Стропильная система шатровых крыш

Что собой представляет шатровая крыша

Многие могут сказать, что шатровая кровля – это как раз та крыша, которая показана на фото выше. То есть это четыре одинаковых ската треугольной формы. На самом деле, на рисунке показан классический вариант кровельной конструкции данной модификации. Но это всего лишь один пример. И в его основе лежит дом квадратной формы.

Если говорить о шатровых конструкциях, то свое название они получили за счет того, что все скаты крыши упираются в одну точку, как у шатров. А скатов может быть несколько, но не меньше четырех. К примеру, если здание имеет круглую форму, то кровельную конструкцию можно соорудить из пяти или шести скатов. И это не предел. Просто чем больше скатов, тем сложнее конструкция. А так как многие частные дома имеют форму прямоугольную, то классическая модель здесь наиболее уместная.

Кровельная конструкция шатрового типа конструируется и формируется на принципе симметричности. Именно поэтому ее возводят над строениями, соответствующей формы – круглой, квадратной, шести-, восьмиугольной и так далее. В целом, нет проблем возвести ее и над прямоугольным зданием, как и показано на первом рисунке, но конструктивно это сложно, поэтому чаще всего в таких случаях предпочтение отдают вальмовой крыше.

Шатровая крыша над постройкой восьмиугольной формыИсточник landshaftdesign.org

Конструктивные элементы шатровой кровли

Устройство шатровой крыши – это несколько стандартных элементов. Далее будем разбираться с классической модификацией.

1. Конек шатровой крыши. Надо обозначить, что как такового конька, в классическом понимании этой конструкции, здесь нет. Есть так называемый коньковый узел. Это точка соединения верхних концов стропильных ног. Именно коньковый узел образует пик шатровой конструкции.
2. Скаты. В нашем случае их четыре. Формируются они стропилами и нарожниками. Последние это все те же стропильные ноги, только они упираются верхними концами не в коньковый узел, а в основные стропила. Поэтому нарожники имеют укороченную длину. Их количество определяется размерами ската. Чем больше по площади последний, тем больше нарожников придется устанавливать, чтобы обеспечить требуемую несущую способность крыши.
3. Свесы скатов. Они могут формироваться стропильной системой за счет выпусков стропил за пределы стен здания. Или при помощи кобылок – это короткие стропила, которые крепят к основным элементам стропильной системы, чтобы удлинить их.

Конструктивные элементы шатровой крышиИсточник obustroeno.com

Преимущества крыши шатрового типа

Кровельная конструкция шатрового типа достаточно сложна в проектировании и непроста в монтаже, во всяком случае, это трудоемкий процесс. Но архитекторы и дизайнеры говорят о том, что шатровые крыши являются обладателями достаточно серьезных преимуществ перед другими конструкциями. Ведь не зря они так популярны среди загородных застройщиков. В чем же заключаются эти преимущества:

1. Отличные аэродинамические качества. Они позволяют крыше такой формы справляться не просто с сильными ветрами, но и с ураганными порывами.
2. Возводить шатровую кровельную конструкцию можно под углом наклонов ската в пределах 20-50 °. Это решает проблему очистки крыши от снега. То есть при таком угле снежные осадки не задерживаются на кровле. А значит, чистить шатровую кровлю зимой необязательно.
3. Под крышей этого типа легко организовать мансарду. Правда, так как у такой крыши нет фронтонов, придется устанавливать мансардные окна. Впрочем, установить окна этого типа сегодня не является проблемой, так что это нельзя считать минусом в современном строительстве.
4. Оригинальная форма – всегда выделяется среди других видов крыш.

Беседка, покрытая шатровой крышей, оригинальный вариантИсточник nkkconsult.ru

Особенности устройства шатровой кровли

Конструкция шатровой крыши — это сочетание нескольких скатов треугольной (реже — трапециевидной) формы. Количество их может меняться в зависимости от архитектурных особенностей строения. Чаще всего встречаются четырёхскатные шатровые кровли, но владельцы зданий могут построить крышу и с большим количеством скатов.

Архитектура постройки определяет форму крыши с шестью скатами

Классический вариант шатровой крыши — это пирамида с квадратным основанием. Опора скатов кровли идёт в основном на стены постройки, иногда выходя за их границы. Свесы могут выступать за пределы здания на 400–500 мм, тем самым предохраняя архитектурное сооружение от неблагоприятного воздействия погоды.

Чаще всего в индивидуальном строительстве применяют классический вариант четырёхскатной шатровой крыщши

Отличия вальмовой и шатровой кровли

Ещё одно название шатровой кровли — крыша конвертом. Такой тип является разновидностью вальмовой крыши. Конверт с прямоугольным основанием — основа вальмового типа кровли, а квадрат чаще используется в шатровом варианте.

Вальмовая конструкция — это сочетание двух скатов в виде трапеции и двух скатов в треугольной форме. В кровле-шатре соединяются треугольные скаты.

