Четырехскатная крыша: особенности стропильной системы и этапы монтажа

Монтаж и установка стропильной системы

Перед тем, как приступит к монтажу, нужно подобрать необходимые материалы и инструменты. Кроме этого, неплохо будет обзавестись прорисовкой всей конструкции на бумаге. Из материалов обязательно понадобятся: теплоизоляция (минеральная вата, например), гидроизоляция, пароизоляция, деревянные балки, кровельный материал, дерево для обрешетки. Необходимые инструменты: дрель, шуруповерт, молоток, гвозди, саморезы, уровень, рулетка, мерная  рейка и т.д.

Схема четырехскатной крыши предполагает наличие стропил, опорных брусьев, раскосов, и других элементов, необходимых для придания всей конструкции жесткости.

Стропила, имеющие сечение от 5?15 см придадут надежность конструкции. Когда пойдете за покупкой пиломатериала на стропила, не выбирайте мокрый, крученый или с серьезными изъянами.

Монтаж кровли всегда производят снизу вверх. Первым делом укладывают опорные балки (мауэрлат), на которые впоследствии  устанавливают стропила. Так у вас получится нижний каркас, который должен выходит за пределы стен на 40-50 см. Не желательно, чтобы выпирание стропил от краев стен превышало оговоренные выше пределы, иначе объект будет выглядеть негармонично.

Если у здания деревянные стены, опорные балки не нужны, так как в роли мауэрлата будет выступать  верхний  венец сруба.

Устройство и расчет диагональных стропил

После из каждого угла здания устанавливаются каркасные стропильные ноги, они называются накосными (диагональными). Верхние части стропильных ног, если необходимо, можно придержать системой из раскосов и стоек.Их главная задача — разгрузить стропила, путем перераспределения нагрузки по внутренним стенам или опорным столбам, а также — придать всей конструкции достаточную жесткость.

Следует с особой тщательностью отнестись к узлам присоединения стропильных ног к мауэрлату. Это главные точки, которые отвечают за прочность стропильной системы в целом. Свес четырехскатной крыши  регулируется посредством  длины диагональных стропил.

В тех местах, где отсутствуют несущие стены, пятки стропил можно разместить на продольных балках (боковых прогонах). Кроме этого монтируется балка в центре, она крепится на трех подпорках: посередине и с двух концов.

Если у вас большая площадь крыши, не обойтись без обустройства шпренгельных ферм, которые примут на себя часть нагрузки  от накосных стропил. Шпренгельные фермы нуждаются в устройстве затяжек, на которые они будут опираться.  Иногда их можно закрепить на имеющихся поперечных или продольных балках.

Параметры, связанные с высотой и степенью наклона кровли определяются именно высотой накосных стропил и горизонтальной верхней балкой (коньковым прогоном).

После того, как установили направляющие стропила, приступайте к постройке основного каркаса. Наклонные (нарожные) стропила закрепите к опорным балкам, а также коньковому прогону.

Устанавливать их следует с шагом 40-50 см, не больше.В случае, если промежутки будут слишком большими, стропильная система,возможно, не выдержит нагрузок от выпавшего снега.Схема стропильной системы четырехскатной крыши обязательно должна учитывать этот факт.

Основные рекомендации по установке вальмовой конструкции:

• дабы свести вероятность возникновения ошибок к минимуму, используйте при замерах не рулетку, а специальную мерную рейку;
• наметьте осевую линию по верхней обвязке торцевой стены. После этого замерьте половину толщины конькового бруса, нанесите линию размещения первого из всех центральных промежуточных стропил;
• совместите конец рейки и линию размещения того из стропил, которое вы пометили чуть раньше. На другой конец мерной рейки скопируйте линию внутреннего контура боковой стены (тем самым вы произведете заложение промежуточного стропила). Перенесите линию наружного контура стены и свес крыши на мерную рейку;
• для определения будущего места нахождения второго из центральных стропил, передвиньте мерную рейку на стену сбоку, перенесите на неё нужное заложение стропила от внутреннего угла верхней обвязки;
• повторите весь алгоритм действий в каждом из углов. Придерживаясь этой схемы, вы определите расположение концов конькового бруса, а также всех центральных промежуточных стропил.

