Преимущества четырёхскатных крыш перед двускатными конструкциями
Одной из основных задач, которая появляется ещё на этапе проектирования собственного дома, является выбор типа крыши. Наличие множества вариантов среди двускатных и четырёхскатных конструкций требует ответа на вопрос, какой кровле отдать предпочтение. И хоть эстетика сооружения играет не последнюю роль, на передний план всё же выступают критерии надёжности и практичности.
Двускатная крыша представляет собой классическое сооружение, которое образуют два противоположных ската и пара вертикальных торцевых частей, именуемых фронтонами. Просторное подкровельное пространство позволяет обустраивать мансарду, жилое помещение или использовать чердак в бытовых целях.
Классическую двускатную крышу легко узнать по паре прямоугольных скатов, которые примыкают друг к другу по центральной оси здания, и двум треугольным фронтонам с его торцов
Сооружения этого типа в силу своей простоты и практичности длительное время оставались самыми популярными в индивидуальном строительстве. Вместе с тем зависимость геометрии кровли от размеров строения, а также усложнение и удорожание конструкции при обустройстве мансарды вынуждало к поиску других, более практичных и функциональных вариантов. И они нашлись в виде разнообразных четырёхскатных крыш, которые в своей основе имеют пару треугольных и два трапециевидных ската. Последние нередко называют вальмами, а саму крышу — вальмовой. При возведении конструкции этого типа отпадает необходимость во фронтонах и появляется возможность сделать здание более современным и оригинальным.
Скаты простейшей вальмовой крыши определяют поверхности в виде двух трапеций и пары треугольников
Можно назвать несколько преимуществ вальмовых крыш перед традиционными двускатными сооружениями:
- возможность обустройства чердачных окон прямо на скатах;
- увеличенная прочность, надёжность и устойчивость стропильной системы;
- повышенная стойкость к погодным факторам;
- возможность увеличения площади чердачного помещения простым уменьшением ширины основания вальмы;
- более равномерное распределение веса кровли;
- улучшенный температурный режим при обустройстве мансардного помещения.
Пусть вас не введут в заблуждение многочисленные достоинства более стильной четырёхскатной кровли — есть у неё и недостатки. К ним относится более сложная конструкция, незначительное уменьшение размера чердачного помещения и неэкономное расходование кровельного материала. Что же касается расходов, то бюджет, который потребуется на сооружение той и другой кровли, отличается незначительно.
Четырёхскатная крыша не является ноу-хау в архитектуре — её конструкция известна с глубокой древности
Как сделать четырехскатную крышу дома своими руками?
Возведение конструкции четырехскатной крыши своими руками, чертежи и фото, изложенные в Интернете, помогут в данном вопросе, является трудоемким, но выполнимым процессом, который требует правильных расчетов и определенной последовательности действий.
Схема стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши
Стропильная система кровли является мощным и прочным каркасом, способным выдержать все нагрузки кровли, в том числе кровельного пирога и кровельного покрытия. Надежность и прочность кровли зависит от правильного и точного расчета нагрузки на стропильную систему.
Она должна выдерживать постоянные и временные воздействия. К постоянным относится вес крыши, вес всех элементов стропильного каркаса, масса кровельного пирога. К временным воздействиям можно отнести влияние окружающей среды, вес рабочих и техники при выполнении ремонтных работ на кровле.
Имея перед собой схему стропильной системы, можно приступать к возведению деревянного каркаса. Для начала необходимо установить основные элементы конструкции, на которые крепятся стропильные ноги.
Монтаж конструкции стропильной системы своими руками начинается с обустройства основания для будущего каркаса. Для этого устанавливается мауэрлат, который возводиться по периметру верхнего ряда несущих боковых стен. Далее следует установить лежень для коньковой опоры и смонтировать вертикальные стойки. Они должны располагаться строго под углом 90 град. Малейшие отклонения могут привести к деформации всей конструкции. Шаг стоек составляет не более 2 м. На стойки необходимо закрепить балку конька, сечение которой подбирается с учетом нагрузки центральной части стропильного каркаса.
Для того чтобы конструкция была прочной, необходимо проверять правильность угла размещения стропил на мауэрлате
Далее на основании чертежа стропильной системы следует приступить к установке стропильных ног в следующей последовательности:
- монтаж диагональных стропил, нижняя часть которых крепится к мауэрлату способом врубки;
- установка центральных стропил;
- монтаж угловых стропил, которые крепятся к диагональным брусьям;
- установка затяжки, которая используется для закрепления ног у конька;
- монтаж центральных стоек, которые одним концом крепятся к коньку, а другим – к затяжке (ригелю);
- установка подкосов, которые закрепляются на стропильной ноге и ригеле;
- монтаж шпренгеля, одна часть которого крепится к мауэрлату, а другая – к стропильной ноге.
