В частном домостроении помимо распространённых двускатных крыш нередко применяются более прочные и жёсткие четырёхскатные конструкции. Они отличаются отсутствием фронтонов, которые заменяют скаты треугольной формы, срезающие концы конькового хребта. Такая конфигурация делает четырёхскатные крыши очень привлекательными и экономичными, несмотря даже на то, что при их сооружении увеличивается протяжённость карнизных свесов, количество водосточных труб и желобов. Поэтому они заслуживают самого пристального внимания.
Содержание
- Разновидности стропильных систем для четырехскатных крыш
- Особенности несущего каркаса четырехскатной крыши
- Как рассчитать стропильную систему четырёхскатной крыши
- Разметка и расчёт несущего каркаса четырёхскатной крыши
- Расчёт сечения пиломатериалов
- Таблица: определение показателя µ в зависимости от уклона крыши
- Таблица: нормативные снеговые нагрузки по регионам
- Таблица: значение показателя k для разных типов местности
- Таблица: нормативная ветровая нагрузка по регионам
- Таблица: номинальные размеры обрезных досок хвойных пород
- Таблица: сечение пиломатериалов в зависимости от длины и шага стропил
- Таблица: предельные отклонения от номинальных размеров досок
- Видео: расчёт стропильной системы вальмовой крыши
- Видео: пример расчёта крыши на онлайн-калькуляторе
- Технология монтажа стропильной системы
Разновидности стропильных систем для четырехскатных крыш
Устройство стропильной системы зависит от формы четырёхскатной крыши. Наиболее распространены на сегодняшний день следующие конфигурации.
- Вальмовая структура. Все четыре ската занимают площадь от конька до карнизного свеса, при этом два боковых имеют трапециевидную форму, а два торцевых (вальмы) — треугольную. Особенностью стропильного вальмового каркаса является наличие двух пар установленных диагонально наслонных стропил, которые идут от края конька и служат опорами для нарожников и шпренгелей.
Вальмовая четырёхскатная конструкция характеризуется тем, что скаты занимают всю площадь крыши — от конька до карнизов
- Голландская полувальмовая. Устройство с усечёнными торцевыми скатами, не достающими до карниза. Как правило, они меньше трапециевидных в 2–3 раза. Преимуществом такого строения четырёхскатной крыши является возможность установки в торцах дома обычного окна, а также отсутствие типичного для двускатных кровель острого выступа, что многократно повышает ветроустойчивость конструкции.
Голландская полувальмовая крыша имеет усечённые треугольные скаты и часть фронтона, в который можно установить обычное вертикальное окно
- Датская полувальмовая. Характеризуется наличием в треугольных скатах фронтона у конька, который позволяет обеспечить полноценное естественное освещение подкровельного пространства без установки мансардных окон.
- Шатровая конструкция. Устанавливается на домах, имеющих квадратный каркас. Все четыре ската шатровой крыши представляют собой одинаковые равнобедренные треугольники, соединённые в одной точке. При возведении такой крыши важным аспектом является соблюдение симметрии.
Структура четырёхскатной стропильной системы зависит от выбранной конфигурации крыши
Особенности несущего каркаса четырехскатной крыши
Сразу отметим, что стропильная система четырёхскатной крыши будет более сложной по сравнению с традиционными двускатными конструкциями по двум причинам.
- Из-за увеличения количества наклонных плоскостей и их стыковки друг с другом. По своей сути соединение скатов — это линии пересечения, идущие под определённым углом к горизонту. Стыки, образующие выступающий над поверхностью скатов угол, называются рёбрами крыши. От них вода стекает по скатам и аккумулируется в разжелобках (ендовах) — линиях пересечения с внутренним углом. Если все плоскости имеют одинаковый уклон, то рёбра и ендовы делят угол основания в месте стыковки смежных скатов надвое и создают наклон к периметру здания в 45°.
