Делаем шатровую крышу. Вальмовая крыша своими руками – устройство стропильной системы
Некоторым хозяевам загородного жилья кажется чересчур банальной и неинтересной, и они начинают поиски более оригинальных вариантов. К числу таких можно отнести шатровую конструкцию, чрезвычайно интересно смотрящуюся внешне, как будто сошедшую с иллюстраций к учебнику по истории или к книге детских сказок.
Несмотря на кажущуюся простоту, стропильная система шатровой крыши является одной из наиболее сложной в возведении. Браться за строительство такого сооружения самостоятельно, не имея опыта подобных работ – будет очень рискованно. Однако для тех, кто желает остановить свой выбор именно на такой конструкции, будет полезно получить информацию по строению системы, основным ее составляющим, по проведению базовых расчетов. Именно в таком контексте и будет построена настоящая публикация. Надеемся, что она поможет разобраться в нюансах шатровой стропильной системы, реально оценить ее сложность и возможность проведения самостоятельного монтажа.
Что из себя представляет шатровая стропильная система?
По сути, шатровая крыша геометрически представляет собой «классическую» пирамиду, то есть фигуру с многоугольником в основании и гранями, являющиеся равнобедренными треугольниками, сходящимися в единой вершине.
В частном строительстве чаще всего применяется пирамида с основанием в виде четырехугольника, хотя для пристроек (башенки, эркеры и т.п.) или легких садовых построек (беседок) практикуется возведение более сложных конструкций, у которых в основании может лежать и правильный шести- или восьмиугольник (иногда даже и больше).
В данной публикации акцент будет сделан все же на четырёхскатную шатровую крышу. Здесь тоже возможны вариации. «Классикой» считается пирамидальная конструкция, опирающаяся на основание-квадрат, с вершиной, находящейся на перпендикуляре, проходящем через точку пересечения диагоналей основания. В этом случае все четыре ската будут представлять собой абсолютно конгруэнтные треугольники, расположенные под одинаковым углом наклона.
На рисунке-схеме показана пирамида с квадратом в основании – именно ее и будем рассматривать в дальнейшем. К этому чертежу придётся не раз возвращаться по ходу изложения.
Вполне возможно использовать шатровую схему и на прямоугольном здании, у которого длина превышает ширину. Однако, на практике такое применяется нечасто – ввиду ненужного усложнения и расчетов, и монтажа. При подобном варианте скаты, опирающиеся на более короткую стену, становятся длиннее и имеют меньший угол наклона к горизонту, то есть и внешние нагрузки для них уже приходится рассчитывать индивидуально. Для прямоугольных оснований куда больше подойдет – она во многом схожа с шатровой, но лучше адаптирована именно к таким условиям.
Шатровая форма крыши дает немало значимых преимуществ:
- Дом с такой крышей очень выигрышно выделяется на фоне стандартных двухскатных кровель, обладая своеобразной привлекательностью.
- По своим аэродинамическим качествам, то есть по способности противостоять ветровой нагрузке, особенно при шквалистых или даже ураганных порывах, она среди скатных крыш, пожалуй, не имеет равных. Причем сведена к минимуму подъемная составляющая ветровой нагрузки – усилия, пытающегося сорвать кровлю вверх.
- Уникальная пирамидальная форма способствует равномерному распределению всех внешних и внутренних нагрузок на систему крыши и здания в целом.
- При правильном утеплении скатов кровли, такая крыша – оптимальное решение с точки зрения энергосбережения.
- При оптимальном выборе крутизны скатов кровли не будет особых проблем и со .
Недостатком, помимо определенной сложности конструкции, можно назвать то, что четыре одинаковых ската серьезно «съедают» объем чердачного помещения, что осложняет организацию в нем «обитаемой» площади. Чтобы создать жилую мансарду, приходится резко увеличивать крутизну кровли и прибегать к «врезке» дополнительных окон и надстроек. Понятно, что браться самостоятельно за расчет и возведение столь сложной конструкции – просто бессмысленно, так как здесь требуется высокопрофессиональное архитектурное проектирование и монтаж.
Основные элементы шатровой стропильной системы
Рассмотрим базовое строение стропильной системы шатровой крыши. Для этого вначале возьмем совершенно абстрактный дом, стены которого образуют квадрат, и попробуем примерить к нему такую кровлю.
В контексте данной статьи нас не особо интересуют кровля и стены. Скроем их из виду, чтобы остаться «один на один» уже с, собственно, самой конструкцией стропильной системы. Ну а затем рассмотрим ее по деталям.
Стены скрыты из вида, но оставлен мауэрлат (поз. 1). Это – мощный брус, который поясом закреплен по верхнему торцу стен – именно на него будут упираться все стропила. В отличие, например, от двускатной крыши, в нашем случае должен представлять собой обязательно замкнутую раму, жестко связанную – от этого напрямую зависит прочность и стабильность всей стропильной конструкции.
От углов мауэрлата вверх к центру, к коньковому узлу (поз. 3), сходятся ребра пирамиды – их роль выполняют накосные стропила (поз. 2). Это – самые длинные и наиболее нагруженные изо всех остальных стропильных ног, и обычно для их изготовления применяется наиболее «мощный» пиломатериал — об этом будет рассказано ниже. На чертеже пирамиды они соответствуют отрезкам [КА], [КВ], [КС] и [КD]. Длина наслонного стропила на той же схеме обозначена Lн.
От центра каждой стороны к тому же коньковому узлу проходят центральные стропила (поз. 4). Они определяют высоту равнобедренного треугольника каждого ската. На чертеже – это, например, отрезок [КЕ] (длина стропила – Lц). В геометрии для обозначения этого элемента пирамиды имеешься отдельное наименование – апофема.
Наконец, от каждой накосной стропильной ноги в обе стороны к мауэрлату отходят укороченные стропила или нарожники (поз. 5), установленные с определенным шагом. Их количество будет зависеть от общих размеров всей системы.
Кстати, нередко для того, чтобы не «перегружать» соединениями коньковый узел, отказываются от установки центральных стропил, и монтируют только нарожники, размещая их симметрично апофеме.
