Стропила шатровой крыши. Как правильно сделать шатровую крышу дома своими руками? Возводим шатровую крышу

Шатровой называется крыша, представляющая собой четырёхскатное покрытие кровли. Она состоит из одинаковых треугольных скатов, обязательно равнобедренных, соединяющихся в центре. Соблюдение симметрии - главное в возведении такой крыши.

По своим очертаниям крыша такого типа похожа на шатёр, отсюда и пошло название. Так как шатровая крыша имеет схожую геометрию с четырёхгранной пирамидой, такую крышу нередко называют пирамидáльной (пирамидáльная крыша).

Чаще всего шатровую крышу возводят над зданиями квадратной формы. Иногда, при возведении шатровой крыши используется и большее количество скатов, главное, чтобы внешне она напоминала пирамиду или многоугольник с равными сторонами.

Это одна из разновидностей четырёхскатных крыш. По конструкции и особенностям при возведении, она очень похожа с вальмовой крышей: в ней так же отсутствуют фронтоны, а карнизный свес проходит в одном уровне по всему периметру строения.

По утверждению историков, появление крыши в виде шатра, уходит в глубину веков, даже шалаши первобытных людей напоминали формой шатры. Раскопки, проводимые в Месопотамии, там где когда-то существовало одно из древнейших развитых государств, показывают, что ещё древние шумеры возводили постройки с крышами в виде шатров, особенно часто такие крыши применяли на зданиях религиозной направленности: капищах, храмах, часовнях. Шатровые крыши можно встретить и на старинных башнях и замках, где конструкции сильно напоминают крутой спуск.

В настоящее время такие крыши нередко используются при возведении коттеджей, беседок и других малоэтажных строений.

Конструкция

К особенностям конструкции крыши такого типа можно отнести обустройство стропильной системы, её проектируют двумя способами:

Висячая стропильная система заключается в следующем: стропильные балки опираются прямо на стены, создавая горизонтальное давление, в этой системе необходима система специальных стяжек. Используется в то случае, если пролёты крыши имеют большие размеры, а установка подпорок не предусмотрена в проекте.

Наслонный способ более популярен, но, для его исполнения необходимо наличие несущей стены, внутри помещения. На неё то и ложится основная нагрузка, зато давление на стены, при возведении крыши таким способом, практически отсутствует.

Крыша шатровой формы имеет целый ряд преимуществ, о которых стоит рассказать:

для строений с шатровой крышей не предусмотрены фронтоны , что сильно снижает расход материалов и работ на возведение фронтонов и подшивку свесов;
крыша такого типа обладает прекрасными аэродинамическими свойствами, ей не страшны сильные ветра, а особенности конструкции не дадут попасть осадкам в чердачное помещение;
поверхность такой крыши прогревается солнечными лучами сразу с нескольких сторон, в солнечные дни помещение под неутеплённой крышей будет более тёплым;
скаты такой крыши расположены под определенным углом, что способствует отведению с кровли дождевой воды и тающего снега.

Но, как и у каждой конструкции, у этой крыши имеется и ряд недостатков:

шатровая крыша достаточно сложна в проектировке и возведении, но по окончании строительства, богатый внешний вид и удобство в использовании, часто скрывают этот недостаток;
конструкция этой крыши изобилует большим количеством соединений, балок и стропил, необходимо строго следить за надёжностью всех узлов и соединений, во избежание потери жёсткости и формы плоскости при возведении крыши;
затратность возведения - для установки такой крыши, как правило необходимо нанимать профессионалов в своей области, что всегда удорожает процесс строительства;
чердачное помещение или мансарда, возведённое под крышей в форме шатра, значительно уступает в размерах помещению под двускатной крышей ;
большой отход при применении большинства кровельных покрытий (особенно ).

Конструкция шатровой крыши

В строительстве принято рассматривать шатровую крышу как вариацию вальмовой четырехскатной, в которой коньковое соединение трансформировалось в коньковый узел, то есть видоизменилось из линии в точку. Крыша шатрового типа представляет собой пирамиду, стороны которой образованы четырьмя скатами в виде равнобедренных треугольников. Для монтажа подойдет любое четырехугольное здание, однако квадратная форма позволяет добиться идеальной симметрии, благодаря чему достигается наилучший результат.

В входят следующие основные элементы:

Этапы строительства

Создание проекта

Шатровая крыша своими руками строится только на основании грамотно составленного проекта, гарантирующего ее надёжность. Перед тем как сделать чертежи, необходимо вспомнить школьный курс геометрии, чтобы сделать расчеты угла наклона скатов, высоты конька и площади скатов. Для выполнения вычислений есть простая инструкция:

Не забывайте, что у шатровой крыши с прямоугольным основанием, в отличии от такой же конструкции с квадратным, скаты будут иметь различный уклон и разную длину стропильных ног. Следует учитывать это в расчетах и монтаже!

Проект создают вручную или с помощью компьютерной программы, которая не только выполнит за вас расчеты длины элементов стропильной системы, но и подберёт их толщину. Результат этапа конструирования – схема с размерами и взаимным расположением элементов крыши, которая станет опорой для монтажных работ.

Конструкция стропильной системы

Стропильная система шатровой изготавливается из древесины хвойных пород и состоит из следующих основных и дополнительных элементов:

В строительстве шатровой крыши используют висячую или наслонную стропильную систему, в зависимости от возможностей планировки сооружения. Однако, опытные кровельные мастера не советуют использовать наслонный тип, если уклон скатов превышает 40 градусов.