Четырёхскатные стропильные системы отличаются отсутствием полных фронтонов, вместо которых имеются два треугольных торцевых ската, а также наличием двух боковых трапециевидных наклонных плоскостей, разжелобков и рёбер
- По причине того, что прогоны в четырёхскатной конструкции образуют замкнутый контур, где по линиям рёбер и ендов располагаются вальмовые (диагональные) стропильные ноги. Они длиннее рядовых балок, которые установлены продольно скатам на расстоянии между пересечениями вальмовых стропил в верхней обвязке. А вот между нижними частями диагональных ног монтируются короткие стропила, именуемые нарожниками. Отличительной чертой каркаса четырёхскатной крыши является наличие шпренгелей — деревянных распорок под вальмовые стропила.
Опорные прогоны в четырёхскатных конструкциях имеют замкнутый контур, где по линиям ендов и рёбер располагаются диагональные стропильные ноги
Основными конструктивными элементами стропильной системы четырёхскатной крыши являются:
- мауэрлат и коньковый прогон;
- лежень и стойки под прогон;
- подкосы и распорки под стойки;
- ригели и шпренгели;
- диагональные стропильные ноги;
- нарожники — короткие угловые стропила, не имеющие крепления с коньком, а примыкающие под одним углом к диагональным (угловым) стропилам;
- рядовые и центральные промежуточные стропила;
- коньковый брус, проходящий по центру кровли;
- кобылки стропильных ног.
Главную роль в распределении нагрузок и обеспечении жёсткости конструкции вальмовой крыши играет правильный подобор и установка основных и вспомогательных несущих элементов
Таким образом, количество элементов стропильной системы четырёхскатной крыши значительно больше, чем, например, у двускатной конструкции, а это, естественно, удорожает её возведение. Однако в целом, как мы уже отмечали выше, обустройство четырёхскатной крыши обойдётся ненамного дороже за счёт экономии на укладке кровельного пирога, поскольку отходов изоляционных материалов и укрывного настила при раскрое на многоскатную конструкцию будет значительно меньше.
Несмотря на то, что стропильная система четырёхскатной конструкции более сложная и дорогая, сооружение всей крыши является более выгодным за счёт экономии на обустройстве кровельного пирога
К тому же четырёхскатная конструкция:
- более устойчива к атмосферным явлениям и нагрузкам;
- намного эффектнее в эстетическом плане, солиднее и основательнее;
- даёт возможность оборудовать просторные подкровельные помещения;
- позволяет обустроить комфортную придомовую территорию и расположить центральный вход в любом месте за счёт многонаправленного отвода талой и дождевой воды.
Хотя двускатная форма даёт возможность оборудовать более широкую и открытую площадку перед домом, четырёхскатная крыша позволяет более комфортно обустроить прилегающий ландшафт и расположить вход в дом в любой зоне
Видео: двускатная или четырёхскатная крыша — что выбрать
Как рассчитать стропильную систему четырёхскатной крыши
Несущая конструкция четырёхскатной крыши может быть наслонной, если строение имеет капитальные внутренние стены, или висячей, когда промежуточные опоры в строении не предусмотрены. При висячем устройстве стропила опираются на стены дома и оказывают распирающее усилие на них. Для снятия нагрузки на стены в таких случаях у основания стропильных ног монтируют затяжку, соединяющую стропила между собой.
Использование наслонной конструкции делает каркас более лёгким и экономным в силу того, что на её обустройство требуется меньше пиломатериалов. Из-за этого наслонная стропильная система применяется при сооружении многоскатных крыш гораздо чаще. Но независимо от типа используемых стропил лишь правильный расчёт несущего каркаса и точная разметка повысят экономический эффект от возведения четырёхскатной конструкции.
Разметка и расчёт несущего каркаса четырёхскатной крыши
При расчёте стропильной системы необходимо придерживаться следующих правил.
- Все измерения нужно проводить по низу, а не по абстрактной средней оси. Маркировка по нижнему ребру стропильных ног позволит сделать замеры конкретно до точек подрезки, что сократит продолжительность рабочих этапов и уменьшит вероятность ошибок в расчётах.