После установки стропильной системы в соответствии с планом, делают обрешетку, пароизоляцию, гидроизоляцию, контробрешетку, а также утепление кровли.

Советы и рекомендации

Стоит обратить внимание на несколько важных рекомендаций и хитростей, которые помогут правильно возвести четырехскатную кровлю

Качество и долговечность материала. Убедитесь, что материалы, которые вы выбрали, долговечны. Качественный производитель будет изучать каждую плиту. Если у вашей партии большое количество сломанных плит, вы можете возложить вину на производителя.

Выбор подрядчика по установке

Выбирая подрядчика для установки кровли важно знать его послужной список. Если это возможно, посетите прошлые задания подрядчика и поговорите с домовладельцами

Важно, чтобы подрядчик был профессионалом своего дела. Ставить кровлю должен опытный мастер.

Помимо этого нельзя забывать про квадратуру строения. Без этого собрать качественную конструкцию не получится. Знание всех аспектов установки кровли, а также наиболее распространенных ошибок также поможет вам при выборе подрядчика по установке кровли.

Разновидности стропил и кровель

Для четырехскатной кровли устанавливают систему стропил по висячей и наслонной технологии, в зависимости от используемого способа крепления. Висячую конструкцию создать сложнее и для ее ремонта необходимо больше трудозатрат.

Проще, сделать наслонную стропильную конструкцию. Обычно, эту конструкцию применяют, если у здания есть промежуточные опорные столбы или несущая стена посредине.

Опора дает возможность сделать длину пролета, перекрываемого наслонными стропилами, больше. Нередко, эту систему используют при возведении четырехскатных крыш с небольшим уклоном.

Вальмовые кровельные конструкции

Угол уклона скатов у такой кровли не должен превышать 40 градусов, в конструкции должны быть использованы накосные стропила, установленные в направлении углов здания.

Элементы кровли такого вида называют диагональными. Именно они воспринимают основную нагрузку, приходящуюся на кровлю, по этой причине, их делают из двойной доски или качественного бруса.

При изготовлении таких прогонов, сложность представляет их длина. Чтобы увеличить ее, используют способ, применяемый при изготовлении сборных стропил, соединяемых из 2 частей. Места соединений подпирается стойкой, повышающей надежность соединения.

Кроме того, для вальмовых крыш необходимо устанавливать дополнительные стропила, длиной короче основных. Их используют на треугольных скатах, устроенных вместо фронтонов обычной кровли.

Если длина стропил превышает 7 м, под них желательно установить усиливающую стойку. Если используется ЖБ перекрытие, то допустимо устанавливать стойку непосредственно на него, но здесь необходимо помнить об устройстве гидроизоляционной прослойки.

Шатровые кровли

Конструктивно, стропила шатровых скатных кровель немного отличаются. Разница состоит в том, что в этом случае не используются вальмы, так как скаты крыши одинаковы по форме и по площади. Конек тоже тут не используется, по этой причине работы могут быть сложнее, чем при постройке вальмовой кровли.

Не желательно использовать четырехскатные крыши больших построек, ведь надежность такой кровли меньше.

Используют такие конструкции при соблюдении 2 условий:

1. Дом должен быть квадратной формы.
2. В центре постройки существует опора или несущая стена способная выдержать стойку.

Ломаные кровли

Ломаная кровля двускатной крыши фактически имеет 4, а не 2 ската. Чаще всего их используют для увеличения мансардного помещения. Такой способ хорошо подходит для дома в частном секторе, благодаря тому, что при одинаковой площади здания жилая площадь увеличивается почти в 2 раза.

Устраивая ломаные кровли, часто, заранее создают каркас, служащий в качестве опоры для прогонов, поддерживающий ноги стропил.

