет удачной:

Выбрите для себя подходящий вид системы стропил.
Сделайте чертеж кровли.
Определите будущий угол наклона крыши .
Выберите разновидность стропильной системы. Если дом небольшого размера, то подойдет и висячая система. В случае строения побольше потребуется наслонная.
Подсчитайте необходимый метраж материала , толщину доски и брусьев.
Купите все инструменты.
Главную часть конструкции стропил лучше собрать на земле, а потом поднять наверх и продолжить монтировать оставшуюся часть.
Надежно крепите все элементы друг с другом.
Придерживайтесь всех правил техники безопасности , ведь работы ведутся на высоте.

Проблема выбора наиболее удачного устройства каркаса крыши всегда сопровождается двумя противоречивыми желаниями. Неважно, какого рода здание планируется к постройке, любой застройщик предпочел бы получить максимально симпатичную, прочную и долговечную конструкцию, при относительно небольших затратах на ее строительство. Наиболее полно приведенным требованиям отвечает четырехскатная крыша стропильная система, которая на сегодня является одним из оптимальных проектных решений для жилого фонда.

Преимущества и недостатки использования четырехскатных крыш

Даже поверхностный взгляд на четырехскатную систему крыши подсказывает, что такая стропильная система каркаса из двух пар симметричных скатов будет выглядеть намного изящнее и симпатичнее, чем упрощенный дизайн двухскатной конструкции.

Понятно, что большинство будущих заказчиков предпочитают построить стропильную систему для дома не только из-за более интересного дизайна, хотя фактор внешнего вида постройки тоже немаловажен. В первую очередь подобное решение конструкции выбирается из-за ощутимых преимуществ четырехскатной системы:

Использование вместо фронтонов крыши двух дополнительных противолежащих скатов снижает ветровую нагрузку на всю конструкцию стропильной системы;
Установка двух дополнительных наклонных поверхностей дает возможность удалять и сбрасывать с кровельного пирога любое количество дождевой воды, снега и льда, наиболее опасного вида влаги - водного конденсата;
Использование крыши четырехскатной системы позволяет снизить потери тепла за счет уменьшения общей площади кровельных и фронтонных поверхностей.

Важно! Крышу в четыре ската нельзя строить «на глазок» и методом подгонки, поэтому, перед тем как делать стропила на крышу, размеры стропильных балок четырехскатной системы обязательно просчитывают по таблицам и проверяют по длинам и углам стыковки, прежде чем выполнять запилы и сборку.

Четырехскатная стропильная система представляет собой сбалансированную конструкцию, в которой нагрузки, приходящиеся на каркас крыши от кровельного пирога, снега и ветра, взаимно компенсируются, как в карточном домике. Если попытаться собрать каркас без тщательной проектной подготовки, вместо максимальной прочности и устойчивости можно получить аварийный объект.

Недостатков у четырехскатной стропильной системы тоже хватает. Чаще всего проблемы возникают из-за необходимости предпринимать дополнительные меры по защите стыков на линии сопряжения скатов. Кроме того, потребуется на 30% больше кровельного материала, утеплителя и дорогостоящего длинномерного бруса.

Варианты четырехскатной схемы крыши

Кроме классического варианта, в котором используются две треугольные и две трапециевидные плоскости, крыша в четыре ската может строиться по одной из разновидностей каркаса:

Все модификации четырехскатной или вальмовой схемы рассчитаны на специфические климатические условия эксплуатации крыши. Например, датские кровли хорошо противостоят ветру и большому количеству снега, тогда как «голландки» рассчитаны на то, чтобы противостоять сильным дождям и снегопадам в условиях городской застройки. Шатровые схемы с небольшими углами наклона ската используют для построек на открытой ветреной местности. Классический вариант можно использовать для любых условий, но в этом случае потребуется тщательно выверить положение здания относительно розы ветров.