Проведение замеров по нижнему ребру стропил исключает возможные ошибки при расчёте и ускоряет измерительные и проектировочные работы
- Для всей несущей конструкции желательно использовать пиломатериалы единого сечения. В таком случае не придётся ломать голову над тем, насколько следует опускать диагональные (угловые) стропила. К тому же верхние грани коротких стропил будут слегка приподняты над угловыми ногами, что сформирует дополнительный вентиляционный зазор.
Для определения места установки стропил и нахождения их длины понадобится шаблон.
Использование шаблона намного облегчит замеры и расчёт стропильного каркаса четырёхскатной крыши
Длину стропильной ноги можно определить по её заложению (горизонтальной проекции). Для этого существует специальная таблица коэффициентов, представленная ниже. Длина стропила определяется размером её проекции, умноженной на коэффициент, соответствующий уклону ската.
Таблица: соотношение между длиной и заложением стропил
| Уклон ската крыши | Коэффициент для расчёта длины промежуточных стропил | Коэффициент для расчёта длины угловых стропил |
| 3:12 | 1,031 | 1,016 |
| 4:12 | 1,054 | 1,027 |
| 5:12 | 1,083 | 1,043 |
| 6:12 | 1,118 | 1,061 |
| 7:12 | 1,158 | 1,082 |
| 8:12 | 1,202 | 1,106 |
| 9:12 | 1,25 | 1,131 |
| 10:12 | 1,302 | 1,161 |
| 11:12 | 1,357 | 1,192 |
| 12:12 | 1,414 | 1,225 |
| Примечание: при возведении каркаса крыши, данные по которой в таблице отсутствуют (для нестандартных уклонов скатов), параметры следует рассчитывать по теореме Пифагора или использовать математическую пропорцию. | ||
Рассмотрим пример: строится частный дом в Екатеринбурге размером 7,5Х12 м с планируемой высотой вальмовой крыши из металлочерепицы 2,7 м.
- Первым делом рисуем чертёж или эскиз крыши.
Перед расчётом стропильной системы необходимо сделать эскиз здания и нанести на него все исходные данные
- Находим угол наклона скатов, используя формулу: тангенс угла наклона равен отношению высоты крыши к половине длины пролёта, в нашем случае — к половине торцевой стороны L = 7,5 /2 = 3,75. Таким образом, tg α = 2,7 / 3,75 = 0,72. По справочным таблицам определяем: α = 36°, что соответствует нормативам, предусматривающим уклон крыши для металлочерепицы не менее 14°, и климатическим условиям Екатеринбурга.
Тангенс угла наклона скатов определяется по известной формуле расчёта сторон прямоугольного треугольника как отношение противолежащего катета к прилежащему
- Определяем положение и край конькового хребта, для чего прикладываем шаблон под углом 36° посередине верхней обвязки торца (место установки первого центрального промежуточного стропила) на высоту 2,7 м и проектируем очертание на эскиз.
- От осевой (ключевой) линии отступаем ½ толщины конькового бруса и устанавливаем конец измерительной рейки в этой точке. На другом конце рейки делаем отметки наружного и внутреннего контура боковой стены, а также свеса. Поворачиваем рейку на боковую сторону и от внутреннего угла внешней обвязки отмечаем заложение промежуточного стропила по отметке внутреннего контура, определив таким образом место установки второго промежуточного центрального стропила.
При обустройстве стропильного каркаса четырёхскатной крыши первоначально определяют положение центральных стропильных ног, используя шаблон и мерную рейку
- Подобные действия проводим на всех углах, определяя края конькового хребта и расположение всех центральных стропильных ног.
- После планировки промежуточных стропил определяем по таблице их длину. В нашем примере угол наклона равен 36°, его тангенс — 0,72, что соответствует отношению 8,64:12. Такого значения в таблице нет, поэтому рассчитаем коэффициент относительно строки с параметром 8:12 — 8,64/ 8 = 1,08. Значит, искомый коэффициент равен 1,202 · 1,08 = 1,298.
