Расчёт вальмовой крыши

Чертеж стропильной системы конструкции

Чтобы самостоятельно сделать чертеж кровли, необходимо знать основные термины, применяемые проектировщиками и архитекторами. Перечислим главные элементы стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши:

1. Конек – брус с сечением 50х150 мм, к которому крепятся стропила. Он расположен в центре двух трапециевидных скатов.
2. Диагональное стропило – балка, которая служит опорой для вальм. В некоторых источниках она также называется накосной ногой. Верхняя пятка диагональной стропилины опирается на один из концов балки конька.
3. Центральные промежуточные стропила. В шатровой вальмовой крыше их четыре. Центральные балки сходятся в центре конструкции, образуя крест.
4. Нарожники – короткие доски, опирающиеся на каркас вальм.
5. Промежуточные стропила – балки, которые образуют плоскость трапециевидных скатов на чертеже четырехскатной вальмовой крыши.

Вам будет интересно: Как выбрать подходящую форму крыши для своего дома: преимущества и недостатки видов кровли

Кровельные материалы укладываются на обрешетку. Она крепится к стропилам под углом 90 градусов. Разреженную обрешетку используют под шифер и металлическую кровлю. Шаг укладки досок – несколько сантиметров. Под все остальные виды материала кровли обрешетку делают сплошной.

Вспомогательная конструкция четырехскатной вальмовой крыши состоит из следующих элементов:

1. Стойка. Служит опорой для конька. Стойки упраздняются, если планируется использовать пространство под вальмовой крышей.
2. Затяжка – важная часть стропильной системы. По совместительству является балкой перекрытия.
3. Кобылка. Деревянный брусок, который используется для устройства свеса при недостаточной длине стропильной ноги.
4. Ветровая балка. Благодаря этому элементу, кровельная конструкция имеет высокую устойчивость к плохим погодным условиям. Ветровая доска соединяет несколько стропил в одной плоскости ската.
5. Мауэрлат – основа для монтажа стропильной системы. Его назначение – привязка каркаса крыши к стенам дома. Мауэрлат представляет собой брус с сечением 100х100 или 150х150.
6. Шпренгель. Задача этого структурного элемента – усилить основную несущую конструкцию. Шпренгель крепится по углам к мауэрлату и диагональным балкам.
7. Подкосы. Располагаются под наклоном к стропильным ногам.

Расстояние между стропилами и нарожниками на чертеже называют прогонами. Эта величина рассчитывается по специальным формулам. Зависит от веса элементов кровли, максимально возможного количества осадков в регионе строительства и силы ветра. Также рассчитывать необходимо высоту конька, угол наклона стропильных ног и их длину. Самой сложной для вычислений является ломаная вальмовая схема крыш.

Наиболее распространенные виды креплений деревянных балок между собой – пластины и уголки. Реже используют вязальную проволоку, саморезы и кронштейны. Чтобы предотвратить деформацию деревянных балок из-за усадки, следует выбрать скользящую систему в креплениях уголков.

Что лучше?

Практика показывает, что однозначно ответить на вопрос о том, какая крыша имеет больше преимуществ невозможно. Этот вопрос должен решаться в индивидуальном порядке.

Устойчивость к атмосферным явлениям

Для регионов, где часты сильные ветра и осадки, подойдут кровельные конструкции, обладающие значительным запасом прочности. Считается, что большую прочность имеют кровли в четыре ската.

В связи с этим, для кровли в четыре ската требуется устраивать дополнительный термоизолирующий слой, что, в свою очередь, скажется на общей стоимости строительства.

Что касается защиты от осадков, то можно с уверенностью сказать, что, при высоком качестве кровельного материала, и двускатная, и четырехскатная конструкции надежны в этом отношении.

Эстетика

Строения под кровлей в четыре ската предполагают более строгий дизайн, лаконичную и простую форму. Нет нужды в украшающих кровельных элементах. На двускатной крыше флюгер или нарядное мансардное окно смотрятся вполне естественно и гармонично.