Схема устройства стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши
После этого выполняется монтаж обрешетки. Затем осуществляется укладка кровельного пирога. Он состоит из гидроизоляционного, теплоизоляционного и пароизоляционного слоя. Далее следуют работы по наружному покрытию кровли выбранным кровельным материалом с соблюдением особенностей его укладки.
Если нет возможности самостоятельно выполнить работы, можно воспользоваться услугами специалистов по выполнению монтажа стропильной системы, цена которого зависит от сложности конструкции, общей площади кровли, вида кровельного покрытия, высоты здания, конфигурации кровли и места расположения объекта. Цена за м2 монтажа стропильной системы стартует от 400 руб.
Классический вариант четырехскатной крыши является простой конструкцией, но все же требует знаний строительства и точных расчетов
Монтаж кровельного пирога
Кровельный пирог четырехскатной крыши состоит из нескольких слоев, уложенных в определенной последовательности. Он устанавливается на стропильный каркас, и состоит из таких слоев:
- пароизоляционного слоя в виде защитной пленки, препятствующего проникновению в подкровельную систему влаги из помещения;
- теплоизоляционного слоя в виде утеплителя, укладываемого в пространство между стропилами;
- гидроизоляционного слоя в виде специального материала, препятствующего попаданию влаги в помещение;
- обрешетки в виде досок, к которым монтируется кровельное покрытие.
Гибкая черепица в виде покрытия позволяет максимально экономно использовать кровельный материал, без существенных отходов
Обрешетка в виде деревянных брусьев сечением 50×50 мм поперечно крепится гвоздями к стропильным ногам сплошным слоем или с определенным шагом в зависимости от кровельного покрытия. Далее к обрешетке крепится пароизоляционная плетка внахлест при помощи степлера. Монтаж утеплителя осуществляется в межстропильное пространство. Далее крепится гидроизоляционный слой, технология монтажа которого схожа с пароизоляционным слоем.
Процесс возведения
4 скатная крыша своими руками строится довольно просто, при условии наличия необходимых инструментов и пары физически крепких помощников.
Работа выполняется в следующем порядке:
- На поверхность наружных несущих стен через гидроизоляционный слой монтируется мауэрлат, а внутри монтируется станина. Вертикальные стойки устанавливаются с шагом 1-1,2 м. Поверх стоек ставится прогон.
- Монтируют обычные стропильные ноги. Для этого делается проба – отмечается необходимая выпилка для мауэрлата и конькового прогона. Остальные ножки делаем по этой отметке. Они крепятся к коньковому брусу металлическим уголком. Шаг между стропилами 60 или 120 см в зависимости от ширины утеплителя.
- Установите диагональные лаги. На коньке вырезают верхнюю часть, чтобы они стали его продолжением.
- Если необходимо установить стойки и фермы, сделайте это. Если длина стропил превышает 6 метров, то монтируют ветровые и карнизные доски, крепления для желобов.
- Гидроизоляцию кровли производят путем закрепления полос материала с нахлестом 10-15 см строительным степлером. Гидроизоляционный слой закрепляют вдоль стропильных ног.
- Установите сплошную или решетчатую коробку. Для массива используют листы влагостойкой фанеры, для решетчатой – необрезную доску.
- Раскладываем кровельный материал согласно проекту. Можно использовать только крепеж, идущий в комплекте с кровлей, обычно это оцинкованные саморезы или гвозди, снабженные резиновой шляпкой. Закручивая или забивая такую застежку, гидроизоляция изолирует образовавшееся отверстие.
- Завершите комплект водосточной системой, установив водозаборную воронку, водосточную трубу и водосточный желоб.
- Если чердачное помещение готовится как жилое, его изнутри утепляют минеральной ватой или пенопластом, не забывая об использовании пароизоляционной мембраны.
Особенности возведения четырехскатной крыши своими руками
Самая тяжелая часть работы — изготовление стропильной системы
Строительство крыши с четырьмя скатами представляет собой пошаговый процесс, каждый из которых необходимо выполнять в полном объеме.
- Проектирование. Нужно определиться с типом крыши, составить эскиз, а затем чертеж. Затем делается расчет материалов, инструментов и оборудования.
- Изготовление армопояса. Монолитное основание по периметру стен придаст им прочность, устойчивость к деформации и обеспечит равномерное распределение веса крыши. Нужно заложить в раствор соединенные с каркасом закладные с резьбой от 12 мм и больше и высотой от 300 мм.
