Как сделать четырехскатную крышу своими руками

Стропильная система четырехскатной вальмовой крыши своими руками

Сложное устройство стропильной системы вальмовой крыши отпугивает начинающих мастеров от ее создания своими руками. Однако, такой способ перекрытия прекрасно подходит для частных домов небольшого размера в европейской стилистике. Чтобы качественно выполнить монтаж вальмовой кровли своими руками следует провести подготовительную, проектную детальность: выполнить расчет, составить чертеж и нанести разметку. Для этих процессов необходимы базовые знания о строении стропильного каркаса, строительные нормы по выбору угла наклона кровельных скатов.

Состав стропильных ферм

Стропильная система выполняет функции опорного каркаса, на котором лежит основной вес кровли. Ее основной элемент – стропильные ноги, вальмовая кровля насчитывает 4 различных разновидности стропил:

1. Диагональные (угловые) стропила. Конструкция стропильной системы вальмовой кровли имеет 4 угловых стропильных ноги. Они продолжают коньковый брус, соединяя его с углом торцевой стены. За счет угловых стропил формируется вальмовый скат, их длина превышает аналогичный параметр рядовых. Так как диагональные ноги несут на себе вес кровельного материала вальм, а также к ним осуществляется крепеж нарожников и торцевых рядовых стропил, для изготовления требуются доски сечением 100х150 мм или сдвоенные обычные, 50х150 мм. Иногда стандартная длина пиломатериалов меньше необходимой, в таком случае требуется изготовление своими руками наборных ног, составленных из элементов. Расчет длины диагональных ног выполняют с применением специального коэффициента, путем умножения на длину рядового стропила.

Залог надежности стропильной системы – элементы одинакового сечения, изготовленные из одного и того же материала, исключение составляет лишь диагональные стропила, сечение которых должно быть толще.

Опорные конструкции

Конструкция стропильных ног не позволяет им самостоятельно выдерживать вес кровли, подспорьем в этом деле им служат дополнительные опорные элементы:

Мауэрлат. Мауэрлатный брус укладывают на верхний пояс сооружения. У бревенчатого и брусового дома роль мауэрлата играют верхние венцы, укрепленные анкерными болтами. В кирпичных или газосиликатных постройках требуется монтаж мауэрлата своими руками на цементную армированную стяжку

Очень важно рассчитать места крепления бруса так, чтобы они не совпадали с расположением стропил. Прочность мауэрлата снижается с каждым отверстием, проделанном в нем, поэтому нужно делать лишь те, что определил расчет

Расчет составляющих стропильной системы основывается на весе кровли, размерах перекрываемого здания и величине сечения исходного материала.

Вычисление основных параметров системы

Специальные компьютерные программы облегчают вычисления параметров стропильной системы, однако расчет достаточно прост, так как основывается на тереме Пифагора о прямоугольных треугольниках. Схема вычислений выглядит так:

1. Первым делом своими руками измеряют ширину и длину перекрываемого сооружения. Необходимо использовать для измерений одну рулетку, каждый замер производить по два раза, чтобы избежать ошибок. На основе полученных данных составляют схематичный чертеж.

Расчет состава стропильной системы не только позволит закупить необходимое количество строительного материала, но верно определить объем фундамента, однако, учтите, кровельный материал нужно приобретать с запасом 15-25% на нахлест и подрезку.

Результатом вычислений должен стать подробный чертеж и упрощенная схема для нанесения разметки. Четырехскатная крыша может строится по готовым проектам, если использовать стандартный угол наклона.

«Золотые» правила кровельщиков

Опытные мастера-кровельщики говорят, что стропильная система крыши с торцевыми вальмами не сложнее двухскатной, если соблюдать «золотые» правила, которые сформировались за долгие годы работы:

• Использовать для изготовления стропил доски и брус одного сечения, то есть стропила и коньковый прогон выполнять из доски 50х150 мм, мауэрлат и лежень из бруса 150х150 мм.
• Выполнять расчет до начала работ по установке кровли, основываясь на неоднократно проверенных измерениях.
• Узлы стропильной системы должны быть отражены в проектной документации и проверены расчетом нагрузок.
• Выбирать сечение стропил нужно в соответствии с длиной, весом кровельного материала и перекрываемой площадью.
• Своими руками монтаж выполняют с помощью подсобника, длинные, тяжелые диагональные стропила сложно установить в одиночку.