Ход монтажных работ

Когда проект утвержден и материалы закуплены, можно сделать монтаж шатровой крыши своими руками:

Некоторые элементы имеют длину, превосходящие 6 метров, стандартную величину пиломатериалов. Поэтому необходимо изготавливать наборные стропила, составляемые из нескольких частей, или клееные.

Строительство шатровой крыши своими руками – тяжелая, трудоёмкая работа, однако полученные результат, выделяющий дом или беседку среди однотипных соседей, вознаградит вас за старания и потраченные силы!

Видео-инструкция

Некоторым хозяевам загородного жилья кажется чересчур банальной и неинтересной, и они начинают поиски более оригинальных вариантов. К числу таких можно отнести шатровую конструкцию, чрезвычайно интересно смотрящуюся внешне, как будто сошедшую с иллюстраций к учебнику по истории или к книге детских сказок.

Несмотря на кажущуюся простоту, стропильная система шатровой крыши является одной из наиболее сложной в возведении. Браться за строительство такого сооружения самостоятельно, не имея опыта подобных работ – будет очень рискованно. Однако для тех, кто желает остановить свой выбор именно на такой конструкции, будет полезно получить информацию по строению системы, основным ее составляющим, по проведению базовых расчетов. Именно в таком контексте и будет построена настоящая публикация. Надеемся, что она поможет разобраться в нюансах шатровой стропильной системы, реально оценить ее сложность и возможность проведения самостоятельного монтажа.

Что из себя представляет шатровая стропильная система?

По сути, шатровая крыша геометрически представляет собой «классическую» пирамиду, то есть фигуру с многоугольником в основании и гранями, являющиеся равнобедренными треугольниками, сходящимися в единой вершине.

В частном строительстве чаще всего применяется пирамида с основанием в виде четырехугольника, хотя для пристроек (башенки, эркеры и т.п.) или легких садовых построек (беседок) практикуется возведение более сложных конструкций, у которых в основании может лежать и правильный шести- или восьмиугольник (иногда даже и больше).

В данной публикации акцент будет сделан все же на четырёхскатную шатровую крышу. Здесь тоже возможны вариации. «Классикой» считается пирамидальная конструкция, опирающаяся на основание-квадрат, с вершиной, находящейся на перпендикуляре, проходящем через точку пересечения диагоналей основания. В этом случае все четыре ската будут представлять собой абсолютно конгруэнтные треугольники, расположенные под одинаковым углом наклона.

На рисунке-схеме показана пирамида с квадратом в основании – именно ее и будем рассматривать в дальнейшем. К этому чертежу придётся не раз возвращаться по ходу изложения.

Вполне возможно использовать шатровую схему и на прямоугольном здании, у которого длина превышает ширину. Однако, на практике такое применяется нечасто – ввиду ненужного усложнения и расчетов, и монтажа. При подобном варианте скаты, опирающиеся на более короткую стену, становятся длиннее и имеют меньший угол наклона к горизонту, то есть и внешние нагрузки для них уже приходится рассчитывать индивидуально. Для прямоугольных оснований куда больше подойдет – она во многом схожа с шатровой, но лучше адаптирована именно к таким условиям.

Шатровая форма крыши дает немало значимых преимуществ:

Дом с такой крышей очень выигрышно выделяется на фоне стандартных двухскатных кровель, обладая своеобразной привлекательностью.
По своим аэродинамическим качествам, то есть по способности противостоять ветровой нагрузке, особенно при шквалистых или даже ураганных порывах, она среди скатных крыш, пожалуй, не имеет равных. Причем сведена к минимуму подъемная составляющая ветровой нагрузки – усилия, пытающегося сорвать кровлю вверх.
Уникальная пирамидальная форма способствует равномерному распределению всех внешних и внутренних нагрузок на систему крыши и здания в целом.
При правильном утеплении скатов кровли, такая крыша – оптимальное решение с точки зрения энергосбережения.
При оптимальном выборе крутизны скатов кровли не будет особых проблем и со .

Недостатком, помимо определенной сложности конструкции, можно назвать то, что четыре одинаковых ската серьезно «съедают» объем чердачного помещения, что осложняет организацию в нем «обитаемой» площади. Чтобы создать жилую мансарду, приходится резко увеличивать крутизну кровли и прибегать к «врезке» дополнительных окон и надстроек. Понятно, что браться самостоятельно за расчет и возведение столь сложной конструкции – просто бессмысленно, так как здесь требуется высокопрофессиональное архитектурное проектирование и монтаж.

Основные элементы шатровой стропильной системы

Рассмотрим базовое строение стропильной системы шатровой крыши. Для этого вначале возьмем совершенно абстрактный дом, стены которого образуют квадрат, и попробуем примерить к нему такую кровлю.

В контексте данной статьи нас не особо интересуют кровля и стены. Скроем их из виду, чтобы остаться «один на один» уже с, собственно, самой конструкцией стропильной системы. Ну а затем рассмотрим ее по деталям.

Стены скрыты из вида, но оставлен мауэрлат (поз. 1). Это – мощный брус, который поясом закреплен по верхнему торцу стен – именно на него будут упираться все стропила. В отличие, например, от двускатной крыши, в нашем случае должен представлять собой обязательно замкнутую раму, жестко связанную – от этого напрямую зависит прочность и стабильность всей стропильной конструкции.