В общем случае, строительство такой крыши может быть разбито на 3 этапа:

1. Сначала устанавливают элементы П-образного вида, из балок и стоек перекрытий мансарды.
2. После этого устанавливают прогоны из качественного бруса. Ноги стропил скатных кровель этого вида требуют использования минимум 3 таких элементов. Из них 2 размещают на углах П-образных элементов, а коньковый прогон устанавливают на особые стойки, находящиеся в середине балок перекрытия мансарды. Так создается прочная конструкция, способная выдержать кроме массы стропильных ног, вес выпавшего снега и сильную нагрузку от порывов ветра.
3. Последний этап – установка ног стропил, которые необходимо размещать по предварительно подготовленному шаблону.

Расчеты конструкции четырехскатной крыши

Монтаж кровли такой формы невозможно реализовать, если нет проекта ее строительства. 

Порядок, как рассчитать четырехскатную крышу правильно, знают только сотрудники специализированных проектных организаций. В технической документации, подготовленной специалистами, имеются чертежи стропильной конструкции, основных ее узлов соединения, схема кровельного «пирога» и других элементов для обустройства кровли. 

При расчете прочностных показателей, учитывают, что на систему стропил оказываются постоянные (среди которых вес самой кровли) и временные нагрузки. К последним факторам относятся атмосферные осадки, сильные ветра, вес людей, осматривающих или ремонтирующих крышу. Вес кровли определяют путем умножения удельного веса каждого используемого материала на площадь поверхности скатов. Для этого нужно знать, как посчитать площадь крыши дома.

Прежде всего, для кровли рассчитывают угол наклона крыши, исходя из климатических особенностей конкретного региона. Среднее значение данного показателя составляет от 5 до 60 градусов. Если в районе расположения дома наблюдаются обильные осадки, специалисты настоятельно рекомендуют строить четырехскатные крыши с углом наклона в пределах от 45 до 60 градусов. Согласно СНиПу, снеговая нагрузка для средней полосы России равна 180 кг/м², если уклон составляет не более 60 градусов. С возрастанием угла наклона увеличивается количество материала для создания кровли, а соответственно стоимость ее строительства значительно возрастает. 

Когда известен уклон скатов, требуется узнать высоту кровельного конька. Для этого величину, равную половине пролета дома, умножают на табличный коэффициент, который соответствует этому углу. Например, для угла в 25 градусов коэффициент равен 0,47, а при 30 градусах – 0,59, таким образом, если дом имеет ширину 10 метров, тогда высота конька составит 2,35 и 2,95 метра. 

Затем производятся расчеты относительно длины стропил и их рекомендуемого сечения. Такой параметр как сечение стропил зависит от угла наклона крыши и оказываемых нагрузок. Запас прочности элементов стропильной конструкции не может быть меньше коэффициента 1,4. При определении размеров крыши – ее высоты, ширины и длины учитывают угол постройки. До того, как посчитать площадь четырехскатной крыши, необходимо знать площадь каждого из кровельных скатов, которые, как говорилось ранее, могут иметь форму треугольника или трапеции. Так как рассчитать площадь крыши иногда без схемы весьма сложно, рекомендуем это выполнять по заранее составленному проекту. 

Разновидности, типы и виды

Разновидности вальмовых крыш:

1. Классическая четырехскатная. Диагональные планки под треугольные фронтоны опираются на балку конька. Свесы кровли находятся на одной отметке по высоте. Скаты на чертежах имеют форму равнобедренных треугольников и трапеций.
2.  Шатровая четырехскатная. Каркас представляет собой правильную пирамиду с квадратным основанием. Диагональные стропила сходятся в одной точке. Балка конька отсутствует. Скаты «состоят» из четырех треугольников. Шатровую вальмовую крышу делают для равных по длине стен дома. Всю нагрузку от кровли, осадков и ветра принимают на себя диагональные и центральные опорные балки. Расчет, чертеж и монтаж такой конструкции сделать сложно.
3.  Полувальмовая. Различают два подвида такой крыши: датскую и голландскую. В первом варианте пара скатов над входом в дом и сзади него представляют собой сложные шести- или восьмиугольники на чертеже. Вальмы по бокам усекаются сверху и упираются в миниатюрные фронтоны.