На данной схеме показан вариант, в котором все без исключения стропила, начиная от накосных и кончая самым коротким нарожником, выполнены с выступом за пределы мауэрлата – для создания необходимого карнизного свеса. Но в дальнейшем все расчеты будут проводиться для «чистой» длины – от конькового узда до мауэрлата, а величина удлинения будет просчитываться отдельно, в зависимости от планируемой ширины свеса и угла крутизны ската.
крепление для стропил
Очень часто так и поступают – мощный стропильный брус заканчивается на мауэрлате, а карнизный свет обеспечивается наращиванием длины за счет специальных деталей – кобылок из более тонких досок. Это позволяет достичь немалой экономии на пиломатериалах.
На схеме была приведена одна из самых простых схем, когда накосные стропила выполнены по висячей схеме, и полностью сбалансированы. Скажем честно – такое очень редко встречается в реальности. На практике приходится прибегать к установке дополнительных, усиливающих элементов, которые обеспечивают прочность и стабильность конструкции стропильной системы.
Во-первых, стропила могут быть установлены по наслонной системе, то есть с опорой на центральную стойку. Стойка же может упираться на капитальную внутреннюю стену (если есть такая возможность), или на уложенный по центру лежень – мощный брус, опирающийся на противоположные внешние стены здания.
1 – накосные стропила;
2 – центральная стойка (бабка);
3 – затяжки (ригели).
Кстати, при возведении лёгких построек, например, беседок, иногда центральная стойка располагается по всей высоте, от фундамента (пола) и до конькового узла, и служит своеобразным предметом «интерьера».
Еще один вариант – основанием для стойки являются горизонтальные затяжки (ригели) соединяющие противоположные стропила. Эти затяжки могут располагаться внизу, ближе к , или примерно посередине высоты «пирамиды». Иногда такие ригели служат основанием для подшивки крыши чердачного помещения.
На рисунке показан пример, когда накосные стропильные ноги (поз. 1) по диагонали связаны затяжками (поз. 5). На пересечении затяжек смонтирована центральная опора (поз. 4). Все стропила, в том числе и центральные (поз. 2) соединены на опоре (бабке), образуя тем самым коньковый узел (поз. 3).
Часто центральная стойка вообще не используется. На крышах небольшого размера жесткость конструкции обеспечивается просто надежным скреплением центральных и накосных стропил на мауэрлате и в коньковом узле. В коньке стропила подгоняются друг к другу запилами под определённым углом, а затем это соединение усиливается металлическими накладами. Еще один вариант – используется центральный элемент-вставка, к которому крепятся стропильные ноги.
металлочерепица
Но при больших длинах стропильных нога иногда – и нарожников, они все равно требуют усиления. Для этого могут применяться дополнительные элементы системы.
На данной иллюстрации представлен один из вариантов. По центру квадрата, образованного мауэрлатом (поз. 1) врезан лежень (поз. 2). Как и в обычной схеме – установлены накосные (поз. 3) и центральные (поз. 4) стропила и нарожники (поз. 5).
Снизу накосных стропильных ног укреплены черепные бруски (поз. 6) – они служат для более надежной опоры для установленных нарожников.
И центральные ноги, и нарожники связаны с противолежащими, симметрично им расположенными деталями с помощью стяжек (поз. 7). Стяжки нижнего ряда, для исключения прогиба по центру, опираются на лежень, а сами одновременно служат опорой для верхнего ряда, перпендикулярного им.
От стяжек к каждой центральной стропильной ноге и к нарожникам идут вертикальные стойки (поз. 8).
Вместо вертикальных стоек (или вместе с ними) могут применяться подкосы – опорные элементы, расположенные под углом к горизонту. Это бывает удобно, когда основную нагрузку необходимо переложить на какую-то одну центральную точку (например, лежень или капитальную перемычку внутри здания), а не распределять ее по затяжке. Подкосы обычно располагают под углом в 45÷60°. Применение они находят, если длина стропильных ног превышает 4,5 метра. Такие дополнительные точки опоры позволяют снизить сечение пиломатериала, идущего на изготовление стропил, то есть и облегчить, и удешевить всю конструкцию системы.
На иллюстрации показано два варианта. Слева – комбинированный, в котором к лежню (поз. 1) закреплены и стойка (поз. 2), и подкосы (поз. 3). На правом рисунке – обошлись без стойки, и в лежень упираются только два подкоса, уходящие вверх, к симметричным стропильным ногам.
На схеме также показаны соединительные детали – металлические нагели (поз. 4) и стальные скобы (поз. 5).
Как уже говорилось, самыми длинными и испытывающими наиболее сосредоточенные нагрузки являются накосные (диагональные) стропильные ноги. Мало того, что обычно они толще других – нередко их приходится дополнительно подпирать, чтобы не допустить прогиба или кручения. Для этого могут применяться такие же подкосы, отходящие от центрального лежня, или специальный узел системы, называемый шпренгельной опорой.
Этот узел представляет собой шпренгельную балку (поз. 9) которая врезается на углу в мауэрлат, и от которой вертикально вверх уходит стойка (поз. 10), подпирающая накосную стропильную ногу. Иногда, на крышах большого размера, приходится устанавливать на просто шпренгель, а шпренгельную ферму, то есть усиливать вертикальную стойку подкосами.
Существуют и другие варианты монтажа и усиления стропильной системы шатровой крыши – многие мастера используют собственные, наработанные и проверенные годами методики. Но базовый принцип все равно сохраняется таким, как было показано выше.
Теперь необходимо рассмотреть блок вопросов, связанных с линейными размерами основных деталей конструкции, с необходимым для их изготовления сечением пиломатериалов, с другими геометрическими параметрами создаваемой системы. Одним словом, необходимо погрузиться в расчеты.
Проведение основных расчетов стропильной системы шатровой крыши
Проведение предлагаемых расчетов поможет хозяевам заранее определиться с основными характеристиками будущей крыши и необходимым количеством материалов. Расчеты должны проводиться в определенной последовательности, так как большинство параметров тесно взаимосвязаны, и, можно сказать, вытекают один из другого.