От углов мауэрлата вверх к центру, к коньковому узлу (поз. 3), сходятся ребра пирамиды – их роль выполняют накосные стропила (поз. 2). Это – самые длинные и наиболее нагруженные изо всех остальных стропильных ног, и обычно для их изготовления применяется наиболее «мощный» пиломатериал — об этом будет рассказано ниже. На чертеже пирамиды они соответствуют отрезкам [КА], [КВ], [КС] и [КD]. Длина наслонного стропила на той же схеме обозначена Lн.

От центра каждой стороны к тому же коньковому узлу проходят центральные стропила (поз. 4). Они определяют высоту равнобедренного треугольника каждого ската. На чертеже – это, например, отрезок [КЕ] (длина стропила – Lц). В геометрии для обозначения этого элемента пирамиды имеешься отдельное наименование – апофема.

Наконец, от каждой накосной стропильной ноги в обе стороны к мауэрлату отходят укороченные стропила или нарожники (поз. 5), установленные с определенным шагом. Их количество будет зависеть от общих размеров всей системы.

Кстати, нередко для того, чтобы не «перегружать» соединениями коньковый узел, отказываются от установки центральных стропил, и монтируют только нарожники, размещая их симметрично апофеме.

На данной схеме показан вариант, в котором все без исключения стропила, начиная от накосных и кончая самым коротким нарожником, выполнены с выступом за пределы мауэрлата – для создания необходимого карнизного свеса. Но в дальнейшем все расчеты будут проводиться для «чистой» длины – от конькового узда до мауэрлата, а величина удлинения будет просчитываться отдельно, в зависимости от планируемой ширины свеса и угла крутизны ската.

крепление для стропил

Очень часто так и поступают – мощный стропильный брус заканчивается на мауэрлате, а карнизный свет обеспечивается наращиванием длины за счет специальных деталей – кобылок из более тонких досок. Это позволяет достичь немалой экономии на пиломатериалах.

На схеме была приведена одна из самых простых схем, когда накосные стропила выполнены по висячей схеме, и полностью сбалансированы. Скажем честно – такое очень редко встречается в реальности. На практике приходится прибегать к установке дополнительных, усиливающих элементов, которые обеспечивают прочность и стабильность конструкции стропильной системы.

Во-первых, стропила могут быть установлены по наслонной системе, то есть с опорой на центральную стойку. Стойка же может упираться на капитальную внутреннюю стену (если есть такая возможность), или на уложенный по центру лежень – мощный брус, опирающийся на противоположные внешние стены здания.

1 – накосные стропила;

2 – центральная стойка (бабка);

3 – затяжки (ригели).

Кстати, при возведении лёгких построек, например, беседок, иногда центральная стойка располагается по всей высоте, от фундамента (пола) и до конькового узла, и служит своеобразным предметом «интерьера».

Еще один вариант – основанием для стойки являются горизонтальные затяжки (ригели) соединяющие противоположные стропила. Эти затяжки могут располагаться внизу, ближе к , или примерно посередине высоты «пирамиды». Иногда такие ригели служат основанием для подшивки крыши чердачного помещения.

На рисунке показан пример, когда накосные стропильные ноги (поз. 1) по диагонали связаны затяжками (поз. 5). На пересечении затяжек смонтирована центральная опора (поз. 4). Все стропила, в том числе и центральные (поз. 2) соединены на опоре (бабке), образуя тем самым коньковый узел (поз. 3).

Часто центральная стойка вообще не используется. На крышах небольшого размера жесткость конструкции обеспечивается просто надежным скреплением центральных и накосных стропил на мауэрлате и в коньковом узле. В коньке стропила подгоняются друг к другу запилами под определённым углом, а затем это соединение усиливается металлическими накладами. Еще один вариант – используется центральный элемент-вставка, к которому крепятся стропильные ноги.

металлочерепица

Но при больших длинах стропильных нога иногда – и нарожников, они все равно требуют усиления. Для этого могут применяться дополнительные элементы системы.

На данной иллюстрации представлен один из вариантов. По центру квадрата, образованного мауэрлатом (поз. 1) врезан лежень (поз. 2). Как и в обычной схеме – установлены накосные (поз. 3) и центральные (поз. 4) стропила и нарожники (поз. 5).

Снизу накосных стропильных ног укреплены черепные бруски (поз. 6) – они служат для более надежной опоры для установленных нарожников.

И центральные ноги, и нарожники связаны с противолежащими, симметрично им расположенными деталями с помощью стяжек (поз. 7). Стяжки нижнего ряда, для исключения прогиба по центру, опираются на лежень, а сами одновременно служат опорой для верхнего ряда, перпендикулярного им.

От стяжек к каждой центральной стропильной ноге и к нарожникам идут вертикальные стойки (поз. 8).

Вместо вертикальных стоек (или вместе с ними) могут применяться подкосы – опорные элементы, расположенные под углом к горизонту. Это бывает удобно, когда основную нагрузку необходимо переложить на какую-то одну центральную точку (например, лежень или капитальную перемычку внутри здания), а не распределять ее по затяжке. Подкосы обычно располагают под углом в 45÷60°. Применение они находят, если длина стропильных ног превышает 4,5 метра. Такие дополнительные точки опоры позволяют снизить сечение пиломатериала, идущего на изготовление стропил, то есть и облегчить, и удешевить всю конструкцию системы.

На иллюстрации показано два варианта. Слева – комбинированный, в котором к лежню (поз. 1) закреплены и стойка (поз. 2), и подкосы (поз. 3). На правом рисунке – обошлись без стойки, и в лежень упираются только два подкоса, уходящие вверх, к симметричным стропильным ногам.