- Установка гидроизоляции. Оптимальным во всех отношениях вариантом является рубероид, сложенный в три слоя. Чтобы подложка не сдвигалась в процессе строительства, ее рекомендуется приклеить к основанию.
- Обработка древесины. Брус и рейки поэтапно пропитываются антисептиком и гидрофобным средством. Не лишним будет использование антипирена, который значительно снизит риск возгорания.
- Укладка мауэрлата. Крепление проводится на закладные шпильки с последующим затягиванием на болты. Соединение бруса проводится только в накладку с последующей обвязкой стыков пластинами.
- Сборка каркаса. Начинается процесс с установки угловых стропил и закрепления их на коньке. Затем производится установка лежня, распорок, упоров, поперечин и прочих элементов, обеспечивающих остову прочность и устойчивость. Стыковка бруса выполняется в гнезда с последующим закреплением узлов металлическими деталями методом стяжки.
- Установка ветровой доски. Она прикрепляется к выступающим за здание концам стропил и служит для обустройства водостоков и придания конструкции жесткости.
- Монтаж обрешетки. Ее структура зависит от выбранного кровельного материала. Для панелей и плит делается несущая поверхность в форме сетки с ячей, соответствующей параметрам элементов покрытия с учетом накладки. Когда выбран рулонный или плиточный материал, то основание делается сплошным. Делают его из толстой водостойкой фанеры, древесных плит или из досок.
- Создание первого слоя гидроизоляции. Он укладывается поверх обрешетки с целью защиты каркаса от проникающей извне влаги и выпуска пара изнутри.
- Укладка кровельного покрытия. Его монтаж проводится в соответствии с инструкцией производителя. Плитка и панели укладываются снизу вверх, фальцевое покрытие — от центра к краям, а рулонное — от одного из краев ската.
- Размещение утеплителя. Установка осуществляется между стропил так, чтобы не оставалось даже малейших щелей. Пенопласт приклеивается а минеральная вата вставляется враспор.
- Закрепление второго (внутреннего слоя пароизоляции). Он должен полностью закрыть каркас и утеплитель от влияния сырости чердака.
- Установка пластиковых или деревянных окон, вентиляционных решеток.
В заключение проводится внутренняя обшивка каркаса, а при необходимости — его дополнительная финишная отделка.
Монтаж – пошаговая инструкция
- Измерить диагональность и горизонтальность, если есть неровности, то устранить. Лежень, мауэрлат, прогон должны иметь строгую горизонтальность.
- Брус, доски, стропила и прочие деревянные элементы обработать антисептиком.
- Укладываем и крепим мауэрлат.
- Лежень, как и мауэрлат, кладут на гидроизоляцию, к нему крепят болтами стойки, на которые устанавливают прогон.
- Установить сойки.
- Прогон закрепить на стойках металлическими пластинами.
- Разметить на мауэрлате места для крепления стропильных ног.
- Стропила нужно начинать монтировать снизу, а потом к прогону.
- Проверить точность конструкции можно обычным способом, натянув веревку.
- Установить обрешетку.
Подведем итог, если будете следовать этой простой инструкции, то возведете отличную четырехскатную кровлю. Также воспользуйтесь советом, как произвести расчет, так как вы строите для себя, то используйте самый благоразумный вариант.
Последовательность работы
Мауэрлат и стропила
Установка крыши начинается с закрепления несущего основания – мауэрлата. Это брус сечением 150×150 мм, который укладывается по периметру стен. Его размещение по горизонтали контролируется уровнем. Брус не должен находиться на краю стены, нужно оставить расстояние в 5–7 см. Крепление мауэрлата выполняется на замурованные в кладку шпильки, которые закручиваются гайками. Этот брус позволяет связать стропильную систему и стены дома в общую конструкцию.
Для установки стоек необходимы лежни или балки перекрытия. Эти элементы выполняются из брусьев размером в 100×200 мм или сдвоенных досок. Все опоры устанавливаются строго вертикально и крепятся к лежню металлическим уголком или пластиной. Для вальмовой крыши стойки устанавливаются в одну линию, на них крепится коньковый прогон. При возведении шатровой типа кровли опоры размещаются по диагонали, от угла откладываются равные расстояния. В итоге они образуют прямоугольник, на который укладываются прогоны. Крепление выполняется уголками.
Описание конструкции вальмовой крыши
Боковые стропила устанавливаются после обработки по шаблону. В качестве заготовки берется тонкая доска, прикладывается к прогону и отмечается запил. Второй конец упирается в мауэрлат и намечается нижний запил. Необходимое количество стропил подготавливается по шаблону и устанавливается с выбранным шагом крепления, он может составлять от 60 см до 1 метра. С прогоном и основой соединение происходит скобами или саморезами.
