Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Шатровая крыша своими руками: устройство, чертежи, фото

Расчет шатровой кровли

Очень важный момент в ее устройстве. Все замеры следует проводить с максимальной внимательностью.

Шатровая крыша — это четыре ската, которые по своей форме являются равнобедренными треугольниками.


Если основание кровли является квадратным, то для того, чтобы выполнить расчеты, необходимо вычислить площадь одного ската и затем умножить значение на четыре. Все сложнее, если основанием кровли является прямоугольник. Тогда вначале рассчитывается сумма площадей отличающихся прямоугольников и умножается на четыре. Для вычисления площади ската используется формула: S=(b x h)/2; где: S — площадь одного ската, h- высота основания треугольника, b- длина основания. При устройстве шатровой крыши предусмотрено два варианта выполнения расчета:

  1. с использование высоты конька и длины всего основания кровли;
  2. с учетом длины диагональной стропильной ноги и длины периметра основания.

Также следует учесть дополнительные элементы шатровой крыши:

  • накосные стропила;
  • стойки;
  • нарожники;
  • мауэрлат;
  • лежни;
  • опорные бруски.

Особенности монтажа нарожников

Нижнее место прикрепления укороченных стропил (называемых нарожники), формируется аналогично с местами крепежа центральных вальмовых стропилин. Верхнее крепление к диагональным элементам осуществляется несколькими способами:

  • с помощью врубки в брусок, который применяется для создания накосной стропилины.
  • путем опирания на закрепленный на протяжении самого нижнего края диагонали дополнительный брусок.
  • путем прибивания 8,2 см гвоздями, когда к укороченным стропилинам нет дополнительных требований по прочности.

Способы крепления нарожников к накосным стропилам шатровой крыши

А самым удачным считается крепление через опорный

А самым удачным считается крепление через опорный брус, который прикреплен заподлицо с нижней стороной накоса. При таком креплении не страдают показатели прочности диагональной стропилины, и установка нарожников будет выполняться быстрей. Кроме этого, в ходе такого варианта монтажа нет необходимости соблюдать разбежку для укороченных стропилин при их разметке и закреплении. А при креплении с помощью врубок, верхушкам нарожников нельзя сойтись в одной точке.

Шаг для монтажа у стандартных и укороченных стропил для теплоизолированной кровли должен совпадать со значением ширины теплоизолятора. Когда верхушки стропилин прикрепляются врубками/гвоздями возможно изменение шага между стропилинами, чтобы сместить верхушки соседних скатных плоскостей по отношению друг к другу.

Основные схемы иnbsp;элементы стропильной системы

Как мы писали, шатровая крыша геометрически является пирамидой, поэтому все вычисления ведутся, исходя из правил, которые применимы к пирамидам и треугольникам, её составляющим.

Геометрическое изображение шатровой крыши Геометрическое изображение шатровой крыши

Основные элементы

Чтобы не путаться в дальнейшем с терминами, назовём основные элементы стропильной системы шатровой крыши, схематично изображенной на рисунке ниже, и привяжем их к геометрическому изображению шатровой крыши в виде пирамиды.

Конструкция с висячими стропилами Конструкция с висячими стропилами

  1. Мауэрлат. Основа и опора кровли, особенно в конструкции с висячими стропилами. Располагается по периметру здания (ABCD), опирается на стены или крепится с их наружной стороны. Для устройства мауэрлата используют брус большого сечения.
  2. Накосные стропила. Углы кровли, сходящиеся в центральной точке и образующие пирамиду. На схеме пирамиды (без учёта свесов): AK = DK = CK = BK = Lн. Самые длинные стропильные ноги в конструкции.
  3. Коньковый узел (К). Самый сложный узел в конструкции для плотника. Если основание дома не квадратное, а конёк образует ребро, шатровая крыша трансформируется в свою «сестру» — вальдовую крышу. В конструкции с наслонными стропилами отрезок KF (H) — центральная опора.
  4. Центральные стропила. Сходятся в коньковом узле с накосными стропилами. Являются высотой каждого ската, который представляет собой равнобедренный треугольник. На схеме пирамиды (без учёта свесов) — отрезок KE, длиной Lц.
  5. Нарожники. Это укороченные стропила, идущие параллельно центральному в обе стороны.

Теперь рассмотри конструкции с наслонными стропилами.

