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.
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
На одном из этапов проекта строительства частного дома за городом вы задумаетесь о форме крыши. Вальмовая или шатровая крыша наиболее популярна в настоящее время. Ее внешний вид и конструкция напоминают шатер. Данная крыша имеет свои плюсы и минусы. Для монтажа и установки данной вам не придется нанимать специалистов. Вы легко сможете собрать каркас крыши своими руками. Для этого вам нужно уметь производить расчеты и иметь представление о конструкции и механизме . Необходимо помнить, что крыша крепится точно так же, как и прочие конструкции. Для большей уверенности можете позвать помощника.
Основным плюсом конструкции шатровой крыши является аэродинамика, она противостоит сильным порывистым ветрам. Воздушные потоки будут уходить по скатам, не причиняя при этом вреда, и не заходя даже на чердак.
Основной минус такой крыши – это сложный каркас, его листовая установка и то, что очень малы. Конечно, площадь чердака равна площади потолка, но полезный объем комнаты очень мал.
Механизм шатровой крыши классического типа представляет собой специальную пирамиду с квадратным либо прямоугольным основанием. Треугольные скаты и трапециевидные, как правило, опираются на либо выходят за их пределы.
Главная схема шатровой кровли дома довольно проста, и рассчитать ее можно различными способами. Шатровая крыша устанавливается с использованием системы и таблицы Пифагора. И у вас не составит особого труда сосчитать площадь скатов и вальм, но расчет расположения и монтажа накосных и рядовых стропил отнимает достаточно много времени.
Строительство шатровой крыши начинается со сборки . После этого . Механизм стропильной системы довольно сложный. Ниже рассмотрим более подробно как сделать каркас, произвести расчет и сделать кровлю.
Изготовление и установка крыши идет по следующим правилам:
- Для строительства коньковой системы и используют одно и то же дерево и материал.
- Промежуточные доски обладают более крутым углом наклона, и размер их должен быть не меньше 50х150 мм.
- Короткие детали и элементы закрепляются к угловым компонентам стропил, а не к коньковой доске.
- При строительстве в конструкции применяют промежуточные центральные стропила, закрепленные на коньковой доске.
- И упираться они должны в верхний конец обвязки либо в коньковую доску.
Для монтажа и установки шатровой крыши своими руками, нужно представить себе определенный каркас крыши дома и сделать предварительный чертеж.
На чертеже должны быть зафиксированы следующие элементы шатровой крыши:
- центральная часть конструкции — конек, является несущей осью;
- накосные стропила- силовые компоненты стропильной , один конец будет выступать за пределы дома, а другой – крепится на коньке;
- стропила центрального типа крепятся на концах конька и выводятся на все стены;
- промежуточные стропила, отходящие от конька, должны идти строго по скатам;
Шатровая кровля своими руками
Установку и монтаж шатровой кровли необходимо делать до укладки потолка.
В начале работ по всему периметру дома укладывается брус для более равномерного распределения массы по всей поверхности. Его еще называют мауэрлат. Его необходимо закрепить на дома с помощью специальных шпилек.
- разметить ось с торца каркасного дома по верхней обвязке;
- рассчитать половину толщины конькового бруса и отметить место установки первоначального элемента системы стропил;
- один конец замерной рейки приложить к отмеченной линии и отметить место промежуточного стропила;
- для расчета свеса стропил, один конец нужно поставить на свес крыши, а второй – на угол с внешней стороны стены дома;
- рассчитать расположение прочих элементов стропил центрального типа можно с помощью перемещения рейки по боковой стене дома и разметкой положения каждого стропила;
- на остальных углах повторяется то же самое;
- материалы для кровли купить вы сможете в специальных строительных магазинах. На сегодняшний день на рынке представлен широкий выбор кровельных покрытий оптимального качества по доступной цене.
Расчет элементов шатровой крыши
Для данного расчета вам понадобится специальная замерная рейка
. Она выполняется из стандартной шириной 5 см. Существует специальная таблица соотношений длины и расположения стропил.
