Как самому сделать чертеж четырехскатной вальмовой крыши и сделать все расчеты при проектировании

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

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

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

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

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

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

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

Некоторые рекомендации по монтажу наслонных стропил:

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

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

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

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

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

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

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

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

Подготовка: проектирование, расчеты, инструменты, материалы

конструкция имеет много сложных элементов, которые нужно идеально подгонять

Для того, чтобы начать строительство требуется использовать готовый чертеж.

В нем должны быть указаны все точные размеры (длина, толщина) балок, а также материалы, которые будут применяться для кровли. Чертеж делается на основе конструкции стен, а также из расчетов погодных условий в регионе (осадки и ветер).

Хорошим вариантом при проектировании считается использование 3D модели крыши, особенно если она имеет ломанную форму. При расчете рисуется схематическое изображение кровли, которое требуется разделить на простые геометрические фигуры. Это поможет более правильно рассчитать необходимые материалы.

Например, при большом количестве снега зимой следует делать более крутой наклон, но при этом возрастает парусность конструкции, из-за чего сопротивление ветру будет ниже. Также на кровельных материалах указывается допустимый угол наклона, при котором их можно использовать.

Для постройки требуется:

• пила по дереву с разным сечением зубьев;
• стамески;
• молотки;
• болгарка (для обрезки анкерных креплений);
• дрель с набором длинных сверл по дереву;
• рубероид для гидроизоляции балок;
• анкерные крепежи и гвозди;
• кровельный материал.

А также деревянные балки под:

• мауэрлат (не меньше 150 мм);
• перекрытия (от 200 мм);
• прогоны и подкосы (50х150 мм);
• диагональные стропила (100х150 мм);
• ригеля (50х200 мм);
• подвесные стойки (25х150 мм).

Также в зависимости от конструкции крыши могут пригодиться металлические скобы и саморезы.

Стропила и опорные элементы

Вальмовая стропильная система несколько отличается от двухскатной, усложненная конструкция скатов требует большего числа элементов. В нее входит:

Элементы стропильной системы вальмовой кровли

• Коньковый прогон. Брус, на котором соединяются стропильные пары.
• Диагональные стропила. Четыре стропильные ноги, образующие ребра вальм. От окончания конька они отходят к угловым соединениям мауэрлата, соединяясь с мауэрлатом. Их длина больше, чем у рядовых стропил, поэтому для их изготовления используют сдвоенные доски или материал большего сечения. Интересно, что угол расположения диагональных стропильных ног более пологий, чем у промежуточных, про это нельзя забывать, составляя чертежи.
• Промежуточные или рядовые стропила. Стропильные ноги, которые верхушкой фиксируют на коньковом прогоне, а концом на мауэрлате.
• Центральные рядовые стропила. Шесть стропил, которые стыкуют с окончанием конька и диагональной стропильной ногой. Трудоемкий узел стропильной системы, монтаж которого требует внимания и точной разметки.
• Короткие ноги или нарожники. Короткие стропильные ноги не соприкасаются в верхней части с коньком, их крепят на диагональные стропила. Чем ниже находится нарожник, тем меньше его длина.
• Затяжка. Перемычка между рядовой стропильной парой, изготовленная из бруса. Затяжку, расположенную в верхней части кровли, под самым коньком, называют ригелем. А в качестве нижней затяжки, фиксируемой в основании стропил, используют балки перекрытия.
• Стойка. Вертикально установленный брус, который поддерживает конек, перенося вес кровли на несущие перегородки. В некоторых вариантах стропильной системы стойки устанавливают в средней части стропил, чтобы освободить центр мансардного помещения.
• Подкос или подстропильные ноги. Опоры, фиксируемые перпендикулярно стропилам. Подкос защищает стропила от провисания, он необходим, если длина скатов крыши более 4,5-5 м.
• Шпренгель. Шпренгельной фермой называют устройство, которое необходимо для поддержки диагональных стропильных ног. Она состоит из двух балок: одна соединяет две стороны мауэрлата, а вторая упирается в первую и диагональное стропило.

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.

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.

Этапы постройки четырехскатной крыши

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Монтаж вальмовой кровли

Сборка стропильной системы такой крыши — довольно сложный процесс. Тем не менее в классической интерпретации процесс доступен для исполнения своими руками. Нужно сразу оговориться, что самостоятельная сборка не является препятствием для приглашения одного или двух помощников.

Монтаж вальмовой стропильной системы производится следующим образом:

1. Укладка и крепление мауэрлата. Под ним нужно проложить гидроизоляцию из рубероида поверх стены здания. По углам мауэрлата устанавливаются четыре укосины для усиления конструкции в продольном направлении.
2. Установка и временное крепление стоек. Их нужно поставить на лежень.