Строительство стропильного каркаса четырехскатной крыши

Проще всего разобраться в устройстве стропильной системы четырехскатной крыши по чертежам. В обычной двухскатной конструкции вес стропильных балок частично передавался на коньковый прогон и на брусовую обвязку стен или мауэрлат.

Сбалансировать два ската крыши относительно несложно обычной подгонкой стропил и установкой подкосов.

В четырехскатной стропильной системе все намного сложнее, поэтому, помимо рядовых стропил, в каркасе крыши приходится использовать значительно большее количество силовых элементов:

Накосные или диагональные стропила. С их помощью формируются боковые скаты крыши, уравновешивается стропильная система в направлении вдоль главной оси крыши;
Центральные стропильные балки. Нередко прочности и устойчивости диагональных стропил становится недостаточно, особенно на больших по размерам крышах, поэтому приходится использовать центральные стропила, устанавливаемые на одной оси с коньковым прогоном;
Нарожники представляют собой короткие стропила, формирующие боковые скаты крыши. Длину каждого нарожника рассчитывают и вырезают по месту установки стропило на каркас.

Кроме стропильных элементов, при постройке четырехскатной крыши обязательно используют шпренгеля, подкосы и распорки. С их помощью выполняется усиление и перераспределение нагрузки в силовых элементах крыши.

К сведению! Получается достаточно сложная многоэлементная конструкция, для того чтобы учесть все требования к прочности и устойчивости стропильной системы, лучше всего использовать готовый программный комплекс, пусть даже самый простой.

Разумеется, можно построить стропильную систему и безо всякого проектирования и расчета. Например, можно использовать брус и доску увеличенного сечения, и вместо рекомендуемого коэффициента прочности в 1,4 единицы получить двух или трехкратный запас по несущей способности. Но стоит понимать, что в таком случае вес стропильной системы и стоимость постройки четырехскатной крыши вырастет в 3 и 8 раз соответственно.

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 45 о, что значительно упрощает расчет.

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

Особенности сборки каркаса четырехскатной крыши

Процесс сборки стропильной системы четырехскатной крыши всегда начинается с установки центрального элемента каркаса - конькового прогона и вертикальных стоек. Коньковая скамейка может собираться из бруса, сечением 70х100 мм, но чаще всего стойки изготавливают из спаренной доски 50 мм. Чтобы увеличить жесткость всей системы коньковой балки и стоек, на угловые стыки набивают металлические пластины, а саму раму усиливают внутренней распоркой.

Обычно сборку стропильных балок выполняют на гвоздях, а места усиления стальными накладками фиксируют болтовыми соединениями. Прежде чем ставить стропильные балки, обычно изготавливается запильный шаблон в виде прямоугольного треугольника из листа фанеры. Острый угол должен соответствовать углу наклона скатов. С помощью шаблона вырезают на стропилах привалочные площадки для опор на мауэрлат и конек.

Процесс установки стропил начинается с монтажа центральных стропильных балок, которые обеспечат необходимую жесткость коньковой рамы в осевом направлении. Иногда обходятся без них, в этом случае сразу переходят к монтажу крайних пар рядовых стропил, но брус только прихватывают гвоздями, без окончательной фиксации к коньку.

После усиления коньковой рамы устанавливают угловые диагональные стропила. Обычно длину бруса или балки вырезают с запасом, так как верхний край нужно будет запиливать под двойным углом, сначала под углом наклона ската, после косую кромку скашивают под углом в 45 о. На последнем этапе ставят шпренгеля, подкосы, набивают нарожники и рядовые стропила.

Заключение

Наиболее сложным этапом сборки стропильной системы четырехскатной крыши считается стыковка двух диагональных балок с коньком. От того, насколько точно выполнена врезка диагоналей, зависит прочность и устойчивость всей четырехскатной крыши, поэтому большую часть времени приходится тратить на подгонку и подрезку размеров стропил. Остальная часть сборочных операций практически не отличается от постройки двухскатной стропильной системы.