Расчет шатровой крыши
Конструкция шатровой крыши
Шатровая крыша включает в себя четыре ската, являющихся по форме равнобедренными треугольниками. В случае, если основание крыши имеет квадратную форму, для расчета площади кровли достаточно посчитать площадь одного ската и умножить на четыре.
Если же в основании лежит прямоугольник, то первым делом необходимо рассчитать сумму площадей двух отличающихся прямоугольников, после чего умножить ее на два.
Площадь ската, являющегося равнобедренным треугольником, вычисляется по следующей формуле:
S = 2 x (bxh),
где S – площадь ската, b–длина основания треугольника, h–его высота. После этого следует также рассчитать площади свесов карнизов, которые представляют собой равнобедренные трапеции. Для этого умножают высоту данной фигуры на половину суммы длин ее оснований.
При этом устройство крыши шатровой предусматривает два варианта выполнения расчетов:
- Используя высоту конька, а также длину всего основания крыши;
- Учитывая длину диагональной стропильной ноги и длину периметра основания.
Кроме того, следует также учитывать различные дополнительные элементы, которые включает в себя крыша шатровая:
- Диагональные (накосные) стропила);
- Нарожники;
- Стойки;
- Мауэрлат;
- Бруски опорные;
- Лежни и т.д.
Приведем пример самостоятельного расчета площади шатровой крыши с учетом перечисленных данных:
- Размеры здания составляют 6х6 метров;
- Высота конька равна 2,97 м;
- Длина диагональной ноги стропила составляет 5,21 м;
- Угол уклона скатов – 35°;
- Ширина свеса карниза равна 60 сантиметров.
Согласно первому варианту расчета рассчитаем длину высоты треугольника: для этого используется теорема Пифагора:
h2 = a2 – (b/2)2 = (5,21)2 – (6/2)2 = (4,24)2 м,
где h – высота треугольника, a–длина ската, b–ширина основания. Далее по формуле можно рассчитать площадь одного ската в форме треугольника, которая будет равна 12,72 квадратного метра.
В связи с тем, что основание, на котором возводится шатровая крыша,представляет собой квадрат, сторона которого составляет 6 метров, полученную площадь следует умножить на 4, в результате получим общую площадь скатов, составляющую 50,88 квадратных метров.
Далее следует рассчитать площадь свеса карниза. Длина меньшего основания трапеции уже известна, она составляет шесть метров. Вычисление длины второго основания производится с помощью довольно простых формул, используемых для трапеций.
В результате расчетов получено значение длины, составляющее 7,04 м, а площадь будет равна 4,76 м2. Для вычисления общей площади свесов, так же как и в случае самой крыши, следует умножить полученную площадь на четыре.
Общая площадь шатровой крыши вычисляется путем сложения полученных площадей и равна 50,88 + 4,76х4 = 69,91 м2.
Как запилить стропила вальмовой крыши
Скаты вальмовой крыши могут располагаться с разным уклоном, но такая система сложна как для расчета, так и реализации. Гораздо проще построить равноугольную крышу, где все скаты имеют одинаковый угол наклона.
В равноуклонных вальмовых крышах проекции диагональных стропил пересекаются с мауэрлатом под углом 45°. Это существенно облегчает запил торцов укороченных стропил, поскольку горизонтальный угол уже известен. Основные стропила всегда перпендикулярны мауэрлату, поэтому их обработка ничем не отличается от двускатных систем.
Чтобы правильно запилить нарожники с первого раза, нужно точно выдержать 4 параметра:
- длину до мм;
- вертикальный угол уклона стропил (измеряется с помощью угольника или рассчитывается по геометрическим формулам);
- горизонтальный угол (определяется по отношению к диагональной балке).
Для измерения уклона ската можно воспользоваться приложением на смартфоне. Достаточно совместить его с осью стропила, программа вычислит этот угол.
Теперь нужно подготовить шаблоны для верхнего и нижнего запила. Поскольку стропила примыкают к диагональной балке симметрично, второй шаблон вырезается зеркально.