Стойки монтируются на лежень и укрепляются временными подкосами до тех пор, пока не будут установлены все диагональные стропила

Положение диагональных стропил окончательно устанавливает форму всех скатов

Готовая стропильная система далее обивается обрешёткой, на которую монтируется кровельный пирог и финишное покрытие

При монтаже стропильной системы применяются различные виды дополнительных креплений. Их производят промышленным способом специально для различных узлов и соединений.

Элементы крепежа стропил позволяют обеспечить необходимую прочность и высокое качество монтажа

По окончании сборки стропильной системы формируется кровельный пирог и устанавливается финишное покрытие кровли выбранным материалом.

При выборе угла наклона вальмовой крыши обычно исходят из эстетических соображений, заботясь о внешнем виде здания. Можно сначала выбрать уклон скатов, а потом рассчитать высоту конька, а можно, наоборот, задаться положением конька и исходя из этого рассчитать угол между стропилами.

Повышенная трудоёмкость исполнения вальмой крыши многократно компенсируется её высокими прочностными характеристиками и завидным дизайном. Если внимательно разобраться с конструкцией и понять назначение каждой детали или узла, нет ничего невозможного для построения стропильной системы самостоятельно. Успехов вам!

Проектирование крыши

При разработке кровельной конструкции необходимо учитывать возможность ее противостояния большому количеству снега, сильным порывам ветра. Возводимая кровля должна быть достаточно устойчивой, чтобы можно было в течение нескольких лет обойтись без ремонта.

Длительность срока эксплуатации кровельного пирога в значительной мере определяется типом и качеством использованного в качестве кровельного покрытия материала. Однако проблемы могут касаться и других областей. Например, обрешетка может быть поражена гнилью.

В любом случае предварительный расчет при строительстве кровли необходим.

Другой тип четырехскатной кровли – шатровая. Она состоит из четырех равнобедренных треугольников, что дает возможность использовать значительно меньше строительного материала. На этапе расчетов определяют также угол наклона скатов. Данный показатель зависит от нескольких факторов и параметров и выбирается в зависимости от назначения помещения чердака. Величина угла может варьироваться в диапазоне 5–60 градусов.

При выборе угла наклона следует учитывать также климатические особенности региона. При наличии сильных ветров и небольшом количестве осадков рекомендуется устройство скатов под минимальным углом. Если для региона характерно большое количество дождя и снега, оптимальным выбором является угол наклона 45–60 градусов.

Есть определенные правила, руководствуясь которыми, можно правильно сориентироваться при выборе типа покрытия для кровель с различными углами наклона скатов.

Если величина угла колеблется в пределах от 8 до 18 градусов, то рекомендуется применять рулонные материалы или шиферные листы.

Величина от 14 до 60 градусов требует применения кровельной стали или асбестоцементных листов.

При угле наклона от 30 до 60 градусов подойдут различные типы черепицы или других штучных кровельных материалов. Выбирая угол наклона четырехскатной кровли, надо учитывать то обстоятельство, что крутая крыша требует расхода большего количества кровельного материала – следовательно, больших финансовых вложений.

Выбрав угол, надо приступать к расчету высоты конька. Для этого следует использовать тригонометрическое выражение для прямоугольных треугольников.

Затем можно приступать к составлению проекта. Его начинают с расчета системы стропил.

Определение сечения элементов конструкции производится в результате анализа величины потенциальных нагрузок, которые будут на них оказываться. При этом учитывают и интенсивность ветров, и максимально возможное количество снега, и наклон скатов.

Помимо этого следует учитывать стропильный шаг и объективно оценивать несущую способность стропильных брусьев. На стадии проектирования выбирают также тип конструкции. На данном этапе не только определяется, будут ли стропила наслонными или висячими, но также решается вопрос о необходимости использования дополнительных элементов.

Значительно сократить оказываемую на стропила нагрузку можно в результате использования раскосов. Применение затяжек придает конструкции дополнительную прочность и препятствует ее расшатыванию.

Порой пиломатериалы в пределах стандартных размеров не дают возможности достичь требуемого результата. В этом случае разрабатываются меры для изменения их размеров.

К примеру, можно увеличить длину стропила, балки соединять параллельно. Рекомендуется также использование наборных (склеенных) стропильных ног, которые отличаются повышенной прочностью по сравнению с обычными и с успехом применяются при создании достаточно сложных конструкций.

Для возведения четырехскатной кровли необходимо как точное проектирование, так и составление чертежа.

Обрешетка под металлочерепицу

Металлочерепица — достаточно жесткий материал, потому под нее делают разреженную обрешетку, которая состоит из планок, которые расположены вдоль свеса крыши.