На схеме также показаны соединительные детали – металлические нагели (поз. 4) и стальные скобы (поз. 5).

Как уже говорилось, самыми длинными и испытывающими наиболее сосредоточенные нагрузки являются накосные (диагональные) стропильные ноги. Мало того, что обычно они толще других – нередко их приходится дополнительно подпирать, чтобы не допустить прогиба или кручения. Для этого могут применяться такие же подкосы, отходящие от центрального лежня, или специальный узел системы, называемый шпренгельной опорой.

Этот узел представляет собой шпренгельную балку (поз. 9) которая врезается на углу в мауэрлат, и от которой вертикально вверх уходит стойка (поз. 10), подпирающая накосную стропильную ногу. Иногда, на крышах большого размера, приходится устанавливать на просто шпренгель, а шпренгельную ферму, то есть усиливать вертикальную стойку подкосами.

Существуют и другие варианты монтажа и усиления стропильной системы шатровой крыши – многие мастера используют собственные, наработанные и проверенные годами методики. Но базовый принцип все равно сохраняется таким, как было показано выше.

Теперь необходимо рассмотреть блок вопросов, связанных с линейными размерами основных деталей конструкции, с необходимым для их изготовления сечением пиломатериалов, с другими геометрическими параметрами создаваемой системы. Одним словом, необходимо погрузиться в расчеты.

Проведение основных расчетов стропильной системы шатровой крыши

Проведение предлагаемых расчетов поможет хозяевам заранее определиться с основными характеристиками будущей крыши и необходимым количеством материалов. Расчеты должны проводиться в определенной последовательности, так как большинство параметров тесно взаимосвязаны, и, можно сказать, вытекают один из другого.

Высота «пирамиды», угол уклона скатов и планируемое кровельное покрытие шатровой крыши

Эта группа параметров выделена на первое место. Перечисленные характеристики тесно увязаны между собой и будут определяющими для остальных расчетов.

Почему необходимо заранее знать крутизну скатов? Да хотя бы потому, что каждый хозяин заранее видит крышу своего будущего дома, «одетую» в то или иное кровельное покрытие, которое больше ему по душе. А при выборе покрытий, хочешь – не хочешь, а приходится соблюдать определенные требования – у каждого материала есть свои предельно допустимые рамки по минимальному уклону.

То, что уклон зависит от высоты вершины «шатра» (и наоборот), наверное, объяснять не приходится — с ростом одного параметра возрастает и второй. Но только зависимость здесь – не линейная, а тангенциальная. Обратимся к схеме чертежу «пирамиды».

Высота конькового узла обозначена Н – это отрезок . Сама эта вершина в горизонтальной проекции лежит точно посередине любой из сторон квадрата, образующего основание. Получается прямоугольный треугольник КFE , катет которого известен – это половина ширины (длины) здания [АВ]. Угол ската кровли – α . Несложно определить и высоту:

Н = 0.5 × [АВ] × tgα

Это вычисление проще будет произвести при помощи встроенного калькулятора:

Калькулятор взаимосвязи высоты вершины шатровой крыши и угла крутизны кровли

Укажите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "Рассчитать высоту вершины шатровой крыши Н"

Длина (ширина) дома, метров

Планируемый угол уклона ската кровли α (градусов)

Калькулятор позволяет решать как «прямую», так и «обратную» задачи. Например, если изначально планируется определённая высота конькового узла (например, для обустройства того или иного чердачного помещения), то, последовательно варьируя угол наклона, можно найти оптимальный именно для заданного значения высоты.

Ну а когда известны оба значения, уже ничто не помещает определиться и с кровельным покрытием. В таблице ниже приведены минимальные значения углов крутизны для кровель различных типов. Учитывая, что в некоторых источниках крутизна ската измеряется не в градусах, а в процентах или в пропорциях (отношение основания треугольника к высоте), эти показатели указаны тоже.

Минимальная крутизна ската кровли			Тип кровельного покрытия
градусы	пропорциональное соотношение	проценты
9°	1:6,6	15%	Рулонные кровельные битумные покрытия, наклеенные на мастику горячим способом –не менее двух слоев. Отдельные типы профнастила – в соответствии с рекомендациями производителя материала.
10°	1:6	17%	Шифер асбестоцементный волновой, усиленного профиля. Еврошифер – ондулин, при сплошной обрешетке.
11 ÷ 12°	1:5	20%	Черепица битумная мягкая.
14°	1:4	25%	Шифер асбестоцементный плоский, усиленного профиля. Все типы профнастила или металлочерепицы, без ограничений.
16°	1:3,5	29%	Кровля металлическая листовая, с фальцевым соединением
18÷19°	1:3	33%	Все типы волнового асбестоцементного шифера, без ограничений
26÷27°	1:2	50%	Штучное кровельное покрытие – керамическая, цементная, полимербетонная черепица, сланцевые плитки
39°	1:1,25	80%	Натуральные покрытия – щепа, дранка, гонт, камышовые крыши.

Есть нюанс – важный при выборе кровельного покрытия. Дело в том, что треугольная форма скатов больше предрасположена или к штучным, или к мягким рулонным материалам. Дело не в эксплуатационных качествах, а банально – в экономии приобретаемого покрытия. При раскрое листовых материалов (профнастила, шифера, ондулина, металлочерепицы) слишком много излишков уйдет в зарез (в отходы). Впрочем, это дело хозяев – стоимость листовых материалов часто бывает значительно ниже, и этим их применение все же может быть полностью оправдано.