Высота «пирамиды», угол уклона скатов и планируемое кровельное покрытие шатровой крыши
Эта группа параметров выделена на первое место. Перечисленные характеристики тесно увязаны между собой и будут определяющими для остальных расчетов.
Почему необходимо заранее знать крутизну скатов? Да хотя бы потому, что каждый хозяин заранее видит крышу своего будущего дома, «одетую» в то или иное кровельное покрытие, которое больше ему по душе. А при выборе покрытий, хочешь – не хочешь, а приходится соблюдать определенные требования – у каждого материала есть свои предельно допустимые рамки по минимальному уклону.
То, что уклон зависит от высоты вершины «шатра» (и наоборот), наверное, объяснять не приходится — с ростом одного параметра возрастает и второй. Но только зависимость здесь – не линейная, а тангенциальная. Обратимся к схеме чертежу «пирамиды».
Высота конькового узла обозначена Н – это отрезок . Сама эта вершина в горизонтальной проекции лежит точно посередине любой из сторон квадрата, образующего основание. Получается прямоугольный треугольник КFE , катет которого известен – это половина ширины (длины) здания [АВ]. Угол ската кровли – α . Несложно определить и высоту:
Н = 0.5 × [АВ] × tgα
Это вычисление проще будет произвести при помощи встроенного калькулятора:
Калькулятор взаимосвязи высоты вершины шатровой крыши и угла крутизны кровли
По большому счёту, шатровая крыша (см. фото) – это та же вальмовая крыша, в которой длина конька равна нулю, т.е. конька нет, и все угловые стропила сходятся в одной точке. Чаще всего её возводят на домах, коробка которых представляет из себя квадрат.
Давайте рассмотрим один пример такой крыши. Стропила у нас будут опираться на балки перекрытия. Допустим, мы имеем коробку дома размером 10х10 метров с несущей перегородкой посередине.
ШАГ 1: Устанавливаем мауэрлаты, балки перекрытия и выноса (см. рис.1). Балки перекрытия и выноса ставим, начиная от середины, т.е. сначала центральные, а потом от них влево-вправо остальные с рассчитанным шагом.
Рисунок 1
Мы видим, что крайние балки перекрытия и крайние выноса находятся от угла дома на одинаковом расстоянии. Как мы уже говорили в статье, расстояние это желательно брать не меньше 0,8-1 метра.
ШАГ 2: Посередине будущей крыши устанавливаем центральную стойку из бруса 150х150 мм. Высоту её определяем из предварительного эскиза крыши, выполненного на бумаге. Стойку фиксируем строго вертикально при помощи двух временных укосин (см. рис.2). После того, как мы в следующем шаге установим центральные стропила, укосины можно будет убирать. На последующих рисунках они не показаны.
Рисунок 2
ШАГ 3: Изготавливаем и устанавливаем четыре центральных стропила скатов.
Как размечаются стропила, показано на рис. 3
Рисунок 3
Таким образом мы делаем все четыре центральных стропила скатов и устанавливаем их (см. рис.4):
Рисунок 4
Вверху между собой их можно сшить либо гвоздями, либо при помощи металлических уголков, как показано на рисунке.
ШАГ 4: Пришиваем ветровые доски и устанавливаем угловые выноса (см. рис. 5). Как делать угловые выноса также подробно описано в статье о вальмовой крыше (ссылка выше):
Рисунок 5
ШАГ 5: Изготавливаем и устанавливаем угловые стропила.
Для этого в первую очередь натягиваем шнурку (см. рис. 6):
Сейчас я хочу показать способ, который мы всегда используем при установке угловых стропил длиной более 6 метров (когда их приходится наращивать). В первую очередь мы берём две доски по 6 метров. У одной делаем только нижний запил, у другой только верхний. Затем ставим эти две доски, сшивая их между собой гвоздями прямо по месту. Также сразу ставим под них стойку (см. рис.7):
Рисунок 7
Теперь рулеткой замеряем длины двух кусков, которых нам не хватает – одного с верхним запилом, другого с нижним. Изготавливаем их и нашиваем на уже стоящие доски.
Таким образом мы делаем все четыре угловые стропила (см. рис.8):
Рисунок 8
ШАГ 6: Добавляем на углы выноса, которых не хватает, и при необходимости ставим под стропила стойки (см. рис.9):
Рисунок 9
Необходимость установки стоек определяется расчётом, в зависимости от размеров крыши и снеговых нагрузок. Стойки желательнее упирать на несущие перегородки, либо ставить подкосы. Возможность установки стоек на балки перекрытия также проверяется расчётом. Об этом мы говорили в статье . При этом всегда старайтесь по возможности смещать стойки ближе к несущим стенам, чтобы уменьшить нагрузку на балки.
ШАГ 7: Изготавливаем и устанавливаем все нарожники (см. рис.10). Порядок изготовления нарожников показан
Рисунок 10
Под нарожники, опирающиеся на выноса, над мауэрлатом ставим небольшие подпорки.
После этого нам остаётся подшить карнизы снизу и сделать обрешётку.
В этой статье будем рассказывать, что собой представляет шатровая крыша, почему она так названа, из каких конструктивных элементов состоит. А также разберем технологию ее сооружения. Кроме того, прочитав статью, Вы узнаете, почему крыши такого типа считаются одними из самых сложных, и по каким причинам на их возведение уходит больше времени, чем, скажем, на двускатные.
Что собой представляет шатровая крыша
Многие могут сказать, что шатровая кровля – это как раз та крыша, которая показана на фото выше. То есть это четыре одинаковых ската треугольной формы. На самом деле, на рисунке показан классический вариант кровельной конструкции данной модификации. Но это всего лишь один пример. И в его основе лежит дом квадратной формы.
Если говорить о шатровых конструкциях, то свое название они получили за счет того, что все скаты крыши упираются в одну точку, как у шатров. А скатов может быть несколько, но не меньше четырех. К примеру, если здание имеет круглую форму, то кровельную конструкцию можно соорудить из пяти или шести скатов. И это не предел. Просто чем больше скатов, тем сложнее конструкция. А так как многие частные дома имеют форму прямоугольную, то классическая модель здесь наиболее уместная.