Если углы разные, то прирезка доски производится по месту. Размечается положение стропила на мауэрлате и диагональной балке с принятым шагом. В нижней части делается зарез, чтобы посадить стропила на мауэрлат.
Верх нарожника прикладывается к диагональной балке, приблизительно запиливается по ее плоскости. Путем доработки пилой за несколько запилов достигается плотное соединение двух деталей. По этому резу на доске изготавливается шаблон и используется уже для запила остальных укороченных стропил.
Нюансы состыковки стропильных лап
Крепёж стропильного остова к стенкам из газобетона, кирпича, пенобетона, осуществляется через мауэрлат, он крепится за счёт анкеров.
Меж мауэрлатом, состоящим их древесной рамки и стенками из упомянутых материалов, необходимо проложить изолирующий воду слой из рубероида или гидроизола.
Верхушка кирпичных стенок порой предусмотрительно укладывается так, чтоб по внешнему краю вышел невысокий пьедестал. Так делается, чтоб помещённый в середине пьедестала мауэрлат и стенки не раздвигали ножки стропил.
Стропила остова кровли древесных домиков упираются на верховой венец или на балки в потолке. Сочетание всегда проводится врубкой и дополняется гвоздками, болтами, пластинками из железа или древа.
Укладка кровельного покрытия
Для шатровых крыш важным показателем выбора кровельного материала является угол уклона скатов.
Для разного покрытия определяется возможность его укладки в соответствии с уклоном:
- Черепица — от 30 до 60°;
- асбестоцементное покрытие — от 14 до 16°;
- мягкая кровля — от 8 до 18°.
Кроме того, можно использовать декоративные покрытия, характерные для такого вида кровли — тростниковые, камышовые. Такие покрытия являются недолговечными, для центрального региона менее распространены с учетом климатических особенностей.
Чаще всего шатровые системы покрывают черепицей и другими листовыми видами (профнастилом, листовой медью, металлочерепицей).
Покрытие кровельным материалом необходимо производить на каждом скате поочередно. Особенности укладки каждого материала предусматривают выполнение требований по монтажу.
Так, например, листы профнастила следует начинать укладывать с левого нижнего края ската и продолжать застилать, закрепляя специальными саморезами. При этом по диагонали срезают края листа с края ската.
ВНИМАНИЕ!
Расчет внешнего покрытия шатровой крыши должен производиться с учетом достаточно большого количества обрезков материала.
Несмотря на то, что отходы могут быть использованы на верхних частях ската, их все равно будет достаточно много.
Укладка кровельного материала
Конструкция вальмовой крыши
Вне зависимости от разновидности кровли, все виды имеют одинаковые элементы стропильной системы вальмовой крыши:
Схема расположения конькового бруса в стропильной системе вальмовой крышиконьковая опорная балка или коньковый брус – используется для классической вальмовой крыши, выполняет функцию несущего элемента, к которому крепятся диагональные стропила;
Схема расположения диагонального (бокового) стропила вальмовой крышидиагональное стропило (боковое, ребро, накосное или угловое стропило) – более длинная стропильная нога, которая присоединяется к торцу конькового бруса под острым углом, формируя одну из сторон треугольника;
Схема расположения центрального стропила вальмовой крышицентральное стропило – доски, одинаковой длины, которые примыкают к коньковой балке и формируют края трапециевидного ската крыши. Между ними располагаются промежуточные стропила;
Схема расположения промежуточного стропила вальмовой крышипромежуточное или рядовое стропило – формирует плоскость трапециевидного ската, расстояние между ними определяет прогон стропильной системы;
Схема расположения нарожника вальмовой крышинарожник или короткое стропило – конструктивный элемент, который крепится на диагональное стропило, формируют треугольный свес и угловые части трапеций.
Материал для вальмовой крыши
Порода и сорт древесины оказывают прямое влияние на длительность и надежность кровельной конструкции. Мастера советуют отдать предпочтение пиломатериалу из лиственницы или сосны. Все заготовки требуют предварительной обработки антипиренами и антисептиками.
Помимо древесины понадобится металлические крепления, гвозди, саморезы, анкерные болты.
