Система стропил для четырехскатной крыши. Как сделать четырехскатную вальмовую крышу Как делать 4 х скатную крышу

Выбор вида кровли для проекта будущего сооружения очень важный этап строительства. Ошибка в этом вопросе стоит дорого: целостность образа разрушается, пропадает гармония и респектабельность. Для перекрытия своими руками частного дома большой площади архитекторы и дизайнеры часто рекомендуют четырехскатную крышу. Ее устройство удачно сочетает узнаваемый внешний вид, надежность и практичность, перед которой не устоит ни один домовладелец.

Внешний вид и конструкция

Кровля четырехскатного типа состоит из четырех пересекающихся плоскостей, скатов. Два из них, треугольной формы, называют торцевыми, они заменяют собой фронтоны. Оставшиеся два – трапециевидные, известны как фасадные. Диапазон угла наклона скатов лежит в пределах 15-60 градусов, а выбор кровельного материала ограничивает лишь воображение.
Конструкция четырехскатной крыши складывается из следующих обязательных элементов:

Конька, расположенного на самой вершине кровли, в месте пересечения плоскостей скатов.
Скатов, четырех поверхностей, расположенных под углом к основанию кровли и покрытых кровельным материалом.
Свесов, частей крыши, выступающих за периметр основания, необходимых для защиты стен сооружения от попадания воды. Свесы формируют за счет удлинения стропильных ног или специальных деталей – кобылок.
Стропильной системы, которую не видно снаружи, но она является каркасом, опорой четырехскатной кровли, формирующей ее геометрию.
Водосточной системы, обеспечивающей отведение излишков жидкости с поверхности четырехскатной крыши. Обычно монтируют внешний водосток, состоящий из водосточного желоба, водоприемной воронки и вертикальной трубы.
Снегозадержателей, небольших бортиков, расположенных по краям скатов, предотвращающих внезапное обрушение накопившейся после снегопада снежной массы.

Разновидности форм

Под термином «четырехскатная» скрывается несколько видов крыш, состоящих из такого количество скатов, но имеющих различное устройство:

Проектирование

Четырехскатная крыша – сложная конструкция, требующая точных расчетов и составления проекта. Если раньше эти задачи были под силу разве что опытным мастерам и проектировщикам, то сейчас их решить может каждый с помощью компьютера и специального программного обеспечения. В ходе вычислений составляется схема и определяется:

Результатом процесса проектирования считается схема, отражающая реальные размеры и взаимное расположение частей четырехскатной крыши.

Стропильная система

Четырехскатная крыша опирается на каркас, называемый стропильной системой. Практически все ее элементы изготавливаются из древесины хвойных пород. Так как дерево — материал природного происхождения, влага и бактерии оказывают на него разрушительное действие. Чтобы его снизить проводят антисептическую обработку глубокого проникновения и антипиреном для защиты от огня. В входит:

Монтаж своими рукаами крыши четырехскатного типа – прекрасный способ дополнить архитектурный замысел частного дома. Приложив усилия и построив ее самостоятельно или наняв профессиональных мастеров, домовладелец станет обладателем комфортного, красивого жилища!

Видео-инструкция

Трудоемкость работ при строительстве четырехскатной крыши ненамного выше, чем обычной двухскатной, но это не значит, что четырехскатная крыша своими руками строится так же просто, как обычная, с двумя симметричными скатами. Основная сложность состоит в том, что четырехскатная крыша требует очень точного инженерного расчета и знаний технологии, особенно, если вы не имеете хорошей практики в строительстве подобного рода крыш.

Чем дом с четырехскатной крышей лучше двухскатного варианта

Почему обычную двухскатную крышу устраивают в основном на простых хозяйственных постройках, а для жилых помещений выбирают четырехскатную крышу:

Внешний вид четырехскатного варианта крыши выглядит намного симпатичнее и изящнее, чем двойная конструкция;
Даже простая четырехскатная кровля намного лучше противостоит ударам стихии за счет более плавных обводов и аэродинамики. Даже в самый сильный ветер стропила каркаса остаются практически равнонагруженными, за счет правильного уравновешивания диагональных стропил;
Два дополнительных ската лучше сбрасывают воду, сохнут под действием ветра и тем самым предохраняют крышу дома от затекания, как это бывает при наличии прямых фронтонов. Тем самым для четырехскатной крыши достигается значительно более высокая теплоизоляция и морозостойкость.

Важно! Конструкция крыши в четыре ската, в отличие от «двушки», обладает высокой степенью адаптации.