Вальмовые конструкции крыш

Плоскостной план вальмовой крыши. C его помощью можно быстро рассчитать площадь кровли.

Прежде чем приступать к устройству вальмовой крыши, необходимо выполнить чертеж стропильной системы. Это облегчит производство монтажа и поможет выполнить расчет необходимого количества строительного материала. Для этого нужно определиться с будущим уклоном скатов крыши. Больше материалов необходимо для обустройства крыши с большим уклоном. Точный расчет будет гарантией долговечности службы вашей крыши, ее надежности и внешнего вида.

Устройство стропильной системы вальмовой крыши следует начать с мауэрлата, на который будут опираться стропила. Под мауэрлат необходимо оборудовать армирующий пояс из железобетона, он поможет усилить несущую способность стены.

Формула расчета вальмовой крыши. Угол наклона скатов трапецивидной формы является определяющим.

Поверх кирпичной стены устанавливается опалубка, в которую располагают арматурный каркас, после чего горизонтально заливают бетон. В процессе работы в каркас крепятся из оцинкованного металла шпильки 10 мм диаметром. Они должны выступать из мауэрлата на 3 см. После застывания бетона верхнюю его часть обрабатывают горячим битумом и клеят рубероид. Это поможет сохранить древесину мауэрлата от гниения. Сверлят отверстия в брусе и насаживают его на выступающие шпильки, и затягивают гайки.

Для мауэрлата используется, как правило, деревянный брус, предварительно обработанный антисептиком, сечением 100*150 мм или 150*150 мм. Параллельно будущему коньку на мауэрлат укладывают центральную балку. Позже на эту балку будут устанавливаться стойки, которые будут поддерживать конек.

Составляющие конструкции каркаса

Стропильная система четырехскатной крыши – это каркас, который состоит из различных стропил вальмовой крыши: рядовых, накосных, диагональных, нарожников, затяжек, подкосов. Для усиления накосных стропил иногда используется такой конструктивный элемент, как шпренгель.

Шпренгель представляет собой балку из бруса, прокинутую на угол по пересекающимся стенам наружи. Для того чтобы балка не прогибалась, устанавливают два подкоса в шпренгельную конструкцию. Такую опору называют шпренгельная ферма.

Схема разметки крыши вальмового типа.

Все стропила изготавливаются из хвойных пород древесины, они должны быть высушены до 20% влажности. Методом спаривания двух досок удлиняют стропильные ноги, что придает дополнительную прочность. Антисептическим средством обязательно должны обрабатываться все элементы стропильной системы из дерева. Устройство стропильной системы начинают с установки вертикальных стоек, которые поддерживают прогон (коньковый брус). Стойки крепятся к центральной балке. После выполняют монтаж диагональных стропил.

Стропилом можно быть обрезная доска сечением 50*150 мм. Главным элементом стропильной системы является накосная нога или диагональное стропило, которое несут основную нагрузку. Диагональные стропила должны быть одинаковой длины. Свесы кровли делаются в пределах 60 см, но могут доходить до метра в местах больших ветровых нагрузок.

Сложнее всего состыковать правильно диагональные стропила, коньковый брус и центральное стропило с торцевой части дома. В первую очередь устанавливаются накосные стропила, потом рядовые с расстоянием в пределах 60 см. К коньковому брусу и мауэрлату рядовые стропила крепят способом врубки, дополнительно фиксируют постановкой верхних ригелей и стяжек; к диагональным стропилам крепятся с каждой стороны, которые скрепляют накосные стропила с мауэрлатом.

Монтаж рядовых нарожников и стропил выполняется под углом 90 градусов к коньку параллельно друг другу. Шпренгель – брус, который укладывают на две стены, сходящиеся углом. На брус устанавливают вертикальную стойку.

Проектирование и расчеты делаем проект с помощью чертежа

Прежде чем начать работы по обустройству крыши, ее необходимо спроектировать, рассчитать и выполнить чертеж будущей четырехскатной конструкции.

