Стропильная система – это сочетание всех опорных элементов, образующих каркас, на котором лежит кровельный пирог. От прочности и надежности этого основания зависит способность крыши выдерживать ветровую, снеговую нагрузку, защищать внутренние помещения от воды и холода. Чтобы не прибегать к дорогостоящим услугам фирм, выполняющих кровельные работы профессионально, мы расскажем из чего состоит стропильная система четырёхскатной крыши, какие материалы потребуются для ее изготовления и как осуществить ее сборку.
Виды четырехскатных крыш
Название «четырехскатная» объединяет несколько видов крыш, состоящих из четырех плоскостей, скатов:
· Вальмовая. Ее конструкция включает четыре ската двух геометрических форм: два их них – в виде трапеции, два – треугольные. Скаты в форме треугольника заменяют собой фронтоны сооружения. С одной стороны, это плюс, так как можно сэкономить на материале для стен, а с другой, минус, потому что отсутствие фронтонов не позволяет монтировать обычные вертикальные окна.
· Полувальмовая голландская. На самом деле, ее относят то к двухскатным видам кровли, то к четырёхскатным. В растерянность кровельщиков вводят усеченные торцевые скаты, вальмы. Они не заменяют собой фронтон, а видоизменяют его до трапециевидной формы. Голландская крыша выглядит весьма оригинально и отлично подходит для строительства в ветреных районах благодаря пониженному эффекту парусности.
· Полувальмовая датская. Вальмы этого вида кровли отсекают не верхнюю часть фронтона, а нижнюю, образуя скат обычной длины. А под коньком при такой конструкции оставляют маленький фронтон в виде треугольника, которые тем не менее позволяет сэкономить на мансардных окнах и организовать более доступное вертикальное освещение.
· Шатровая. Шатровая крыша используется для строений, имеющих квадратную форму. Она состоит их четырех скатов, которые представляют из себя равнобедренные треугольники и сходятся в одной точке, не образуя конька.
Не смотря на внешние различия, стропильные системы четырехскатной крыши составляют из одних и тех же элементов, руководствуясь одинаковыми правилами.
Виды стропильных систем
Стропильная система крыши четырехскатного вида принимает различный вид, в зависимости от исходных условий: площади перекрываемого дома и внутренней планировки. Выделяют три вида:
1. Висячая. Применяют для сооружений, в которых нет внутренних несущих перегородок, поэтому опора осуществляется лишь на внешние стены. Висячая стропильная система четырехскатной крыши испытывает нагрузки на изгиб, сжатие и распирание. Чтобы уравновесить воздействующие силы вводят дополнительные, уравновешивающие элементы – затяжки, ригели, бабки. Сложность конструкции заключается в обилии составных частей, высоком расходе материала и, как следствие, большом весе, выдержать который способен лишь основательный фундамент.
2. Наслонная. Ее обустраивают в домах, посередине или по бокам которых существуют внутренние несущие стены. Стропильная система в таком случае имеет опору не только на внешние, но и на внутренние стены. Усиленная стойками стропильная система получается более надежной и уравновешенной, монтировать ее проще и дешевле.
3. Комбинированная. Состоит из элементов наслонной и висячей стропильной системы. Ее применяют, если в качестве дополнительной опоры используют не внутреннюю стену, а колонны или столбы. Тогда висячие стропила чередуются с наслонными, образуя ажурную конструкцию с открытыми балками перекрытий.
Кокой вид стропильной системы подойдет для конкретного дома, определяют в период проектирования, производя расчеты и составляя чертежи.
Расчет уклона скатов и высоты конька
Составление проекта стропильной системы четырехскатной крыши начинают с расчетов, определяющих геометрию будущей конструкции:
· Расчет уклона скатов. Профессиональные проектировщики выполняют расчет, основанный на тригонометрических формулах, вычисляющие угол наклона ската через косинус треугольника с заданным основанием, равным ширине дома. Но начинающие строители могут использовать справочные таблицы, в которых приводят рекомендованные значения уклона для зон различной ветровой и снеговой нагрузки, и различных кровельных материалов. Среди этих факторов определяют лимитирующий, который и будет оптимальным для этого сооружения. Заметим, что угол наклона с катов в диапазоне 45-55 градусов подходит для большинства проектов. Однако, чем он круче, тем больше материалов затрачивается при строительстве.
· Расчет высоты конька. Его ставят на второе место потому, что для вычисления требуется известный угол наклона скатов. Для определения параметра также используют тригонометрические формулы, представляя стропильную ферму как треугольник с двумя рассчитанными углами и известным основанием. Важно учесть, что, если чердачное помещение будет использоваться не только для хранения, конек размещают, принимая во внимание желаемую высоту потолков мансарды. Шатровая крыша имеет коньковый узел, так как все стропила сходятся в одной точке.
