Дома с четырехскатными крышами нравятся многим. Несмотря на то что они требуют больше всего материалов, а значит, и больше всего денег, они популярны. Во-первых, потому что придают даже простой «коробке» более интересный вид. Во-вторых, потому что прочны и надежны. И пусть стропильная система четырехскатной крыши одна из самых сложных, ее можно разработать и сделать своими руками.
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.
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.
При всем при том, что скатов в любом случае четыре, устройство и расчет этих крыш разный. Отличается и порядок сборки.
Полувальмовые
Вальмовая кровля встречается намного чаще — все-таки прямоугольных построек намного больше, чем квадратных. Есть еще несколько ее разновидностей. Например, полувальмовые — 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 меньше, но и затраты на постройку тоже не настолько велики.
Угол наклона скатов и высота крыши
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.
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).
Стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа
Если делают четырехскатную крышу, чаще всего это вальмовая кровля. О ней и поговорим для начала. Центральная часть стропильной системы один в один повторяет систему двускатной кровли. Система также может быть с наслонными или висячими стропилами. Висячие стропила устанавливаются «по месту» — на крыше, для такой работы достаточно двух человек. Наслонные стропильные фермы, в виде треугольников, можно собрать на земле, а затем, готовые, поднять и установить. В этом случае работы на высоте меньше, но, чтобы поднять и установить готовые фермы, нужна либо техника (кран), либо бригада из четырех и более человек.
Основные отличия стропильной системы вальмовой крыши в тех местах, где стропила укорачиваются (стропильные полуноги) и формируются вальма — треугольные скаты. Тут устанавливаются диагональные стропила, которые также называют накосными. Они опираются на наружные или внутренние углы здания, имеют большую длину, чем обычные стропильные ноги. На диагональные стропила надо обратить особое внимание, так как на них приходится полуторная нагрузка (если сравнивать с соседними стропилами). Поэтому угловые стропильные ноги делают усиленными — собирают из двух досок, срастив их по ширине при помощи гвоздей. Также для поддержки диагональных стропильных ног устанавливаются дополнительные стойки и укосы, которые называют шпренгельным блоком.
Еще стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа отличается тем, что мауэрлат укладывается по периметру здания, а не только по длинным сторонам коробки. Это понятно — стропила располагаются по периметру, а не только по двум сторонам, как в двускатной кровле.
Мауэрлат — элемент кровельной системы здания. Представляет собой брус или бревно, уложенное сверху по периметру наружной стены. Служит крайней нижней опорой для стропил.
Диагональные стропила
Как уже говорили, накосные (угловые) стропила несут повышенную нагрузку: от укороченных стропил боковых скатов и от вальм. К тому же, длина диагональных стропил вальмовой крыши обычно превышает стандартную длину пиломатериалов — она больше 6 метров, поэтому их делают срощенными и сдвоенными (спаренными). Этим решается сразу две задачи: получаем балку нужной длины, увеличиваем ее несущую способность. Две спаренные доски выдерживают большие нагрузки, чем цельный брус того же сечения. И еще один момент: срощенные балки для накосных стропил делают из того же материала, что и обычные стропильные ноги. Это дешевле, да и вам не нужно искать специальный материал.
Если используются срощенные балки, диагональные стропила, как правило, страхуют установкой подкосов и/или шпренгелей (стоек).
- Если длина балки до 7,5 м, достаточно одного подкоса, который упирается в верхнюю часть балки.
- При длине от 7,5 м до 9 м, устанавливают дополнительную стойку или шпренгель. Эти подпорки ставят внизу, на 1/4 длины стропила.
- При длине наклонного стропила более 9 метров, нужна третья, промежуточная опора — стойка, которая подпирает середину прогона.
Шпренгель — особая система, которая состоит из балки, опирающейся на две примыкающие наружные стены. На эту балку опирается стойка, подпертая с двух сторон укосами (укосы ставят при необходимости).
Шпренгельную ферму обычно не считают, а делают из тех же материалов, что и стропильную систему. Для самой балки 150*100 мм, стоек — 100*100 мм, для укосов — 50*100 мм. Это может быть брус подходящего сечения или срощенные балки.
Опирание накосной стропильной ноги
Диагональные строплиьные ноги верхним концом опираются на коньковый брус. Точное исполнение этого узла зависит от типа системы и количества прогонов.
Если прогон один, консоли делают длиннее подстропильной рамы на 10-15 см. Если такой выпуск слишком большой, его затем подрезают. Но делать короче не стоит — доращивать намного сложнее и дороже. В эту точку будут опираться накосные диагональные ноги.
Стропила подрезают под нужным углом, стыкуют на консоли. Крепят при помощи гвоздей. Усилить соединение можно при помощи металлических накладных пластин.
Если коньковых пролетов два (делают, если планируется жилое помещение мансардного типа), способ соединения зависит от материала, из которого делают стропила:
- Если используется срощенные доски, необходим шпренгель, который опирается на выносы коньковых прогонов. Диагональные стропила подрезаются и опираются на шпренгельную стойку.
- Если использован брус, в месте опирания устанавливается прибоина — кусок доски толщиной не менее 50 мм. Доску крепят при помощи гвоздей к двум прогонам, а к этой доске уже — стропильные ноги, которые будут образовывать вальма.