Типичный вариант вальмовой кровли состоит из двух треугольных и двух трапециевидных скатов

Если в вальмовой крыше есть конёк, то кровля шатровая монтируется без этого элемента. Вершины всех скатов шатровой конструкции соединяются в единой точке. Это происходит в виде их наслоения друг на друга или крепления к отдельной опоре. Конёк как таковой в этом случае отсутствует.

Плюсы и минусы шатровой конструкции

1. Основное преимущество шатровой кровельной конструкции — её уверенное противостояние порывистым ветрам. Аэродинамические «способности» крыши проявляются в том, что воздушные потоки практически не попадают в чердачную часть, они уходят вниз по треугольным скатам.
2. Ещё один большой плюс шатровой крыши состоит в отсутствии фронтонов. Это отличный повод для экономии, ведь строительных и отделочных материалов для кровли понадобится гораздо меньше.
3. Многие пользователи строений с шатровой крышей отмечают быструю прогреваемость помещений именно благодаря такой конструкции кровли. Дождевые и сточные воды не задерживаются на конверте из треугольных скатов, а стекают вниз. Это продлевает срок бесперебойной службы крыши.

Но есть в шатровой кровле и отрицательные моменты:

1. Сложная конструкция каркаса.
2. Малые размеры мансарды.
3. Большое количество отходов строительных материалов из-за конструктивных особенностей кровли.

Схема конструкции шатровой крыши

При расчёте и строительстве шатровой кровли обязательно нужно располагать основными сведениями о её составляющих элементах.

Чтобы правильно спроектировать шатровую крышу, нужно знать все основные элементы её конструкции

Опорная часть кровли — мауэрлат, размещаемый по периметру строения. Он крепится на стены постройки с наружной стороны. В кирпичных домах мауэрлат может монтироваться с внутренней стороны. Материалом для этого элемента кровельной системы служит брус с большим сечением. Накосные стропила предназначены для образования кровельного угла, собственно благодаря им и получается пирамидальная форма крыши. Самым сложным в конструкции шатровой крыши считается коньковый узел. В коньковом узле вместе с накосными стропилами соединяются стропила центральные, которые регулируют высоту каждого ската. Параллельно центральным стропилам устанавливают нарожники. Они всегда короче центральных стропил и укладываются на определённом расстоянии друг от друга.

Фотогалерея: варианты устройства шатровой кровли

Сочетание разных вариантов шатровых крыш придаёт дому черты средневекового замка

В конструкцию четырёхскатной кровли можно вписать выносной балкон мансарды

Шатровые крыши часто возводят над капитальными беседками

Конструкция шатровой кровли может опираться на выносные столбы, образуя большой козырёк над входом

Сложные ломаные крыши вальмовой конструкции требуют виртуозных расётов и филигранной техники исполнения

Гараж квадратной формы стоит украсить изящной шатровой кровлей

Шатровая крыша: конструкционные особенности ↑

Шатровая крыша – конструкция, напоминающая многогранную пирамиду с прямоугольником или квадратом в основании. Она состоит из треугольных скатов, вершины которых объединены в общей точке, напоминает шатер, считается оригинальным видом крыши со сложной стропильной системой. За счет отсутствия фронтов позволяет значительно экономить стеновой материал.

Возвести ее сложнее, чем двускатную или односкатную кровлю, но, вопреки этому, ей отдают предпочтение чаще всего. Причина этому – наилучший отвод воды, обеспечивающийся за счет устройства скатов с наклоном, как результат – длительный срок эксплуатации кровельных материалов, гидро- и теплоизоляции, используемых для монтажа крыши. Кроме того, шатровая крыша смотрится презентабельнее и оригинальнее в сравнении с другими видами конструкций.

Шатровая кровля характеризуется как одна из самых надежных и практичных

Основные детали оригинального сооружения ↑

Конструкция шатровой крыши должна быть строго симметричной. Она может монтироваться на любом строении, но намного проще, если оно имеет форму квадрата или прямоугольника. Основой рассматриваемой крыши считается стропильная система, сложная и замысловатая. Чтобы ее возвести правильно, необходимо предварительно произвести тщательный расчет. Любая ошибка в его ходе может привести к необратимым последствиям. Если планируется возведение шатровой кровли на квадратном основании, тогда у конструкции будет четыре абсолютно одинаковых ската. Чтобы рассчитать в таком случае площадь кровли, рекомендуется определить площадь скатов и умножить полученный показатель на 4. Результат, полученный в ходе подсчетов, необходимо увеличить на площадь карнизных свесов.

Перед тем как приступить к возведению шатровой крыши, необходимо учесть важные детали

Расчет крыши шатрового типа ↑

Шатровая крыша своими руками будет устроена безупречно, если расчет стропильной системы сделан правильно. Если в основе конструкции лежит квадрат, то прежде всего необходимо определить угол наклона скатов, ширину и длину основания, затем, используя полученные данные, определить площадь всех четырех скатов.