Длина центральных и накосных стропильных ног

Если определена высота вершины, то есть конькового узла, то уже не составит особого труда найти «рабочую длину» стропильных ног, то есть от вершины до соединения с мауэрлатом.

Для начала – центральные стропильные ноги.

Уже упоминалось, что центральные ноги иногда не используются – вместо них с небольшим разбегом от середины симметрично устанавливается пара укороченных стропил-нарожников. Тем не менее, даже в этом случае полученная в результате расчетов величина нам пригодится – и для определения длины этих самых нарожников, и для вычисления общей площади кровли.

Вновь внимание на схему, приведенную в начале публикации. Центральное стропило, по сути, геометрически представляет собой высоту треугольного ската (апофему пирамиды), а также является гипотенузой [КЕ] прямоугольного треугольника КFE . Катеты нам известны – это половина ширины (длины) здания [ AB] и уже рассчитанная высота Н . Ничего не мешает применить теорему Пифагора

Lц = [КЕ] = √([ AB/2]² + H²)

Чтобы не повторяться впоследствии, можно сразу вывести формулу и для определения длины накосного стропила КВ.

Здесь также подойдет теорема Пифагора. Одним из катетов треугольника является та же высота Н , а вторым – гипотенуза другого равностороннего прямоугольного треугольника со сторонами, равными половине длины здания (диагональ квадрата со стороной ).

² = [ AB/2]² + [ AB/2]² = 2×[ AB/2]²

Значит, длина накосного стропила равна:

Lн = = √(2×[ AB/2]² + H²)

Калькулятор расчета длины центральных и накосных стропил шатровой крыши

Введите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "Рассчитать длину стропильной ноги"

Высота конькового узла Н, метров

Длина (ширина) дома, метров

Для какого стропила провести расчет?

Расчет произведен, но он учитывает только лишь «рабочую» длину стропильных ног. Если стропила будут задействованы еще и для формирования карнизного свеса, то им необходимо удлинения на определенную величину ΔL . И она, опять же, будет отличаться для стропил, идущих вдоль ската (центральных ног и нарожников – для них она одинакова), и для диагональных, накосных.

Если же формировать карнизный свес предполагается путем установки кобылок, то расчет потребуется для определения их «рабочей» длины.

черепица

Формула несложна – нам известна планируемая ширина карнизного свеса G и угол уклона ската α . Удлинение будет равно:

ΔL = G / cosα

Это удлинение будет единым для всех центральных стропил и для всех нарожников. Для диагональных (накосных) стропил оно несколько больше – но все это учтено в расположенном ниже калькуляторе:

Калькулятор определения удлинения стропил (рабочей длины кобылок) для формирования карнизного свеса кровли

Укажите запрашиваемые данные и нажмите "Рассчитать удлинение стропила (рабочую длину кобылки)"

Планируемая ширина карнизного свеса G, метров

Угол уклона ската α, градусов

Для какой стопильной ноги рассчитываем?

Общую длину заготовок, которые пойдут на изготовление стропильных ног (в случае, если они формируют карнизный свес), несложно вычислить простым суммированием L + ΔL.

Нагрузка, выпадающая на конструкцию крыши, материал для изготовления стропильных ног и шаг их установки

С длиной центральных и накосных стропильных ног определились. Теперь необходимо разобраться, какого сечения должен быть пиломатериал, идущий на их изготовление. Этот параметр напрямую будет зависеть от нагрузок, впадающих на стропильную систему.

Нагрузки можно разделить на несколько категорий:

Статические постоянные нагрузки, обусловленные массой самой стропильной системы, обрешетки, кровельного материала, утеплителя, внутренней подшивки скатов.
Временные нагрузки, самыми выраженными из которых являются снеговая (масса вероятных в данной местности снежных наносов) и ветровая, также с учетом климатических условий региона и особенностей расположения самого строения.
Временные динамические нагрузки форс-мажорного характера, на случай стихийных бедствий – ураганных ветров, аномальных снегопадов или ливней, сейсмических толчков и других явлений. Предсказать все это – невозможно, поэтому конструкция просто должна обладать достаточным резервом прочности.
Кроме того, необходимо учитывать и возможную необходимость пребывания на крыше человека – для проведения строительных или ремонтных работ, для очистки снега и т.п.

Стропила для того и необходимы, чтобы выпадающая на крышу нагрузка максимально равномерно распределялась по ним. Понятно, чем чаще они установлены, тем меньшая доля нагрузки придется на каждый погонный метр.

Сечение будет зависеть и еще от одного обстоятельства – длины пролета. Если говорить проще – то это расстояние между двумя точками опоры несущего элемента. Так, стропило может упираться только в коньковый узел и мауэрлат, то есть это будет максимальный пролет, или же иметь дополнительное усиление в виде бабок (стоек) или подкосов – об этом не зря говорилось выше.

