Проектирование четырехскатной крыши учитывает все возможные нагрузки, которым она подвержена. На первом этапе разработки необходимо установить угол наклона кровельных скатов, что является критически важным для общей конструкции и ее долговечности.
РАЗНОВИДНОСТИ ЧЕТЫРЕХСКАТНЫХ КРЫШ
Существует три основных типа четырехскатных крыш:
- ✅ Вальмовая крыша. В этой конструкции имеется конек, а вальмы наклонены, замещая вертикальные фронтоны. В профиль ей присуща трапециевидная форма, а в анфас – треугольная форма.
- ✅ Шатровая крыша. В этой конструкции отсутствует конек, и все четыре вальмы выполнены в виде равнобедренных треугольников, сходящихся в одной общей вершине. Такую конструкцию чаще всего используют для зданий квадратной формы, однако ее можно использовать и для прямоугольных строений, где противолежащие вальмы будут симметричны, а соседние – различаться по размеру.
- ✅ Полувальмовая крыша. В этой конструкции боковые скаты представляют собой прямоугольники с отрезанными верхними углами, а полувальмы находятся на местах фронтонов. Короткий треугольный скат, исходящий от конька, создает широкий свес, под которым располагается усечённый фронтон, который продолжает капитальную стену.
- ✅ Ломаные (или мансардные) крыши также могут иметь четыре ската, при этом количество ломаных скатов может быть произвольным: один, два, или даже все четыре.
Также возможны более сложные конфигурации четырехскатных крыш, которые являются комбинацией основных типов.
УСТРОЙСТВО И РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ
При проектировании четырехскатной крыши необходимо учитывать следующие факторы:
- Количество снега, который выпадает в регионе в зимнее время, представляет собой главный показатель для расчета несущей способности крыши.
- Вес кровельного покрытия и других материалов, таких как утеплители и обрешетка.
- Ветровую нагрузку, оказываемую на крышу в зависимости от характеристик местности.
ВАЖНО! На основании этих показателей определяется нагрузка на крышу, необходимая несущая способность, мощность стропил и расстояние между ними. Специалисты рекомендуют при выборе сечения стропил закладывать запас прочности от 1,4, чтобы учесть возможные воздействия и повысить долговечность конструкции.
На данном этапе также необходимо определить и рассчитать угол наклона скатов крыши. Рекомендации следующие:
- При высокой ветровой нагрузке лучше использовать небольшой уклон кровли, так как крутая крыша обладает высокой парусностью;
- В случаях сильного снега и дождей рекомендуется максимальный угол наклона (до 60 градусов), чтобы избежать задержки воды и снега;
- Если планируется использование чердака или мансарды как жилого помещения, стоит использовать большой угол наклона. Также допустимо применение ломаной кровли для такого пространства.
Угол наклона также влияет на выбор кровельных материалов:
- ✅ Для профлиста, металлочерепицы и кровельной стали рекомендуется угол наклона от 14 до 60 градусов;
- ✅ Для шифера и рулонных материалов угол наклона должен составлять от 8 до 18 градусов;
- ✅ Черепица требует угла наклона от 30 до 60 градусов.
Оптимальный угол наклона для универсального применения составляет от 8 до 14 градусов, что позволяет использовать профильный металл, шифер, мягкую кровлю и рубероид. Для рулонных материалов подходят крыши с минимальным углом наклона или плоские конструкции.
СОВЕТ! При определении угла наклона важно учитывать, что на крутых скатах потребуется больше кровельного материала. Это необходимо предусмотреть уже на этапе проектирования.
Следующий этап – это определение высоты конька, которую рассчитывают, используя значение угла наклона и известное расстояние от мауэрлата до стойки, на которую опирается конек. После получения высоты конька, длины стропильных ног определяются по теореме Пифагора.
При проектировании необходимо также определить тип стропильной системы, которая может быть висячей или наслонной. Для небольших по площади строений и верхних секторов ломаных крыш предпочтительнее использование висячих стропил. В остальных случаях рекомендуется наслонная конструкция, где стропильные ноги опираются не только на мауэрлат и конек, но и на дополнительные вертикальные стойки, расположенные во внутреннем пространстве чердака.
При больших площадях крыши предпочтительны сборные стропила.