Облегчить процесс проектирования стропильной системы четырехскатной крыши могут специальные компьютерные программы-калькуляторы, которые требует только занесения исходных данных: размеров дома, количества скатов.
Расчет нагрузок
Яндекс.Директ
Следующий этап проектирование – определение состава элементов стропильной системы и их сечения. Для этого выполняют расчет нагрузок, которым подвергается четырехскатная конструкция. Они делятся на три типа:
· Постоянные. Их четырехскатная крыша испытывает все время. В этот тип включают вес кровельного пирога, стропильной системы, мансардного пола, если планируется использование чердака как жилого помещения. Не забудьте, что снегозадержатели водосточная система – это тоже дополнительная нагрузка, которую несет на себе крыша.
· Временные. Действию этих нагрузок конструкция подвергается не постоянно, а лишь время от времени, в остальные же периоды оно минимально. Речь идет о снеговой и ветровой нагрузке, вес талой и дождевой воды, массе человека, производящего ремонт и обслуживание крыши.
· Особые. Этот пункт актуален для жителей районов с повышенной сейсмической или ураганной опасностью. Четырехскатную крышу проектируют с учетом возможных экстремальных нагрузок, чтобы обезопасить находящихся под ней людей.
Суммируя значения всех нагрузок, определяют общую, которая, в зависимости от используемого кровельного материала может достигать 180-250 кг на квадратный метр. Исходя из этой цифры определяют количество элементов стропильной системы и их сечение, сверяясь со справочной таблицей. Более сложные системы удобнее рассчитывать в специальных программах, результатом работы которых является готовая схема стропильной системы крыши четырехскатного типа.
Основные элементы
Стропильная система четырёхскатной крыши состоит из множества составных частей, обязательных и вспомогательных:
1. Мауэрлат. Брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм, равномерно распределяющий нагрузку по периметру несущих стен. Отличие четырехскатной крыши в том, что для ее установки требуется четыре мауэрлата, а не два, как для двухскатной.
2. Лежень. Брус, служащий опорой для стоек, которое используют в наслонной стропильной системе. Он, как и мауэрлат, распределяет вес кровли, но находится на внутренней несущей стене.
3. Стропильные ноги. Элементы из досок сечением 50х150 мм или 100х150 мм, которые несут на себе кровельный пирог и задают геометрию скатов. В строительстве четырехскатных крыш используют рядовые, наслонные и нарожные стропила. Рядовые располагаются парами вдоль конькового прогона, образуя трапециевидные скаты. Накосные, расходясь от конька к двум углам дома, формируют торцевые треугольные скаты. А нарожные стропила опираются верхней частью на наслонные и имеют различную длину.
4. Коньковый прогон. Брус, опирающийся на вертикальные стойки, к которому крепятся стропила. Это высшая точка крыши.
5. Стойки. Вертикальные подпорки, которые устанавливают на лежень. Они поддерживают коньковый прогон или середину стропильной ноги.
6. Подкосы. Бруски, которые устанавливают под углом к стропильным ногам для предотвращения их прогиба.
7. Затяжка и ригель. Горизонтальные перемычки из дерева или металла, соединяющие пары стропильных ног, снижая распирающую нагрузку на стены. Ригель устанавливают в верхней части стропил, в затяжку в нижней, часто используя в качестве балок перекрытия.
8. Шпренгельные фермы. Шпренгель – вертикальная стояка для накосных стропил. Если его не во что упереть, устанавливают затяжку межу двумя соседними сторонами дома и с помощью металлических уголков прикрепляют шпренгель.
9. Обрешетка. Основание для настила кровельного материала. Если доски приколачивают без промежутков, конструкция обрешетки называют сплошной. А если доски чередуют с небольшим просветом – решетчатой. Схема обрешетки зависит от вида кровельного материала.
10. Свес крыши. Часть стропил, которая на 40-50 см выступает за периметр дома, защищая его от влаги.
Сборка стропильной системы
Имея на руках чертеж стропильной системы, можно начинать работы по сборке. Так как в качестве материала используют в основном натуральную древесину, не будет лишним обработать ее антисептиком глубокого проникновения для защиты от влажности и бактерий. Кровельные мастера обращают на ряд особенностей, которые стоит учитывать при монтаже стропильной системе четырехскатной крыши:
· Выполнять работы по сборке крыши в одиночку тяжело даже очень опытному работнику в связи с большой длиной и весом стропильных ног и стоек.
· Так как некоторые элементы стропильной системы имеют большую длину, в частности диагональные стропила, пиломатериалы стандартных размеров не подойдут для их изготовления. Эту проблему решают с помощью составных стропильных ног из двух или даже трех частей.
· Если длины стропил не хватает для формирования свеса, их надставляют кобылками, изготовленными из досок меньшего сечения.
Грамотно рассчитанная и качественно собранная стропильная система – основа долгой эксплуатации четырехскатной крыши, которая станет надежной защитой от непогоды, в независимости шатровая она или вальмовая!