Примечание. Формируя вальмовую стропильную систему на деревянном доме, который может дать усадку, мастера советуют использовать плавающие крепления для соединения стропил с мауэрлатом. Такой способ компенсирует подвижки венцов при естественной усадке дома из бруса или бревна.
Опора скользящая для стропил (закрытое скользящее крепление)
Стропилины шатровой кровли: укороченные и диагональные
Упор накосных стропильных ног на прогон в центре шатровой крыши
Угловые части домостроения и верхняя часть кровли шатрового типа соединяются накосными/диагональными стропилинами – обязательной деталью крыш с четырьмя скатными плоскостями. Они являются самыми протяженными и нагруженные детали такой стропиловочной конструкции. Затем на них опираются укороченные стропилины, называющиеся — нарожники. Эти элементы формируют треугольные поверхности скатов у такой кровли — вальмы. Когда протяженность диагональной стропилины превышает 4,5 м, ее изготавливают из 2 досок, сшиваемых 1 м отрезком такого же, как и сами стропилины, деревянного стройматериала. Доска, из которой будет строиться стропиловочный каркас утепленной кровли, должна иметь достаточную ширину, с учетом будущего вентзазора 3 см. Он формируется верхней скатной поверхностью стропиловочной системы и теплоизолирующими элементами. Когда имеющиеся в продаже стройматериалы не обеспечивают получение нужного вентзазора, тогда к наружным частям стропилин прикрепляют брусочную контробрешеточную конструкцию.
Это тоже важно знать: Как сделать стропильную систему двускатной крыши
Виды стропильных систем шатровой крыши
По внешнему виду шатровая конструкция напоминает пирамиду, но ее вершина не всегда может располагаться по центру, а иметь смещение. У такого сооружения два противоположных ската отличаются длиной.
У крыши шатрового типа каркас различается конструкцией:
- Наслонная система сделана так, что стропильные ноги внизу обладают упором в двух точках. Этим местом являются участки внутренних и внешних стен. Допускается расстояние между упорами до 4,5 м.
- У шатровой конструкции с висячей системой ноги стропил не имеют дополнительных опор. Элементы устанавливают на маленьких пролетах.
Конструкция каркаса не изменяет форму крыши, она сохраняется.
Кроме каркаса, различаются шатровые кровли другими конструктивными особенностями:
- ломаные кровли приемлемы, если проектируется мансардный этаж;
- у крыши с ендовой кровля в форме шатра выступает приставкой к эркеру;
- у мансардной крыши выступы могут присутствовать на скатах.
Все конструктивные особенности аналогично сохраняют форму шатра.
Как рассчитать высоту шатровой крыши
Чтобы произвести расчет каркаса крыши, надо обратиться к специалисту. При наличии опыта и знании геометрических правил, расчеты можно выполнить самостоятельно:
- Сначала у шатровой конструкции рассчитывают угол наклона скатов. Здесь учитывают тип используемого материала, среднегодовые показатели выпадения осадков и силы ветра, характерные для региона. Нормальным для большинства районов считается уклон скатов от 30 до 40о.
- Зная параметры крыши, высоту конькового узла вычисляют по теореме Пифагора. Шатер в сравнении с геометрической фигурой является аналогом пирамиды, где опора выступает прямой линией, соединяющей вершину с центром основания.
- Когда основные данные будут получены, рассчитывают длину стропил, вычисляют площадь скатов крыши.
Нарисовать чертеж крыши можно самостоятельно или воспользоваться специальной программой на компьютере. По готовой схеме рассчитывают количество стройматериала.
Важно! Если шатровая кровля предназначена для прямоугольного здания, площадь и уклон двух противоположных скатов будет различаться. Эти параметры одинаковы только для крыши квадратной постройки
Процесс монтажа конструкции наслонного типа на кирпичном здании
Монтируется стропильная система шатровой крыши следующим образом:
1. На верхнее основание стен укладывается подкладочный материал, который способен противостоять воздействию влаги и защитит от гниения деревянные балки, укладываемые на них.