Голландская полувальмовая крыша более практична, чем датская, так как под ней размещается полноценный мансардный этаж. Потолок скошен с двух сторон, а не с четырех. Скаты имеют разную высоту, вальмы обрезаны снизу. Привлекательным внешним видом отличаются голландские крыши с эркером и мансардными окнами.

Существуют ломаные вальмовые четырехскатные крыши. Скаты в них имеют разные геометрические формы и расходятся под углами 10–60°. Ломаные вальмовые крыши есть у многих дворцов и поместий. Конструкция позволяет использовать пространство мансарды под жилые комнаты. Однако составление чертежа, расчет и возведение ломаной вальмовой крыши – сложная задача.

Как сделать четырехскатную крышу дома своими руками?

Возведение конструкции четырехскатной крыши своими руками, чертежи и фото, изложенные в Интернете, помогут в данном вопросе, является трудоемким, но выполнимым процессом, который требует правильных расчетов и определенной последовательности действий.

Схема стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

Стропильная система кровли является мощным и прочным каркасом, способным выдержать все нагрузки кровли, в том числе кровельного пирога и кровельного покрытия. Надежность и прочность кровли зависит от правильного и точного расчета нагрузки на стропильную систему.

Она должна выдерживать постоянные и временные воздействия. К постоянным относится вес крыши, вес всех элементов стропильного каркаса, масса кровельного пирога. К временным воздействиям можно отнести влияние окружающей среды, вес рабочих и техники при выполнении ремонтных работ на кровле.

Имея перед собой схему стропильной системы, можно приступать к возведению деревянного каркаса. Для начала необходимо установить основные элементы конструкции, на которые крепятся стропильные ноги.

Монтаж конструкции стропильной системы своими руками начинается с обустройства основания для будущего каркаса. Для этого устанавливается мауэрлат, который возводиться по периметру верхнего ряда несущих боковых стен. Далее следует установить лежень для коньковой опоры и смонтировать вертикальные стойки. Они должны располагаться строго под углом 90 град. Малейшие отклонения могут привести к деформации всей конструкции. Шаг стоек составляет не более 2 м. На стойки необходимо закрепить балку конька, сечение которой подбирается с учетом нагрузки центральной части стропильного каркаса.

Для того чтобы конструкция была прочной, необходимо проверять правильность угла размещения стропил на мауэрлате

Далее на основании чертежа стропильной системы следует приступить к установке стропильных ног в следующей последовательности:

• монтаж диагональных стропил, нижняя часть которых крепится к мауэрлату способом врубки;
• установка центральных стропил;
• монтаж угловых стропил, которые крепятся к диагональным брусьям;
• установка затяжки, которая используется для закрепления ног у конька;
• монтаж центральных стоек, которые одним концом крепятся к коньку, а другим – к затяжке (ригелю);
• установка подкосов, которые закрепляются на стропильной ноге и ригеле;
• монтаж шпренгеля, одна часть которого крепится к мауэрлату, а другая – к стропильной ноге.

Схема устройства стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

После этого выполняется монтаж обрешетки. Затем осуществляется укладка кровельного пирога. Он состоит из гидроизоляционного, теплоизоляционного и пароизоляционного слоя. Далее следуют работы по наружному покрытию кровли выбранным кровельным материалом с соблюдением особенностей его укладки.

Если нет возможности самостоятельно выполнить работы, можно воспользоваться услугами специалистов по выполнению монтажа стропильной системы, цена которого зависит от сложности конструкции, общей площади кровли, вида кровельного покрытия, высоты здания, конфигурации кровли и места расположения объекта. Цена за м2 монтажа стропильной системы стартует от 400 руб.