Кровельная конструкция шатрового типа конструируется и формируется на принципе симметричности. Именно поэтому ее возводят над строениями, соответствующей формы – круглой, квадратной, шести-, восьмиугольной и так далее. В целом, нет проблем возвести ее и над прямоугольным зданием, как и показано на первом рисунке, но конструктивно это сложно, поэтому чаще всего в таких случаях предпочтение отдают вальмовой крыше.
Конструктивные элементы шатровой кровли
Устройство шатровой крыши – это несколько стандартных элементов. Далее будем разбираться с классической модификацией.
Конек шатровой крыши . Надо обозначить, что как такового конька, в классическом понимании этой конструкции, здесь нет. Есть так называемый коньковый узел. Это точка соединения верхних концов стропильных ног. Именно коньковый узел образует пик шатровой конструкции.
Скаты . В нашем случае их четыре. Формируются они стропилами и нарожниками. Последние это все те же стропильные ноги, только они упираются верхними концами не в коньковый узел, а в основные стропила. Поэтому нарожники имеют укороченную длину. Их количество определяется размерами ската. Чем больше по площади последний, тем больше нарожников придется устанавливать, чтобы обеспечить требуемую несущую способность крыши.
Свесы скатов . Они могут формироваться стропильной системой за счет выпусков стропил за пределы стен здания. Или при помощи кобылок – это короткие стропила, которые крепят к основным элементам стропильной системы, чтобы удлинить их.
На нашем сайте Вы можете ознакомиться с самыми . В фильтрах можно выставить желаемое направление, наличие газа, воды, электричества и прочих коммуникаций.
Преимущества крыши шатрового типа
Кровельная конструкция шатрового типа достаточно сложна в проектировании и непроста в монтаже, во всяком случае, это трудоемкий процесс. Но архитекторы и дизайнеры говорят о том, что шатровые крыши являются обладателями достаточно серьезных преимуществ перед другими конструкциями. Ведь не зря они так популярны среди загородных застройщиков. В чем же заключаются эти преимущества:
Отличные аэродинамические качества . Они позволяют крыше такой формы справляться не просто с сильными ветрами, но и с ураганными порывами.
Возводить шатровую кровельную конструкцию можно под углом наклонов ската в пределах 20-50 ° . Это решает проблему очистки крыши от снега. То есть при таком угле снежные осадки не задерживаются на кровле. А значит, чистить шатровую кровлю зимой необязательно.
Под крышей этого типа легко организовать мансарду . Правда, так как у такой крыши нет фронтонов, придется устанавливать мансардные окна. Впрочем, установить окна этого типа сегодня не является проблемой, так что это нельзя считать минусом в современном строительстве.
Оригинальная форма – всегда выделяется среди других видов крыш.
Технология сооружения шатровых кровельных конструкций
В первую очередь проводят расчет шатровой крыши. То есть определяют количество необходимых элементов, их размеры и сечение. Это важный момент, от которого будет зависеть несущая способность всей кровельной конструкции. Здесь в основном учитывают размеры и форму дома, снеговые и ветровые нагрузки в регионе, где проводится строительство, а также – будет ли под крышей организовываться жилые помещения.
На самом деле это сложный процесс, требующий знаний и опыта проведения расчетов. Сегодня в интернете на разных строительных порталах выставлены специальные онлайн-калькуляторы, с помощью которых такой расчет можно сделать. Некоторые из них, по отзывам специалистов, достаточно точно могут рассчитать простейшие варианты. Но окончательный расчет все-таки должен делать профессионал – ни один калькулятор «не расскажет», какие в него заложены формулы и погрешности.
Теперь переходим к разбору стропильной системы шатровой крыши. В этой конструкции могут быть использованы как висячие стропила, так и наслонные.
Особенности наслонных стропил
Под наслонные обязательно устанавливают опору. Обычно это брус большого сечения, который поддерживает коньковый узел. То есть на него будут упираться основные стропильные ноги своими верхними концами.
Эту опорную стойку крепят или к несущей балке, или к несущей внутренней стене, или к бетонной плите перекрытия. То есть под нее устанавливают только надежное основание. При этом крепятся стропила к опоре разными способами. На фото ниже показан один из вариантов, где используются специальные металлические перфорированные кронштейны П-образного типа, как самый простой вариант.
Висячие стропила на шатровой крыше
Что касается висячих стропил, то соединяются они в верхней точке специальным узлом. Давайте разберемся, как это делают. Итак, классическая крыша шатрового типа – это четыре основных стропил, которые упираются нижними концами в углы дома. А точнее, в уложенный мауэрлат, к которому крепятся обязательно.
Если угол наклона скатов известен , то по этому параметру устанавливают одну стропильную ногу, закрепляя к мауэрлату и подставляя под нее временные подпорки. Это могут быть стойки из реек или досок, укосины.
Затем точно также устанавливают и три остальные стропилы . Но при этом надо учитывать, что четыре стропильные ноги должны упереться друг в друга. Это и есть основа надежности конструкции.
Теперь необходимо верхние концы стропил закрепить между собой , чтобы они «не разъехались» в стороны. Здесь достаточно большой выбор крепежных изделий. Из современных – перфорированные металлические пластины, которые сгибают и укладывают между двумя стропилами и крепят к ним саморезами по дереву.
На фото выше показан другой вариант крепления стропильных ног, сооруженных из сдвоенных досок сечением 50х200 мм. Обратите внимание, что между двумя противоположно монтируемыми стропилами установлен небольшой отрезок доски (50х200 мм). При этом сами стропильные ноги до конца не упираются друг в друга. Зазор оставлен специально, чтобы в него поместились две другие стропила, расположенные в перпендикулярной плоскости. То есть в этом случае отрезок доски выполняет функции соединительного элемента. К нему все элементы стропильной системы и крепятся.
Итак, основные стропила установлены и закреплены. Теперь остается установить нарожники. Здесь ничего сложного нет, их подрезают по требуемой длине и равномерно устанавливают по площади скатов. Важно – качественно провести крепление к основным стропильным ногам. К примеру, на том же фото выше видно, что в качестве крепежа использованы болты или шпильки. Это одно из самых надежных видов крепления. Что касается крепления нижних концов, то здесь крепление проводят к мауэрлату.