Для климата с большим количеством осадков прекрасно подойдет датский вариант с крутыми основными скатами и двумя вальмами, для степной зоны с сильными ветрами низкий шатровый каркас с большими свесами и средним углом наклона.

Наиболее удобным будет использование четырехскатной крыши в домах, где чердачное помещение не выделяется в виде жилой зоны, а используется в хозяйственных целях. Из-за появления двух дополнительных скатов пространство и полезная площадь чердака уменьшается примерно на 25%. Но при желании и достаточных размерах мансардного помещения вместо чердака можно оборудовать небольшую комнату, даже с окнами и балконом, как на фото.

Но в этом случае вместо простой системы вертикальных стоек, на которые опирается коньковый прогон, в конструкции четырехскатной крыши потребуется установить дополнительные горизонтальные балки - ригеля, которые будут играть роль потолочного перекрытия для мансардного помещения.

Как сделать четырехскатную крышу

Прежде всего, стоит разобраться, в чем 4 скатная крыша в деталях отличается от варианта с двойным скатом.

Основное отличие стропильной системы в 4 ската от двойной симметричной крыши

Отличия в конструкции будут наиболее наглядными на схеме с простым прямоугольным вариантом четырехскатной крыши, изображенной на фото:

Важно! Большинство элементов дополнительных скатов требуют очень тщательной подгонки, поэтому зачастую диагональные стропила и нарожники собирают с предварительным «прихватом» на саморезах, и только после окончательной регулировки заменяют болтовым соединением или сбивают гвоздями.

Четырехскатная крыша своими руками, последовательность работ

Самым сложным в постройке стропильной системы четырехскатной крыши является этап вывешивания диагональных стропил. Во-первых, угол наклона диагональных стропил и давление, с которым они опираются на коньковый прогон, должны быть равны параметрам пары накосных балок с другой стороны. Площади скатов и углы наклона в четырехскатной крыше должны быть абсолютно равны.

Во вторых, воображаемая линия, проведенная между точками стыковки или вершинами треугольников, образованными диагональными стропилами с обеих сторон, должны проходить точно по оси бруса конькового прогона, как по горизонтали, так и по вертикали. В том, чтобы правильно выровнять и отрегулировать положение диагональных стропил, состоит главная трудность сборки четырехскатной крыши.

На этапе подготовки сборки четырехскатной крыши выполняют укладку доски или бруса мауэрлата, при этом важно тщательно выровнять плоскость доски по горизонту. На мауэрлат наносят предварительную разметку мест под установку боковых стропил, шпренгельных опор и затяжки. Монтаж четырехскатной крыши значительно упрощается, если в качестве перекрытия используется железобетонная плита.

После выкладывания и крепления затяжки собирают коньковую раму или «скамейку». По сути, это брус конькового прогона, установленный на вертикальные стойки. К стойкам пришивают продольные и поперечные подкосы, обеспечивающие устойчивость рамы до момента сборки стропил вальмовых скатов.

Перед выкладкой диагональных стропил коньковую раму необходимо подпереть парой временных балок, которые крепят к мауэрлату и к крайней стойке «скамейки». Это не позволит коньковой раме опрокинуться под давлением диагональных стропил с другой стороны.

Далее — самое сложное. Сначала определяют реальную длину каждой из накосных балок, для этого в точке опоры на торце конькового бруса забивают гвоздь и шнуром вымеряют длину от гвоздя до точки опоры на мауэрлате. Перед установкой диагоналей каждую из накосных стропил вымеряют и отрезают по своей длине шнура.

Установив накосные элементы на мауэрлат, определяют линию соприкосновения и запила контактной поверхности. Подрезав плоскость опоры накосных балок, их укладывают на торец конькового прогона.

Нижние концы диагональных балок устанавливают в угловое сочленение мауэрлатного бруса с подрезом опорной поверхности балки по приведенной схеме. Иногда форму подреза выполняют по шаблону, но надежнее выполнять разметку линии запила вручную.

В идеале воображаемая вертикальная плоскость, проведенная через любое накосное стропило, должна быть параллельна плоскости накосного бруса, расположенного с противоположной стороны четырехскатной крыши.

Если все сделано правильно, две диагональные стропильные балки четырехскатной крыши станут точно по оси конькового бруса. Чтобы избежать прогиба, достаточно длинных накосников, необходимо установить подкосы и шпренгельные опоры с установкой временного крепежа из саморезов. Аналогично устанавливают стропила с противоположного ската и выравнивают элементы с максимальной точностью. Чтобы увеличить жесткость вальмовых скатов, на краях диагональных балок вырезают и устанавливают по несколько нарожников.