Если рассчитать распределенную нагрузку на погонный метр стропила, и знать расстояние между планируемыми точками опоры (длину пролета), то несложно определить требуемое сечение бруса (доски, бревна) которое будет достаточным для такой системы. Для этого можно воспользоваться следующей таблицей:

Расчетная величина распределенной нагрузки на один погонный метр стропильной ноги, кг/м					Оптимальное сечение бруса, доски или бревна для изготовления стропильных ног
75	100	125	150	175	Доска или брус							Бревно
					- толщина доски или бруса, мм							диаметр, мм
					40	50	60	70	80	90	100
Длина пролета стропил между точками опоры, м					- высота доски или бруса, мм
4.5	4	3.5	3	2.5	180	170	160	150	140	130	120	120
5	4.5	4	3.5	3	200	190	180	170	160	150	140	140
5.5	5	4.5	4	3.5	-	210	200	190	180	170	160	160
6	5.5	5	4.5	4	-	-	220	210	200	190	180	180
6.5	6	5.5	5	4.5	-	-	-	230	220	210	200	200
-	6.5	6	5.5	5	-	-	-	-	240	230	220	220

Пояснение по пользованию таблицей:

Например, расчеты показывают, что на погонный метр стропильной ноги придется 150 кг нагрузки, а само стропило будет иметь свободный пролет на самом длинном своем участке (например, между мауэрлатом и подкосом) – 4.5 метра. По этим данным заходим в левую часть таблицы и находим ячейку пересечения этих параметров. Из этой строки, но уже в правой части таблицы, можно выписать все допустимые значения сечения бруса (или диаметра бревна), которые будут отвечать требованиям обеспечения необходимой прочности. В данном примере это доски или брус 60×220, 70×210, 80×200, 90×190, 100×180 или же кругляк диаметром 180 мм.

Теперь осталось выяснить, как же определить распределенную нагрузку. Сама процедура расчетов – достаточно сложная, и вряд ли есть смысл приводить громоздкие формулы, которые могут лишь отпугнуть некоторых читателей. Вместо этого, будет предложен более удобный алгоритм, завязанный на калькулятор, в котором уже учтены все основные соотношения и зависимости, и необходимо лишь правильно ввести запрашиваемые значения.

Калькулятор для определения распределенной нагрузки на стропила

Итак, для расчета калькулятор запросит следующие данные:

Крутизна ската кровли – от этого непосредственно зависит уровень ветровых и снеговых нагрузок. Очевидно, что сем круче скат, тем меньшее значение будет иметь снеговая нагрузка, но тем больше «парусность», то есть ветровое воздействие. Значение угла ската кровли нам уже известно.
. Различные материалы серьёзно отличаются и собственной массой, и степенью разреженности обрешетки под них.
Следующий пункт необходим для учета снеговой нагрузки. Территория страны разделена на зоны по вероятностным объемам выпадающего снега, по данным многолетних метеорологических наблюдений. Значения запрограммированы в калькулятор, а пользователю остается лишь определить номер своей зоны по приложенной карте-схеме:

Далее – ветровая нагрузка. Для начала следует по сходной методике определить номер зоны для своего региона, по карте-схеме, расположенной ниже:

Для учета ветрового воздействия только номера зоны по географическому признаку – недостаточно. Необходимо правильно отнести свое строение и к соответствующей зоне, зависящей от особенностей конкретного участка строительства.

В самом калькуляторе будут даны вполне исчерпывающие признаки этого зонирования («А», «Б» или «В»), но необходимо принимать во внимание еще один нюанс. Дело в том, что указанные преграды для ветра могут приниматься в расчет, если они расположены в пределах круга с радиусом, равным 30× h , где h – это планируемая высота возводимого здания в коньке (вершине «шатра»). Например, для дома высотой 6 метров принимаются в расчет те естественные или искусственные преграды для ветра, которые находятся на удалении не более 180 метров.

Наконец, и сама уже упомянутая высота здания h – также является исходной величиной, необходимой для расчета ветрового воздействия.
Последним пунктом будет предложно внести планируемый шаг установки стропил на скате. Понятно, что чем чаще они устанавливаются, тем меньше будет значение распределённой нагрузки, но «увлекаться», наверное, тоже не следует, так как слишком малый шаг приведет к усложнению и утяжелению самой системы. Значит, варьируя значение шага установки, пользователь может попробовать выбрать оптимальный вариант, а затем по таблице определить требуемое сечение пиломатериалов для этого случая. Несколько вариантов дадут развернутую картину, и можно будет принимать то или иное решение.

Строительство своего дома на приусадебном участке или в деревне заставляет нас задаться вопросом о форме крыши. Шатровая крыша (или по-другому вальмовая) становится все более популярной. Ее конструкция, напоминающая шатер, обладает и достоинствами, и недостатками. Для того чтобы сделать монтаж такой крыши, необязательно звать профессионалов. Можно собрать каркас и своими руками. Для этого необходимо уметь производить расчет и иметь хоть какое-то представление о конструкции . Кровля крепится так же, как и на другие конструкции. Для уверенности можете позвать товарища или соседа.

1-Угловое стропило. 2-Короткие стропила.3-Коньковый брус.
4-Центральные промежуточные стропила. 5-Промежуточные стропила.

Главным достоинством крыши является аэродинамика, которая противостоит сильным ветрам. Воздушные потоки уходят по скатам, не причиняя вреда, не заходя даже в чердачное помещение. Главный недостаток такой – это сложный каркас, его монтаж и то, что мансардные помещения малы. Площадь равна площади потолка, но полезный объем очень мал. Конструкция шатровой крыши (в классическом варианте) представляет собой пирамиду с квадратным (4 треугольных ската) или прямоугольным (2 треугольных, 2 трапециевидных ската) основанием. И треугольные скаты (вальмы), и трапециевидные или опираются на стены дома, или выходят за них.

Об инверсионной кровле .