Элементы шатровой крыши
В принципе, крыша готова. Остается только демонтировать временные подпорки, набить обрешетку и уложить кровельный материал. Но необходимо обозначить, что шатровая кровля и ее конструкция могут быть разных размеров. Если такую крышу сооружают над небольшой беседкой, то этими операциями можно ограничиться. Если проектом запланирована шатровая конструкция над большим домом, тогда увеличивают количество элементов, с помощью которых повышают надежность крыши. Какие элементы еще используют при сооружении шатровых кровель:
Опорные стойки . Их обычно устанавливают под основные стропила. Частота установки зависит от сечения стропил и сечения стоек. Чем толще стропильные ноги, тем чаще придется устанавливать опоры. Если выбрать доски под опоры большего сечения, то шаг можно увеличить.
Подкосы . Их используют вместо опорных стоек. Название эти элементы получили потому, что их монтаж проводят под углом 45°.
Ригеля , они же затяжки. Это горизонтально смонтированные брусы, с помощью которых стягивают между собой противоположно расположенные по углам стропильные ноги. Их назначение – гасить нагрузку от распирания, которая действует на стены постройки. Сечение затяжек выбирается по принципу – чем выше располагается этот элемент, тем больше он должен быть в сечении.
Очень редко, но иногда устанавливают подскатный прогон . Это горизонтальный брус, который устанавливают под стропила и нарожники одного ската. Под него обязательно монтируют стойки.
Видео описание
Предлагаем ознакомиться с видеоматериалом, в котором схематично показан один из вариантов сооружения шатровой крыши:
Заключение по теме
Очень важно понимать тот факт, что крыши шатровой конструкции требуют симметричности формы самого дома. Это главное и единственное требование, которое позволяет такие кровли сооружать. Что касается кровельного покрытия, а соответственно типа обрешетки, то здесь нет никаких ограничений.
Шатровая крыша напоминает многоугольную конструкцию. С монтажом такого вида крыши можно справиться и своими руками, но для этого нужно знать основную информацию и владеть навыками пользования электрическими инструментами. Важно сделать проект с правильными расчетами. А закрепление всех соединений производится, как и в любых других видах крыш - по технологии.
Виды крыш со специфической формой
Существует несколько видов крыш со специфической формой:
Эти виды считаются самими популярными, но существуют крыши и с более сложной конструкцией. Они менее востребованные, например: арочные, шпилеобразные, сводчатые, складчатые и сферические. Каждый вид обладает своими индивидуальными тонкостями в монтаже, функциональностью и архитектурным оформлением.
Шатровое кровельное изделие считается одной из часто возводимых конструкций.
Описание шатрового варианта
Шатровая крыша имеет скаты в виде треугольника, и все соединения сходятся в одной верхней точке. Самый минимум треугольников - 4 штуки, но углов может быть намного больше.
В идеале вершина конструкции монтируется строго по центру, но при желании эту точку можно сместить в сторону, что придаст уникальность строению. Получится, что одна сторона кровельной конструкции станет длиннее, а другая - короче. Как и шатровая крыша, стропильная система также может разделяться по способу монтажа:
- Висячие . Конструкция не включает в себя опорные точки, а стропила монтируются с небольшим пролетом.
- Наслонные . На внутренних и наружных сторонах стены должны быть опорные точки с шагом друг от друга на 450 см.
Выбор способа монтажа не влияет на внешний вид. Сама конструкция может быть выполнена следующим образом:
- Ломаная . Этот тип конструкции подходит для мансарды. Но при таком варианте происходит изменение наклона ската в меньшую сторону. Угол станет меньше.
- Ендовая . Этот кровельный элемент является дополнительной частью эркера.
- Мансардная . В этом случае мансарда располагается на кровельных скатах.
Строение имеет вид шатра, отсюда и произошло название.
Плюсы и минусы конструкции
Любая конструкция имеет свои положительные и отрицательные стороны:
Но, невзирая на сложность монтажа и лишний расходный материал, шатровая крыша оправдает себя. Например, двускатная крыша беседки будет смотреться куда хуже, чем шатровая.
Кровельные элементы изделия
Стандартная технология предполагает наличие следующих деталей, без которых невозможно выполнить строительство:
Вспомогательными деталями для стропильной системы служат прогоны, ригели, опоры, лежни. Они предназначаются для дополнительного укрепления всех соединений на крыше. Если климат региона ветреный, то без них не обойтись.
Перед подобными работами всегда создается чертеж, на котором все уже заранее рассчитано и подогнано по размерам.
Такой вид шатровой конструкции предполагает сборку всех элементов в порядке очереди:
Важно соблюдать последовательность работ и не перескакивать с одного этапа на другой. В противном случае качество кровельной конструкции может снизиться.
Установка системы своими руками
Установка стропильной системы для такой крыши считается сложным делом. Поэтому необходимо все точно рассчитать. Потолок в этом случае делается только после возведения конструкции, но не раньше. Поэтапный монтаж заключается в следующем:
Чтобы установить диагональные брусья, рекомендуется выдерживать прямой угол. Следует сделать правильный расчет стропильных балок, чтобы получился свес для обустройства короба. Для удлинения стропильных ног применяются «кобылки», которыми удлиняют брусья.
Процесс создания кровли
Слой пирога шатрового кровельного изделия выглядит таким образом:
Если соблюдена технология монтажа и все слои выполнены должным образом, то в помещении образуется нормальный микроклимат.
Установка пароизоляции, обрешетки и гидроизоляции
Существует два способа монтажа обрешетки: для твердого и мягкого кровельного покрытия. В первом случае допускается делать небольшой зазор между досками, а во втором - применяются листы ДСП, поскольку материал для покрытия крыши будет наплавляемым. По стандарту толщина досок должна составлять 25 мм, а ширина - 150 мм. Но под обрешеткой предварительно устилается слой пароизоляции.