Нюансы проектирования

Проектирование дома под четырехскатной крышей в обязательном порядке должно быть проведено грамотно и безошибочно. Для выполнения этой ответственной работы нанимают квалифицированных специалистов.

Проект и строительство двускатной крыши более просты. При наличии минимального опыта это можно сделать и самостоятельно.

Сложность конструкции

Из всех разновидностей двускатных крыш наиболее надежна классическая – симметричная кровля из двух одинаковых скатов. Эта наиболее надежный и бюджетный вариант.

Четырехскатная крыша имеет более сложную конструкцию. Она должна иметь большое количество опор. Кроме того, подкровельные помещения должны планироваться грамотно, с учетом конструктивных требований к крыше.

Это позволит сделать строительную конструкцию еще более прочной и надежной.

Использование подкровельного пространства

• Двускатная крыша более проста во всех отношениях. Даже при наличии недостатков в проекте, они не будут бросаться в глаза.

  Есть возможность организовать в подкровельном пространстве просторное помещение, установить большие окна и балконные двери.

• При четырехскатном типе крыши подкровельное помещение будет менее просторным. Организовывать его гораздо сложнее.

  Но, при правильно организованной вентиляционной системе, и под четырехскатной крышей можно обустроить отличную жилую мансарду.

  Она будет равномерно прогреваться солнцем, и пребывание в ней будет приятным и комфортным.

Выбор материала

Выбирать кровельный материал следует с учетом типа кровли. Один и тот же тип черепичного материала будет по-разному смотреться на разных видах крыш.

• 4-скатная крыша дает ощущение объема. Кровельное покрытие отлично видно отовсюду. Для крыши такого типа чаще выбирают натуральный черепичный материал, который легко укладывается.
• Двускатная крыша выглядит более плоской. С разных точек обзора она смотрится неодинаково. Для нее подойдет кровельный материал любого типа.

Эскизы беседок с чертежами и размерами

Простая беседка из дерева

Почти тот же проект, но с другими размерами: выше поднята верхняя точка крыши, из-за чего визуально она кажется легче. Беседка тоже четырехугольная, крыша — шатровая.

Квадратная беседка из дерева для дачи или сада

При устройстве такой крыши самые проблемные — это два места (узла), обозначенные кругами. Как их делать, смотрите на фото ниже.

Проблемные узлы при устройстве шатровой крыши на беседке

Примерно так можно разметить ее по высоте и набить обрешетку под кровельный материал

Большая беседка под остекление

Чертеж беседки-качели

Для еще большей надежности к ножкам приделывают поперечины, которые получаются чуть утопленными в грунте. Их забивают U-образными скобами.

По этому чертежу можно построить беседку-качели своими руками

Преимущества и недостатки четырехскатной крыши

Проектирование, замеры и подготовка материалов

В процессе подготовки к возведению своими руками кровельной конструкции для беседки, необходимо выполнить эскизы (чертежи) строения, на основании которых ведутся расчеты нагрузки на стропильную систему. При расчетах следует учитывать:

Устройство данного типа крыши предполагает использования стропил нескольких типов:

Крыша 4 скатная требует выполнения замеров, для чего используется мерная рейка длиной около 2-3 метров. Замеры проводятся своими руками в несколько этапов:

Замеры следует сделать для каждого угла четырехскатной крыши. Подробная схема стропильной системы и правильно выполненные замеры существенно упрощают монтажные работы.

Инструкция по постройке

Под деревянную балку перед ее укладкой требуется поместить гидроизоляцию из рубероида.

После этого необходимо установить балки перекрытия. Их можно укладывать как на мауэрлат, так и на саму стену в специальные пазы, которые необходимо сделать на этапе строительства. Вначале следует выложить крайние балки и выровнять их по уровню. Далее натягивается шнур, с помощью которого монтируются все остальные детали перекрытия.

