Устройство шатровой четырехскатной крыши

Существуют два варианта четырехскатных крыш: вальмовая и шатровая. Первый тип имеет форму прямоугольного конверта, состоящего из двух основных трапециевидных скатов и конька, и двух фронтонных (боковых) скатов — треугольников:

Шатровая кровля – это четыре одинаковых равнобедренных треугольника, соединенных в одной верхней точке (напоминает шатер):

Оба варианта предусматривают установку, как наслонных, так и висячих стропил, которые устанавливаются с использованием стандартных технологий.

Общее устройство и конструкция стропильной системы

Шатёр кровли — это вальмы, сходящиеся в единую вершину. Суть конструкции шатровой крыши заключается в том, что треугольные скаты, стороны которых являются диагональными стропилами, опираются вместе с нижними концами нарожников на мауэрлат. Балки мауэрлата укладывают по периметру стен квадратного в плане здания или сооружения.

По сути, шатровая кровля имеет больше прав называться вальмовой крышей, чем аналог с двумя вальмами и двумя трапециевидными скатами. Но чтобы их различать, названия оставили так, как есть. Именно треугольные скаты называют вальмами, которых в стандартном шатре четыре (какова конструкция четырехскатной крыши?)

Стропильная система шатровой конструкции состоит из четырех диагональных (накосных) стропил, которые вверху сходятся в один узел.

Внизу накосники опираются по углам стен дома на мауэрлат. По этой причине стропила называют ещё висячими. Каждая из накосных балок является общей для двух смежных скатов.

Пространство между диагональными стропилами заполняют нарожниками – укороченными стропилами. Нарожники вверху опираются на диагональные стропила, а внизу на мауэрлат.

По мере удаления от центральной оси вальмы нарожники становятся короче. Мауэрлат представляет собой деревянный брус или сдвоенные доски поперечным сечением от 120х50 мм до 100х100 мм.

Стоит обратить внимание на такую деталь, как шпренгель. Своим видом напоминает перевёрнутую литеру «Т». Их устанавливают по углам здания. Концы горизонтальной балки опирают на смежные стороны мауэрлата, а центральная стойка подпирает снизу накосное стропило.

Вся нагрузка от собственного веса кровли, снега и ветра предаются на наружные стены дома. Шпренгели значительно разгружают накосные стропила, чем существенно повышают несущую способность шатра.

Специфика 4-скатных шатровых крыш заключается в высоком наклоне скатов – от 45 градусов. Поэтому выбирать вид кровельного материала надо, учитывая это обстоятельство.

Наиболее популярные кровли в этом отношении – это ондулин, металлочерепица и обычная черепица. Каковы плюсы и минусы ондулина и как класть его на односкатную крышу, мы рассказывали в отдельной статье.

Чертёж стропильной системы шатровой крыши:

Преимущества крыши шатрового типа

Шатровая крыша сложна в проектировании, а монтаж требует применения немалых усилий и опыта. Строители утверждают, что такой вариант стропильной системы обладает большим количеством преимуществ и является весьма популярным среди застройщиков загородных домов. Крыша имеет много плюсов:

Шатровая форма обладает хорошими аэродинамическими свойствами. Она довольно устойчива перед сильными ветрами и ураганами.
В регионах с большим количеством снежных осадков шатровая форма является хорошим вариантом, ведь угол ската находится в пределах 25-50 о , что не позволяет снегу задерживаться на кровле.
Скаты шатровой крыши меньше подвержены разрушению от большого количества осадков. Они более устойчивые, чем торцы двухскатных конструкций.
Устройство системы позволяет сэкономить, потому что не нужно устанавливать фронтоны, а значит материалов для строительства нужно меньше.
Под шатровой крышей можно организовать мансарду. При отсутствии боковых частей дома установка мансардных окон становится обязательной, однако для современных технологий это не является проблемой.

Оригинальный вид крыши обеспечит индивидуальный дизайн дома, отличный от других частных строений.

Подготовка к работе

Перед началом сооружения шатровой крыши следует внимательно изучить всю имеющуюся информацию о строительстве такой кровли, подготовить все материалы и инструменты, предварительно сделав расчёты.

Расчёт материалов

Чтобы произвести расчёты, нужно обзавестись специальной рейкой для замеров. Её можно соорудить из фанеры шириной в пять сантиметров. Нам понадобятся такие параметры:

длина и ширина строения;
высота коньковой части.