- Умножив глубину заложения промежуточных стропил на рассчитанный коэффициент, находим их длину. Примем в расчёт глубину заложения 3 м, тогда Lстр = 3 · 1,298 = 3,89 м.
Длина рядовых и центральных промежуточных стропил зависит от угла наклона крыши и глубины их заложения
- Аналогично определяем длину диагональных стропил, предварительно рассчитав заложение, равное расстоянию от угла соединения боковых и торцевых скатов до первого промежуточного центрального стропила. По исходным данным заложение угловых стропил равно 7,5 / 2 = 3,75 м. Тогда расчётная длина угловых стропил будет равна 3,75 · 1,298 = 4,87 м.
Угловые стропила отличаются от промежуточных устройством подрезов с двойным скосом в зоне конька, более глубоким заложением и большей длиной подрезов для опорной части
- Рассчитываем свес по теореме Пифагора согласно сделанным разметкам или просто добавляем к длине стропил желаемый размер, например, 0,6 м плюс как минимум 0,3 м для обустройства наружного водостока.
Для расчёта длины свеса нужно умножить его заложение на коэффициент для промежуточного либо углового стропила или к расчётной длине стропил добавить планируемую длину свеса и минимум 0,3 м для организации наружной водосточной системы
- Сделав маркировку всех элементов стропильного каркаса, определяем длину конькового хребта, которая равна разности длины боковой стороны и удвоенной величины заложения промежуточных стропил: 12 – 2 · 3 = 6 м. Именно на этом расстоянии будут установлены рядовые стропила. Если принять шаг в 1 м, то понадобится 5 рядовых стропил, равных по длине центральным. К тому же на участке заложения промежуточных центральных стропил, имеющему длину 3 м, будет установлено по два коротких стропила с одного и другого края боковой стороны.
- Поскольку короткие стропила (нарожники) крепятся к диагональным, значит, на торцевые стороны между угловым и центральным промежуточным стропилом тоже будет установлено по два нарожника слева и справа.
- две пары вальмовых (угловых) стропил длиной 4,87 + 0,6 + 0,3 = 5,77 м;
- три пары промежуточных центральных стропил длиной 3,89 + 0,6 + 0,3 = 4,79 м;
- пять пар рядовых стропил длиной 4,79 м.
Видео: стропильная система четырёхскатной крыши, технология установки
Измерительная рейка очень облегчает работу и помогает избежать грубейших ошибок при замерах. Её чаще всего изготавливают самостоятельно из фанеры шириной 50 мм.
Несколько слов нужно сказать о коротких стропилах. Их рассчитывают точно так же, как и промежуточные: заложение, умноженное на коэффициент для промежуточных стропил из таблицы. Однако задачу можно облегчить и не рассчитывать специально длину нарожников, поскольку процент запаса берётся достаточный, а обрезки досок понадобятся для изготовления усиливающих конструкцию элементов — подкосов, распорок, ригелей и т. д.
Длину коротких стропил (нарожников) можно не рассчитывать, поскольку обрезки пиломатериалов пригодятся для изготовления усиливающих элементов конструкции
Видео: стропильный каркас вальмовой крыши, разметка элементов и сборка
Расчёт сечения пиломатериалов
После разметки положения составляющих стропильного каркаса необходимо подобрать подходящие пиломатериалы, т. е. определить их допустимое сечение. Для расчётов понадобится районированная карта снеговой и ветровой нагрузок и теплового сопротивления, а также вспомогательные таблицы, основанные на нормативных актах — СНиП II-3–79, СП 64.13330.2011, СНиП 2.01.07–85 и СП 20.13330.2011.