- Мауэрлат – это опорный брус, уложенный поверх стен по всему периметру здания.
- Конек – элемент для вальмовых и полувальмовых крыш (у шатровых конструкций отсутствует).
- Диагональные стропильные ноги, соединяющие углы здания с коньком или вершиной шатра – накосные стропила.
- Рядовые стропила.
- Угловые короткие стропила (нарожники) служат дополнительной опорой для накосных стропил, одним концом они упираются в мауэрлат, а другим – в накосное стропило.
- Балки перекрытия чердака.
- Боковые прогоны (используются для ломаных и вальмовых крыш большой площади).
- Вертикальные стойки.
- Дополнительные элементы, которые усиливают конструкцию: раскосы, подкосы и стяжки (ригели). Стяжки используются при изготовлении ферм для висячих стропил.
Угол наклона скатов и высота крыши
Угол наклона четырехскатной крыши выбирается исходя из норм снеговых и ветровых нагрузок, характерных для вашего региона. Чем выше снеговые нагрузки, тем выше следует поднимать конек конструкции, чтобы создать более крутой скат, что предотвратит задержку снега. В случае сильного ветра, напротив, конек опускают ниже, чтобы уменьшить площадь скатов и, следовательно, ветровую нагрузку.
При выборе угла наклона также учитываются эстетические и функциональные соображения. Эстетическая сторона заключается в том, что здание должно выглядеть пропорционально. Обычно предпочтительным выглядит здание с высокими крышами – 0,5-0,8 от высоты первого (или единственного) этажа.
Практические аспекты также важны. Если подкровельное пространство будет использоваться как жилое помещение, необходимо обратить внимание на высоту потолков, чтобы обеспечить комфортное использование. Для этого желательно иметь высоту не менее 1,9 м, что в свою очередь является допустимым для людей среднего роста. Если же ваши параметры выше 175 см, то высота пространства будет требовать увеличения.
С другой стороны, чем выше крыша, тем больше материала на ее строительство понадобится, что также требует внимания в расчетах. Важно помнить о том, что у кровельных материалов существуют минимальные и максимальные углы уклона, с которыми они эффективно работают. Если у вас есть особые предпочтения по выбору кровельного материала, данный аспект нужно учесть, так как он прямо влияет на высоту возведения стропильной системы четырехскатной крыши относительно стен.
Стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа
В случае строительства четырехскатной крыши наиболее распространены вальмовые конструкции. Центральная часть стропильной системы вальмовой крыши практически идентична системе двускатной крыши. Она может включать как наслонные, так и висячие стропила. Висячие стропила устанавливаются на месте — на крыше, и для этого часто достаточно двух человек. В то время как наслонные стропила, которые имеют форму треугольников, можно собирать на земле, а затем поднимать на крышу для установки, что снижает риск для рабочей бригады на высоте, но для этого требуется либо подъемная техника (кран), либо бригада из четырех и более человек.
Основные отличия стропильной системы вальмовой крыши заключаются в тех местах, где стропила укорочены (стропильные полуноги), образуя вальмы — треугольные скаты. Здесь устанавливаются диагональные стропила, которые также известны как накосные. Эти стропила опираются на наружные или внутренние углы здания и имеют большую длину, чем обычные стропильные ноги. Важно уделить особое внимание диагональным стропилам, так как они подвержены нагрузкам, в 1,5 раза превышающим нагрузку, которая приходится на соседние стропила. Поэтому угловые стропильные ноги должны быть усиленными и часто собираются из двух досок, с соединением по ширине при помощи гвоздей. Дополнительные стойки и укосы, называемые шпренгельным блоком, устанавливаются для поддержки диагональных стропильных ног.
Ещё одной особенностью стропильной системы четырехскатной крыши вальмового типа является то, что мауэрлат устанавливается по всем четырем внешним стенам здания, что отличается от двускатной крыши, где он расположен всего по двум длинным сторонам.
Мауэрлат — это элемент кровельной системы здания, представляющий собой брус или бревно, уложенное по периметру наружной стены. Он служит в качестве крайней нижней опоры для стропил, что делает его важным элементом в добросовестной конструкции крыши.
