Шатровая крыша – особенности конструкции и стропильной системы. Шатровая крыша на фото Крыша шатровая с полу фронтона
Обустройство шатровой крыши с одной стороны имеет явные преимущества в сниженном количестве материалов и хороших эксплуатационных характеристиках, но в то же время, монтаж шатровой крыши - довольно сложный процесс, справиться с которым самостоятельно практически невозможно. Об особенностях изготовления шатровой крыши поговорим далее.
Особенности и преимущества шатровой крыши
Для самостоятельного изготовления шатровой крыши следует обладать хотя бы элементарными навыками ее расчета.
Среди основных составляющих шатровой крыши выделим:
- стропило углового назначения;
- короткие стропила;
- брус конькового типа;
- центральные стропила;
- стропила промежуточного типа.
Среди главных преимуществ кровли такого типа отметим ее отличное аэродинамическое сопротивление, благодаря которому она с легкостью выдерживает даже самые сильные ветры. Поэтому, если в регионе предполагается наличие ураганов, то самым оптимальным вариантом станет обустройство шатровой крыши.
Главный недостаток - тяжесть проведения расчетов и сооружения общей конструкции. Кроме того, чердачное помещение отличается небольшой площадью и малым полезным объемом. Классическое понимание шатровой крыши обуславливается ее схожестью с пирамидой, которая состоит из четырех скатов и основания. Возможен вариант опирания скатов на дом или их выход за его пределы.
Если рассматривать схему обустройства шатровой крыши, то она отличается некой простотой, и для ее расчета используют самые разнообразные способы. Для того, чтобы правильно спроектировать шатровую крышу, чаще всего используется таблица Пифагора, с ее помощью расчеты трапеций и треугольных конструкций проводятся с максимальной точностью.
Для расчета скатов и вальмовых участков также не потребуется много времени, но вот, чтобы с точностью определить размеры стропила накосного или рядового назначения, следует много потрудиться.
Краткая схема строительства включает в себя проведение расчетов, сборку каркаса, закрепление кровли.
1. Коньковая система должна быть изготовлена из одной и той же породы дерева.
2. Так как доски промежуточного назначения устанавливаются с огромным наклоном, они должны быть достаточно прочными, оптимальный размер материала составляет 5х15 см.
3. Для фиксации коротких элементов не потребуются коньковые доски, они закрепляются на угловых участках.
4. На коньковую доску устанавливают стропила центрального, промежуточного характера.
Чтобы работы по проектированию прошли намного проще, следует в точности изучить конструктивные особенности кровли, и основное назначение каждого из ее элементов:
- в качестве несущей оси, которая является центральной частью сооружения выступает конек;
- в виде силовых элементов рекомендуется обустройство накосников, одна часть которых фиксируется на коньке, а вторая выходит за кровлю;
- фиксация центральных стропил происходит на торцевом участке конька, а вывод, за пределами стен;
- промежуточные типы стропил закрепятся на коньке и скатах.
Чтобы измерения и проектирование прошло как можно точнее, рекомендуем использовать не уровень, а замерную рейку. Для ее изготовления подойдет фанерная полоса или неширокая планка.
Учтите, что материал лучше выбирать из хвойных пород дерева, так как именно эта древесина наиболее устойчива перед внешними раздражителями. Кроме того, дерево должно пройти качественную обработку и сушку. Толщина конькового бруса и всех стропил должна быть одинаковой. Все замеры выполняются в соотношении с нижней ребровой частью стропила.
По завершению работы на крыше делается обрешетка, размер и конфигурация которой зависит от дальнейшего типа покрытия, а далее проводятся такие работы как:
- установка пароизоляции - для пристегивания пленки используют строительный степлер, а для улучшения состыковки, на поверхности швов укладывается лента, имеющая герметизирующие свойства;
- слой утеплителя укладывается вплотную к стропилам, начиная с нижней части, учтите, что интервал между слоем гидроизоляции и утеплителя должен составлять минимум 20 мм, таким образом, удастся организовать вентиляционное пространство;
- далее проводятся работы по укладке гидроизоляции;
- контрольная обрешетка является местом, на которое крепится наружное покрытие.
Создание проекта шатровой крыши
Самая главная черта крыши шатрового типа - соблюдение строгой симметричности. Поэтому при ее обустройстве следует проводить очень строгие расчеты. Вся сложность заключается в конструировании системы стропил.
Обустройство шатровой крыши возможно лишь в том случае, если она будет расположена на здании, образующем форму квадрата или правильного многоугольника. В первом случае, крыша будет состоять из четырех равнобедренных треугольных конструкций. Для расчета такой кровли достаточно провести расчеты по определению площади ската и умножить данное значение на четыре. Для определения площади основание, разделенное на два, умножается на высоту треугольной конструкции. Далее, полученное значение суммируют с площадью карнизных участков, имеющих форму трапеции с равными боковыми сторонами.