Устройство четырёхскатной крыши включает в себя определение необходимого сечения пиломатериалов, которое выполняется на основе анализа нагрузок на стропильную конструкцию в процессе эксплуатации
Нагрузку от снежного покрова определяем по формуле S = Sg · µ, где S — искомая снеговая нагрузка (кг/м²); Sg — нормативная нагрузка для реальной местности, обозначенная в карте, µ — поправочный коэффициент, зависящий от наклона крыши. Поскольку угол наклона у нас находится в пределах от 30 до 60°, µ рассчитываем по формуле 0,033 · (60 – 36) = 0,792 (см. примечание к приведённой ниже таблице). Тогда S = 168 · 0,792 = 133 кг/м² (Екатеринбург находится в четвёртом климатическом регионе, где Sg=168 кг/м2).
Таблица: определение показателя µ в зависимости от уклона крыши
| Определение угла наклона крыши | |
| Значение тангенса | Угол α° |
| 0,27 | 15 |
| 0,36 | 20 |
| 0,47 | 25 |
| 0,58 | 30 |
| 0,7 | 35 |
| 0,84 | 40 |
| 1 | 45 |
| 1,2 | 50 |
| 1,4 | 55 |
| 1,73 | 60 |
| 2,14 | 65 |
| Примечание: если угол покатости (α) ≤ 30°, то коэффициент µ принимают за 1; если угол α ≥ 60°, то µ = 0; если 30° < α < 60°, µ высчитывают по формуле µ = 0,033 · (60 - α). | |
Таблица: нормативные снеговые нагрузки по регионам
| № региона | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| Sg, кг/м2 | 56 | 84 | 126 | 168 | 224 | 280 | 336 | 393 |
Ветровую нагрузку рассчитываем по формуле W = Wo · k · c, где Wo — нормативный показатель по карте, k — табличный индекс, c — коэффициент аэродинамического сопротивления, изменяющийся от -1,8 до +0,8 и зависящий от уклона скатов. Если угол наклона более 30°, то согласно СНиП 2.01.07–85 п. 6.6 в расчёт берётся максимальное положительное значение аэродинамического показателя, равное 0,8.
Екатеринбург относится к первой зоне по ветровой нагрузке, дом строится в одном из районов города, высота здания вместе с крышей составляет 8,7 м (зона «B» по таблице ниже), значит, Wo = 32 кг/м², k = 0,65 и с = 0,8. Тогда W = 32 · 0,65 · 0,8 = 16,64 ≈ 17 кг/м². Иначе говоря, именно с такой силой ветер на высоте 8,7 м давит на крышу.
Таблица: значение показателя k для разных типов местности
| Высота здания Z, м | Коэффициент k для видов местности | ||
| А | В | С | |
| ≤ 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
| 60 | 1,7 | 1,3 | 1,0 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 100 | 2,0 | 1,6 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,9 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,1 | 1,8 |
| 250 | 2,65 | 2,3 | 2,0 |
| 300 | 2,75 | 2,5 | 2,2 |
| 350 | 2,75 | 2,75 | 2,35 |
| ≥480 | 2,75 | 2,75 | 2,75 |
| Примечание: «А» — открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, а также пустыни, степи, лесостепи, тундра; «В» — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; «С» — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м. | |||
Таблица: нормативная ветровая нагрузка по регионам
| № региона | Ia | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| Wo, кг/м2 | 24 | 32 | 42 | 53 | 67 | 84 | 100 | 120 |
Теперь рассчитаем нагрузку на несущий каркас от веса кровли. Для этого сложим вес всех слоёв кровельного пирога, проложенных сверху стропил. Мы оставляем стропила открытыми для достижения декоративного эффекта, значит, укладываем все слои поверх стропил. Нагрузка кровли на элементы стропильной системы будет равна сумме весов металлочерепицы, обрешётки и контробрешётки, изоляционных плёнок, утеплителя, дополнительной обрешётки и вентиляционных реек, сплошного основания из фанеры и облицовочного материала подкровельного помещения.