После переходят к укладке рядовых стропильных балок. Крепление на мауэрлате выполняют стандартным соединением болт-гайка или с помощью стальных уголков. В верхней части стропильную доску обычно запиливают по шаблону и укладывают на брус конька.

Обычно после вывешивания рядовок на коньковом прогоне и мауэрлате в верхней части устанавливают дополнительные ригеля, уменьшающие распирающее действие каркаса четырехскатной крыши. После установки всех стропильных балок и выравнивания основных силовых элементов четырехскатного каркаса переходят к капитальному креплению всех стропил на мауэрлате и коньковом прогоне.

На следующем этапе устанавливаются и крепятся подкосы под рядовые стропила, выполняется «забивка» треугольных скатов нарожными балками. Каждый из нарожников вырезают в свою длину по приведенной ниже схеме и устанавливают в шахматном порядке, это позволяет избежать ослабления балки за счет совпадения мест запилов с противоположных сторон.

Все элементы крепят гвоздями, саморезами и болтовым соединением с накладными стальными пластинами и уголками.

Завершающие операции

После сборки основного каркаса четырехскатной крыши на концы стропил набивают кобылки - короткие доски, образующие ряд свеса крыши вдоль стены. По торцам кобылок вымеряют линию среза, подрезают так, чтобы концы находились в одной плоскости, и нашивают карнизную доску. Нижнюю часть кобылок подбивают вагонкой или обычной доской.

После обработки древесины балок антисептическим составом переходят к набивке досок обрешетки. Толщину досок, количество материала и точки забивания гвоздей выбирают, исходя из того, какую кровлю планируют укладывать на данную четырехскатную крышу.

Заключение

Четырехскатная крыша заслуженно считается одной из наиболее удобных и практичных конструкций кровли. Если вы собрались строить четырехскатный вариант своими руками, кроме правильного расчета конструкции, вам потребуется опыт выравнивания и подгонки положения каждой из балок. Поэтому будет правильным получить нужный опыт и навык работы с четырехскатными крышами у более опытных мастеров.

Для зданий большой площади двускатная кровля не обеспечивает требуемой защиты и надежности. Такая конструкция опирается только на 2 внешние несущие стены, поэтому нагрузка на стропила чрезмерно велика. Для большого дома лучше выбрать четырехскатную крышу, которая эффективно выдерживает атмосферные нагрузки и более равномерно распределяет давление на внешние несущие стены и фундамент.

Конфигурации четырехскатных кровель

Геометрическое исполнение такой крыши объединяет 4 наклонных плоскости, основаниями которых служат несущие стены дома по периметру. Существует несколько конфигураций, которые определяют форму и взаимное расположение наклонных поверхностей.

Вальмовая крыша

Простая конструкция, внешне отчасти напоминает двускатную: параллельно длинным стенам формируют 2 плоскости, которые соединяются по центру коньковым перекрытием. Противоположные фронтоны заменяют наклонными треугольниками-вальмами. Конструкция применяется для крупных по площади зданий, две стороны которых значительно превосходят другие по длине.

Полувальмовая крыша

Отличается конфигурацией торцовых скатов. Основания треугольников поднимаются выше нижнего края конструкции. Оставшееся место заполняет фронтон. Углы при основании больших скатов вертикально срезаются. Это позволяет сделать под кровлей просторную мансарду и установить стеклопакет.

Подходит для квадратных домов или зданий, у которых все стены приблизительно равны. Четыре ската представляют собой треугольники, соединенные вершинами в общей центральной точке. Горизонтальный конек у таких конструкций отсутствует.

На этих конфигурациях основано строительство всех четырехскатных крыш, в том числе комбинирование различных элементов в сложные конструкции.

Многие дачные беседки имеют форму правильного многоугольника, часто к ним возводят шатровую кровлю. Почему для небольшого сооружения используется четырехскатная крыша, объясняется практичностью и эстетической завершенностью такой конструкции. Строить кровлю с двумя наклонными поверхностями для дачной беседки непрактично: отсутствие закрытых фронтонов оставит часть сооружения незащищенной от осадков, например, во время косого дождя. Четырехскатная кровля в этом выигрывает.

Виды стропильных систем

Существуют висячая и наслонная конструкции. Первый тип отличается тем, что стропила встречно опираются друг на друга. Такую разновидность применяют для зданий, у которых отсутствуют центральные несущие стены. Нагрузка является распирающей. Для увеличения прочности делают стяжки между противоположными стропилами, используют стойки, подкосы и другие приспособления.