Следующий этап предполагает расчет площади крыши в соотношении со стеной наружной стены. Учтите, что шатровая крыша обустраивается с наклоном в тридцать или сорок градусов, данное значение учитывается при расчете коньковой зоны.
Высота конька рассчитывается путем умножения половины от длины основной части крыши на тангенс и синус угла наклона крыши. Для определения последних двух значений воспользуйтесь интернетом. Когда высота конька найдена определяется высота треугольной части кровли, согласно которой вычисляются и ее стороны.
Для вычисления параметров карнизных свесов следует исходить из особенностей строения, минимальное значение свеса составляет тридцать сантиметров.
Если данная процедура слишком сложная для вас, то лучше обратиться к специалистам, так как неправильно проведенные расчеты существенно отразятся на качестве и эксплуатационных характеристиках кровли.
Особенности и конструкция шатровой крыши
Существует два варианта обустройства стропильных систем у шатровой крыши:
- висячий;
- наслонный.
Первый вариант подходит для крыш, имеющих большие пролеты, при отсутствии возможности в обеспечении подпорок. Таким образом, стропила опираются исключительно на стены, создавая при этом горизонтальное распирающее давление. Для его уменьшения следует произвести установку деревянных или стальных затяжек. Вверху стропила должны быть соединены между собой, а внизу опираются на стены. Данный тип системы отличается высокой сложностью и имеет редкое применение.
Второй вариант более простой и популярный, но для его обустройства потребуется наличие внутренней несущей стены, на которую будет ложиться часть нагрузки. У данной крыши существует несколько точек опоры, в виде стропильных ног и конька, при этом давление на стенах практически не ощущается.
Между опорными частями существует интервал в 400-500 см. Если данное значение увеличено, то рекомендуется обустройство подпорных механизмов, в виде подкосов. Данный тип стропильной системы требует меньшего расхода материалов, отличается более легким весом и простой конструкцией.
Стропильная система для изготовления шатровой крыши состоит из:
- диагональных балок, которые имеют угловое расположение;
- мауэрлатов - балок, предназначенных для опоры нижней части системы стропила;
- стропильнх ног - деталей, которые крепятся на накосные стропила;
- подкосов - опоры для предыдущей детали;
- прогонов, ригелей, лежней, обеспечивающих дополнительную жесткость всей конструкции.
Шатровая крыша фото и подготовительный этап работы
Шатровая крыша в доме должна быть обустроена до того момента, как в нем появится потолок. Подготовительный этап обустройства шатровой крыши включает укладку бруса по периметру конструкции дома. В качестве бруса используются стальные или деревянные балки, которые помогают равномерно распределить вес по конструкции.
Для их фиксации используются специального рода шпильки. Далее следует выполнить ряд действий:
- проведите разметку оси, по периметру всей обвязки;
- рассчитайте половину толщины бруса конькового назначения, и отметьте участок, на котором будет устанавливаться первый элемент стропила;
- установите рейку для проведения замеров одним концом на отмеченную линию и отметьте место, в котором будет расположено стропило;
- для расчета свеса стропила одну часть бруса установите на крыше, а вторую на внешнем угле стены;
- для того, чтобы четко определить место расположения каждой детали крыши следует постепенно перемещать рейку на поверхности стены, и размечать место установки каждого из элементов;
- повторите все вышеперечисленные операции с другими треугольниками.
Шатровая крыша своими руками: особенности монтажа
Чтобы самостоятельно соорудить шатровую крышу потребуется наличие:
- электропилы;
- болгарки или лобзика;
- топора;
- электрорубанка;
- молотка с гвоздями;
- дюбелей с саморезами;
- брусьев и досок, предпочтительно одной породы дерева;
- металлических скоб, для изготовления которых используются металлические прутья, толщиной минимум 0,8 см;
- кровельный отделочный материал.
В начале выполнения монтажных работ производится сборка основных узловых элементов кровли. Для этого потребуется наличие бревен, бруса и досок, определенного сечения. Процедура сборки осуществляется согласно заранее подготовленному шаблону.
На толщину материала влияет, прежде всего, длина стропила, шаг укладки деталей, угол наклона кровли и общая нагрузка. Первоначальная сборка всех элементов осуществляется на земле.
Если планируется обустройство шатровой крыши в доме из дерева, то она устанавливается на верхний венец из бруса.
Начинать работу необходимо с обустройства основной части кровли. На поверхность стен производится укладка мауэрлатов и лежней. Учтите, что перед проведением этого процесса следует позаботиться о предварительной гидроизоляции и установить на стены материал с повышенной влагоустойчивостью, например полиэтиленовую пленку.