Уклон наклона скатов в зависимости от предназначения чердака, атмосферных нагрузок и типа материала для кровли колеблется в пределах 5º–60º.

В регионах с частыми сильными ветрами или с малым количеством осадков наклон скатов – небольшой, а в местностях со значительными снеговыми нагрузками и частыми дождями – существенно больше, 48–60º.

В свою очередь, на основе угла наклона выбирают материал для кровли:

• 5º–18º – рулонное покрытие,
• 14º–60º – кровельный металл, асбестоцементные листы;
• 30º–60º – черепичная.

Высота конька четырехскатной крыши при данном уклоне скатов рассчитывается по тригонометрическим формулам для прямоугольных треугольников.

Проект дома с четырехскатной крышей начинают с расчета стропил. Их сечение зависит от угла наклона скатов и суммарного значения ожидаемых общих нагрузок: веса конструкции стропил, кровельного пирога, снеговых и ветровых нагрузок. Минимальный запас прочности стропил должен составлять 1.4.

С помощью вычислений определяют также:

• шаг стропил и их несущая способность,
• какие использовать стропила – наслонные или висячие,
• необходимость дополнительных элементов: раскосов, способствующих уменьшению нагрузки на стропила, или затяжек, предохраняющих конструкцию от расшатывания,
• необходимость в наращивании длины стропил или сдваивании балки для их усиления и т. д.

При проектировании стропильную систему рассчитывают:

• на прочность – стропила не должны сломаться;
• на степень деформации при определенных параметрах, например, прогиб стропил для мансардных кровель не должен превышать 0, 4% их длины.

Особенности расчета нагрузки на стропильную систему ↑

Стропильная система находится под воздействием постоянных и временных нагрузок. К первым причисляют массу кровли, обрешетки и контробрешетки, прогонов и самих стропил, а ко вторым – ветровые, снеговые и полезные – это нагрузка от потолков, водогрейных баков, вентиляционных камер и прочего, подвешенных к фермам.

Параметр расчета снеговых нагрузок для средних широт страны по стандарту составляет 180 кг/м² на горизонтальную проекцию кровли. Накопившись, снеговой мешок может увеличить это значение до 400–450 кг/м². Для этих же регионов расчетный параметр для ветровых нагрузок – 35 кг/м².

При наклоне скатов более 60° не учитывается снеговая нагрузка, а при наклоне менее 30° – не учитывается ветровая. Параметры этих нагрузок могут быть скорректированы за счет имеющихся поправочных коэффициентов, в которых учтены местные климатические условия. Общую массу кровли вычисляют, исходя из площади сооружения и используемых материалов.

Расчет вальмовой крыши: онлайн калькулятор ↑

Подсчет материалов, необходимых для возведения крыши, осуществляют, взяв за основу правильный подсчет площади кровли.

Независимо от формы четырехскатной конструкции расчет этой площади сводится к вычислению площади простейших геометрических фигур – равнобедренного треугольника и трапеции. Например, в случае шатровой крыши все сводится к вычислению суммы площадей четырех одинаковых треугольников .

Для расчета крыш используют также специальные программы – онлайн калькуляторы. С их помощью определяют практически все необходимые для этого параметры:

• объем материалов для кровли, тепло- и гидроизоляции,
• количество обрешетки,
• стропильную систему,
• уклон ската и другое.

Рассчитывая количество материала, помимо площади скатов, учитывается также:

• величина нахлестов;
• отходы при раскрое;
• величину свесов карниза и фронтонов.

Калькулятор расчета стропильной системы вальмовой крыши

Он дает возможность получать технические данные конструкции с чертежом. Это очень важная информация для строителей.

Для начала надо ввести в калькулятор следующие данные:

• высота крыши от перекрытия до конька;
• длина и ширина строения;
• планируемый свес кровли на карнизе (софит);
• ширина и толщина стропильных ног;
• расстояние между стропилами;
• ширина и толщина материалов для обрешетки под кровельное покрытие;
• шаг обрешетки.

Каждый параметр имеет буквенное обозначение

Это стандартные данные для большинства калькуляторов расчета. Данные могут вводиться в сантиметрах или миллиметрах, инструкция по работе с калькулятором конкретизирует параметры подачи.