Из какого материала

Если кровля из металлочерепицы имеет простую конструкцию, на обрешетку идет дюймовая обрезная доска(24-25 мм толщиной) шириной 100 мм. На кровлю сложной формы или в регионах с большими снеговыми нагрузками лучше использовать доску 32 мм толщины или брус 50-50 мм. Брус используют и при большом расстоянии между стропилами (более 80 см).

Шаг обрешетки

Монтаж металлочерепицы на кровлю имеет одну важную особенность. В профиле есть самое прочное место — под ступенькой волны в ложбинке. Именно сюда и надо закручивать саморез. Обрешетку надо сделать так, чтобы середина планки находилась как раз под этим местом. Именно это и вызывает трудности: профили имеют разные размеры, следовательно, под каждый из них требуется свой шаг установки планок обрешетки. Эту величину можно определить, измерив уже имеющийся материал, но, обычно, этот параметр указывается в инструкции к металлочерепице.

Пример обрешетки под металлочерепицу

Есть несколько важных моментов устройства обрешетки под металлочерепицу

Обратите внимание, что первая планка вдоль свеса имеет большую толщину, чем все остальные — к выбранной толщине планки добавляют высоту ступеньки для данного профиля. Кроме того эта планка делается шире, чем все остальные  — к ней будет крепиться капельник, который закрывает срез, защищая древесину от осадков

Влияние на стропильную систему

Когда выстраивается четырехскатная крыша своими руками, необходимо учесть, что на систему будут воздействовать не только временные, но и постоянные нагрузки. К последним относятся кровельный материал, стропильная система и теплоизоляция.

Среди временных нагрузок можно выделить снег, вес оборудования, ветер, вес мастеров, которые будут производить обслуживание. Если уклон крыши меньше 60 градусов, то нагрузка от снега должна быть равна 180 килограммам на квадратный метр. Однако в разное время этот показатель может увеличиваться до 400 килограмм на квадратный метр. Когда выстраивается четырехскатная крыша своими руками, уклон которой превышает 70 градусов, то нагрузка, которая могла бы оказываться снегом, не учитывается. А вот что касается ветровой нагрузки, то для описанных областей она составляет 35 кг на квадратный метр. Если система обладает уклоном меньше 30 градусов, то условно считается, что сила ветра не будет оказывать влияния. Вес укрывного финишного материала необходимо определить методом умножения удельного веса материала на площадь кровли. Вес сопутствующего оборудования высчитывается в каждом случае отдельно.

Двухскатная крыша: достоинства и недостатки

Как можно догадаться по названию двускатная крыша – это конструкция, состоящая из двух скатов, что опираются на несущие стены здания, соприкасаясь друг с другом в верхней точке в коньке. Альтернативное название – щипцовая крыша. Фронтон – это треугольная часть дома, что образуется в результате соприкосновения двух скатов. Данная конструкция имеет ряд достоинств, например, во фронтоне можно соорудить полноценное окно, через которое в чердачное или мансардное пространство будет попадать естественное освещение.

В то же время большинство экспертов уверено в том, что двускатная конструкция крыши уже себя изжила, так как она имеет не привлекательный внешний вид. Однако есть несколько систем и специальных приемов, с помощью которых можно добиться привлекательного и оригинального внешнего вида. Среди них:

• Создание асимметрической двускатной конструкции, где скаты имеют разную длину и устанавливаются под определенным углом. При разном угле наклона можно не только повысить энергоэффективность постройки, но более удачно спланировать подкровельное пространство.
• Каждый из скатов может иметь симметричный излом в центральной части, благодаря чему образуется ломаная (мансардная крыша) имеющая ряд достоинств и позволяющая создать полноценное жилое пространство.
• При создании скатов разного уровня и монтаже слуховых, а также мансардных окон можно создать привлекательную конструкцию с оригинальным дизайном.

При выборе конструкции крыши нужно рассмотреть достоинства и недостатки, как двускатной, так и четырехскатной крыши. Что касается преимуществ двускатной конструкции, то они следующие:

• Практичность. Свободное пространство под крышей можно активно использовать, оборудовав там большой чердак или мансарду.
• Длительный период эксплуатации, высокая надежность.
• Простые расчеты, провести которые можно самостоятельно.
• Возможность самостоятельного монтажа.
• Невысокая стоимость, дешевле только односкатная крыша, используемая для временных и хозяйственных построек.
• Простота в эксплуатации и ремонте.

Что касается негативных моментов обустройства двускатной конструкции крыши, то к ним относятся:

• Высота конструкции и углы наклона скатов напрямую зависят от размеров дома. Чем больше постройка, тем сложнее и дороже произвести обустройство крыши.
• При оборудовании мансарды стоимость работ возрастает, так как нужно качественное утепление и изоляция конструкции.
• Мансарда нуждается в установке дорогостоящих мансардных окон.