Безригельная конструкция с наслонными стропил Безригельная конструкция с наслонными стропилами

Наряду с уже обозначенными элементами: накосными (1) и центральными (2) стропилами, а также коньком (3), появляются новые элементы. Центральная опора (стойка) или бабка (4), которая опирается на затяжки (5), связывающие мауэрлат по диагонали. Это вариант выполнения стойки, опирающейся не на кладку, а на элемент стропильной системы.

Наслонные стропила, усиленные ригелями Наслонные стропила, усиленные ригелями

При отсутствии центральных стропил и для усиления конькового узла с бабкой (2), его дополняют ригели (3), связывающие противоположно размещённые накосные стропила (1) попарно (см. рис. выше).

Материал для кровли

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

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

Ондулин  (1) – отличный материал для этой цели. В

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.

В каждом конкретном случае нужно выбирать материал для кровли, учитывая свойства покрываемого сооружения и свойства материала.

Монтаж

В начале шатровые конструкции монтируются на земле, собирается каркас: на мауэрлаты укладываются лежни и закрепляются подмостьями. Затем происходит поднятие накосных стропил из противоположных углов и соединение их в коньке. Далее следует прикрепить оставшиеся стропила к узлу. В центре устанавливается вертикальная балка. Что придает конструкции жесткость. Затем монтируются нарожники и стропильные ноги и осуществляется подъем конструкции на крышу. Можно сказать, шатровая крыша готова.

Материалы для изготовления крыши в форме литеры Г

Поскольку перекрытие дома будет иметь форму литеры Г, и при этом ее части будут стыковаться под углом, то здесь потребуется большое количество фрагментов скелета. Примерно такое же их количество требует и вальмовая крыша. На деле для возведения Г-образного перекрытия используют такие фрагменты стропильной системы:

  • Мауэрлат. Представляет собой деревянную обвязку коробки дома и выступает своеобразным переходным венцом от каменной его части к деревянной.

Важно: если угловые стропила Г-образной крыши будут устанавливаться на деревянный дом, то в качестве мауэрлата можно использовать последний брус стеновой кладки.

  • Прогон. Деревянный длинный брус, укладываемый в двух частях дома от одной торцевой стены к другой строго по центрам их осей. То есть два прогона будут уложены перпендикулярно по отношению друг к другу под углом 90 градусов. Прогоны служат основанием под вертикальные стойки для конькового бруса.
  • Затяжки. Деревянные доски, которые играют роль одновременно ребер жесткости конструкции крыши и тут же балок перекрытия пола.
  • Стойки-опоры. Вертикальный брус, который служит опорой для конькового прогона. Устанавливается в двух его концах. В нашем случае, таких опор будет три, поскольку одна стойка будет располагаться на стыке двух коньков, расположенных в форме буквы Г. Соответственно, две остальных стойки будут находиться под противоположными концами перпендикулярных коньков.
  • Конек. Брусовый прогон, который служит верхним основанием для стропильных ног каркаса крыши.
  • Стропила основные. Деревянные элементы, устанавливаемы под углом по отношению друг к другу и соединяемые в верхней точке конька методом стыкования. В результате два параллельно установленных стропила формируют треугольные фермы. Все стропильные ноги устанавливают с шагом 50-70 см в зависимости от толщины кровельного пирога и его веса.
  • Угловые стропила (диагональные). Самые основные из стропильных ног каркаса. Такие элементы имеет в своем составе и вальмовая крыша. Стоит знать, что на диагональные стропильные ноги ложится нагрузка от двух частей Г-образной крыши. Поэтому их делают сдвоенными по толщине. Устанавливают угловые стропила о внешнем и внутреннем углах кровли.
  • Нарожники. Короткие стропила. Монтируются с упором в угловое стропило с одного конца и с упором в мауэрлат с другого конца. При этом нарожники располагают строго параллельно основным стропильным ногам.
  • Раскосины. Деревянные элементы из бруса, которые служат для повышения жесткости каркаса.
  • Шпренгель. Брусрвый элемент, устанавливаемый по углам мауэрлата для усиления его жесткости.

Расчёт строительного материала

Количество материала прямо пропорционально размеру беседки — чем она больше, тем больше его необходимо. Я предлагаю вам изучить примерное количество строительных ресурсов, которые понадобились для строительства деревянной беседки 3 на 3 метра. Она довольна стандартна и типична для большинства дачных построек.