Далее производится поднятие двух стропил по противоположным друг от друга углам. Их соединение осуществляется в коньковой зоне. Во избежание ослабление мауэрлата, не делайте на его поверхности надрезы и срубы, предпочтительно использовать доску, предварительно прорубленную под балки.
Далее поднимите два стропила по другим углам и также зафиксируйте их в коньковой зоне. Подгоните врубки, зафиксируйте систему с помощью затяжек. Строительство шатровой крыши своими руками подразумевает отсутствие прогона, поэтому соединение диагональных стропил производится непосредственно на коньке.
Чтобы обеспечить дополнительную жесткость конструкции, рекомендуется установить центральную стойку, которая будет подпирать конек.
Заключительный этап предполагает установку стоек, подкосов и нарожников. Чтобы обеспечить дополнительную жесткость ногам системы из стропил, следует подложить под их поверхность детали в виде штренгелей.
Главным условием правильности выполнения всех работ выступает монтаж накосных стропил под прямым углом.
Для обеспечения защиты стен здания от повышенной влажности рекомендуется свесные части стропила устанавливать между стеной с интервалом в 450 мм. При установке невыступаемых стропил, они нуждаются в дополнительном удлинении с помощью отрезков из досок.
Стропила, в обязательном порядке фиксируются на стенах. Если дом, изготовлен из каменных или кирпичных материалов, то достаточно применения специальной пяти миллиметровой проволоки, которая в виде хомутов одной частью закрепляется на стропиле, а второй на стене, с помощью штыря.
Для фиксации стропила на деревянных стенах, достаточно использования металлических скоб. Следующий этап - установка обрешетки, обеспечение качественной ветрозащиты, паро- и гидроизоляционные работы.
Учтите, что лишь при правильно проведенном расчете и соблюдении всех технологических моментов обустройства крыши, она прослужит его владельцу долго и качественно, и обеспечит надежную защиту всего здания от негативных воздействий окружающей среды.
Процедура усиления шатровой крыши и технология ее проведения
Для улучшения жесткости и надежности всей конструкции шатровой крыши, ее стропильная системы нуждается в дополнительном усилении, о технологии проведения этого процесса и поговорим далее:
1. Установка штренгелей позволит обеспечить надежность усиления угловых участков. Данный элемент имеет форму бруса, который устанавливается вблизи мауэрлата и способствует образованию угла. Советуем, вдобавок к штренгелу установить элемент в виде фермы.
2. Для соединения перекрытия и бруса используют элементы в виде стоек. Именно они отвечают за равномерность распределения всей нагрузки.
3. При слишком большой длине диагональных стропил, рекомендуется вместо обычного бруса, установить балки сдвоенного характера.
4. Чтобы соорудить обрешетку воспользуйтесь деревянными досками или брусками, сечением 4х4 см.
5. Перед использованием любых материалов на основе дерева, рекомендуется провести их обработку с помощью специальных составов влагооталкивающего и антисептичского назначения.
6. Не используйте материалы с повышенной влажностью, так как по мере высыхания они приведут к деформации кровли.
7. Монтаж обрешетки производится перпендикулярно по отношению к ногам стропила.
Иногда двухскатная крыша выглядит скучно и разрушает гармонию архитектурного стиля, поэтому дизайнерам приходится изобретать что-то более оригинальное. Один из таких вариантов с «изюминкой» — кровля шатрового типа. Изящная симметричная конструкция с одной стороны кажется простой, но в то же время поражает своей экзотичностью, отсылающей к эстетике востока или северным юртам.
Кровельные мастера советуют отказаться от самостоятельного возведения шатровой крыши в том случае, если вы не уверены в высоком уровне строительных навыков и опыте.
Самый простой вариант – доверить проектные работы и монтаж профессионалам. Однако ничто не помешает вам разобраться в том, как устроена шатровая крыша и ее стропильная система, чтобы оценить возможность строительства своими силами.
Особенности конструкции
Шатровая крыша, конструкция которой может состоять из четырех и более скатов, в классическом варианте рассматривается как вид четырехскатной. Количество скатов зависит от геометрической формы основания крыши.
Если перекрывают сооружение в виде квадрата, то их будет четыре, а если оно круглое, то их может быть пять-шесть и даже больше, главное условие, чтобы они были одинаковы по форме и размеру.
Конструкция шатровой крыши состоит из следующих частей:
Шатровая крыша конструируется, опираясь на принцип симметричности. Поэтому максимальной гармонии можно добиться, когда в качестве основания для нее используют круглое или квадратное сооружение. Для прямоугольного дома также можно построить шатровую крышу, однако это гораздо сложнее, чем если возводить вальмовую.