Диагональные стропила
Как уже упоминалось, накосные (угловые) стропила несут повышенную нагрузку от укороченных стропил боковых скатов и от вальм. Кроме того, длина диагональных стропил в вальмовой конструкции обычно превышает стандартную длину пиломатериалов, составляя больше 6 метров, поэтому они изготавливаются слаженными (склеенными) или спаренными. Это обусловлено решением двух задач: получение балки необходимой длины и увеличение ее несущей способности, поскольку две спаренные доски выдерживают большие нагрузки по сравнению с одной цельной доской того же сечения. Более того, для накосных стропил используют древесину такого же класса, что и для обычных стропильных ног, что представляет собой как дешевое, так и эффективное решение.
Если используются спаренные балки, диагональные стропила обычно укрепляют установкой подкосов и/или шпренгелей (стойки).
- Если длина балки составляет до 7,5 м, достаточно одной подкосы, упирающейся в верхнюю часть балки;
- При длине от 7,5 м до 9 м устанавливается дополнительная стойка или шпренгель, которые располагаются внизу, на 1/4 длины стропила;
- При длине наклонного стропила более 9 метров, требуется третья промежуточная опора — стойка, которая поддерживает середину стропильного прогона.
Разновидности вальмовых крыш
На первый взгляд может показаться, что четырехскатная крыша не имеет большого разнообразия, однако существует множество нюансов конструкции, которые могут обеспечить разнообразие в этих крышах.
Полувальмовая крыша или голландская вальма характеризуется укороченными скатами и вертикальными фронтонами. Этот вид предпочтителен для домов с мансардами, так как он обеспечивает максимально возможное пространство и упрощает установку окон в мансарде.
Классическая вальмовая или шатровая крыша предполагает четыре одинаковых ската, сходящихся в одной точке. Такой тип конструкции может устанавливаться на здания квадратной формы. В этом случае стропильная система включает 4 диагональных стропила, расположенных под углом в 30 градусов.
Еще одним вариантом вальмовой крыши является так называемая американка, которая пользуется популярностью у владельцев мансардных этажей. Для стропильной конструкции такой крыши характерна установка поперечных затяжек и дополнительных креплений ригелей.
Существует также вариант вальмовой кровли с кукушкой. Декоративный аспект такой конструкции может показаться главной ее особенностью, однако она несет в себе и практическую функцию: позволяет создавать дополнительные кладовки, ниши для хранения и даже санузел для мансарды.
У кукушек есть свои особенности: возможные ошибки в проектировке могут привести к водопроницаемости. Поэтому для разработки такого типа крыши рекомендуется привлечь профессионального архитектора, который составит грамотный проект.
Некоторые вальмы могут иметь козырьки, что летом придаст крыше привлекательный вид, а также защитит стены и вход в здание от осадков.
Ассиметричная вальма представляет собой решение для зданий с сложной архитектурой. В ее конструкции могут быть скаты с различными углами наклона и размером, что придаст оригинальность, но и потребует больше трудозатрат.
Наконец, вальмы могут быть и бесконьковыми. В классической конструкции конек является обязательным, так как в этой точке сходятся все крыши. Однако есть и конструктивные решения, где конек отсутствует. Это возможно в шатровых крышах, купольных симметричных кровлях или конструкциях крыши, имеющих шпиль с три-до восьми вальмами.
Материалы для вальмовой крыши
Для строительства вальмовой крыши используются те же материалы, что и для обычной, однако потребуются и некоторые дополнительные элементы.
Конечно, для стропильной системы необходимо использовать качественную древесину, которая должна быть тщательно просушенной. В качестве мауэрлата используется брус с сечением 150 х 100 мм, а для стропильной системы и конька — 150 х 50 мм.
Опытные строители, знающие, как построить такую крышу, рекомендуют использовать для стропильной системы одинаковые доски, желательно из одной партии. Для обрешетки обычно применяется доска размером 150 х 25 мм. Все деревянные элементы стропильной системы необходимо обработать антисептиками и антипиренами для защиты.
Кроме деревянных компонентов, вам потребуются также металлические крепления и кровельные элементы.
Металлические детали в вальмовой крыше включают различные уголки с разной направленностью. Также вам понадобятся скользящие крепления, которые располагаются внизу стропил и позволяют компенсировать естественные деформации при усадке.