Расположение стропил на крыше
Расположение стропил на крыше

Прошу обратить внимание, в прошлом блоке информации возведения шатровой крыши была рассмотрена беседка 4 на 4, то есть количество материала для неё ушло больше приведенных ниже значений.

Брус 100 на 100 используется только для создания основы, к верхней части сооружения он имеет лишь косвенное отношение.

  • Основание — 5 брусьев (3 метра);
  • Опорные столбы — 4 бруса (2.3 метра);
  • Вход и усиление жесткости — 5 брусьев (1 метр).

Брус 100 на 50 уже явно используется для возведения верхней части беседки.

  • Стропила — 8 брусьев (2 метра);
  • Крестовина — 2 бруса (4.3 метра);
  • Верхняя обвязка, перила — 7 брусьев (3 метра);
  • Перила — 2 бруса (1 метр).

Помимо основной конструкции, необходим еще ряд материалов: вагонка, доска половая и дюймовка, рейки, кровля, краска, цемент, кирпич, гвозди, саморезы, пропитка. В зависимости от региона и страны, цены могут принципиально различаться, поэтому прикинуть какую-то среднюю стоимость затруднительно.

Куб леса стоит в среднем 7500 рублей. Исходя из этих цифр из этого можно делать выводы.

Стропильная система

По конструкции стропильные системы могут быть:

  • наслонными;
  • висячими.

Висячие системы применяются, когда пролеты большие, невозможно подпереть их стенами. Эта система используется довольно редко.

Наслонная система проста, но для нее необходима опора в середине или наличие несущей стены внутри. Данная конструкция применяется гораздо чаще, она более экономична и лучше подходит для устройства шатровых крыш.

Стропильная система состоит из таких элементов, как:

  1. накосные стропила;
  2. мауэрлаты;
  3. нарожники;
  4. подкосы.

Ригели, лежни, прогоны

Важно: все перечисленные элементы создадут стабильную и устойчивую конструкцию, которая может выдержать значительные нагрузки. Если хоть один элемент будет отсутствовать, может произойти преждевременное разрушение крыши.

Проектирование (чертежи) и необходимые расчеты

Для того чтобы сделать четырехскатную крышу, необходимо правильно произвести расчеты и установить основные параметры кровли. Наиболее важно определить ее площадь, т.к. она определяет эксплуатационные нагрузки, размеры и количество стропил, угол наклона скатов, от которого зависит высота крыши.

Для возведения четырехскатной кровли обязательно разрабатываются детальные чертежи. Без знания точных размеров всех элементов кровли невозможно свести их в единое целое. Лучше всего создать 3D модель по специальной компьютерной программе. С ее помощью будут определены точные размеры всех деталей.

Расчёт площади

Общая площадь кровли складывается из площадей 4-х скатов. В расчетах используются формулы для равнобедренных треугольников и прямоугольников.

В шатровой крыше общая площадь кровли составит S=4Sc=4(аха/2cosA)/2 =аха/cosA, где:

  • а – длина стены дома,
  • А – угол наклона скатов.

В вальмовой крыше общая площадь складывается из 2-х треугольников и 2-х трапеций: S=2(b+c)h/2 +2ah/2sinA = h(b+c)+ah/sinA, где:

  • а – ширина дома,
  • b – длина дома,
  • с – длина конькового прогона (конька),
  • h – высота крыши над перекрытием,
  • А – угол наклона треугольного ската.

При расчете необходимо учесть длину свеса, который формируется со всех сторон кровли. Для этого к расчетной площади надо прибавить 3-5% в зависимости от длины свеса.

Расчет сечения стропил

Полный расчет стропильной системы достаточно сложен. Он учитывает все эксплуатационные нагрузки, длину стропил, угол наклона ската, шаг установки, реакции опор и другие факторы.

Самостоятельно проводить его не всегда возможно, а потому рекомендуется пользоваться строительными нормами.

Выбор сечения стропил основывается на прочностных свойствах материала с учетом коэффициента запаса порядка 0,8. В целом, расчет вальмовой кровли во многом аналогичен расчету двухскатной крыши.

Рекомендации по выбору сечения стропил с учетом некоторых факторов сведены в табл.1.