При определении нагрузки на несущий каркас от веса кровли суммируются веса всех слоёв кровельного пирога, проложенных поверх стропил
Массу каждого слоя можно узнать в инструкции производителя, выбрав наибольшее значение плотности. Толщину теплоизолятора рассчитываем по карте теплового сопротивления для определённой местности. Её находим по формуле T = R · λ · P, где:
- T — толщина теплоизолятора;
- R — норматив теплового сопротивления для конкретной местности, согласно вложенной в СНиП II-3–79 карте, в нашем случае 5,2 м2·°C/Вт;
- λ — коэффициент теплопроводности утеплителя, который для малоэтажного строительства принимается равным 0,04;
- P — наибольшее значение плотности теплоизоляционного материала. Мы будем использовать базальтовый утеплитель «Роклайт», для которого P = 40 кг/м².
Итак, T = 5,2 · 0,04 · 40 = 8,32 ≈ 9 кг/м². Таким образом, общая нагрузка кровли будет равна 5 (металлочерепица) + 4 (сплошной настил) + 23 (обрешётка основная, дополнительная и контробрешётка) + 0,3 · 2 (изоляционные плёнки) + 9 (утеплитель) + 3 (облицовка) = 44,6 ≈ 45 кг/м².
Получив все необходимые промежуточные значения, определяем полную нагрузку на несущий каркас четырёхскатной крыши: Q = 133 + 17 + 45 = 195 кг/м².
Допустимое сечение пиломатериалов рассчитывается по формулам:
- H ≥ 9,5 · Lmax · √[Qr / (B · Rизг)], если угол α > 30°;
- H ≥ 8,6 · Lmax · √[Qr / (B · Rизг)], если α < 30°.
Здесь используются следующие обозначения:
- Н — ширина доски (см);
- Lmax — максимальная рабочая длина стропил (м). Поскольку наслонные стропильные ноги соединяются в зоне конька, вся длина считается рабочей и Lmax = 4,79 м;
- Rизг — показатель сопротивления древесины на изгиб (кг/см). Согласно своду правил 64.13330.2011 для древесины II сорта Rизг = 130 кг/см;
- B — толщина доски, взятая произвольно. Предположим, B = 5 см;
- Qr — нагрузка на погонный метр одной стропильной ноги (кг/м). Qr = A · Q, где A — шаг стропил, который в нашем случае равен 1 м. Поэтому Qr = 195 кг/м.
Подставляем числовые значения в формулу → H ≥ 9,5 · 4,79 · √[195 / (5 · 130)] = 9,5 · 4,79 · 0,55 = 25,03 см ≈ 250 мм.
Таблица: номинальные размеры обрезных досок хвойных пород
| Толщина досок, мм | Ширина (H) досок, мм | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | - | - | - | - | - |
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | - | - | - | - |
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | - | - |
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | - | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 125 | - | - | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 150 | - | - | - | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 175 | - | - | - | - | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 200 | - | - | - | - | - | 200 | 225 | 250 | - |
| 250 | - | - | - | - | - | - | - | 250 | - |
Из таблицы толщина доски при ширине 250 мм может меняться от 25 до 250 мм. Определить конкретнее поможет таблица зависимости сечения от шага и длины стропил. Длина промежуточных стропил 4,79 м, шаг 1,0 м — смотрим в таблицу и подбираем подходящее сечение. Оно равно 75Х250 мм.
Таблица: сечение пиломатериалов в зависимости от длины и шага стропил
| Шаг стропил, см | Длина стропил, м | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 215 | 100Х150 | 100Х175 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х250 | - |
| 175 | 75Х150 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х250 |
| 140 | 75Х125 | 75Х175 | 75Х200 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 |
| 110 | 75Х150 | 75Х150 | 75Х175 | 75Х175 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 |
| 90 | 50Х150 | 50Х175 | 50Х200 | 75Х175 | 75Х175 | 75Х250 | 75Х200 |
| 60 | 40Х150 | 40Х175 | 50Х150 | 50Х150 | 50Х175 | 50Х200 | 50Х200 |
Приведём ещё одну таблицу для тех, кто будет использовать пиломатериалы лиственной породы.