2. Далее укладываются по контуру балки и поперечные лежни. Не стоит соединять их при помощи скоб или шурупов. Нарушая целостность древесины, мы снижаем ее показатели прочности, что вовсе нежелательно, так как основная нагрузка от веса конструкции приходится именно на них. Соединение выполняется посредством врезки деталей друг в друга (шип-паз).
3. На уложенные лежни поперек монтируются подмости.
пример строительства шатровой кровли 1-4 
этапы 5-7 
схема крепления стропил к кирпичной стене 
пример шатровой крыши
4. В центре площадки устанавливается вертикальная опора на лежне. На ее верхней части делаются пазы под закладку в них шипов с угловых стропил.
5. На углах площадки устанавливаются нижние края угловых наклонных элементов. В стропилах делают пазы в месте стыковки с горизонтальными балками, именно ними они и будут фиксироваться. На концах их делаются шипы-крючки, которыми они будут в коньке зацепляться за вертикальную центральную опору.
6. Поднятые наклонные элементы соединяются между собой посредством стяжек – горизонтальные перекладины, концы которых скрепляют два рядом стоящих стропила. Монтируются при помощи саморезов.
7. К угловым наклонным элементам (вдоль их сторон) крепятся нарожники при помощи гвоздей. К последним будут прикрепляться подкосы. Они служат опорой для основных деталей, снимают с них часть нагрузки, дабы избежать разлома по их длине.
Как монтируется стропильная система четырехскатной крыши .
8. Под подкосы устанавливают шпрингели для увеличения их прочности.
9. Учтите, что главные элементы, выходящие из углов под наклоном, должны монтироваться под прямым углом. В данном случае имеется в виду схождение друг с другом двух элементов размещенных по диагонали. Их стыковка проводится под прямым углом.
10. Если угловые элементы устанавливались вровень с краем стен, то их удлиняют при помощи кобылок. Именно на них будет монтироваться отвес, защищающий стены от осадков.
11. Далее на площадках монтируется обрешетка, которая будет гидроизолироваться и покрываться кровельными материалами.
Завершительным этапом будет фиксация стропил непосредственно к стенам здания. Для этого понадобится проволока толщиной около 5 мм, из нее вяжут хомут, накидывают его на ногу и затягивают. Свободный конец проволоки необходимо закрепить на металлическом крюке, который вбит в стену немного ниже от ее верха. Минимальное расстояние от ерша (крюка) до мауэрлата – 300 мм. Крепление производится через 1 стропильную ногу.
Интересное на сайте
Строительство собственного дома может законно претендовать на звание одного из самых главных событий в жизни. Важным решением является выбор материала и технологии строительства, поэтому будем …далее. »
Основанием для монолитного дома может служить свайный или ленточный фундамент. Хорошим решением является основа из плит. Итоговый выбор напрямую зависит от анализа рельефа и грунта, …далее. »
Строительные технологические процессы регулярно совершенствуются. На смену привычному панельному и кирпичному строительству пришел монолит. Многие застройщики оценили этот метод и применяют его чаще всего в …далее. »
Оценивая благоприятное воздействие на организм водных процедур с парением в сауне, многие хозяева загораются идеей строительства своей баньки. Некоторые мужчины берут за основу свою баню, …далее. »
Особенности шатрового стропильного каркаса ↑
Конструкция конвертом главная особенность шатровой крыши. Сборка осуществляется на основе четырех накосных (наклонных) стропил, к которым потом крепятся нарожники.
Такое устройство позволяет получить несколько преимуществ:
- Опора на 4 ноги дает возможность равномерно распределить нагрузку на стены к тому же общая масса системы намного ниже, чем у двухскатной, или другой аналогичной.
- Также шатровая конструкция имеет более низкий силуэт, что позволяет уменьшить фактор парусности (ветровой нагрузки).
- Четырехскатная крыша за счет одинаковых 4 граней укрепленных нарожниками намного прочнее в сравнении с двухскатными, датскими и голландскими вариантами.
Однако шатровые крыши могут иметь не только четыре ската, но и больше, за счет увеличения количества наклонных стропил. Но, такие варианты используются либо как один из элементов другого типа кровли, или же на постройках имеющих сложную многоугольную форму.