Для удобства внесения нужных значений имеется принципиальный схематический чертеж вальмовой крыши с буквенными обозначениями каждого размера. Он позволяет застройщикам сориентироваться и не допускать ошибок при вводе исходных данных. Кроме того, этот чертеж объясняет, в каком формате калькулятор выдает результаты вычислений.

Калькулятор дает схематический чертеж, на котором каждый элемент имеет свое обозначение

Без калькулятора застройщик вынужден был состоятельно рисовать эскиз конструкции, определять длину и способы запила каждого элемента. Возникала проблема с отходами, было трудно использовать отрезки различной длины, а их при строительстве вальмовой крыши очень много. Иногда приходилось выбрасывать дорогие пиломатериалы из-за непонимания алгоритма их дальнейшего использования.

Как сделать эскиз вальмовой крыши

Виды четырехскатных крыш

Четырехскатная крыша имеет скаты, которые выполняются в виде равнобедренных треугольников и сходятся вершинами в одной точке. Если же четырехскатная крыша выходит квадратной в плане при виде сверху, тогда она называется шатровой.

Если же не выходит квадратной, а получается в виде прямоугольника – это вальмовая крыша. Такой интересное название она получила благодаря скатам, которые имеют вид щипец-вальм.

Голландская, или вальмовая крыша считается классическим вариантом, который отличается особенной устойчивостью к ветру и снегу.

Поверхность стандартной вальмовой крыши образует два трапециевидных ската по длинным сторонам и такое же количество треугольных – по коротким сторонам. В отличие от шатровой крыши, такая форма, по мнению современных архитекторов считаются более эстетичной.

Стропильная система вальмовой крыши предполагает установку четырех накосных стропил – диагональных опорных брусьев, которые идут от двух вершин скатов к верхним углам здания.

А вот полувальмовая крыша, в свою очередь, бывает двух видов: когда боковые скаты срезают только часть торца сверху, или уже внизу, то есть сама полувальма может быть треугольником или же трапецией, и называться датской или полувальмовой голландской.

Полувальмовая голландская крыша – это одновременно вариант и двухскатной конструкции, и четырехскатной. Она отличается от классического варианта наличием усеченных вальм –треугольных торцевых скатов. По правилам, длина вальма голландской крыши должна быть в 1,5-3 раза меньше, чем длина боковых  трапециевидных скатов.

Преимущество такой крыши в том, что здесь есть возможность установить мансардное вертикальное окно, и при этом острый выступ, как у двускатной кровли, отсутствует, что, в свою очередь, увеличивает способность крыши выдерживать экстремальные ветровые нагрузки.

А вот датская полувальмовая крыша – это разновидность чисто вальмовой конструкции. В этом случае монтируется только нижняя часть торцевого ската, а под коньком оставляют небольшой вертикальный фронтон.

Преимущество такой конструкции в том, что она позволяет отказаться от проблемных в плане гидроизоляции мансардных окон в кровле и обеспечить естественное освещение мансарды за счет установки полноценного вертикального остекления, что сейчас особенно модно.

Шатровую крышу обычно ставят на постройках, имеющих одинаковую длину стен, которые образуют собой квадратный периметр. У такой четырехскатной крыши все скаты по форме – одинаковые равнобедренные треугольники, мечта кровельщика, одним словом, и кошмар строителя.

Дело в том, что строительство классической шатровой крыши еще более сложно, чем у вальмовой, ведь здесь стропила должны сойтись все в одной точке:

Результаты расчетов – пояснения

Отчет онлайн калькулятора включает такие позиции:

• Крыша. Калькулятор согласно заданным условиям порекомендует угол наклона боковых и вальмовых стропил. Данное значение напрямую зависит от выбранного района застройки. Также калькулятор определит примерный вес кровельного материала и необходимое количество рубероида (указывается в рулонах);

• Стропила. Будет выдана длина боковых, диагональных и вальмовых стропил.

Важно: величина боковых стропил высчитывается с учетом свеса!

Нужное количество боковых и вальмовых стропил, необходимых на всю кровлю.

Важно: в данное значение не входят диагональные стропила (+4 шт.)