В качестве гидроизоляции можно выбрать специальную мембрану. Но также можно применить обычный рубероид. В первом случае материал качественнее, а срок службы - выше. Есть разные варианты: дышащие, утепляющие и другие. Гидроизоляционный слой закрепляется при помощи степлера и укладывается внахлест на 10 см. Внизу обязательно надо оставить выпуск на 15 см.
Для предотвращения конденсата изнутри крыши применяют специальные пленки, которые продаются в любом строительном магазине. Например, можно использовать полиэтилен, специальные мембраны или пропиленовое покрытие. При помощи степлера производится закрепление. Устанавливается обрешетка, а ячейки заполняются утеплительным материалом - пенопластом или минеральной ватой.
Особенности утепления конструкции
Шатровую крышу необходимо утеплять в любом случае. Минеральная вата, пенопласт и пеноплекс считаются основными утеплительными материалами. Если изделие будет утепляться минеральной ватой, то листы кладутся в отсеки между стропилами обязательно сверху вниз.
Важно не допустить появление щелей. По возможности для закрепления используют степлер. Такая процедура выполняется по всей площади. Для высокой надежности следует выбирать тот материал, который отвечает нижеприведенным требованиям:
Монтаж кровельного покрытия
Для крыши шатрового типа не укладывают кровельное покрытие по одному градусу, например:
- гибкая черепица монтируется при уклоне на 8−18 градусов;
- асбестоцементные материалы монтируются при 14−16 градусах;
- металлическая черепица монтируется при уклоне на 30−60 градусов.
Кроме основных кровельных материалов, можно применять и специфические виды, например, камышовые и тростниковые варианты. Надежность и долговечность такой кровли сводится к минимуму, особенно если регион находится в суровых климатических условиях.
В основном для сложной формы крыш используют гибкую и металлическую черепицу. Материал существенно дороже, но обладает высоким сроком службы. В первом случае для монтажа используется специальная газовая горелка. Материал наплавляется путем разогрева гибкой черепицы и основания крыши. А во втором случае закрепление листов выполняется при помощи шуруповерта и саморезов. Покрытие всегда производится снизу вверх.
Отходы кровельного покрытия будут большими, поскольку крыша имеет фигурную форму и без подрезки не обойтись. Это надо учесть при расчетах на расход материала.
Если работа будет проводиться в одни руки, то следует запастись терпением и силами. Ведь на всех этапах сборки кровельного изделия придется где-то поддержать брус или подать лист кровли. Поэтому желательно включить в работу еще одного человека, который станет помогать в сложных ситуациях. Однако если такая крыша будет предназначаться для маленькой беседки, то в таком случае можно справиться и своими силами.
Шатровая крыша - это колоритная и необычная в архитектурном плане конструкция. Из-за отсутствия фронтонов и относительно коротких балок такая крыша считается более экономичной, но при этом устройство её достаточно сложно в реализации и требует тщательных расчётов и определённых навыков. При соблюдении всех условий получается эстетически привлекательный и надёжный элемент строения, а наклон скатов качественно отводит дождевую и талую воду. Однако без опыта за монтаж этой кровли браться не стоит - лучше поручить дело профессионалам.
Особенности шатровой крыши
О внешнем виде этого варианта вальмовой крыши говорит её название - она действительно напоминает шатёр. Основанием обычно является квадрат или прямоугольник, а сама крыша напоминает конверт. Скаты имеют конфигурацию равнобедренных треугольников, вершины которых встречаются в одной точке. Шатровая кровля может быть и многогранной, и симметрично круглой. Но основная особенность едина для всех типов - строгая симметрия. Если её нет, то крыша будет обыкновенной многоскатной. Ещё одно отличие шатровой крыши - отсутствие сверху конька. Его заменяет центральная опора (если используются наслонные стропила) или вершина висячих ферм.
Шатровая крыша обеспечит дому красивый внешний вид и надёжную защиту
Преимуществами шатровой крыши являются:
- Сравнительная экономия строительных материалов.
- Структурная прочность и долговечность.
- Устойчивость к непогоде и сильным ветрам.
- Хороший обогрев в солнечные дни.
- Презентабельный и экзотичный вид строения.
- Самоочищение от снега.
Недостатки крыш шатрового типа:
- Сложность расчёта, монтажа и ремонта.
- Уменьшенный размер мансарды из-за теплоизоляции.
- Большой отход материалов верхней отделки (особенно это касается металлочерепицы).
Разновидности шатровых крыш
Шатровые крыши в зависимости от конструкции делятся на следующие виды:
- ломаная - с непрямыми, состоящими из двух частей скатами;
Ломаная шатровая крыша наиболее предпочтительна для обустройства мансарды
- с эркером или яндовая. Яндовой обычно называют крышу эркера, а основная может быть шатровой, двускатной или вальмовой;
Эркер оснащается яндовой крышей
- мансардная - она может выглядеть как ломаная или же мансардные окна располагаются на выносных консолях.
Дом с ломаной крышей - это дополнительная площадь и интересное дизайнерское решение
Каркас крыши шатрового типа состоит из таких элементов:
Конструкция шатровой крыши
В основе конструкции обязательно присутствует мауэрлат (мощный брус или бревно), сбитый в цельную раму по форме основания и уложенный поверх армопояса. Вся система стропил привязана к мауэрлату. Выглядит она как четыре наклонных бруса сечением 50 на 100 мм, скреплённых в центре крыши (размер бруса зависит от габаритов и веса будущей кровли). Если дом сложен из камня или кирпича, в качестве мауэрлата выступает верхняя обвязка стеновой панели, в деревянных постройках - верхний венец сруба. Мауэрлат обязательно гидроизолируют (например, рубероидом). Потом его закрепляют на внутренней верхней части подготовленных и выровненных стен.
Коньковый узел шатровой крыши соединяется в одной точке
Постройка четырёхскатной крыши требует использования большого количества деревянных элементов. Перед использованием их следует обработать противопожарным и антисептическим средством.
Для возведения строений с эркером шатровая крыша не подходит, так как форма коробки у неё квадратная. Поэтому обычно используется полувальмовый тип крыши.