Конструктивные элементы
Стропильная система состоит из следующих деталей:
- Коньковый узел, заменяет отсутствующий брус на вершине. В данной точке соединяются четыре наклонных стропила.
- Скаты. Выполнены они в виде треугольных вальм с различным углом наклона (оптимально от 20 до 50°).
- Свесы. Карнизы скатов крыши, обеспечивающие защиту стен от затекания осадков. Наиболее эффективно работают свесы с вылетом минимум 400-500 мм.
- Накосные стропила, основа шатровой крыши, обычно это 4 бруса с опорой на углы постройки, и соединяющиеся в одной точке на вершине.
- Нарожники, заменяют в каркасе конструкции стропильные ноги, соединяются на накосных балках. Основная задача укрепить основание, и создать основу для крепления обрешетки.
Схемы сооружения каркаса
Шатровая стропильная конструкция, как и другие аналоги, может собираться по двум принципам:
- Наслонная система. Основные наклонные стропилины имеют две точки опоры – в верхней точке и по углам. Такая конструкция более распространенная в шатровых типах крыш.
- Висячая. В данном типе стропила имеют одну точку опоры внизу, а поддерживаются вертикальной стойкой (или несколькими).
Строить и ремонтировать подобную крышу довольно сложно. Поэтому при выборе стропильной системы предпочтение чаще отдают наслонной – она более удобна в монтаже и к тому же более экономичная. Это самый подходящий вариант для крыш, угол наклона которых не больше 40°.
Для установки наслонной системы необходима несущая внутренняя стена либо дополнительные опоры, соответственно, посередине крыши. Так как у такой крыши самое меньшее пара точек опор, в коньке и на стропильных ногах, распора на стены не создается. Между опорами стандартный пролет должен быть порядка 4,5 м . При большем пролете под стропила необходимо установить подкосы.
Основу составляют стропила
Основной составляющей каркаса для построения кровельного покрытия считаются стропила или стропильные лапы. Другие комплектующие могут задействоваться, а могут и нет, отталкиваясь от архитектуры и размерности кровли.
Стропила, идущие на сооружение двух покатой крыши разделяются на:
- наклонные стропильные лапы, их 2 пяточки содержат прочные опоры. Низовой край такого стропила опирается на мауэрлат либо в конец сруба на потолке. Местом опоры для верхового участка способен выступить прогон, он представляется положенной балкой под коньком. В первичной вариации комплект стропил именуется распорным, а во втором – без распорного;
- висячие модели. Их верх втыкается один во второй, а низ основывается на добавочной балке — затяжке. Затяжка сочетает 2 низовые пятки соседних стропильных лап, в итоге выходит ферма треугольником. Затяжка погашает процессы растягивания, за счёт чего на стенки влияет исключительно тяжесть устремлённая по вертикали. Структура висячих стропил считается распорной, но натиск на стенки не отдаёт.
Для прочности, сооружения снабжаются скосами и добавочными стояками. Создание костяка двух покатой крыши может проводиться без стропильного комплекта. Здесь поверхности скатных покрытий формируются балками, положенными прямиком на фронтоны, играющие несущую функцию.
Вальмовая крыша – преимущества и недостатки
Плюсы:
минимальное сопротивление ветровой нагрузке относительно двухскатной кровли. Поскольку все скаты наклонные, ветер не создает разрушительного давления на фронтоны;
большая жесткость конструкции. Достигается за счет угловых ребер, соединяющихся возле опорной балки конька;
возможность обустройства более выступающих свесов, что обеспечивает дополнительную защиту стен дома;
эстетическая привлекательность.
Минусы:
- сложность расчета и монтажа;
- более высокая стоимость реализации проекта;
- уменьшение площади чердачного помещения (в частности в месте установки диагональных опор);
- невозможность устройства мансарды;
- естественное освещение возможно только посредством установки окон в кровельном пироге.
Поскольку недостатки не критические – четырехскатная крыша вальмового типа активно практикуется в современном строительстве частных домов.