Наслонная конструкция четырехскатной крыши включает в себя дополнительные опоры для стропил. Они укрепляются под коньковым прогоном и передают часть нагрузки на несущие стены внутри здания.

Различия систем: 1) Висячая 2) Наслонная

Описание стропильной конструкции

Возведение вальмовой кровли требует от мастера профессиональных знаний и опыта. Чертежи стропильной системы четырехскатной крыши этого типа включают следующие элементы:

Мауэрлат – основание каркаса, укладываемое на несущие стены. Так как опорными являются все стороны дома, элемент крепится по периметру здания. Поскольку четырехскатные крыши строят на больших объектах, мауэрлат должен быть высокой прочности. Обычно используют брус 150×150 или 100×100. Мауэрлат не требуется, если строение выполнено из дерева. В этом случае основанием служит верхняя обвязка стен.
Коньковый прогон устанавливается горизонтально на линии пересечения трапециевидных скатов и служит соединительным элементом.
От каждого конца прогона отходят 3 опоры, называемые центральными стропилами. Их возводят независимо от шага остальных элементов.
Диагональные (угловые) стропила соединяют коньковый брус с углами здания. Это самые длинные опоры, имеющие наибольший уклон.
Параллельно направлениям скатов на вальмах возводят короткие стропила, скрепляющие угловые опоры (стороны треугольников) с мауэрлатом.
Боковые края трапеций с основанием соединяют нарожниками, а две параллельных стороны – промежуточными опорами.
Шпренгель используют для повышения прочности. Представляет собой брусок, расположенный ближе к углу здания, концы которого устанавливают на смежные стены.
При установке подкосов и стоек образуется шпренгельная ферма – дополнительный узел конструкции.
Затяжки применяют в висячей стропильной системе. Они крепятся на двух противоположных опорах.
В наслонной конструкции присутствует лежень, который укладывается на несущую стену по центру здания и принимает на себя часть нагрузки.

Особенность полувальмовой крыши в том, что нижний край каждого треугольного ската поднимается на высоту фронтона, тем самым укорачивая диагональные стропила. Четырехскатная крыша шатрового типа более проста. В конструкцию каркаса входят аналогичные составляющие вальм и внутренняя связка. Все элементы усиления предназначены для одной цели – стянуть каркас в узлы и сделать его жестким.

Особенности системы и расчет

Крыша с четырьмя скатами способна выдерживать высокие ветровые и снеговые нагрузки. Чтобы кровля была практичной, надежной и на отлично выполняла возложенные на нее функции, проводят точный расчет всех элементов. Уклон скатов вальмовой крыши не превышает 40°. Возведение шатровой системы предусматривает угол от 40 до 60°.

Расчет опорной конструкции основан на взаимной зависимости длины пролета, стропильного шага и сечения бруса. Второй параметр выбирается индивидуально исходя из имеющегося материала и удобства крепления. В самых протяженных конструкциях шаг стропил составляет 2,15 м, а в большинстве случаев выбирают 90 см.

Расстояние определяет сечение опор. Чем дальше друг от друга разместить стропила, тем толще потребуется доска. Размер сечения зависит и от длины самих опор. Связь – прямо пропорциональная. Чтобы стропила выдерживали усилие изгиба, выбирают материал большего сечения. У 6-метровых опор с шагом 90 площадь в разрезе равна 75×200 мм, а у 3-метровых – всего 50×150.

Проведение строительных мероприятий

Материал для каркаса должен быть хорошо просушенным. Влажность древесины ограничивается 20 %. Порядок выполнения работ:

Профессиональный подход в сборке прочного каркаса определяет эксплуатационные качества четырехскатной крыши. От надежности конструкции зависит сопротивляемость погодным условиям и срок службы сооружения в целом.

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.

Многих привлекает эффектный и нестандартный вид четырехскатной крыши. Поэтому вопрос, как правильно построить четырехскатную крышу, постоянно находится в центре внимания тех, кто затевает строительство крыши или ее ремонт. Но надо признать, чтобы соорудить подобную крышу придется приложить немного усилий.

Все в строительстве начинается с планирования необходимых действий, поэтому свои наметки, как сделать четырехскатную крышу, предают сначала бумаге.

Проект четырехскатной крыши: расчет всех параметров

Прежде чем создать проект подобной крыши, понадобится определить ее форму, выполнить замеры и рассчитать все необходимые параметры. Непосредственно к строительству приступают, уже имея на руках чертеж конструкции будущей крыши, на котором в деталях будет отмечена вся требуемая информация – угол наклона четырехскатной крыши, конструкция, длина, шаг, порядок сборки стропил, расположение и количество дополнительных опорных деталей и другое.