Если в основе крыши лежит прямоугольник, то начинать расчет следует с определения высоты трапеции и треугольника, из которых конструкция и состоит. Этот показатель равен длине вальмовых стропил. После того как высота определена, можно приступить к вычислению площадей данных фигур. Их суммарный показатель позволит получить площадь скатов кровли

Немаловажно предельно точно рассчитать и площадь карнизного свеса. Чтобы это сделать, необходимо высоту фигуры увеличить на ½ суммы длины основания

После того как площадь крыши и скатов рассчитаны, можно рассчитать основные элементы стропильной системы.

Расчет шатровой крыши должен быть максимально точным

Желательно данный промежуток работ доверить специалистам. Они составят максимально грамотный и точный чертеж, по которому будет элементарно просто определить количество материалов, требуемых для устройства шатровой крыши своими руками, длину стропил и последовательность работ.

Монтажные работы по установке

Большая часть конструкции, выполненная из бруса, бревен и досок, собирается на земле, по заранее заготовленному шаблону. В зависимости от длины стропильной ноги, уклона крыши, длины нарожника и процента нагрузок, определяется толщина материала, который будет использоваться.

Если возводится крыша для каменного или кирпичного строения, то первоначальная работа проводиться также на земле.

В качестве опоры выступают обвязка в строениях, выполненных из дерева.

1. Первым шагом на стены укладывают лежни и мауэрлат, которые служат основанием. Для каменного строения используются прокладки под основание, которые защищают от влаги.
2. На коньковом узле крепятся накостные стропила, которые выходят из противоположенных углов. Хорошо, если будет использоваться врезная балка, которая не позволит ослабиться мауэрлату.
3. С помощью затяжек поднимаются оставшиеся накостные стропила, и делается подгон врубок. В шатровой крыше отсутствует прогон, поэтому накостные стропила крепятся в коньковом узле. Для дополнительной крепости делается стойка в центре, она играет роль подпорки.
4. Подкосы, диагональные связи и раскосы устанавливаются в скатах, для того, чтобы было сопротивление ветровым воздействиям.
5. Последним этапом устанавливаются: подкосы и нарожники со стойками. Шпренгели создают добавочную жесткость стропильным ногам. Диагональные стропила шатровой крыши должны быть установлены строго под углом 90 градусов, стропила должны быть скреплены со стенами.
6. Применяются скобы (металлические) для закрепления, если строение деревянное. Производить закрепление необходимо ко второму венцу.
7. В качестве крепежного элемента для строений из кирпича, выступает хомут, который изготавливается из проволоки. Хомуты надевают на стропила, а затем их конец прикрепляется к штырю в стене.

Необходимо не забыть установить свесы, которые будут препятствовать попаданию влаги на стены. Свесы устанавливаются в полуметре он наружной стены. Если по итогам изготовления их длина оказалась недостаточной, то их удлиняют на нужное расстояние.

Материал для кровли

Материал выбирается, исходя из бюджета строительства. Это может быть:

• ондулин;
• металлочерепица;
• профнастил;
• поликарбонат.

Ондулин (1) – отличный материал для этой цели. В Европе он очень широко применим. Отличается легкостью и прекрасными качествами в эксплуатации. Относительно легок в монтаже, пригоден к использованию даже в экстремальных условиях. Но имеет недостаток – высокую цену.

Металлочерепица (3) придает респектабельность постройке. К плюсам относится то, что не теряет цвет долгие годы, эффективна в использовании. Ее минус в том, что относится к тяжелым материалам, непригодным для кровли зданий, в возведении которых использовался легкий фундамент.

Профнастил (4) самый универсальный вариант для дома, террасы, беседки. Шатровая крыша из этого материала легкая, долговечная, элементы легко монтируются. Его чаще всего используют для легких конструкций, таких как террасы и беседки.

Поликарбонат (2) все чаще используется для террас и беседок. Среди плюсов материала: легкость, простота в обработке, огнеупорность. Но есть и большой минус, поликарбонат хрупкий, поэтому недолговечный материал. Глубокие царапины приводят к потере теплоизоляционных и водоотталкивающих свойств, в результате к непригодности в дальнейшем использовании.

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 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.

Наслонную систему не рекомендуется использовать при угле скатов свыше 40°

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.

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.

Металлические стропила чаще используются для промышленных зданий

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 стену дома с помощью специальных шпилек.

Далее нужно сделать следующее:

• 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 бруса 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 фанеры 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 расчета кровли 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: бензопила, болгарка, электрический лобзик, пила ручная, гвозди и дюбели, молоток, рубанок, топор, электрическая дрель, брус и доски одной породы дерева, кровельный материал, стальные скобы.

Вы можете построить шатровую конструкцию 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 стропил, а затем и рядовых с определенным шагом в 60 см, которые закрепляются при помощи врубки к коньку и мауэрлату. 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. брус между смежными сторонами стропил. И уже на нем устанавливают стойку или шпренгельную ферму. При очень большой площади дома для диагоналей применяют двойные балки. Двускатная кровля и односкатная монтируется похожим образом.