Таблица 1. Сечение стропил вальмовой четырехскатной кровли:

Длина стропила, мРазмеры стропил, ммШаг установки стропил, м
брус (спаренная доска)Бревно, диаметр
До 380х100 90х100 90х160100 150 1601,1 – 1,4 1,4 – 1,7 1,7 — 2,2
3- 480х160 80х180 90х180160 180 1901,1 – 1,4 1,4 – 1,7 1,7 — 2,2
4- 580х200 100х200200 2001,1 – 1,4 1,4 – 1,8
5- 5,8100х2002001,1 – 1,5
До 6,5120х2202401,1 – 1,4

Длина стропила не превышает 6,5 м. При необходимости получения большей длины приходится делать сращивание и вводить дополнительные упрочняющие элементы.

Выбор угла наклона

Угол наклона скатов выбирается, исходя из снеговой и ветровой нагрузки, применяемых кровельных материалов и размеров чердачного помещения (мансарды). Он может колебаться в широких пределах – от 5 до 65°.

Для регионов со значительной снеговой нагрузкой необходим угол 45-65°. Причем при наклоне 60% нагрузку от снега можно вообще не учитывать, т.к. он не накапливается на крыше.

Однако с увеличением наклона повышается парусность сооружения, что снижает сопротивление ветру. Эту нагрузку можно не учитывать при угле менее 25°в. Для регионов, где возможны сильные ветра, наклон не должен превышать 45-48°.

С учетом свойств различных кровельных материалов и особенностей их наложения рекомендуются такие углы наклона:

  • мягкие, рулонные материалы – от 5 до 20°;
  • шифер, металл, асбесто-цементные листы – 12-65°;
  • керамическая черепица – 22-60°.

Важно также учитывать, что с увеличением угла наклона ската увеличивается высота крыши, а значит, и расход материалов. В каждом конкретном случае следует искать оптимальное соотношение между размером чердачного помещения и затратами на материалы.

Шаг стропил

Расстояние между стропилами или шаг их установки зависит от эксплуатационных нагрузок, а также размеров сооружения и самих стропил. Важное значение имеет вес кровельного материала. Кроме того, учитываются размеры элементов кровли или ширины рулонов мягких материалов.

Минимальные шаги необходимы для шифера, металла, черепицы. Они устанавливаются в пределах 0,6-0,8 м. При укладке мягкой кровли шаг увеличивается до 1,4-1,6 м.

Другой важный фактор – длина стропила. Так при длине более 4 м оптимальный шаг для мягкой кровли составляет 1-1,2 м.

Что представляют собой шатровые крыши

Этот тип кровли сильно напоминает по форме шатер, потому и называется соответственно. Это конструкция, которая похожа на многогранную пирамиду, основанием которой служит квадрат или прямоугольник.

Шатровая крыша состоит их четырех треугольных скатов, сходящихся вершинами в одной наивысшей точке, является оригинальным решением с использованием стропильной системы. Считается сложной в возведении, но, тем не менее, этому виду кровли всегда отдается предпочтение.

Фото: процесс установки крыши на каркас беседки

Фото: процесс установки крыши на каркас беседки

Основная особенность шатровой крыши — ее строгая симметрия. Поэтому от строителей требуется ответственное отношение на стадии расчета и особое мастерство при возведении.

Элементы усиления

Для большей прочности и жёсткости конструкции, особенно в климате, предрасположенном к сильным ветрам, или при большой площади постройки, а значит, и большой длине стропильных ног, основные элементы конструкции дополняются элементами усиления.

Вариант усиления стропильной конструкции Вариант усиления стропильной конструкции

По оси здания в противоположные брусы мауэрлата (1) врезан дополнительный брус — лежень (2). Основу конструкции, как и прежде, составляют центральные (4), укороченные (нарожники) (5) и накосные (3) стропила. Накосные стропила усиливают черепные бруски (6), закреплённые понизу. Это усиление и для накосных ног и для нарожников, на них опирающихся. Стяжки (7) скрепляют противоположно расположенные стропила и служат базой для установки стоек (8). Они закреплены поверх мауэрлата и поверх леженя и опираются на них.

При особо больших длинах стропильных ног применяют подкосы — опоры, располагаемые не вертикально, а под углом в 45–60°. На практике подкосы ставят при длине стены более 9 м (для двускатной или четырёхскатной).

Система усиления основных элементов способствует и экономии пиломатериалов. Сечение основных элементов в такой конструкции можно принимать уменьшенным. Ещё один способ экономии — образование свесов доращиванием стропил, оканчивающихся на мауэрлате, кобылками — брусками или досками меньшего сечения.

