Шатровая крыша: конструкция, расчёт, чертежи, пошаговое руководство

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.

Преимуществами шатровой крыши являются:

1. Сравнительная экономия строительных материалов.
2. Малая весовая нагрузка.
3. Структурная прочность и долговечность.
4. Устойчивость к непогоде и сильным ветрам.
5. Хороший обогрев в солнечные дни.
6. Презентабельный и экзотичный вид строения.
7. Самоочищение от снега.

Недостатки крыш шатрового типа:

1. Сложность расчёта, монтажа и ремонта.
2. Уменьшенный размер мансарды из-за теплоизоляции.
3. 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:

1. Верхушка (коньковый узел), напоминающая горный пик. Она формируется на стыке стропильных ног. Все части конструкции удерживает опорный столб — на него падает главная часть нагрузки пирога кровли.
2. Четыре ската треугольной формы. Их наклон варьируется от 20 до 50 градусов.
3. Сама стропильная система. Она несёт на себе всю тяжесть кровельного пирога, а пересечения в виде треугольников обеспечивают прочность.
4. Кровельный пирог — обрешётка, контробрешётка, гидроизоляция и наружное кровельное покрытие. Для монтажа подходит как мягкое, так и жёсткое. В частности, металлочерепица, битумная черепица, шифер, профнастил. Если планируется тёплый чердак, то к пирогу добавляется слой тепло- и пароизоляции.
5. Свесы. Это продолжение конструкции, они должны выступать за пределы стен здания на 30–50 см, чтобы оберегать фасад от осадков.
   

   При строительстве шатровой крыши используются висячие и наслонные стропила

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.

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.

Допустимый размер пролёта — около 4,5 м. Если он больше и одной центральной опорой ограничиться нельзя, то устанавливаются подкосы.

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.

Стропильная система из металлического профиля

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.

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.

1. 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.
2. 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 + C²).
3. Высота крыши или центральной вертикальной стойки тоже рассчитывается по теореме Пифагора. Площадь одного ската высчитывается по формуле: S = C * а/2.

Рассчитать угол наклона можно и в интернете — используя онлайн-калькулятор.

Видео: обзор калькулятора для расчёта шатровой крыши

Выбор угла наклона кровли

Обычно при выборе угла учитываются такие критерии:

1. Климатические условия. При большой ветровой нагрузке скаты должны быть пологими, так как чем ниже скат, тем надёжнее основная конструкция.
2. Количество осадков. Чем больше осадков, тем выше должен быть скат, чтобы они вовремя скатывались с кровли.
3. 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:

1. Проектируются и рассчитываются все размеры и количество материалов.
2. 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.
3. В случае кирпичного или каменного дома по верхней части стен заливается стяжка, в которую монтируются шпильки для крепления мауэрлата.
4. На подсохшую стяжку укладывается рубероид.
5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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.

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.

Доборные элементы для шатровой крыши

Кровельный конёк — это верхняя деталь кровли, располагающаяся по рёбрам пересечения скатов.

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.

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.

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.

Видео: шатровая кровля из металлочерепицы

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.