После укладки перекрытий необходимо начать монтаж стропильной системы. В зависимости от конструкции четырехскатной крыши устройство каркаса может изменяться. Чаще всего используется следующая схема:

1. На каждую балку монтируется вертикальная стойка.
2. На стойки крепится коньковый брус.
3. Далее монтируются наклонные стропила. Одним концом их крепят к вертикальным балкам, другим — укладывают на угол стены. Для них следует изготовить шаблон из не слишком толстой доски, который нужно приложить к прогону и мауэрлату чтобы сделать запилы. Это требуется для того, чтобы по этому шаблону раскраивать балки стропил.
4. Крепят к коньку промежуточные, центральные и короткие стропила. Прикрепляют стропильные ноги к мауэрлату методом врубки, шаг стропил — до 70 см.
5. Далее необходимо монтировать обрешетку, контробрешетку и все слои кровельного пирога.
6. После закрывают крышу кровельным выбранным материалом.

Чтобы крепить все элементы конструкции можно использовать гвозди, саморезы, металлические пластины или оцинкованные уголки. Кровля делается в зависимости от выбранного материала. Например, если используется металлочерепица или профнастил, то поверх балок делается разреженная обрешетка из досок, а для рулонных настилов – сплошная.

Обустройство мансардного этажа

При неправильном обустройстве окон света может быть недостаточно, а также через них внутрь помещения могут попадать осадки.

При разных конструкциях крыши используется 3 основных вида окон для освещения:

1. Вертикальные. Самый дешевый вариант, но подойдет не для всех типов вальмовой крыши.
2. Панорамные. Требуют для установки усиленной рамы, но дают много света и больший обзор.
3. Мансардные. Данный вид крепиться на скаты кровли, а не на фронтонах, как предыдущие варианты. Для таких окон требуется специальный стеклопакет, который сможет выдержать погодные условия и осадки (особенно град).

Также перед обустройством мансарды следует внести в план дома лестницу, с помощью которой на него можно будет попасть. Также следует учесть разведение проводки, чтобы спрятать провода, так как после укладки утеплителя стены нужно будет зашить.

Утепление и вентиляция

При обустройстве мансардного этажа необходимо уделить внимание утеплению, так как в зимнее время он должен оставаться пригодным для проживания. Для этого помимо вывода системы отопления следует изнутри помещения обложить стены слоем изоляции, в качестве которой можно использовать базальтовую или стекловату с толщиной 20-25 см

Стропила хорошо проводят холод, поэтому их рекомендуется закрывать. Это можно сделать с помощью теплоизоляции и горизонтальных прогонов, наружная часть которых применяется для крепления пароизоляции.

Система вентиляции – это важная часть мансардного этажа, так как помимо насыщения воздуха кислородом она способствует циркуляции воздуха для балок и кровельного покрытия. Это уменьшает количество конденсата, что дает возможность продлить срок службы утеплителя и несущей конструкции. Для вентиляции, помимо окон используется 3 вида аэраторов:

1. Точечные конструкции применяются для крыш, в которых нет коньковых соединений (например, шатровая). Их устанавливают по 1 штуке на каждые 20 м2.
2. Коньковые размещаются вдоль соединений с аналогичным названием и выводят теплый воздух из помещения.
3. Карнизные. Предназначены для подачи свежего воздуха и размещаются под свесом кровли.

Особенности конструкции кровли в два ската

Скаты соединены наверху коньковой балкой и опираются на мауэрлат (основа противоположных стен здания).

Треугольную часть стены, которая образована боковыми ребрами скатов, называют фронтоном. Во фронтоне обычно устраивают окно мансарды, что не только удобно, но и украшает дом.

Двускатные кровли представляет собой довольно надежную конструкцию. Степень надежности увеличивают, стягивая стропила между собой промежуточной балкой или затяжкой.