Благодаря этим данным, которые подробно представлены в таблице, длина ноги стропил является произведением промежуточного либо углового коэффициента ее проекции. Для увеличения точности и достоверности расчетов обязательно пользуйтесь данной таблицей. Рассмотрим пример крыши, вы замеряли при помощи рейки горизонтальную проекцию стропил промежуточного типа.
По таблице вы найдете угол наклона, который подойдет под ваш случай, и умножите данные.
Рассчитать длину свеса стропил вы сможете так же. Нужно умножить горизонтальную проекцию на определенный коэффициент. Также эти данные можно рассчитать и по теореме Пифагора для прямоугольного треугольника по формуле: a2+b2=c2. Где а и b – это горизонтальные и вертикальные проекции.
Угловые элементы
У всех стропил с одной стороны имеется косой срез, необходимый для крепления к коньковому брусу. Конек имеет специальный подрез с двойным скосом для более надежной фиксации деталей и элементов по углам дома.
А расчет стропил углового типа производится следующим образом:
- от угла нужно отмерять полную длину стропил;
- проекцией его будет являться произведение квадратов длин стропильных центральных проекций.
Полученное число нужно умножить на коэффициент, указанный в таблице, и получится длина углового стропила.
Затем рассчитывается площадь треугольных скатов. Вычисляются они также по теореме Пифагора. Чтобы упростить расчеты нужно представить скат в виде двух прямоугольных треугольников. Далее рассчитать по формуле площадь трапеции боковой поверхности крыши дома.
И уже в самом конце рассчитываем кровлю. Показатели всех площадей нужно суммировать, и получится минимальная площадь крыши.
Инструменты и строительные материалы
Для устройства конструкции шатровой кровли своими руками вам понадобятся специальные строительные инструменты и материалы, такие как: , электрический , пила ручная, гвозди и дюбели, молоток, рубанок, топор, электрическая дрель, брус и доски одной породы дерева, материал, стальные скобы.
Вы можете построить шатровую стандартного типа, либо удлиненной в одну сторону или в виде усеченной пирамиды.
Монтаж каркаса своими руками
Первоначально монтируются вертикали для конькового бруса.
После этого начинается установка диагональных стропил одинаковых по длине.
Далее идет установка накосных , а затем и рядовых с определенным шагом в 60 см, которые закрепляются при помощи врубки к коньку и . Вы можете делать врубку как своими руками, так и специальным электроинструментом.
Затем на диагональных направляющих закрепляются нарожники, для связки накосных брусьев и мауэрлата под определенным углом относительно конька крыши.
Важный момент, рядовые брусья ни в коем случае не должны касаться точек соединения мауэрлата.
Усиление крыши напрямую будет зависеть от габаритов дома. Укладывается добавочный шпренгель, т.е. между смежными сторонами стропил. И уже на нем устанавливают стойку или шпренгельную ферму. При очень большой площади дома для диагоналей применяют двойные балки.
Шатровые крыши на домах привлекают внимание издалека. Лаконичность формы и кажущаяся простота крыши подкупает, поэтому возникающее желание сделать подобную крышу естественно. Что для строительства необходимо предусмотреть и как правильно возвести крышу.
Шатер или вальмовая крыша
Наиболее экономичным вариантом крыши частного дома, с точки зрения экономии материалов для строительства, является шатровая крыша. Скаты крыши выполнены в виде равнобедренных треугольников, образующих общую вершину, основанием крыши является квадрат.
Крыша в виде шатра является разновидностью четырехскатной крыши.
Кстати, другое название шатровой крыши это вальмовая крыша. Основанием вальмовой крыши является также прямоугольник, две боковые грани треугольные, а две остальные представляют трапецию.
Безупречная симметрия скатов и стропильной системы крыши требует точного расчета и скоординированности действий при ее возведении самостоятельно. Для того, чтобы смастерить такую крышу, необходимо изучить особенности ее конструкции.