Таблица: предельные отклонения от номинальных размеров досок
| Размеры | Допустимые отклонения |
| по толщине до 32 мм | ±1,0 |
| по толщине свыше 32 мм | ±2,0 |
| по ширине до 100 мм (для обрезных пиломатериалов) | ±2,0 |
| по ширине свыше 100 мм (для обрезных пиломатериалов) | ±3,0 |
| по длине, мм | -25…+50 |
Проверяем правильность расчётов, подставив числовые параметры в следующее неравенство [3,125 · Qr · (Lmax³)] / [B · (H³)] ≤ 1. Получаем (3,125 · 195 х 4,79³) / (7,5 х 25³) = 0,57 — сечение подобрано точно и с хорошим запасом. Проверим менее мощные балки сечением 50х250 мм. Снова подставляем значения: (3,125 · 195 х 4,79³) / (5 х 25³) = 0,86. Неравенство снова выполняется, поэтому для нашей кровли вполне подойдёт брус размером 50х250 мм.
Видео: расчёт стропильной системы вальмовой крыши
После всех промежуточных расчётов подводим итог: для возведения кровли нам понадобится 117 погонных метров обрезной доски сечением 50Х250 мм. Это примерно 1,5 м³. Поскольку изначально было оговорено, что для четырёхскатной вальмовой конструкции желательно использовать пиломатериалы одного сечения, то для мауэрлата следует приобретать такой же брус в количестве, равном периметру дома — 7,5 · 2 + 12 · 2 = 39 пог. м. С учётом запаса в 10% на раскрой и брак получаем 43 погонных метра или примерно 0,54 м³. Таким образом, нам потребуется примерно 2 м³ пиломатериалов сечением 50Х250 мм.
Длина стропил — это промежуток от подреза для опорной части до подреза для конькового бруса.
Видео: пример расчёта крыши на онлайн-калькуляторе
https://youtube.com/watch?v=VrdvARqPADcТехнология монтажа стропильной системы
Обустройство четырёхскатной конструкции имеет свои особенности, которые нужно обязательно учитывать:
- диагональные стропила испытывают бòльшую нагрузку по сравнению с остальными, поэтому для их изготовления стоит использовать удвоенный материал, то есть сделать наращивание по толщине;
Диагональные стропила испытывают бòльшую нагрузку, поэтому их сращивают по толщине, что значительно повышает жёсткость конструкции
- лучше всего сращивать стропила в зонах максимальной нагрузки — обычно это верхняя часть стропильных ног — и укреплять места сращивания подкосами и вертикальными стойками;
- для большей прочности ключевых узлов следует усилить их металлическими крепежами или проволочной скруткой;
- чтобы избежать ошибок в длине стропил, желательно делать их с запасом, а в дальнейшем при необходимости подрезать.
Изготовленный и собранный с соблюдением всех правил стропильный каркас наслонного типа для четырёхскатной крыши будет безраспорной конструкцией. Можно предупредить появление распоров, если в местах опоры на мауэрлат плоскости стропил сделать горизонтальными.
В большинстве случаев для опоры стропильных ног используют две схемы.
- Точкой опоры для стропил служит верхний венец, обвязка или мауэрлат.
- Стропильные ноги налегают на врезную балку.
Опорой для стропил может служить мауэрлат, верхний венец верхняя обвязка или врезная балка
В четырёхскатных вальмовых конструкциях зачастую длина угловых ног больше типовой длины пиломатериалов. Поэтому брус и доски сращивают, стараясь, располагать стыки на расстоянии 0,15 длины пролёта (L) от центра опор, что приблизительно равнозначно интервалу между точками опоры. Соединяют стропила методом косого прируба, затягивая места стыков болтами Ø12–14 мм. Запил рекомендуется делать на стропилах, а не на опорном брусе, чтобы срез не ослабил опоры.