Сегодня популярны конструкции двускатных крыш с различным уклоном скатов и неодинаковой их длиной. Выделяют следующие виды:

• Симметричные – классический тип. Представляют из себя конструкции со скатами в виде прямоугольников с одинаковым размером и углом наклона.
• Удлиненные. Имеют скаты значительной длины. Используются при строительстве дома с навесом или пристройкой.
• Ассиметричные – представляют конструкции современного типа. Имеют скаты различной длины и наклона.

  Такая крыша требует тщательной планировки, ведь ветровая и снеговая нагрузки будут распределяться неравномерно. Конструировать покрытие должен опытный специалист.

Ее плюсы и минусы

Достоинства двухскатных конструкций неоспоримы. Не случайно, многие домовладельцы выбирают именно этот тип кровли. В такой конструкции привлекает простота монтажа, практичность и бюджетность. Рассмотрим подробнее:

• Двускатная конструкция надежна и крепка, отлично сдерживает напоры ветра.

  При грамотно организованной системе водоотведения обеспечивается защита от сильных осадков.

• Есть возможность устроить просторное и уютное подкровельное помещение.
• Монтаж и обслуживание не сложны. Можно осуществлять их самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.
• При необходимости ремонта, поврежденные детали могут быть заменены в оперативном порядке.
• Для двускатной конструкции подойдет любой тип кровельного материала.

Главным недостатком двускатных крыш многие владельцы считают их слишком большую популярность. Все дома, под однотипными кровельными конструкциями кажутся похожими друг на друга, теряют индивидуальность.

Есть и другие отрицательные факторы:

• Дома с двускатными крышами должны быть ориентированы, в определенном направлении по отношению к наиболее частому направлению перемещения воздушных масс. Напор ветра должен приходиться на скаты, а не на фронтоны.
• При желании оборудовать мансардное помещение, стоимость конструкции значительно увеличится.
• Мансардные окна должны быть достаточно просторными, чтобы обеспечить хорошее освещение подкровельного помещения.
• Конструкции должны быть тщательно изолированы и утеплены.

Как сделать своими руками?

Для примера рассмотрим строительство шатровой крыши для квадратной беседки. После завершения установки каркаса беседки и монтажа пола, переходят к обустройству кровли:

1. Верхнюю обвязку беседки усиливают доской. Допустимо это делать в 2 слоя, нахлестывая друг на друга. Вдоль длинной стороны конструкции к обвязке монтируют балку-затяжку с помощью металлических уголков.
2. Монтируют 2 стойки высотой 100 см, отступив от середины затяжки по 50 см. Для сохранения вертикального положения их укрепляют временными подкосами. После верхушки соединяют коньковым прогоном.
3. Устанавливают рядовые стропила – по 2 с каждой стороны, по краям конькового прогона. Шаг составит 1 м.
4. Монтируют диагональные стропила. Гвоздями крепят их к коньку, заранее сделав запилы, чтобы стропила продолжали коньковый прогон. Крепление между маурлатом и стропильными ногами нужно сделать подвижным.
5. Устанавливают нарожники. Одной стороной их закрепляют к диагональным балкам, а другой — к верхней обвязке. Шаг делают 60-70 см.
6. Фиксируют гидроизоляцию на стропила степлером – полосы кладут с нахлестом 10-15 см. Закрепляют гидроизоляцию вдоль стропил контробрешеткой.
7. Настилают обрешетку – устраивается сплошная обрешетка из доски, атмосферостойкой ДСП или ламинированной влаго- и водостойкой фанеры, толщиной не менее 25 мм.
8. Раскраивают и монтируют кровельный материал — пришивают к каркасу кровельными саморезами, стыки заделывают герметиком.

Местоположение дома на участке

В доме под вальмовой крышей все четыре стены равнозначны, входная группа может быть расположена с любой стороны. Вход же в здание с двухскатной крышей чаще располагают с торца, защищая его козырьком. При выборе местоположения дома на участке это соображение стоит учесть. Четырехскатная крыша обеспечит большее пространство для маневра, украшенный такой крышей дом может быть ориентирован как угодно и расположен в любом месте участка – и при этом он будет смотреться красиво и гармонично. С этим соображением удивительным образом связан и следующий фактор – климатические условия местности.