Сами расчёты не так сложны, как могут показаться на первый взгляд:

Суммарную длину балок мауэрлата вычисляют простым суммированием удвоенной длины и удвоенной ширины основания, если дом имеет прямоугольную форму. Если в основе строения квадрат, то его сторону просто умножают на 4.
Размер центрального стропила находят, применяя теорему Пифагора. Центральное стропило есть не что иное, как гипотенуза прямоугольного треугольника, и её значение можно получить, извлекая квадратный корень из суммы квадратов двух величин (высоты коньковой части и половины стороны дома).

При расчётах кровель очень часто используется известная теорема Пифагора

Все необходимые параметры шатровой кровли можно рассчитать, обратившись к одному из онлайн-калькуляторов, которые нетрудно найти в интернете.

Необходимые инструменты и материалы

Для монтажа шатровой кровли следует приготовить следующие инструменты:

Болгарку.
Пилу ручную и бензиновую.
Электролобзик.
Молоток.
Рубанок.
Электродрель.

Для строительства шатровой крыши рекомендуется использовать древесину только одной породы. Для крепления элементов кровли необходимы гвозди, дюбели, стальные скобы и саморезы. Следует позаботиться и о кровельном материале, выбор которого зависит от предпочтений застройщика и его материальных возможностей.

Как сделать шатровую крышу своими руками

Когда все узлы шатровой кровли рассчитаны, разработан проект, приступают к строительным работам:

Монтаж начинают с укладки мауэрлата и лежня. Брус располагают по периметру стен, предварительно подложив рубероид. После затяжки гаек на резьбовых анкерах приступают к укладке балок перекрытия. Первый элемент монтируют по центру, а от него идут в противоположные стороны к краям здания.
По центру шатровой кровли для конькового узла ставят вертикальную опору, сделанную из бруса. Заготовку используют с размером стенок 150х150 мм. После выставления по уровню брус фиксируют временными укосинами.
Дальнейший монтаж предусматривает установку накосных ног. Снизу заготовки крепят к мауэрлату. В верхней части создают коньковый узел. Концы ног монтажными стальными накладками фиксируют к центральной опоре. От конькового узла к мауэрлату натягивают разметочный шнур и по нему устанавливают нарожники. Свесы ног соединяют ветровой доской. Если проект предусматривает, то на этом этапе ставят затяжки и подкосы.
Когда каркас шатровой кровли будет готов, на стропила укладывают гидроизоляционный материал. Края полос должны заходить внахлест с запуском 200 мм. Гидроизоляцию к стропилам крепят скобами строительного степлера или тонкими планками и гвоздями. Следующим этапом создается обрешетка.
Сверху на обрешетку укладывают кровельное покрытие. Технология зависит от выбранного материала. Важно учесть, что использование больших листов для шатровой кровли не выгодно. Из-за наличия треугольных скатов получается много подрезки. Материал идет в отходы. Для круглой крыши используют гибкую кровлю. Твердым листам невозможно придать форму конуса. Стыки кровли закрывают доборными элементами.

Традиционным завершением шатровой кровли является установка водостоков, проходных элементов для вывода труб из помещения на крышу.

Возводить шатровую крышу сложно. Видео инструкция поможет разобраться в трудных нюансах:

Устройство стропильной системы и монтаж

Стропильная система шатровой крыши — довольно сложная конструкция. Кроме того, монтаж конструкции шатровой крыши следует выполнять перед тем, как сделать потолок здания.

Монтаж производится поэтапно:

Устанавливают мауэрлат (если стены кирпичные): его крепят внешние несущие стены, предварительно застелив их гидроизоляционным слоем (чаще всего используют рубероид). Если стены из дерева — монтируют обвязку;
с противоположных углов устанавливают накосные стропильные доски и скрепляют их в коньке способом крепления затяжек. При этом под углом спиливают верхние концы стропильных досок. Для крепления к мауэрлату рекомендуется использовать врезную балку. При деревянной стене их крепят скобами, если стена из кирпича — предварительно в мауэрлат монтируют арматурные хомуты;
в центральной части ферм устанавливают стойки-подпорки;
в скатных частях устанавливают раскосы, подкосы, диагональные рейки. Так обеспечивается сопротивляемость ветровым нагрузкам;
установка нарожников, подкосов, шпренгелей.

Кроме того, следует правильно рассчитать длину стропильных ног, чтобы обеспечить свес для защиты стены. Если длина недостаточна, то дополнительно крепят доски (кобылки).

Далее можно приступить к монтажу обрешетки и других слоев пирога.