Свесы с кобылками Свесы с кобылками

Пример расчета площади крыши

Размеры здания 6 на 6 метров. Высота конька — 2.97 м. Скаты имеют угол наклона 45 градусов. Длина диагональной ноги составляет 5.21 метра. Ширина карнизного свеса — 60 см. Используя первый вариант расчета, высчитываем, чему будет равняться величина высоты треугольника. Используем теорему Пифагора: h 2=a 2 – (b/2) 2= 5,21 2 – (6/2) 2 = 4,24 2 м 2 В этой формуле:

  • h является высотой треугольника;
  • а — длиной ската;
  • b — шириной основания.

Затем высчитываем площадь одного ската, которая равняется 12.72 кв. метра. Общая площадь скатов составляет 50.88 кв. метра. Затем выполняем расчет площади свеса. Нам известна длина меньшего основания — 6 метров. Длину второго основания высчитать просто — 7.04 метра. Следовательно, площадь трапеции равняется 4.76 квадрата. Чтобы вычислить общую площадь свесов, полученное значение умножаем на 4. Складываем все поученные значения и получаем общую площадь шатровой крыши: 50,88 + 4,76 х 4 = 69,91 м/кв.

Возведение четырёхскатной шатровой крыши

Исходим из того, что основание у беседки уже готово — фундамент надежно залит, а опорные столбы выставлены по уровню. В данном материале предлагается более эстетичный вариант шатровой крыши, нежели в классическом строительстве. По центру будет сделана небольшая башенка, которая подчеркнет уникальность сооружения (в строительстве её называют «тор»).

В первую очередь необходимо сделать по центру беседки деревянный квадрат, к которому в дальнейшем будут крепиться стропила. Данное основание устанавливается на опорные столбы, которые затем убираются.

Установка в центре конструкции деревянного квадрат
Установка в центре конструкции деревянного квадрата

После фиксирования данного квадрата с помощью креплений для балок устанавливаем стропила. На рисунке ниже представлены стропила из бруса 150 на 50.

Крепление стропил на тор
Крепление стропил на тор

После установки всех стропил рекомендуется возводить небольшую крышу на основание второго яруса. Она добавит эстетичности, а сооружение приобретет форму башенки. На рисунке ниже представлен процесс её установки. Она просто ставится сверху и крепится на саморезы.

Установка верхней башенки
Установка верхней башенки

Далее, опорные столбы для деревянного квадрата вытаскиваются, а вся крыша обшивается фанерой. Получается интересное дизайнерское решение, производящее положительный эффект.

Вид снаружи
Вид изнутри

Необходимо грамотно рассчитывать пазы для стропил и углы наклона, после чего «намертво» их скрепить. Для вальмой крыши оптимальным углом наклона можно считать 30 градусов. Подобную крышу использует Тарас Ходорчук в своём строительстве беседки из бруса.

Расчет шатровой конструкции

Вначале рассмотрим алгоритм расчет основных значений системы. Принимаем во внимание, что у крыши есть четыре ската, каждый из которых представляет собой равносторонний треугольник. Угол наклона скатов выбирается в зависимости от площади покрытия и климатической зоны расположения объекта. С учетом климатической зоны в таблицах строительных норм и правил выбирается минимально допустимый угол наклона скатов.

Выбор кровельного материала от угла уклона

Выбор кровельного материала от угла уклона

Длина центральной стропилины зависит от угла наклона и определяется по широко известной формуле прямоугольного треугольника. Вначале надо найти длину диагонали, это делается расчетным путем или обыкновенным замером. Второй метод проще, при помощи рулетки найдите это значение.

У нас имеется угол наклона скатов, в Интернете найдите тангенс, умножьте его на дину половины катета и в результате получится высоту вертикальной опоры шатровой крыши. Далее следует рассчитать длину накосного стропила. Она рассчитывается по нескольким формулам, самая простая из них теорема Пифагора: c2=a2+b2, где:

с – длина стропилины;

a – половина катета строения;

b – высота вертикальной опоры.

Отсюда — длина стропилины равняется квадратному корню суммы квадратов указанных величин. Вот и все, если это сделать самостоятельно сложно, то в Интернете есть большое количество онлай-калькуляторов. После введения данных выдаются не только размеры элементов системы, но и подсчитывается их количество.