Устройство крыши: основные правила

Подчиняется следующим правилам:

При строительстве коньковой системы и стропил применяют одну и ту же породу дерева.
Промежуточные доски имеют более крутой угол наклона, и поэтому их размер должен быть не менее 50х150 мм.
Короткие элементы крепятся к компонентам стропил, расположенных по углам, а не к коньковой доске.
В конструкции используют промежуточные (центральные) стропила, которые необходимо закрепить на коньковой доске.
Они обязательно должны упираться в верхний конец обвязки и в коньковую доску. Для того чтобы произвести монтаж своими руками, необходимо представить себе дома и сделать чертеж.

конек (центральная часть сооружения), являющийся несущей осью;
силовыми компонентами стропильной системы являются накосные стропила, один конец которых выступает за пределы здания, а другой – закрепляют на коньке;
центральные стропила закрепляют на концах конька и выводят на все стены;
от конька отходят промежуточные стропила, которые идут по скатам;

Шатровая крыша: начало работ

Монтаж шатровой крыши следует сделать до установки потолка.

В самом начале работ по периметру дома (поверх стен) укладываем брус (деревянную или металлическую балку) для распределения веса по всей поверхности.

В самом начале работ по периметру дома (поверх стен) укладываем брус (деревянную или металлическую балку) для распределения веса по всей поверхности. Он называется мауэрлат. Крепим его на стену дома специальными шпильками. Затем поступаем следующим образом:

сначала размечаем ось (с торца дома по верхней обвязке);
рассчитываем 1/2 толщины конькового бруса и отмечаем место установки первого элемента стропильной системы;
после этого замерную рейку (один конец) прикладывают к отмеченной линии и размечают место промежуточного стропила;
для того чтобы рассчитать свес стропил, один конец бруса ставим на , а другой – на внешний угол стены;
расположение других элементов центральных стропил рассчитывается перемещением рейки по боковой стене и разметкой дислокации каждого стропила;
на других трех углах действия повторяются.

Расчет элементов крыши

Для расчета вам понадобится замерная рейка. Она изготавливается из простой фанеры и имеет 5 см в ширину. Также есть специальная таблица соотношений между и их длиной. Исходя из данных, приведенных в таблице, длина ноги каждого стропила является произведением коэффициента (промежуточного или углового) ее проекции.
Для повышения точности и достоверности вычислений обязательно производите расчет по этой таблице .

Для повышения точности и достоверности вычислений обязательно производите расчет по этой таблице.

Пример расчета

Рейкой замеряем проекцию (горизонтальную) промежуточного стропила. По данной таблице находим угол наклона, который подходит под наш случай, и умножаем данные.

Расчет длины свеса стропил производится так же. Умножаем проекцию (горизонтальную) на коэффициент. Можно рассчитать эти данные и по теореме Пифагора для прямоугольного треугольника: a2+b2=c2. В этом случае а и b – горизонтальные и вертикальные проекции.
Угловые (накосные) элементы. С одной стороны все стропила имеют косой срез, который нужен для крепления к коньковому брусу. Сам конек имеет подрез с двойным скосом (для надежной фиксации деталей по углам дома). Расчет стропила (углового) производят так:

от угла отмеряют полную ;
его проекцией является произведение квадратов длин проекций стропил (центральных).

Это число умножаем на коэффициент (по таблице) и узнаем длину углового стропила.

Затем начинаем рассчитывать площадь треугольных скатов (вальм). Она вычисляется по теореме Пифагора. Для облегчения расчетов представляем скат в виде двух прямоугольных треугольников. После этого рассчитываем по формуле площадь трапеции боковой поверхности крыши. В самом конце . Данные всех площадей суммируются, и выводится минимальная площадь (или метраж) кровли.

Каркас: монтаж своими руками

Усиление кровли напрямую зависит от габаритов строения. Устанавливается добавочный шпренгель (брус между смежными сторонами).

Вначале устанавливаем вертикали для конькового бруса (для пирамидальной крыши достаточно одной стойки посередине). Затем начинаем монтаж (одинаковых по длине) диагональных стропил. После этого начинают устанавливать накосные, а затем и рядовые (с шагом 60 см) стропила, которые крепятся с помощью врубки к коньку и мауэрлату. Врубку можно делать как своими руками, так и электроинструментом. Далее закрепляем на диагональных направляющих нарожники, для связки мауэрлата и накосных брусьев (под углом 90 градусов относительно конька).

Запомните! Рядовые брусья не должны касаться точек крепления мауэрлата.

Усиление кровли напрямую зависит от габаритов строения. Устанавливается добавочный шпренгель (брус между смежными сторонами). На нем монтируют стойку или шпренгельную ферму. Если площадь здания очень большая, то для диагоналей используют двойные балки.

Инструменты и материалы

Для вам понадобятся следующие инструменты и материалы:

пила или бензопила;
болгарка или электролобзик;
молоток, гвозди, дюбели;
рубанок или фуганок;
топор;
дрель, электродрель;
брусья и доски (желательно из одной породы дерева);
материал для кровли;
специальные стальные скобы. Их можно сделать и самому из прута (8-10 мм), загнув концы и отточив их.

Таким образом можно построить шатровые крыши в виде обычной, удлиненной в одну сторону или усеченной пирамиды.