Виды и особенности систем

Четырехскатные кровли в нашей стране пользуются большой популярностью, так как являются достаточно практичными. Благодаря отсутствию фронтонов, вместо которых располагаются вальмы, на них меньше оказывается ветровая нагрузка. Кроме того, они получаются прочными и симпатичными.

Надо сказать, что четырехскатные кровли бывают нескольких видов:

Виды четырехскатных крыш

Далее подробней рассмотрим как устроены все их виды.

Вальмовые

Вальмовая конструкция напоминает щипцовую, с той лишь разницей, что на торцах вместо фронтонов расположены вальмы, т.е. треугольные скаты.

Чертежи вальмового каркаса

Каркас вальмовой системы включает в себя следующие элементы:

Боковые стропила. Представляют собой основные несущие элементы, которые образуют боковые скаты. Нижней частью стропильные ноги устанавливаются на мауэрлат, а верхней – крепятся к коньковому брусу или друг к другу;
Фермы. Представляют собой треугольные конструкции, образованные двумя ответными боковыми ногами;
Коньковый узел. Место соединения двух ответных боковых ног, т.е. вершина фермы;

Коньковый узел является вершиной фермы

Коньковый прогон. Представляет собой центральный горизонтальную балку, соединяющую фермы;
Мауэрлат. Представляет собой балки, которые укладываются на стены по периметру дома. Задача мауэрлата заключается в том, чтобы принять на себя нагрузку от скатов, и равномерно распределить ее на стены;

Мауэрлат является основой, которая равномерно распределяет нагрузку на стены

Диагональные (накосные) ноги. Устанавливаются на углах скатов и выполняют несущую функцию, аналогичную коньку.
Нарожники. Это промежуточные ноги, которые снизу опираются на мауэрлат, а сверху – на диагональные стропила;

Нарожники крепятся к диагональным ногам

Центральные стропила. Устанавливаются по центру вальм, поэтому сверху опираются на торец балки.

Угол наклона трапециевидных и треугольных скатов может быть разным. Более крутые вальмы позволяют обустроить на чердаке жилое пространство.

Помимо основных элементов, сооружение может иметь дополнительные детали, повышающие ее несущую способность:

Стойки. Представляют собой вертикальные опоры, которые могут устанавливаться под коньковым брусом, стропильными ногами или прогонами;

Подкосы и стойки увеличивают несущую способность конструкции

Прогоны. Горизонтальные балки, которые крепятся под стропилами;
Укосы, подстропильные ноги. Наклонные опоры, которые выполняют ту же функцию что и стойки;

Ригель – это балка, укрепляющая ферму

Затяжка, ригель. Горизонтальная балка, которая соединяет две ответные стропильные ноги. Может располагаться как возле конька, так и у самого основания, т.е. мауэрлата.

Если внутри здания имеется несущая стена, опоры и укосы опираются на нее. Такая система называется наслонной. Если внутренних несущих элементов нет, выполняется висячая конструкция, стойки и подстропильные ноги которой могут устанавливаться только на затяжки или балки перекрытия.

Наслонные сооружения передают нагрузку на внутренние стены

Надо сказать, что монтаж дополнительных деталей, увеличивающих прочность конструкции, выполняется при строительстве всех видов систем. Поэтому далее, чтобы не повторяться, я о них рассказывать не буду.

Строительство начинается с установки конькового бруса, который крепится к двум стоякам. Затем к нему крепятся накосные и все остальные ноги.

Шатровая кровля состоит из одинаковых треугольных скатов

Шатровые

Шатровая крыша включает в себя только треугольные скаты. Она может быть построена только на квадратном здании, так как основное требование к ней – абсолютная симметричность.

Схема устройства «шатра»

Устройство шатровой крыши во многом напоминает вальмовую, с той лишь разницей, что у нее отсутствуют фермы и, соответственно, горизонтальный конек. Поэтому диагональные и центральные ноги сходятся в одной точке. В результате она напоминает шатер.

Все диагональные ноги «шатра» сходятся в коньковом узле

Как правило, по центу сооружения устанавливается стойка, на которую и опираются все накосные стропила. Но, иногда стойку не используют, т.е. каркас получается наслонным.

Строительства сооружения начинается с установки стойки, которая может быть как временной, т.е. установленной на период строительства, так и постоянной. Затем устанавливаются ответные диагональные ноги, на которые опирается вторая пара ног.

Датская крыша имеет небольшой фронтон над вальмой

Полувальмовая

Полувальмовая или датская кровля имеет небольшой фронтон у конька. Под фронтоном располагается трапециевидный скат.

Устройство практически не отличается от обычного вальмового аналога. Единственное, к крайним фермам крепится опорная доска, которая, по сути, представляет собой усиленный ригель. Иногда опорную доску так и называют.