Поскольку стандартная длина большинства пиломатериалов не превышает 6 м, диагональные стропила наращивают по длине методом косого прируба и соединяют болтами при использовании бруса или гвоздями и хомутами, если сращиваются доски
Таблица: положение опор под угловые стропила
| Длина пролётов, м | Типы опор | Месторасположение опор |
| менее 7,5 | стойка или подкос | в верхней части стропил |
| менее 9,0 | стойка или подкос | в верхней части стропил |
| шпренгель или стойка | в нижней части стропил — 1/4Lпр | |
| свыше 9,0 | стойка или подкос | в верхней части стропил в нижней части стропил — 1/4Lпр |
| шпренгель или стойка | по центру стропил | |
| стойка | по центру стропил | |
| Примечание: Lпр — длина пролёта, который перекрывается стропилами. | ||
Для стыковки нарожников со стропилами верх полустропил стачивают, выдерживая в одной плоскости с угловыми ногами, и фиксируют гвоздями. Размещая нарожники на стропиле, строго следят, чтобы они не сходились в одном месте. Если использовать при установке нарожников не врубку, а черепные бруски 50Х50 мм, набитые в нижней зоне стропил с обеих сторон, то жёсткость стропильных ног будет выше, а значит, повысится их несущая способность.
Для увеличения жёсткости стропильного каркаса рекомендуется при установке нарожников использовать черепные бруски, набитые с обеих сторон в нижней части стропильных ног
Монтаж стропильной конструкции своими руками
Строительство каркаса четырёхскатной кровли производится в несколько этапов.- Размечают и рассчитывают материалы, после чего прокладывают рубероид в качестве гидроизоляции по всему периметру здания. Поверх него укладывают опору для стоек и мауэрлат, закрепляя к стенам, особенно хорошо фиксируя по углам.
Мауэрлат в четырёхскатных конструкциях укладывается по всему периметру и хорошо закрепляется к стенам, особенно по углам, чтобы создать прочный узел для крепления диагональных стропил
- Устанавливают раму для конькового прогона и укладывают сам прогон, жёстко выдерживая высоту и пространственное расположение конька, поскольку от этого непосредственно зависит прочность и надёжность всей стропильной конструкции.
- Размещают опорные стойки с использованием водяного уровня для выравнивания и закрепляют под коньком наклонными подпорками. Расстановку стоек делают исходя из конфигурации крыши — в вальмовой конструкции стойки устанавливают в один ряд с интервалом не более двух метров, а в шатровой крыше — диагонально на одинаковом промежутке от угла.
- Монтируют центральные промежуточные стропила, а затем рядовые, заполняя середину боковых скатов.
- Согласно разметке устанавливают угловые стропила, желательно изготовленные с усилением, опирая их нижней частью на угол мауэрлата, а верхним фрагментом — на стойку. Здесь же делают закладку карнизного свеса и водостока.
- Следом размещают полустропила (нарожники), укрепляя нижнюю часть диагональных ног шпренгелями, которые частично разгрузят угловые стропила, и обшивают по периметру крыши ветровой доской.
Шпренгельная решётка применяется при крутых кровлях и сравнительно больших пролётах для того, чтобы избежать прогиба диагональных стропил
- После выполнения монтажа стропильной системы укладывают кровельный пирог, обустраивают карнизные свесы и водосточную систему.
При монтаже стропильной системы четырёхскатной крыши нужно внимательно отнестись к стыковке диагональных стропил, центрального стропила со стороны торца здания, а так же конькового бруса
Видео: четырёхскатная крыша на гвоздях и табуретке
Самостоятельное возведение четырёхскатной крыши — это, конечно же, нелёгкий процесс. Но если вы располагаете измерительными приборами, а также необходимыми инструментами, у вас всё получится. Главное — желание собрать конструкцию своими руками и стремление придерживаться общих принципов. А чтобы крыша прослужила как можно дольше и сохраняла свой удивительно красивый внешний вид, постарайтесь не экономить на элементах стропильного каркаса и использовать для их фиксации современные надёжные металлические крепежи для дерева.