Залог успеха строительства четырехскатной крыши в точном и детализированном плане, поэтому этот этап можно, скорее всего, считать одним из самым важных.

Расчет четырехскатной крыши можно провести с помощью специальных программ, выложенных в интернете. Но если вы еще не забыли азы школьной геометрии можно поступить по-другому – начертить на бумаге прообраз вашей будущей крыши и с помощью простейших геометрических форму провести расчеты стропил, бруса, количества материала для покрытия и много другого.

Начинаем с угла наклона четырехскатной крыши

Теоретический сначала определяют угол наклона четырехскатной крыши с учетом от особенностей климата данной зоны, тем более что от его значения зависит и высота четырехскатной крыши. Согласно правилам, для районов с обильными осадками уклон увеличивают (соответственно увеличится и расход всех материалов).

Определив уклон, следующим шагом математически выводят высоту конька, умножив половину ширины пролета строения на относительную величину (ее значение беру из специальных таблиц согласно углу наклона). Например, для 30° уклона значение относительной величины равна 0,59, при 25° – 0,47.

Стропила четырехскатной крыши – это система, состоящая из стропильных ферм двух типов: типичных ферм со скатами, соединенными в коньке, и боковых треугольных стропил, упирающихся верхней точкой в конек. Таким образом, в концевых точках конька стыкуются три стропила: одно центральное и два с основных скатов.

Довольно просто можно рассчитать центральное расположение конька четырехскатной крыши по центру: замеряют длину конька, длину стен, параллельно которым он будет расположен, и посчитать их разницу. Поделив разность пополам, откладывают полученный результат от краев параллельных стен.

Важно, чтобы был обеспечен прямой угол между коньком и рейками скатов, что автоматически обеспечивает правильность установки угловых коньков.

расположение конька в центре

Расчет этих параметров вальмовой крыши можно сделать проще, если предварительно выполнить разметку мест стыков стен и стропил. Места крепления боковых стропильных треугольников можно определять, поделив длину поперечной стены пополам.

Монтаж четырехскатной крыши: точность и прочность

Установка крыши начинается с монтажа стропильных ног и ферм, согласно предварительно выполненным расчетам и отметкам. Фермы собирают по шаблону. Добиться жесткости каждой из них, как и в целом всей конструкции помогают различные дополнительные элементы: бабки, подкосы, ригели, шпренгели со стойкой, стойки.

Как сделать четырехскатную крышу не будет слишком сложно, если следовать готовому проекту и соблюдать правильный порядок выполняемых работ.

Работы начинают с укладки брусчатой или бревенчатой мауэрлатной конструкции (в случае стропил из древесины) – более распространенный вариант в частном строительстве. Если предполагается использовать металлические стропила, мауэрлат выполняют из профильного материала из металла. Мауэрлат надежно крепят к стенам, используя соответствующие анкеры.

Важно,чтобы между основой и стеной была обеспечена качественная гидроизоляция.

При необходимости устанавливается также поперечная балка, которая станет опорой для стоек и, соответственно, коньковому прогону, закрепленному на них. При установке конька необходимо строго выдержать его «горизонт» и высоту, поэтому при его монтаже обязательно использование отвеса и рейки. Стойки под конек закрепляют укосинами.

Установкой диагональных стропил формируют плоскости скатов будущей крыши. Главное требование при этом – точная одинаковая длина накосных стропил и идеально ровная плоскость каждого полученного ската. В это же время закладывается также размер свеса. Его средняя величина – порядка полуметра.

На открытых местностях, где возможен сильный порывистый боковой ветер, размер свеса целесообразно увеличить (вплоть до 1 м).

Особого внимания требует врезка элементов в сложных узлах. Скажем, с концом конька стыкуются сразу три элемента: диагональные стропила (2 шт.) центральные стропила (2 шт.) и центральное (рядовое) стропило вальмы (1 шт.). Для выполнения этого узла на коньковом брусе делается специальный подрез (двойной скос).

На дальнейшем этапе, строго параллельно рядовым стропилам монтируются угловые (нарожники). При этом нарожники соседних, основного и вальмового, скатов должны стыковаться с накосным стропилом в разных местах. Для стыков «диагоналей» с нарожниками используют обычную врубку или опорный брус, который с двух сторон пришивают к диагональному стропилу.

Монтаж четырехскатной крыши включает также устройство обрешетки под кровельное покрытие. Будет ли она сплошной или разреженной из досок, брусков или жердей зависит от выбранного материала для кровли.