Конструкции шатровых крыш
Основными элементами стропильной системы крыши в виде шатра являются:
Диагональные стропила, расположенные по углам каркаса крыши
Опорная балка мауэрлат, служащая опорой концов стропил
Укороченные стропила или нарожники, прикрепленные к накосным стропилам
Опоры подкосы
Дополнительные опоры (прогоны, ригели и лежни), создающие дополнительную жесткость крыше.
Тем не менее, сложное расположение элементов шатровой крыши и стропила создают востребованную устойчивую систему, которую используют при строительстве загородных домов. Естественно, для сооружения шатровой крыши требуется расчет, формулы которого основаны на тривиальных способах расчета треугольников.
Расчет шатровой крыши
Целью расчета шатровой крыши является нахождение объема материалов, необходимых для ее возведения (кровельный, подкровельный материал),
обрешетка и устройства стропильной системы по заданным параметрам. Кроме объемных параметров, производят расчет угла наклона ската и динамическую прочность всей системы.
Безусловно, по количеству параметров расчет достаточно объемен и сложен, поэтому рекомендуется воспользоваться он-лайн калькулятором.
В результате расчета будут получены следующие данные:
Углы наклона стропил боковых
Общая площадь поверхности кровли (с учетом свесов)
Длины диагональных, боковых и накосных стропил
Количество необходимых стропил для устройства системы
Объемы бруса для стропил (м3)
Количество рядов обрешетки.
Полученных данных достаточно для возведения шатровой крыши своими руками.
Возводим шатровую крышу
Сооружение шатровой крыши рекомендуется начинать с малых архитектурных форм, например, крыши открытой беседки или гаража. Отличный повод для изучения технологии возведения крыши и последующего усовершенствования полученных навыков в работе!
каркас
Каркас шатровой крыши имеет классически простую конструкцию и состоит из 4-х диагональных стропил и 8-и подкосов (по 2 подкоса на каждое стропило).
Монтаж крыши начинают с возведения каркаса. Необходимо помнить, что для деревянных домов каркас будет опираться на верхние венцы, для кирпичных домов и домов из пенобетона на мауэрлат.
установка мауэрлата и опорных брусьев
Существуют такие способы крепления мауэрлата:
С применением проволоки из стали
Используя строительные шпильки
С помощью анкерных болтов.
Крепление мауэрлата с применением проволоки производят путем закладки кусков стальной проволоки на расстоянии 20-30 мм. После высыхания кладки проволокой обвивают брус и закрепляют ее концы.
Строительные шпильки для крепления имеют Г-образную форму и максимальную глубину погружения в бетонную подушку до 450 мм. Для установки шпилек мауэрлат размечают и сверлят отверстия для установки. Затем шпильки устанавливают по месту и закручивают гайкой.
Полезные советы
Независимо от выбранного способа крепления мауэрлата при установке крепежа необходимо учитывать наличие гидроизоляционного слоя. Материал гидроизоляции прокалывают перед введением шпилек. После заливки бетоном необходимо прочистить резьбу шпилек до того, пока бетон не застыл.
Крепление мауэрлата с помощью анкерных болтов производят непосредственно в армопояс перед заливкой. Для разметки отверстий под анкерные болты подготавливают доску и размечают на ней места установки. Затем доску прикладывают к грани мауэрлата и высверливают отверстия согласно разметке. Подготовленный мауэрлат надевают на болты, подкладывают шайбу и закручивают гайку.
монтаж стропильной системы
Выровняв мауэрлат по периметру, можно переходить к установке стропильной системы – диагональных стропил, который располагают по диагоналям шатровой крыши. Для справки: основная нагрузка стропильной системы шатровой крыши приходится именно на диагональные стропила. Диагональные балки имеют значительную длину и соответственно вес.
Монтаж диагональных стропил производят по расчетной распорной или безраспорной схеме, по которой стропильная нога диагональной балки может упираться в мауэрлат или балку. Угол наклона диагональных стропил может составлять до 23°. Вторая пара диагональных стропил устанавливается аналогичным образом. После установки длинных диагональных стропил к ним примыкают по два коротких подкоса.