При проектировании и строительстве частного дома главным вопросом становится крыша, ее конструкция и обустройство. На данный момент классическим и самым популярным вариантом остается двухскатная конструкция крыши, однако она очень часто выглядит слишком скучно и многих это не устраивает. Двухскатная крыша может разрушить гармонию архитектурного стиля, поэтому дизайнеры и архитекторы разработали более интересные и привлекательные варианты. Одним из них стала крыша шатрового типа, которая манит своими изящными формами. Фактически это четырехскатная симметрическая конструкция, у которой все четыре ската сходятся в одну точку. Изначально может показаться, что и эта крыша достаточно простая, однако, это лишь на первый взгляд, ведь она поражает своей экзотикой и эстетической привлекательностью.

Специалисты по созданию крыш не рекомендуют проектировать и сооружать шатровую крышу самостоятельно, так как для этого требуются специальные строительные навыки и большой опыт. Для того чтобы крыша дома не только выглядела привлекательно, но и справлялась со своей основной функциональной задачей лучше доверить это дело профессионалам. В качестве ознакомления можно изучить стропильную систему шатровой крыши, оценить ее достоинства и недостатки.

Особенности шатровой крыши

Стоит отметить, что конструкция шатровой крыши может состоять не только из четырех скатов, но и из большего их количества, однако, классический вариант предусматривает наличие именно четырех наклонных плоскостей. Число скатов напрямую влияет на геометрическую форму крыши, ее визуальное восприятие. Количество наклонных плоскостей крыши в первую очередь зависит от конструкции частного дома, если он квадратный, то логичнее всего использовать четырехскатную систему, если же дома круглый, то можно использовать шесть или восемь скатов. В случае с шатровой крышей главным условием становится равенство скатов, ведь они должны быть идентичны как по габаритам, так и по своей форме.

Шатровая крыша включает в себя такие элементы:

Коньковый узел – точка, которая соединяет все стропильные ноги крыши, образуя их вершину.
Скаты треугольной формы, которые поддерживаются стропилами и образуют поверхность крыши. Угол наклона скатов должен составлять не более 50 градусов, но и не менее 20 градусов.
Свес – часть крыши, что выступает за пределы здания и защищает его фасад от воздействия внешних факторов в виде снега, дождя и ветра. Для того чтобы свес был функциональным и справлялся со своей задачей он должен выступать за пределы частного дома хотя бы на полметра. Формируется свес с помощью нижней части стропильных ног.
Кровельный материал. Он служит покрытием для конструкции, защищая стропильную систему крыши от воздействия внешних факторов. Выбор кровельного материала зависит лишь от собственника жилья и его финансовых возможностей. Среди самых популярных кровельных материалов следует выделить: профнастил, металлочерепицу, ондулин, шифер, фальцевую кровлю и сланец.
Стропильная система – каркас крыши, распределяющий вес на несущие стены здания и его фундамент.
Водосточная система – совокупность элементов, способствующих естественному оттоку талой воды и снега. Система водостока включает в себя: желоб, водоприемную воронку, фильтры и вертикальные трубы.

Достоинства шатровой крыши

Спроектировать и создать шатровую крышу трудно, однако, если взглянуть на большинство современных построек, то можно заметить, что она очень популярна. Шатровая крыша обладает такими преимуществами:

Устойчивость к ветрам за счет хороших аэродинамических характеристик.
Простота в обслуживании. Конструкция крыши продумана таким образом, что на ее поверхности не задерживаются и не накапливаются большие снежные массы, что упрощает процесс уборки ее поверхности.
Под шатровой крышей с легкостью можно оборудовать комфортную и просторную мансарду. Единственный недостаток – необходимость установки мансардных окон, цена на которые в два раза больше, чем на обычные окна.
Оригинальный дизайн, привлекательный внешний вид.

Стропильная система

Стропильная система служит каркасом для крыши, является ее основой. В целом выделяют два типа стропильной системы в зависимости от того, как крепятся стропильные ноги: висячая и наслонная стропильная система. Висячие стропила опирают на коньковый узел и мауэрлат, а наслонные имеют еще одну опору на вертикальную стойку, устанавливаемую на внутреннюю сторону несущей стены.

Стропильная система шатровой крыши состоит из таких деталей:

Мауэрлат. В качестве этого элемента используют деревянный брус, который укладывают на стену. Он служит основанием ската, а значит, от количества скатов зависит число мауэрлатов. Так как это деревянный элемент, то его нужно обработать специальными пропитками и антисептиками. Мауэрлат служит опорой для стропил и равномерно распределяет нагрузку по всему периметру несущих стен. Также можно устанавливать лежень, используемый для внутренних перегородок.
Коньковый узел – точка, где сходятся верхние части стропил.
Накосные стропила. Это диагональные деревянные балки, которые образовывают конек и расходятся по углам мауэрлата, образовывая, таким образом, ребра скатов. Нужно учитывать, что их длина гораздо больше, а значит и толщину нужно увеличить, чтобы они не провисали.
Нарожники – укороченные стропила, которые являются характерной чертой шатровой крыши.
Центральные стропила.
Стоки – опора для конькового узла и стропильных ног в виде вертикальных брусьев, применяются лишь для наслонных стропильных систем.
Ригеля и затяжки. В случае шатровой крыши ригель и затяжка представляют собой небольшие горизонтальные перекладины между соседними стропилами, уменьшающие распирающую нагрузку. Чем ниже располагают затяжку, тем меньше ее толщина и наоборот.
Подкосы и подпорки – снижают прогиб стропил.
Обрешетка – основа для кровельного материала. Если используется рулонный кровельный материал, то сооружают сплошную обрешетку из фанеры, если же кровельное покрытие выполнено из профнастила или металлочерепицы, то можно применять решетчатую обрешетку.