Что касается кровельных материалов, актуально использовать качественный утеплитель и пароизоляционную пленку. Для наружного покрытия предпочтительно использовать мягкую кровлю, так как она достаточно универсальна даже для крыш с замысловатой геометрией. Под мягкую кровлю укладывают фанеру или ОСБ.
Материалы для изготовления стропильной системы
При создании четырехскатной кровли своими руками чаще всего используют пиломатериалы из древесины хвойных пород, таких как лиственница или сосна. Важно внимательно относиться к выбору сорта древесины – пиломатериалы не должны содержать дефектов, влияющих на их прочность и долговечность.
Влажность древесины должна составлять не более 18-22%. Если влажность выше, то доски и брус следует подсушить перед использованием, чтобы избежать деформации кровельной конструкции в будущем.
Оптимально для создания стропильной системы использовать прямоугольный брус, сечение которого определяется расчетами проекта. В качестве альтернативы может быть использована доска сечением 50×100 или 50×200 мм. В случае необходимости, возможно применение сдвоенных досок.
Для повышения прочности конструкции многоскатной крыши используют стальные элементы, которые фиксируют стропила и сохраняют их взаиморасположение. Стальные детали также могут выполнять функции опор для наиболее нагруженных коньковых прогонов. Комбинированные конструкции отличаются высокой прочностью и долговечностью.
Особенности возведения вальмовой крыши
В качестве опоры для крыши с четырьмя скатами служит мауэрлат, установка которого подробно описана в инструкции по возведению двускатных крыш. Характерной особенностью вальмовых крыш является то, что мауэрлат укладывается на все четыре внешние стены здания.
При разработке четырехскатной крыши стоит отметить, что ключевой особенностью конструкции является наличие диагональных стропил, которые соединяют конек и углы строения. Эти стропила берут на себя максимальную нагрузку.
Крайне важно правильно выполнить разметку для диагональных стропил и конькового прогона, а также опор, чтобы обеспечить абсолютную симметричность конструкции. Это позволит равномерно распределить нагрузки на крышу и предотвратить ее деформацию.
После установки мауэрлата устанавливаются опоры под коньковый прогон, который должен быть зафиксирован строго горизонтально на необходимой высоте, указанной в проекте. К коньковому прогону будет прикреплены диагональные стропила, выполненные из бруса или двойной доски.
Чтобы обеспечить необходимую длину диагонального стропила, иногда требуется создавать их из двух частей. Для разгрузки места стыка рекомендуется установить опору.
Наибольшей жесткости конструкции можно достичь, если стык с опорой будет находиться на расстоянии, равном четверти длины стропила от его верхней части, которая закрепляется на коньке. В общем, для монтажа диагональных стропил лучше всего использовать сборные (клееные) стропильные ноги, так как они отличаются высокой прочностью и идеальны для создания сложных конструкций.
После установки основной конструкции, которая состоит из конькового прогона и диагональных стропил, монтируются стропила для установки обрешетки. К особенностям вальмовых крыш относится использование не только полноразмерных стропильных ног, которые крепятся верхней частью к коньку (центральным стропилам), но и нарожников – угловых стропил, упирающихся в верхний торец в диагональные стропила.
Длина нарожников уменьшается по мере приближения к углу треугольного или трапециевидного ската. Шаг расположения стропильных ног определяется на этапе проектирования, при этом на каждом скате, независимо от длины, должно быть установлено не менее трех центральных стропил.
Чтобы обеспечить жесткость всей конструкции, устанавливаются нужные опоры, затяжки и раскосы. Завершающим этапом является монтаж обрешетки. Устанавливаются гидроизоляционные пленки, кровельные материалы. Изнутри крепится утеплитель и пароизоляция. Если планируется использование пространства под крышей как жилого помещения, необходимо особое внимание уделить теплоизоляции и вентиляции крыши. Также нужно правильно спроектировать и монтировать мансардные окна.
Подробности того, как построить четырехскатную крышу самостоятельно, можно просмотреть в тематическом видео.
Четырехскатная крыша своими руками
Обустройство вальмовой крыши — процесс достаточно трудоемкий, поэтому к каждому этапу ее монтажа следует подходить серьезно и следовать всем правилам установки.