Обрешетка. Калькулятор вальмовой крыши установит, сколько рядов обрешетки необходимо на указанную площадь кровли, а также определит количество досок для обрешетки (каждая длиной 6 м).

Как пользоваться калькулятором расчета количества стройматериалов вальмовой крыши

Ничего особо сложного нет — главное внимательно вводить все исходные данные с учетом рекомендованных размеров нагруженных элементов стропильной системы. Калькулятор позволит узнать стоимость строительных материалов, ознакомиться с чертежом и номенклатурой. Перед началом работ рекомендуется тщательно изучить инструкцию, на большинстве сайтов она довольно подробная.

Шаг 1. Перейдите к полям заполнения, с этого начинается работа на каждом калькуляторе. Выберите тип кровли для вальмовой крыши. Предлагаются два варианта.

1. Жесткая. Имеется в виду металлическая черепица, металлопрофильные листы, асбестоцементный шифер или штучная черепица. Жесткая кровля имеет больше отходов, калькулятор посчитает их количество в зависимости от параметров крыши.
2. Мягкая. Здесь выбор небольшой. Применяется только битумная черепица.

Прежде всего нужно указать тип кровли

Конкретные названия кровельных материалов вносить не нужно, надо лишь отметить тип.

Шаг 2. Укажите длину, ширину строения и его высоту. Высота – расстояние от потолочного перекрытия до конька, от нее во многом зависит объем чердачного помещения. Ширина строения – это не ширина дома, а ширина стропильной системы с учетом свеса кровли от стены до края крыши.

Далее указывают основные параметры дома

Шаг 3. Из каких материалов будут изготавливаться стропильные ноги. Чаще всего применяются доски 50×150 мм, но размеры могут изменяться в зависимости от климатической зоны расположения здания. К примеру, в северных регионах ширина досок может достигать 200 мм и более. Такая ситуация объясняется двумя причинами: высокими значениями снежного покрова и необходимостью устанавливать утеплитель толщиной не менее 25 см.

Следующий важный параметр — сечение стропил

Шаг 4. Отметьте, какая будет крыша – теплая или холодная. Этот параметр влияет на несколько факторов, от которых зависит алгоритм расчетов.

1. Теплая крыша. Расстояние между стропильными ногами должно соответствовать ширине утеплительных материалов. В связи с такой зависимостью, на их количество влияет только этот фактор, нагрузки на крышу игнорируются.
2. Холодная крыша. Для холодной крыши шаг стропильных ног может достигать 90 см и более, главный критерий расчетов – максимально возможные в данном регионе усилия нагрузок.

Расстояние между стропилами выбирается в зависимости от наличия или отсутствия утепления

Размеры реек для обрешетки указываются стандартными, а на их шаг влияют технические характеристики кровельных покрытий. Обрешетка может быть шаговой или сплошной.

Шаг 5. Укажите размеры металлических листов и их перекрытие. Эти данные дают возможность узнать фактическую полезную площадь каждого элемента и их количество с учетом непродуктивных отходов.

Обязательно указывают размеры листов кровельного покрытия и ширину нахлестов

Если вы имеете желание подсчитать контробрешетку и мауэрлат, то поставьте галочки напротив этих элементов и внесите данные о них.

1. Мауэрлат. Его можно делать их бруса 150×150 мм или доски 50×150 мм.
2. Гидроизоляция. Рекомендованный нахлест 10 см.
3. Контробрешетка. Делается из брусков 50×50 мм.
4. Толщина утеплителя. Зависит от региона проживания, но не менее 10 см. Меньше запрещается, в нем будет появляться точка росы, что оказывает крайне негативное влияние не только на эффективность утеплителя, но и на длительность эксплуатации стропильной системы.

Чтобы рассчитать отдельные элементы системы, нужно поставить напротив них галочку

После заполнения всех имеющихся полей надо подтвердить ввод данных и нажать на специальную иконку. На выходе вы получите количество всех материалов, необходимых для строительства вальмовой крыши. Теперь остается узнать действующие цены на них и определиться с примерной сметой. Результаты расчетов можно отправить исполнителю по электронной почте, распечатать или сохранить в компьютере.

Результаты расчета калькулятор выдает в колонке рядом с исходными данными

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.

Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.

Испытания прошли успешно

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.