Классический вариант четырехскатной крыши является простой конструкцией, но все же требует знаний строительства и точных расчетов

Монтаж кровельного пирога

Кровельный пирог четырехскатной крыши состоит из нескольких слоев, уложенных в определенной последовательности. Он устанавливается на стропильный каркас, и состоит из таких слоев:

• пароизоляционного слоя в виде защитной пленки, препятствующего проникновению в подкровельную систему влаги из помещения;
• теплоизоляционного слоя в виде утеплителя, укладываемого в пространство между стропилами;
• гидроизоляционного слоя в виде специального материала, препятствующего попаданию влаги в помещение;
• обрешетки в виде досок, к которым монтируется кровельное покрытие.

Гибкая черепица в виде покрытия позволяет максимально экономно использовать кровельный материал, без существенных отходов

Обрешетка в виде деревянных брусьев сечением 50×50 мм поперечно крепится гвоздями к стропильным ногам сплошным слоем или с определенным шагом в зависимости от кровельного покрытия. Далее к обрешетке крепится пароизоляционная плетка внахлест при помощи степлера. Монтаж утеплителя осуществляется в межстропильное пространство. Далее крепится гидроизоляционный слой, технология монтажа которого схожа с пароизоляционным слоем.

Особенности проектирования четырехскатной крыши

Возведение здания начинается с того, что составляется проект дома с четырехскатной крышей на основе проведенных расчетов. К нему прилагаются чертежи, спецификации и другая техническая документация.

При разработке проекта учитывают все нагрузки, оказываемые на стропильную систему, среди которых:

Все нагрузки, влияющие на состояние четырехскатной крыши, при проведении расчетов делят на постоянные и временные. Постоянными считаются: вес стропильной конструкции и кровельного «пирога». К временным (переменным) относятся снег, ветер, вес людей и оборудования для осмотра и ремонта крыши.

Расчет уклона для четырехскатной кровли имеет особенности:

при уклоне скатов не более 60 градусов снеговую нагрузку учитывают согласно СНиП;
когда уклон равен больше 60 градусов, нагрузку от снега на кровле не принимают во внимание;
для кровель с уклоном менее 30 градусов ветровую нагрузку не учитывают.

Для определения веса стройматериалов, используемых для создания кровельного «пирога», площадь кровли умножают на удельный вес каждого из материалов и полученные результаты суммируют. Вес дополнительных элементов, которые будут установлены на крыше, в каждом конкретном случае определяют индивидуально.

Для стропильной системы используют брус, имеющий прямоугольное сечение, или обрезную доску с размерами, которые соответствуют нагрузкам, согласно сделанным расчетам. Конструкция четырехскатной крыши кроме стропил включает и другие элементы (например, подкосы, затяжки), придающие жесткость и прочность системе.

Стропильная система четырехскатной крыши, смотрите на видео:

Технология создания шатровой крыши

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

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

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

Схема шатровой крыши

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

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

Основные разновидности четырехскатных крыш

Фронтонов (это треугольные завершения фасадов постройки, ограниченные с боков двумя скатами крыши, а  у основания карнизом) на такой кровле нет, а чердачные окна размещаются в скатах.

Эта кровля намного экономичней двухскатной по затратам на стеновые стройматериалы, но наклонные ребра на стыках вальм и фронтальных скатов  требуют установки весьма сложной стропильной конструкции и дополнительного замера, подгонки кровельного  материала.

Скаты зачастую делают с разными уровнями наклона, благодаря чему и создается силуэт ломаной крыши.

Полувальмовая (датская) конструкция. Отличается от предыдущей наличием фронтона, который наверху имеет небольшую вальму. Защита от ветровых нагрузок у такой кровли обеспечивается коньком (верхним горизонтальным ребром крыши, образованным из-за пересечения двух скатов). Наиболее часто подобное устройство кровли встречается в регионах с частыми сильными ветрами.

Шатровая конструкция. Имеет вид пирамиды: четыре треугольных ската, сходящиеся вершинами в одном месте. Такие кровли не имеют фронтонов, возводятся на небольших постройках в форме равностороннего многоугольника или квадрата. Монтаж стропильной системы у такой крыши очень сложен.

Правильный план

Сечение и частота расположения элементов стропильного каркаса прямо влияют на надежность конструкции и смету ее заложения. Ошибки не допускаются, из-за сложности расчет и планировку вальмовой крыши всегда доверяют профессионалам.