Виды стропильных систем для шатровой крыши
По своей структуре стропильная система будущей шатровой крыши бывает или наслонной, или висячей. Висячая стропильная система отличается тем, что её балки опираются прямо на стены. Она чаще всего применяется при большом размере пролётов, когда другой опоры нет, а подпорки не предусмотрены. При таком варианте образуется горизонтальная распирающая сила, и чтобы её уменьшить, используют затяжки.
Процесс строительства и ремонта такой крыши сложен, поэтому обычно предпочтение отдаётся наслонной стропильной системе. Она более удобна с точки зрения монтажа и эксплуатации, а нагрузка на стены практически отсутствует. Для её установки подойдёт крыша, имеющая наклон не более 40 градусов. Для монтажа необходима несущая внутренняя стена или дополнительные опоры по центру крыши. Распоры на стены в этом случае не нужны, так как у крыши имеются опоры на пике и на стропильных ногах.
Благодаря дополнительным опорам наслонная стропильная система более удобна для монтажа и эксплуатации
Допустимый размер пролёта - около 4,5 м. Если он больше и одной центральной опорой ограничиться нельзя, то устанавливаются подкосы.
Подкосы - это опоры для стропильных ног
Элементы стропильной конструкции
В стропильную систему шатровой крыши входят следующие основные элементы:
- мауэрлат - опорный каркас для нижней части стропил;
- диагональные или накосные стропила, установленные по углам основного каркаса;
- нарожники - укорочённые стропила, прикрепляемые к накосным;
- стойки и подкосы - опоры для стропильных ног;
- лежни - укладываются на столбики из кирпича в качестве подпорок для подкосов и стоек;
- ригели для упора стропильных ног друг в друга возле пика;
- прогоны - параллельные мауэрлату балки (используются в зависимости от типа конструкции и имеющихся опор);
- шпренгели - дополнительные опоры для придания постройке жёсткости.
Стропила из металлических ферм обладают большой прочностью и выдерживают значительные нагрузки, что делает здание более долговечным. Металлические фермы можно эксплуатировать более 100 лет. Обычно их используют, если длина скатов превышает 10 метров. Собрать такую конструкцию проще, чем деревянный каркас, так как можно приобрести уже готовые для монтажа элементы. Минус металлических ферм только в том, что их сложнее утеплять. На них появляется конденсат, который оказывает разрушительное воздействие на кровельный пирог. Поэтому для жилых строений предпочтительнее дерево.
Можно также комбинировать металлические и деревянные стропила. Но при этом деревянные части должны быть хорошо обработаны антисептическими средствами.
Металлические стропила чаще используются для промышленных зданий
Расчёт угла наклона и площади шатровой крыши
Для расчётов необходимо знать всего два параметра: угол наклона крыши и длину стены сооружения по её наружному краю. Поскольку система стропил крыши такого типа в большинстве случаев состоит из определённого количества равнобедренных треугольников, вычисляется угол, который образуют скаты. Необходимо высчитать площадь одной фигуры и умножить на их общее количество. Так будет известна площадь конструкции, по которой можно определить количество необходимого кровельного материала. Когда основание - прямоугольник и планируется четырёхскатная крыша, то сначала высчитывается площадь треугольника (ската). Далее рассчитывается площадь свесов - карнизов, похожих на трапеции. Минимальное значение свеса - 30 см.
- Длина центрального стропила C высчитывается по формуле прямоугольного треугольника, где стропило выполняет роль гипотенузы, половина длины стены дома a - известный катет, α - угол наклона ската: C = а/2 * cosα.
- Длина накосного стропила высчитывается с помощью теоремы Пифагора, где один из катетов - а/2, второй - C. А L (длина накосного стропила) - корень квадратный из суммы квадратов а/2 и C: L = √((a/2) 2 + C 2).
- Высота крыши или центральной вертикальной стойки тоже рассчитывается по теореме Пифагора. Площадь одного ската высчитывается по формуле: S = C * а/2.
Расчёт крыши осуществляется по формулам для простых геометрических фигур
Видео: обзор калькулятора для расчёта шатровой крыши
Выбор угла наклона кровли
Обычно при выборе угла учитываются такие критерии:
- Климатические условия. При большой ветровой нагрузке скаты должны быть пологими, так как чем ниже скат, тем надёжнее основная конструкция.
- Количество осадков. Чем больше осадков, тем выше должен быть скат, чтобы они вовремя скатывались с кровли.
- Кровельный материал. Для каждого вида свои критерии по уклону ската.
Чем выше угол наклона, тем больше площадь кровли. Это следует учитывать при расчётах. Самыми ветроустойчивыми принято считать кровли с уклоном в 25 градусов.
Сборка крыши шатрового типа: пошаговая инструкция
Прежде чем взяться за такое непростое дело, как постройка шатровой крыши, нужно получить детальное представление о принципе её сборки. Стропильная система должна быть установлена до того, как в помещении будет смонтирован потолок. Последовательность выполнения работ:
- Проектируются и рассчитываются все размеры и количество материалов.
- Приобретаются комплектующие нужного размера и характеристик. Все коньковые элементы должны быть выполнены из одной породы дерева. Стропилам промежуточного типа предстоит выдерживать солидную нагрузку, поэтому они должны быть прочными. В качестве материала подойдут хвойные породы дерева, так как они более устойчивы к внешним воздействиям.
- В случае кирпичного или каменного дома по верхней части стен заливается стяжка, в которую монтируются шпильки для крепления мауэрлата.
- На подсохшую стяжку укладывается рубероид.
- Предварительная сборка основания всей конструкции происходит ещё внизу. К мауэрлату прикрепляются лежни. Элементы проверяются на соответствие всем размерам, затем опять разбираются и тогда уже поднимаются наверх, где и собираются заново. К верхней части стен мауэрлат крепится к укреплённым в стяжке шпилькам цангами и гайками. После сборки поверх укладываются трапы для перемещения. Врезки непосредственно в мауэрлат делать не рекомендуется - чтобы его не ослабить.
Стропила к мауэрлату могут крепиться жёстким и скользящим способом
- Укладываются затяжки - сначала устанавливаются центральные, а потом по сторонам от них все остальные. Далее монтируется вертикальная стойка, которая должна располагаться строго по центру. Фиксируется она двумя укосинами. После монтажа стойки приходит черёд диагональных стропил.