Накосные стропила с коньковым прогоном образуют угол наклона скатов. Эти стропила располагаются диагонально и несут дополнительную нагрузку, поэтому для них используются сдвоенные доски. Запил накосных стропил выполняется по шаблону, длина их учитывает свес от 50 см. В верхней части накосные стропила соединяются ригелем для придания прочности. При устройстве шатровой крыши накосные стропила соединяются в коньковом узле с помощью затяжек. Стропила устанавливаются под углом в 90 градусов и непременно соединяются со стенами посредством проволочных хомутов.
К диагональным стропилам крепятся короткие стропила или нарожники. Они выполняются различной длины, но должны быть параллельны друг другу. Нарожники вместе с рядовыми стропилами формируют боковые скаты. Для шатровой модели установка нарожников и крепление стоек, подкосов и шпренгелей также является завершающим этапом постройки.
Строительство шатровой крыши
Для снятия нагрузки с диагональных стропил, под них устанавливаются шпренгели. Это вертикальные опоры, которые опираются на лежни. Боковые стропила закрепляются подкосами. Один из коней доски упирается в лежень, а второй срезается под 45 градусов и крепится к стропильной ноге.
Расчет стропильной системы
Монтаж вальмовой стропильной системы должен начинаться с расчетов параметров конструкции и чертежа. Основной целью этого мероприятия является выбор правильных материалов, способных нести вес всех материалов, нагрузку ветра и осадков. Главные величины, которые необходимо узнать для построения вальмовой кровли, это угол скатов и высота конька крыши.
Расчет угла наклона скатов и высоты конька
Угол наклона стропильной системы крыши может находиться в пределах 20-60°. Однако, угол меньше 35° не позволит создать под кровлей помещение с достаточной высотой потолка. Поэтому наклон крыши в 20-35° подойдет для хозяйственных построек.
Крыши жилых домов целесообразно устраивать под углом 40-60°. Выбор конкретной величины зависит от погодных условий региона. При снежных зимах лучше выбрать более острую конструкцию – снег с ее скатов будет лучше сходить. При больших ветреных нагрузках кровлю лучше делать более пологой, для избежания ее переворачивания.
Чем больше угол наклона кровли, тем сложнее ее схема и больше расход материалов на ее возведение.
Вычисление угла наклона и высоты конька, которые находятся в прямой зависимости друг от друга, возможно двумя способами:
- Если угол наклона выбран заранее: высота конька вычисляется как величина тангенса угла умноженной на половину ширины кровли;
- При заданной высоте конькового бруса: угол наклона равен высоте коньке, умноженной на 2 и поделенной на ширину здания.
Длина стропил
Размеры всех типов стропил вычисляются с применением теоремы Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Остается разобраться какие значения элементов стропильной системы в каждом конкретном случае будут катетами, а какие гипотенузой.
- Центральные стропила выполняют роль гипотенузы в треугольнике с катетами, равными высоте коньковой балки и половине ширины крыши. Промежуточные стропила, расположенные на трапециевидном скате, имеют такую же длину;
- Величина центральных вальмовых стропил зависит от расположения конька. Как правило, конек равноудален от всех трех стен;
- Для нахождения длины угловых стропильных ног необходимо выбрать треугольник, в котором данный элемент является гипотенузой, а катетами являются центральная вальмовая стропильная нога и половина размера кровли;
- Для вычисления длины укороченных стропил необходимо знать шаг стропил.
Расчет шага стропильной системы
Расстояние между стропилами зависит от ширины дома и планов на подкровельное пространство.
Чем длиннее стропильные ноги, тем короче и шаг.
При планировании теплой комнаты шаг системы будет зависеть от выбранного утеплителя, так как он поставляется в определенных размерах:
- Минеральная вата подразумевает расстояние в 58 см;
- Пенополистирол требует шага в 60 см;
- Полиуретановая пена может использоваться при любом шаге.
На выбор шага влияет и наличие мансардных окон: расстояние между стропилами должно быть на 5-6 см больше ширины оконного проема.
Выбор сечения стропил
В зависимости от полученных данных выбирается материал для стропил. В любом случае предпочтительнее выбрать доски и брусья из хвойных пород деревьев, с влажностью не больше 22% без сучков и трещин. Все деревянные элементы будущей кровли должны быть обработаны специальным антисептиком для защиты древесины от гнили и вредителей.