Элементы

Стандартная конструкция включает:

• Стропильную систему, формирующую вальмовые и фасадные скаты, конек, карнизные свесы и распределяющую все весовые нагрузки кровли.
• Обрешетку и контробрешетку, выполняющие функции основания для кровельного покрытия и обеспечивающие правильную вентиляцию пирога.
• Кровельный пирог (в жилых домах – утепленный).
• Систему отвода осадков.
• Снегозадержатели и другие дополнительные элементы.

Отличия проявляются в:

• типе стропильной системы (наcлонной, висячей или комбинированной);
• числе прогонов (одном или двух);
• длине и параметрах вальмовых скатов (в ряде случаев они бывают укороченными или имеют разные с фасадными скатами уровень);
• материале стропил и обрешетки;
• наличии или отсутствии окон и других особенностях проекта.

Узлы

К основным узлам вальмовой кровли относят следующие элементы:

1. Коньковый брус. Это верхушка крыши и её главная несущая ось. Здесь соединяются все грани. Чаще всего центр конька совпадает с центром всего кровельного покрытия.

2. Угловые или диагональные стропила. Это базовые силовые элементы каркаса, соединяющие конек и углы строения. Для них используют доски, равные толщине конька.

   Одним концом стропила крепятся к коньку, вторым — заходят за границы постройки.

3. Короткие стропила или нарожники. Они соединяются одним концом угловыми стропилами, а другим — опираются на мауэрлат или угол постройки, к коньковому брусу не крепятся. Могут быть разной длины, но выходят под одним углом. Их количество определяется площадью кровли.
4. Промежуточные стропила. Это центральный рядовой каркас. Стропильные ноги установлены на коньке и выводятся на несущие стены.

Узлы стропильного каркаса должны быть цельными, длинные элементы приходится наращивать. Способы соединения отдельных узлов бывают разными – от гвоздей, накладок и уголков до врезки.

Крепление стропил к мауэрлату осуществляется несколькими типами жестких креплений:

• металлическими уголками с 2-х сторон стропильного бруса;
• гвоздями, забиваемыми под углом сквозь стропило в мауэрлат;
• специальными скобами;
• скользящими креплениями.

Соединение стропил на коньке осуществляется путем:

• накладки стропильных ног друг на друга над брусом и закрепления между собой болтами;
• устройства на стропилах выемок для жесткости при установке их на конек;
• подгонки стропил под углом на коньке и скрепления их деревянными или металлическими накладками с 2-х сторон.

Соединение конька со стропилами:

• конек укладывают на стойки и крепят их с 2-х сторон накладками из досок;
• угловые стропила выпиливают под требуемым углом и крепят к коньку и промежуточному стропилу.

Усиление стропильной системы

Основная нагрузка оказывается на диагональные стропила

Для увеличения жесткости их рекомендуют делать сдвоенными, в том числе – со смещением возможных стыков наращиваемых пиломатериалов.

Наслонные стропила усиливаются как минимум одной дополнительной опорой в верхней части при длине в пределах 9 м и двумя и более – при превышении этого значения.

Функции опор выполняют:

• Вертикальные стойки, при необходимости опирающиеся прямо на чердачное перекрытие или внутренние несущие перегородки.
• Подкосы, монтируемые с углом в диапазоне от 45 до 53° и поддерживающие самый нагружаемый участок.
• Т-образные шпренгели (фермы), размещаемые в нижней части больших пролетов, рядом с углами вальмовой крыши. При покрытии стандартных загородных домов шпренгельные фермы делаются сдвоенными из досок с сечением от 50 мм или цельными из бруса 100×100 мм в подпорочной части, 100×150 — балочной.

Помимо дополнительного укрепления, при расчете вальмовых кровель особое внимание уделяются шагу лежней (строго обязательных при превышении площади дома более 100 м2), рядовых стропил и сечению всех элементов каркаса. Эти величины всегда обосновывается расчетом, после сбора всех нагрузок