Нижняя часть накосных стропильных ног подрезается горизонтально и крепится к мауэрлату или доске обвязки. Для большей надежности узла можно установить дополнительную косую балку и к ней зафиксировать угловую балку (на рисунке ниже).
Крепление — гвоздями с двух сторон, при необходимости можно дополнительно зафиксировать проволочными скрутками или хомутами.
Как крепить нарожники и полуноги
К установленным диагональным стропильным ногам с одной стороны крепятся укороченные стропила боковых скатов (называют еще полуноги), с другой — нарожники — стропила, образующие вальма. Их надо располагать с таким расчетом, чтобы места стыков не совпадали. Иногда для этого приходится менять расстояние между нарожными стропилами (лучше — в сторону уменьшения шага).
Обычно укороченные стропила подрезают и крепят 2-3 гвоздями с двух сторон. Такого крепления достаточно в большинстве случаев. Но, если хотите сделать «правильно», под каждую стропилину надо делать «врубку» — выемку не более чем на половину толщины балки. Стропила подрезают, устанавливают в нужное положение, обводят на балке нужный контур (получается неровная трапеция из-за разных углов соединения). По полученному контуру вырезают выемку, в которую заводят полуногу, после чего крепят гвоздями с двух сторон. Это сложный узел, да и делать его долго. Зато несущая способность такого соединения намного выше. Есть и другой вариант, который по исполнению в разы проще, а по надежности мало отличается.
Оптимальным способом крепления нарожников и полуног к накосной балке можно считать их крепление на гвозди с дополнительной установкой черепных брусков (см. рисунок выше). Для этого используется брус сечением 50*50 мм, который прибивается по нижнему краю балки между закрепленными стропилами. В таком варианте балка становится двутавровой, что намного повышает ее упругость, увеличивается несущая способность.
Как крепить нижние концы стропил
Способ крепления нижних концов стропил зависит от того, какого типа стропильная система четырехскатной крыши выбрана — с висящими или наслонными стропилами, какая именно схема использована. Система со скользящими стропилами (обычно применяется для зданий, которым противопоказаны распорные нагрузки — деревянным, каркасным, из легкого бетона) реализуется при помощи специальных металлических креплений. Они состоят из двух частей. Одна устанавливается на закладную доску, вторая — на стропила. Между собой они соединяются подвижно — при помощи длинной прорези или пластины.
При таком устройстве, при изменении нагрузки, кровля «отыгрывает» — стропила движутся относительно стен. Распорные нагрузки отсутствуют, вся масса кровли и осадков передается на стены вертикально вниз. Такое крепление позволяет компенсировать неравномерные нагрузки, которые возникают при сложном устройстве кровли (с примыканиями в виде буквы Г или Т).
Жесткое крепление может быть сделано по-разному — с вырезом под мауэрлат/обвязочную доску или с подшивным опорным бруском. Крепление обычно при помощи гвоздей, усиливать его можно металлическими пластинами и уголками.
Соединение с вырезом делают если четырехскатная крыша с выпуском — свесами. Обычно свесы довольно большие и, чтобы не покупать длинные балки, их доращивают — добавляют доски, которые прибивают гвоздями насквозь к нижней части балок. Это позволяет сделать свесы настолько длинными, насколько вам хочется без большого перерасхода на материалы.
Датская полувальмовая крыша
Стропильная система четырехскатной крыши датского типа отличается от классической вальмовой. Отличие в оформлении вальма — тут, на некотором расстоянии от конька, набивается опорная доска толщиной не менее 5 см. К этой доске крепятся диагональные сдвоенные стропила. Насколько низко опускать опорную доску — ваш выбор. Но, чем ниже будет опущена доска, тем меньший угол будет иметь этот скат, и тем хуже будут сходить осадки. При большой площади полувальма, придется считать нагрузку и подбирать толщину стропил.
Зато низко опущенная опорная доска позволяет поставить горизонтальное окно достаточной площади. Это выгодно, если под вальмовой четырехскатной крышей будет расположено жилое помещение.
Чтобы прибоина (доска, соединяющая две противоположные стропильные ноги) от нагрузок, направленных вниз, не изгибалась, устанавливается коротыш — отрезок такой же доски, который прибивается к стойке, подпирающей коньковый брус. Такие же упоры делают и на краях прибоины, хорошо закрепив коротышы гвоздями (шаг установки — в шахматном порядке через 5-10 см).
При таком устройстве необходимо усиление точек крепления наслонных стропил, так как нагрузка с них передается на крайнюю пару стропильных ног. Применяют два способа усиления:
- Крайние стропила делают сдвоенными.
- Устанавливают подкосы из сдвоенных досок. Нижняя часть подкоса упирается в лежень или стойку. Крепятся они гвоздями, места соединений усиливают установкой обрезков досок.
Если дом имеет прямоугольную форму и вальма не слишком широкие, можно либо установить подкосы, либо сделать крайние стропила из сдвоенных балок. В остальном стропильная система четырехскатной крыши полувальмовой датского типа собирается точно также, как описанная выше.
Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки
Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.
Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.
Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.
Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.
Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).
Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.
По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.
Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.