Сечение стропил находится в зависимости от расстояния между ними и длины пролетов. Приведем общие сведения, рассчитанные для шага в 90 см:
- Длина стропильной ноги менее 3 м – сечение 50*150 мм;
- Менее 4 м – 50*200 мм;
- Менее 5 м – 75*175 мм;
- Менее 6 м – 75*200 мм.
При увеличении шага данные значения будут увеличиваться. Все усиливающие элементы всегда берутся большего сечения. Угловые стропила изготавливаются сдвоенными, так как несут гораздо большую нагрузку, чем остальные.
Площадь кровли
Схема кровли при своем создании требует и учета площади кровли и веса кровельного материала. Площадь вальмовой конструкции складывается из площадей своих простых фигур (треугольник и трапеция). Для расчета площади последней удобнее разбить ее на составные части (квадрат или прямоугольник и примыкающие к нему треугольники).
Расчет площадей фигур происходит по простым геометрическим формулам: площадь треугольника как половина основания, умноженная на высоту фигуры, площадь прямоугольника как произведение его двух сторон. Так как ранее размеры всех элементов системы уже были найдены, этот шаг не вызовет никаких затруднений.
Данные о площади позволят купить необходимое количество кровельного материала (не забудьте прибавить к полученному числу 15% для запаса) и вес кровли. От последнего значения также будут зависеть сечения элементов стропильной конструкции.
Виды четырехскатных крыш
Четырехскатные крыши — самые дорогие и сложные в устройстве. Но, несмотря на это, они были и остаются популярными. А все из-за того, что выглядят они привлекательнее всех остальных типов кровли, имеют высокую механическую прочность, хорошо сопротивляются ветровым и снеговым нагрузкам. Дом с четырехскатной крышей или даже беседка, выглядят «солиднее» чем с любой другой.
Есть две основные разновидности 4-х скатной крыши: вальмовая и шатровая. Шатровая подходит для квадратных зданий, вальмовая — для прямоугольных. В шатровой кровле все четыре ската имеют вид треугольников и все они сходятся в одной точке — по центру квадрата.
Общее устройство шатровой крыши
Классическая вальмовая крыша имеет два ската в виде трапеций, которые сходятся на коньке. Эти скаты располагаются вдоль длинной стороны прямоугольника. Два других ската — треугольники, которые примыкают к крайним точкам коньковой балки.
Устройство вальмовой кровли в общих чертах
При всем при том, что скатов в любом случае четыре, устройство и расчет этих крыш разный. Отличается и порядок сборки.
Полувальмовые четырехскатные крыши
Вальмовая кровля встречается намного чаще — все-таки прямоугольных построек намного больше, чем квадратных. Есть еще несколько ее разновидностей. Например, полувальмовые — датская и голландская.
Полувальмовые крыши — датская и голландская
Они хороши тем, что дают возможность установить полноценные окна в вертикальной части боковых скатов. Это позволяет использовать подкровельное пространство как жилое. Конечно, по сравнению с полноценным вторым этажом, жилой площади получается меьше, но и затраты на постройку тоже не настолько велики.
Угол наклона четырехскатной крыши определяется исходя из снеговых и ветровых нагрузок в вашем регионе. Чем выше снеговые нагрузки, тем выше надо поднимать конек — чтобы скат был круче и снег в больших объемах не задерживался. При сильных ветрах, наоборот, конек опускают пониже — чтобы уменьшить площадь скатов и, следовательно, ветровую нагрузку.
Еще при выборе угла наклона скатов кровли ориентируются на эстетические и практические соображения. С эстетикой все более-менее ясно — здание должно смотреться пропорционально. А лучше оно выглядит с достаточно высокими крышами — 0,5-0,8 высоты первого (или единственного) этажа.
Один из вариантов стропильной системы полувальмовой крыши
Практические соображения могут быть двух толков
Первое, если подкровельное пространство планируется использовать как жилое, обращают внимание на площадь, которая будет комфортной для использования. Более-менее комфортно находится в помещении с высотой потолков от 1,9 м
Да и то, это для людей среднего роста. Если ваш рост выше чем 175 см, планку придется поднимать.
С другой стороны, чем большую высоту будет иметь крыша, тем больше потребуется материалов на ее изготовление. И это второй практический аспект, который необходимо учесть.
Есть еще один момент, который стоит принимать в расчет: у кровельных материалов есть минимальный и максимальный угол уклона, с которым это покрытие может «работать». Если у вас есть определенные предпочтения по виду кровельного материала, учтите и этот фактор. От этого зависит на какую высоту должна быть поднята стропильная система четырехскатной крыши (относительно стен).