При работе может возникнуть необходимость стесывания верхней пласти накосной стропилы, которую требуется уложить на ребре под углом. Пласть, расположенную в ендове, стесывают желобком. Это позволяет проще производить укладку обрешетки.
Полезные советы
Согласно выбранному проекту все сопутствующие операции при возведении шатровой крыши – возведение обрешетки, устройство ендовы, обрамления труб и проемов производят при монтаже стропильной системы. Строгое соблюдение технологии возведения обеспечит хороший результат.
Выбор крепежа для возведения шатровой крыши
Выбору крепежа для возведения крыши необходимо уделить особое внимание.
Для соединения элементов стропильной системы будет задействован следующий металлический крепеж:
Перфорированные пластины зубчатые и гвоздевые
Скобы, хомуты, шурупы и гвозди
Уголки стальные перфорированные
Салазки и ползунки для крепления стропил.
Кроме того, могут потребоваться деревянные изделия:
Нагели и пластины
Треугольники бруски
Накладки при создании шипового соединения.
В древности наши предки сооружали свои жилища в форме шатров. Использовали для этого натуральные материалы: дерево, камень, шкуры животных и прочее. Современный шатровый дом представляет собой более фундаментальное строение. Оно имеет несколько разновидностей и наделено определенными техническими свойствами.
Готовый проект дома с шатровой крышей
Они могут быть двух типов:
- Полноценные, сооружаемые в форме шатра;
- Неполные, когда возводятся как обычное строение, у которого кровельная конструкция - шатровая.
Дома будут отличаться технологиями возведения и материалами, применяемыми в процессе работ.
Характеристики полноценных шатровых домов
Такие строения имеют . Довольно часто их можно встретить на дачных участках. Строительство экономичное, и сама сборка конструкции довольно простая.
Итак, шатровый дом основывается на каркасе. Проекты довольно разнообразны. Создать их можно самостоятельно или обратиться за помощью к профессиональному архитектору.
Проекты шатровых домов составляются аналогично планированию кровельной конструкции такого типа.
Только в расчет не берутся несущие стены дома, в качестве которых будут использоваться скаты.
Вариант проекта дома с шатровой крышей
Форма их может быть с одним или двумя скатами, с четырьмя, а также многоскатной.
То есть фактически шатровый дом - это крыша, которая сразу устанавливается на подготовленное основание.
Самыми интересными считаются проекты домов с многоскатными стенами. Количество таких скатов может быть любым.
Только вот стоит учесть, что функциональность такого дома может снизиться, так как будет довольно большое количество ограниченного пространства из-за сооружения дополнительных опорных элементов каркаса.
Самыми функциональными и практичными считаются дома с одним, двумя и четырьмя скатами. Распределить в них пространство гораздо проще.
Примечание. Стоит учесть, что высота такого дома может быть любой. Но необходимо сделать ее таким образом, чтобы потолки внутри дома достигали хотя бы 2,4-2,5 м. При этом стены будут наклонными.
Хотя можно сделать их ровными и соответственно немного уменьшить полезную площадь дома.
Схема устройства шатровой крыши
Есть несколько способов эксплуатации строения. Во-первых, можно использовать шатровый дом только в летнее время. В таком случае на его сооружение не тратится большое количество средств. Во-вторых, можно жить в нем круглогодично, что предполагает проведение качественных утеплительных и изоляционных работ. Особенно если дома с шатровой крышей выстроены из привычных строительных материалов.
Как построить шатровый дом
Во-первых, нужно выбрать проекты строения, которые подразделяются на план фундамента и стены конструкции. Во-вторых, нужно изначально определиться с выбором строительных материалов. Именно от них будет зависеть стоимость будущего дома.
Итак, как только со всем этим уже есть точная определенность, можно приступать к работам, которые подразделяются на несколько этапов:
Все эти этапы имеют свои характеристики.