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

• В случае с шатровым каркасом, кровля состоит из четырех равнобедренных треугольников, которые соприкасаются вершинами в одной точке. В данном случае функции конька возложены на центральную опорную балку в наслонных конструкциях, либо на верхнюю точку фермы висячих стропил.
• Крыша вальмового типа предполагает наличие двух треугольных и двух скатов в форме трапеции. В данном случае трапециевидные скаты примыкают к коньковой балке верхними ребрами, а треугольные – вершинами. При этом все четыре ската соприкасаются друг с другом боковыми ребрами.

Изучая план стропильной системы четырехскатной крыши, можно сделать вывод, что выбор конфигурации четырехскатной кровли зависит от формы строения. То есть, квадратные дома перекрывают шатровыми конструкциями, а прямоугольные – вальмовыми кровлями. При этом можно использовать любые кровельные материалы, как жесткие, так и мягкие.

При составлении чертежей стропильной системы четырехскатной крыши следует четко обозначить геометрическую форму, а также указать положение отдельных элементов и проекции скатов с точными размерами.

Для опоры четырехскатной конструкции можно использовать мауэрлат, являющийся верхней обвязкой на бетонных или кирпичных стенах, а также верхний венец бревенчатого сруба. Наслонную технологию применяют в тех случаях, когда есть возможность установить верхнюю и нижнюю опору под каждую стропильную ногу.

Некоторые рекомендации по монтажу наслонных стропил:

• Мауэрлат должен быть закреплен с усилением, чтобы выдержать распирающие усилия в случае жесткой фиксации стропильных ног деревянными накладками или металлическими уголками.
• Если же верхняя часть ноги будет зафиксирована жестко, а нижняя – на шарнирном креплении, производить фиксацию мауэрлата можно обычным способом. В таком случае при усилении нагрузок на каркас стропила смогут слегка сдвинуться.
• Распирающая нагрузка и давление на мауэрлат будут нивелированы при использовании жестких креплений нижней части стропил и шарнирных – на верхних пятках.

При сооружении вальмовых и шатровых каркасов используются такие специфические узлы стропильной системы четырехскатной крыши:

• Диагональные ноги, из которых выполняются хребты скатов. В каркасах шатрового типа такие накосные ноги совмещают углы крыши с ее верхней точкой. Вальмовые каркасы предполагают стыковку консолей коньковой балки с углами посредством диагональных стропил.
• Нарожники (полуноги) – элементы, монтируемые под углом 90 градусов к карнизам. Поскольку они стыкуются с диагональными стропилами и располагаются параллельно друг другу, их длина будет отличаться. Из таких элементов создаются скаты крыши.

Эти же конструктивные элементы применяются для создания ендов, с той лишь разницей, что углы делаются вогнутыми.

Именно установка накосных стропил представляет наибольшую сложность. Более того, на эти элементы будет приходиться повышенная нагрузка, поскольку они служат опорным элементом для крепления в верхней части нарожников, то есть выполняют функции конька. Поэтому перед началом работ необходимо выполнить расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

В целом процесс возведения крыши с четырьмя скатами включает такие этапы:

1. Укладка мауэрлата на стены из кирпича или бетона. В бревенчатых домах этим элементом служит верхний венец.
2. Монтаж центральной опорной балки под шатровый каркас или сборка опорных конструкций для вальмовой крыши.
3. Установка наслонных стропильных ног под ту или иную конструкцию.
4. Крепление диагональных стропилин, которые совмещают углы крыши с центральной вершиной или торцами конька.
5. Разметка и монтаж нарожников.

Если предполагается висячий тип стропильной системы, то первым этапом создания шатровой конструкции станет размещение центральной фермы в форме треугольника. При создании конструкции вальмового типа на стартовом этапе крепят несколько стропильных ферм.

Этапы постройки четырехскатной крыши

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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