Уровень расположения усиленного ригеля определяет высоту фронтона. Чаще всего фронтон занимает третью часть вальмы.

Схема устройства датской кровли

Между опорной доской и мауэрлатом устанавливаются нарожники. Пространство между опорной доской и коньком, т.е. фронтон, зашивается досками или любым другим отделочным материалом. Сооружение собирается так же, как и описанный выше аналог без фронтона.

Вот, пожалуй, и все основные виды четырехскатных крыш, о которых я хотел вам рассказать. Что касается расчета сечения несущих элементов, угла наклона и прочих параметров, требования такие же, как и к другим скатным кровлям. Подробную информацию по этой теме вы можете получить из других статей на нашем портале.

Устройство стропильной системы

Стропильная система шатровой крыши – каркас на котором она держится, ее основа. В зависимости от способа крепления стропил выделяют висячую и наслонную разновидность.

Висячие стропила опираются на две точки – мауэрлат и коньковый узел, а наслонные имеют дополнительную опору на вертикальную стойку, которую устанавливают на внутреннюю несущую стену. Выбор вида стропильной системы шатровой крыши зависит от планировки и площади дома.

Опытные проектировщики кровли не рекомендуют использовать наслонную системы, если угол наклона скатов превышает 40 градусов.

Она состоит из следующих элементов:

Мауэрлат. В ходе строительства шатровой крыши мауэрлат из бруса толщиной 150х150 мм или более укладывают на стену, основание каждого ската. То есть, если кровля четырехскатная, необходимо четыре прочных надежных бруса, обработанных антипиреном и антисептиком. Мауэрлат используют в качестве опоры для крепления стропил и распределения веса кровельной конструкции по периметру несущих стен. К слову, на внутренние перегородки, задействованные в наслонной стропильной системе тоже монтируют опорный брус, только его называют лежень.
Коньковый узел. Точка, в которой встречаются верхние части стропильных ног, называют конек. Кровля шатрового типа подразумевает коньковое соединение в виде узла, а не линии, как вальмовые или двухскатные.
Диагональные (накосные) стропила. Они расходятся от конькового узла в четыре стороны к углам мауэрлата, образуя ребра скатов. Длина накосных стропильных ног больше обычных, поэтому толщина их должна выдерживать повышенные нагрузки.
Нарожники. Эти элементы характерная черта шатровой крыши, они имеют различную длину, увеличивающуюся по мере приближения к центральной ноге. Нарожники закрепляют одной стороной на накосные стропила, а другой на мауэрлат. Опытные кровельщики отмечают, что ни в коем случае нельзя крепить нарожники к стойкам и коньковому узлу, это нарушает жесткость конструкции!
Центральные стропила. Самое длинная нога, расположенная посередине между двумя накосными, это все, что осталось от рядовых стропил, которые используются в вальмовой четырехскатной крыше.
Стоки. Вертикально установленные брусья, служащие опорой для конькового узла или стропильных ног. Их задействует шатровая крыша с наслонной стропильной системой.
Затяжки и ригеля. Горизонтальные перекладины между стропильными парами, гасящих распирающую нагрузку на стены дома. Чем выше расположена затяжка, тем толще должен быть используемый брус.
Подкосы и подпорки. Устанавливаются под углом 45 градусов к стропильным ногам. Они необходимы для того, чтобы снизить прогиб стропил по тяжестью собственного веса.
Обрешетка. Служит основой для настила кровельного покрытия. Мягкая и рулонная кровля нуждается в оборудовании сплошной обрешетки из листов влагостойкой фанеры, а для профнастила и металлочерепицы достаточно решетчатой

Стропильную систему можно изготовить из металла или дерева. Дерево более дешевый, простой в обработке материал, однако он нуждается в предварительной обработке антисептиком, антипиреном для защиты от гниения и возгораний.

Расчет шатровой крыши

Шатровая крыша включает в себя четыре ската, являющихся по форме равнобедренными треугольниками. В случае, если основание крыши имеет квадратную форму, для расчета площади кровли достаточно посчитать площадь одного ската и умножить на четыре.

Если же в основании лежит прямоугольник, то первым делом необходимо рассчитать сумму площадей двух отличающихся прямоугольников, после чего умножить ее на два.

Площадь ската, являющегося равнобедренным треугольником, вычисляется по следующей формуле:

где S – площадь ската, b–длина основания треугольника, h–его высота. После этого следует также рассчитать площади свесов карнизов, которые представляют собой равнобедренные трапеции. Для этого умножают высоту данной фигуры на половину суммы длин ее оснований.