Выбор и сооружение фундамента
Чтобы построить качественный шатровый дом, необходимо правильно подобрать для него основание. Большой популярностью пользуются такие фундаменты:
Проекты оснований составляются предварительно, после выбора строительных материалов. Например, если для сооружения каркаса отдается предпочтение металлу, то лучше сделать под такой дом монолитное или свайное основание. Они считаются самыми прочными.
Первый вид характеризуется изготовлением с применением бетонного раствора и арматуры. А второй изготавливается с помощью металлических свай, которые также бетонируются в грунте на определенной глубине.
Ленточные и плиточные основания сооружаются в большинстве случаев под деревянный каркас шатрового дома, так как сам материал не обладает большой массой.
- Определить состав грунта на участке;
- Установить уровень залегания грунтовых вод;
- Определить технические характеристики местности.
Последнее требование характеризуется изучением местности: есть ли на участке неровности, наклоны и прочие дефекты. На таких плоскостях отдается предпочтение только свайному или свайно-ленточному основанию.
Возведение каркаса для строения
Как уже было сказано выше, полноценный шатровый дом основывается на каркасе. Он сооружается из двух материалов: металла и древесины.
Подробный проект двухэтажного дома
Примечание. Можно отдать предпочтение специальным профилям. Но это в том случае, если строение будет легким, и период его эксплуатации ограничивается теплым временем года.
Предварительно нужно составить проекты конструкции. Они позволят правильно высчитать количество необходимых материалов для сооружения каркаса.
Элементы следующие:
- Несущие (опорные);
- Дополнительные (поддерживающие);
- Вспомогательные (перегородки между ячейками небольшого размера).
По своему принципу конструкция напоминает каркас шатровой крыши. Все элементы соединяются специальными креплениями, и предварительно на фундаменте сооружается подстилка из листов рубероида.
Важно. На поверхности основания должны быть штыри и крючки, которые служат для закрепления каркаса на нем.
Именно к ним привариваются или прикручиваются несущие балки каркаса.
Внешняя и внутренняя отделка каркаса
Во-первых, шатровый дом должен быть правильно облицован. Во-вторых, не стоит забывать об изоляционных и утеплительных работах. При их проведении используют такие современные листовые материалы, как пенополистирол, пенополиуретан и пенопласт.
В редких случаях предпочтение отдается минеральной вате.
Важно. Этот материал наименее часто используется в утеплении домов шатрового вида. Обусловлено это тем, что он со временем теряет свои свойства и способен впитывать влагу.
Проекты по облицовке шатровых домов довольно разнообразны. На сегодняшний день есть масса средств и материалов, чтобы придать внешнему виду строения неповторимость.
Изначально на поверхности каркаса монтируют листы ОСБ или плотной фанеры. Уже на них крепят утеплительный или изоляционный материал.
Схема облицовки каркасного дома с шатровой крышей
Поверх него создается невысокая обрешетка, на которую опять монтируют листы фанеры или ОСБ, подготавливаемые с помощью грунтовок. Это в дальнейшем даст возможность выбирать любые отделочные материалы для облицовки строения.
Большой популярностью отличаются сейчас:
- Древесина;
- Декоративные облицовочные панели;
- Штукатурка;
- Пластиковая вагонка;
- Природный и искусственный камень.
Последний материал обладает большой массой и без усиления поверхности монтировать его не рекомендуется. Лучше всего использовать камень для отделки нижней части домов.
Внутри жилище может выглядеть по-разному. Допустим, можно оставить стенки строения наклонными или же соорудить профильный каркас, который выровняет их. Он закрепляется на скате конструкции и на напольной поверхности. Сверху уже можно монтировать ОСБ, гипсокартон, фанеру.
Пример интерьера каркасного дома
Поверхность этих материалов обрабатывается грунтовкой и подвергается отделке любыми современными материалами. Можно также предварительно сделать изоляцию и утепление дома с применением аналогичных средств с наружной стороны.
Шатровый дом представляет собой довольно простую конструкцию. Она должна быть герметичной, так как кровли в таком строении нет.