Порядок монтажа вальмовой крыши:
- Расчет необходимых материалов для установки стропильной системы, подкладочных слоев и внешнего покрытия;
- Подготовка всех необходимых инструментов для работы;
- Распил досок для стропильной системы;
- Установка стропильного каркаса;
- Укладка слоев кровельного пирога;
- Монтаж внешнего покрытия;
- Установка доборных элементов.
Кроме того, необходимо обеспечить вентиляционные и при необходимости дымовые выходы, чтобы поддерживать оптимальный климат в подкровельном пространстве и в самом здании.
Последовательность этапов монтажа вальмовой крыши обуславливает надежность и прочность всей конструкции.
Для монтажа крыши требуется совершить ряд действий:
- Установить мауэрлат. Не забудьте, что под брус мауэрлата нужно уложить гидроизоляцию;
- Установка крепежных элементов: вертикальных стоек, которые прикрепляются к центральной балке внизу конструкции;
- На стойки крепится коньковый брус;
- Установка диагональных стропил. Брусками стропил закладываются края в вертикальные балки, а другой конец укладывается на угол стены;
- Крепление центральных, промежуточных и коротких стропил к коньку. Стропильные брусья прикрепляют к мауэрлату методом врубки, расстояние между стропилами составляет до 70 см;
- Установка обрешетки с учетом труб, окон и других необходимых элементов;
- Установка пароизоляционной пленки.
- Крепление контробрешетки;
- Наложение теплоизоляционного слоя;
- Крепление гидроизоляции;
- Укладка кровельного покрытия.
При соблюдении правил крепления элементов и верной укладки слоев пирога можно создать надежную защиту для своего дома.
Вы можете рассчитать свою вальмовую крышу с помощью онлайн-калькулятора.
Крыша четырехскатная своими руками: чертежи и фотографии представлены ниже.
Монтаж обрешетки, пароизоляции, гидроизоляции
Создание различных слоев четырехскатной крыши требует особого внимания к каждому этапу работы.
Каждый укладываемый слой выполняет свою функцию, все слои в совокупности образуют единую систему, обеспечивая защиту сооружения.
Укладка обрешетки
Обрешетка представляет собой деревянную конструкцию, состоящую из брусьев, которые располагаются поперек стропильных ног. Идеальным сечением брусков обрешетки считается 50х50 мм.
Перед монтажом доски обрешетки требуют обработки антисептическими средствами.
Обрешетку устанавливают либо сплошным слоем, либо с шагом 100-150 мм (в зависимости от типа внешнего покрытия).
Крепить обрешетку нужно гвоздями.
Монтаж пароизоляции
Пароизоляционная пленка монтируется для того, чтобы предотвратить попадание влаги в теплоизоляционный слой. Пленка пароизоляции крепится к доскам обрешетки методом степлерования с нахлестом. Места нахлеста должны быть заклеены скотчем.
Необходимо следить за тем, чтобы пленка плотно прилегала к доскам. В местах установки труб или окон можно использовать каучуковые или полиуретановые клеевые ленты.
Пароизоляционный материал не должен огибать доски обрешетки, чтобы избежать образования мест для накопления воды.
Водяные пары имеют высокую проникающую способность, поэтому монтаж пароизоляции является очень важным этапом работ.
Установка гидроизоляции
После монтажа утеплителя ориентируют гидроизоляцию. Гидроизоляционный материал предотвращает попадание влаги, скапливающейся в подкровельном пространстве, внутрь кровельного пирога. Гидроизоляцию укладывают внахлест, а стыки проклеивают.
Особенно важно правильно установить пленку в коньковой части крыши. Так как коньковая область больше всего подвержена накоплению конденсата.
Значение каждого этапа по монтажу крыши вальмовой конструкции невозможно переоценить, и отказываться от какого-либо элемента недопустимо.
Вальмовые крыши зарекомендовали себя как одни из самых прочных и долговечных. Такие конструкции создавались и несколько сотен лет назад, и они показали свою надежность и выносливость.
Несмотря на сложность конструкции, монтаж может осуществляться самостоятельно, главное – соблюдать последовательность действий на каждом этапе работ и выбирать качественные, надежные материалы, так как крыша должна защищать дом не один десяток лет.