При этом устройство крыши шатровой предусматривает два варианта выполнения расчетов:

Используя высоту конька, а также длину всего основания крыши;
Учитывая длину диагональной стропильной ноги и длину периметра основания.

Кроме того, следует также учитывать различные дополнительные элементы, которые включает в себя крыша шатровая:

Диагональные (накосные) стропила);
Нарожники;
Стойки;
Мауэрлат;
Бруски опорные;
Лежни и т.д.

Приведем пример самостоятельного расчета площади шатровой крыши с учетом перечисленных данных:

Размеры здания составляют 6х6 метров;
Высота конька равна 2,97 м;
Длина диагональной ноги стропила составляет 5,21 м;
Угол уклона скатов – 35°;
Ширина свеса карниза равна 60 сантиметров.

Согласно первому варианту расчета рассчитаем длину высоты треугольника: для этого используется теорема Пифагора:

h 2 = a 2 – (b/2) 2 = (5,21) 2 – (6/2) 2 = (4,24) 2 м,

где h – высота треугольника, a–длина ската, b–ширина основания. Далее по формуле можно рассчитать площадь одного ската в форме треугольника, которая будет равна 12,72 квадратного метра.

В связи с тем, что основание, на котором возводится шатровая крыша,представляет собой квадрат, сторона которого составляет 6 метров, полученную площадь следует умножить на 4, в результате получим общую площадь скатов, составляющую 50,88 квадратных метров.

Далее следует рассчитать площадь свеса карниза. Длина меньшего основания трапеции уже известна, она составляет шесть метров. Вычисление длины второго основания производится с помощью довольно простых формул, используемых для трапеций.

В результате расчетов получено значение длины, составляющее 7,04 м, а площадь будет равна 4,76 м 2 . Для вычисления общей площади свесов, так же как и в случае самой крыши, следует умножить полученную площадь на четыре.

Общая площадь шатровой крыши вычисляется путем сложения полученных площадей и равна 50,88 + 4,76х4 = 69,91 м 2 .

Преимущества и недостатки четырехскатной кровли

В отличие от двухскатной, самая простая четырехскатная кровля имеет гораздо более прочную конструкцию. Мало того, благодаря отсутствию плоских вертикальных фронтонов, у нее малая парусность, которая практически не зависит от направления ветра. Все это облегчает расчеты и проектирование стропильной системы.

Частный дом с 4-х скатной крышей

Однако конструкция четырехскатной крыши не лишена и недостатков. И в первую очередь это сложность ее монтажа, а также более высокая, по сравнению с двускатной крышей, стоимость.

Монтажные работы

Строительство стропильной системы начинают после приобретения всех строительных материалов. Чтобы был ясен процесс возведения шатровой крыши, его надо рассмотреть по шагам на примере кирпичного дома.
Основным элементом конструкции, подлежащим первоочередному монтажу, является мауэрлат. Под него надо уложить гидроизоляцию, например, два слоя рубероида. Это убережет древесину от влаги, идущей со стороны стены. Если разработанная схема предусматривает монтаж выносных балок, то их укладка начинается с центрального элемента. Все последующие с определенным шагом монтируют от центра к обоим краям.
Для основной стойки используют брус сечением не менее 150×150 мм. Опору располагают вертикально строго по центру каркаса, выравнивая отвесом или уровнем. Обеспечить устойчивость ей помогают временные подпорки.
Теперь пришло время монтажа центральных стропил. Сверху они крепятся к опоре металлическими накладками, а снизу закрепляются на мауэрлат. Для фиксации применяют гвозди, длиной не менее 150 мм, болты или саморезы совместно с металлическими накладками. Наклонные стропильные ноги располагают по натянутому шнуру от конькового узла до четырех углов мауэрлата. Стропильные свесы скрепляют доской. Если требуется, монтируют подкосы и ригели.
К наклонным ногам крепят нарожники. Элементы, упирающиеся на балки выноса, укрепляют дополнительными опорами. Далее, приступают к зашивке карнизов. Для этого используют фанеру или обычные доски.
Сверху готовых стропил расстилают гидроизоляционный материал. Стыки укладывают внахлест с шириной каждой стороны материала не менее 150 мм. Гидроизоляцию фиксируют степлером, после чего приступают к монтажу обрешетки. Ее шаг зависит от выбранного кровельного покрытия. Если решено, что шатровая крыша будет покрыта мягкой кровлей, под нее потребуется сплошная обрешетка из фанеры.