Диагональные ноги опираются на опорный столб или вершины соседних стропилин
- Центральные стропила крепятся к стойке сверху, а к мауэрлату снизу с помощью накладок и уголков из металла. От верхушки опоры к углам опорного бруса натягивается шнур, по которому устанавливаются накосы. Крепление у пика должно быть выполнено двойной врезкой. В процессе монтажа стропил к их нижнему краю закрепляется рейка, которая будет выполнять роль упора и не даст им съехать вниз до соединения. По бокам стропил набиваются крепления для нарожников или квадратный брус. После подготовки стропила упираются в торец центральной опоры и подпиливаются по диагонали. Обычно это делается электропилой. Таким же образом происходит монтаж остальных стропил. Если их длина больше 4,5 м, то они дополнительно усиливаются стойками. Важно хорошо прикрепить их к несущим стенам дома. Для этого в стены вбивается арматура, а стропила прикручиваются толстой 5–6 мм проволокой (для деревянного дома используются металлические скобы). Стропила и нарожники должны выходить за пределы строения на 300–500 мм. Такой карнизный свес обеспечивает хороший отвод осадков. На свесы набивают ветровую доску.
Для лучшей защиты от осадков карнизные свесы должны выступать не менее чем на 30 сантиметров
- Осталось смонтировать опорные стойки - для придания конструкции жёсткости. Они крепятся под нарожниками (посередине). Рекомендуется установить опорную стойку под каждый нарожник, длина которого больше метра. Диагональные связи выполняются из досок 25–45 см. Подшивка карниза выполняется досками, влагостойкой фанерой или другими материалами.
Карниз можно подшить досками, фанерой, вагонкой, профлистом
- После установки стропильной части можно набивать обрешётку, устраивать гидроизоляцию и монтировать предполагаемое кровельное покрытие.
Монтаж верхнего кровельного покрытия на деревянную обрешётку
Видео: сборка каркаса шатровой крыши
Формирование кровельного пирога
Кровельный пирог для шатровой крыши устраивается так же, как и для любой другой. Если крыша будет холодной, то её пирог выглядит так:
- стропила;
- обрешётка;
- фанера или ОСБи;
- подкладочное покрытие;
- внешнее покрытие.
Теплоизоляция нужна, если под кровлей будет устроено мансардное помещение. После утеплителя крепится мембранная пароизоляционная плёнка. Сверху материалы фиксируются рейками, чтобы избежать провисания, а поверх реек прикручивается гипсокартон или любой другой отделочный материал.
Когда каркас полностью готов, его можно обшивать. Снизу вверх по стропилам внахлёст раскатывается рулонная гидроизоляция. Её пристреливают строительным степлером и прибивают рейками контробрешётки к стропильным ногам. Выбор обрешётки зависит от покрытия - под мягкую кровлю нужна сплошная из фанеры или доски, а под жёсткую годится и разреженная компоновка элементов. На обрешётку укладывается кровельное покрытие, монтаж которого согласуется с выбранным материалом.
При устройстве кровельного пирога важно соблюдать последовательность слоёв
Выбор внешнего покрытия для шатровой крыши
Внешняя отделка крыши может быть любой, но при выборе учитывается крутизна скатов:
- от 12 и до 80 градусов - металлопрофильные покрытия, ондулин, гибкая черепица;
- от 30 градусов - керамическая черепица.
Верхнее покрытие на шатровые кровли укладывается особым образом - с середины. Для определения середины от пика к мауэрлату прокладывают маркировочный шнур. При расчётах нужно добавить не менее 15% запаса для материалов, что ложатся внахлёст, и 20% запаса на отход.
Выбор внешнего покрытия достаточно широк
Доборные элементы для шатровой крыши
Кровельный конёк - это верхняя деталь кровли, располагающаяся по рёбрам пересечения скатов.
Конёк выполняет как защитную, так и декоративную функцию
Основное назначение конька - перекрывать зазоры между скатами и обеспечивать защиту межкровельного пространства от влаги, мусора и насекомых. Второстепенная функция - декоративная. Грамотно смонтированная коньковая планка также будет залогом хорошей подкровельной вентиляции, ведь именно через конструктивный зазор между кровлей и плоскостью конька осуществляется воздухообмен.
Крепёжные элементы
Помимо большого количества элементов из древесины, понадобятся металлические крепления - анкерные болты, саморезы по дереву и гвозди. Профессионалы советуют выбирать плавающие крепления. Это касается соединений стропил с мауэрлатом. Таким образом, крыше не будет страшна естественная усадка дома из дерева или брёвен.
Для устройства шатровой крыши кроме деревянных потребуются металлические крепления
Установка аэраторов
Отсутствие кровельной вентиляции может привести к печальным последствиям. Под крышей накапливается сырость, кровельный материал начинает разрушаться и протекать. Чтобы избежать подобных проблем, на кровле устанавливают специальные вентиляционные каналы, или аэраторы. Благодаря им воздух свободно циркулирует под кровлей, избыточная влага испаряется, и кровельный пирог остаётся сухим.
При обустройстве мансарды аэраторы не только рекомендуются, но и необходимы. Обычно они сделаны из прочного пластика. Аэраторы бывают коньковые (непрерывные) или точечные.
Коньковый устанавливается по всей протяжённости конька и выглядит как угловой элемент с отверстиями, прикрытыми барьерами от мусора и насекомых. Установка его достаточно проста и рекомендуется для кровель с уклоном 12–45 градусов.
Коньковый аэратор устанавливается по всей длине конька
Точечный аэратор монтируется на отдельных участках - на скатах или коньках на расстоянии 0,5–0,8 м от горизонтальных рёбер. Он напоминает вентиляционную трубу с защитным колпаком. С кровлей его соединяет плоское основание или юбка.
Строительство шатровой крыши - задача не из лёгких. Неточности в расчётах или нехватка знаний станут фатальными при постройке столь сложной конструкции. Поэтому перед началом работ следует трезво оценить свои возможности и тщательно изучить матчасть. И тогда результат будет удовлетворительным.