Преимущества
Шатровая крыша достаточно сложна в проектировании и трудоемка в монтаже, но, посмотрев на окружающие дома, можно увидеть, что она весьма популярна. Использование в проектах конструкции шатровой крыши дизайнеры объясняют ее преимуществами:
- Превосходные аэродинамические свойства, позволяющие шатровой крыше противостоять шквалистым и даже ураганным порывам ветра, без опасения срывания кровельного материала и обрушения чердака.
- Конструкция шатровой крыши с ее крутыми скатами позволяет забыть о таком малоприятном, рутинном мероприятии, как очистка кровли от снега.
- Шатровая крыша оставляет возможность обустройства просторного, жилого мансардного помещения. Однако ввиду отсутствия фронтонов, придется устанавливать дорогостоящие мансардные окна, которые монтируются прямо на скат.
- Оригинальный дизайн выделяет дома с шатровой четырехскатной крышей из рядов однотипных проектов с двухскатной треугольной кровлей.
Устройство стропильной системы
Стропильная система шатровой крыши – каркас на котором она держится, ее основа. В зависимости от выделяют висячую и наслонную разновидность.
Висячие стропила опираются на две точки – мауэрлат и коньковый узел, а наслонные имеют дополнительную опору на вертикальную стойку, которую устанавливают на внутреннюю несущую стену. Выбор вида стропильной системы шатровой крыши зависит от планировки и площади дома.
Она состоит из следующих элементов:
Стропильную систему можно изготовить из металла или дерева. Дерево более дешевый, простой в обработке материал, однако он нуждается в предварительной обработке антисептиком, антипиреном для защиты от гниения и возгораний.
Нюансы конструирования
Устройство шатровой крыши начинают с проведения расчета и создания рабочего проекта. Помочь с этим могут не только архитекторы, но также специальные компьютерные программы. Они вычисляют угол наклона скатов, высоту конькового узла, сечение элементов каркаса.
Крыша шатрового типа способствует рациональному распределению тепла в доме, защищает от дождя, препятствует образованию снежной шапки, а также подходит для ажурной беседки, монументального респектабельного коттеджа!
Видео-инструкция
В древности наши предки сооружали свои жилища в форме шатров. Использовали для этого натуральные материалы: дерево, камень, шкуры животных и прочее. Современный шатровый дом представляет собой более фундаментальное строение. Оно имеет несколько разновидностей и наделено определенными техническими свойствами.
Готовый проект дома с шатровой крышей
Они могут быть двух типов:
- Полноценные, сооружаемые в форме шатра;
- Неполные, когда возводятся как обычное строение, у которого кровельная конструкция - шатровая.
Дома будут отличаться технологиями возведения и материалами, применяемыми в процессе работ.
Характеристики полноценных шатровых домов
Такие строения имеют . Довольно часто их можно встретить на дачных участках. Строительство экономичное, и сама сборка конструкции довольно простая.
Итак, шатровый дом основывается на каркасе. Проекты довольно разнообразны. Создать их можно самостоятельно или обратиться за помощью к профессиональному архитектору.
Проекты шатровых домов составляются аналогично планированию кровельной конструкции такого типа.
Только в расчет не берутся несущие стены дома, в качестве которых будут использоваться скаты.
Вариант проекта дома с шатровой крышей
Форма их может быть с одним или двумя скатами, с четырьмя, а также многоскатной.
То есть фактически шатровый дом - это крыша, которая сразу устанавливается на подготовленное основание.
Самыми интересными считаются проекты домов с многоскатными стенами. Количество таких скатов может быть любым.
Только вот стоит учесть, что функциональность такого дома может снизиться, так как будет довольно большое количество ограниченного пространства из-за сооружения дополнительных опорных элементов каркаса.
Самыми функциональными и практичными считаются дома с одним, двумя и четырьмя скатами. Распределить в них пространство гораздо проще.
Примечание. Стоит учесть, что высота такого дома может быть любой. Но необходимо сделать ее таким образом, чтобы потолки внутри дома достигали хотя бы 2,4-2,5 м. При этом стены будут наклонными.
Хотя можно сделать их ровными и соответственно немного уменьшить полезную площадь дома.
Схема устройства шатровой крыши
Есть несколько способов эксплуатации строения. Во-первых, можно использовать шатровый дом только в летнее время. В таком случае на его сооружение не тратится большое количество средств. Во-вторых, можно жить в нем круглогодично, что предполагает проведение качественных утеплительных и изоляционных работ. Особенно если дома с шатровой крышей выстроены из привычных строительных материалов.
Как построить шатровый дом
Во-первых, нужно выбрать проекты строения, которые подразделяются на план фундамента и стены конструкции. Во-вторых, нужно изначально определиться с выбором строительных материалов. Именно от них будет зависеть стоимость будущего дома.
Итак, как только со всем этим уже есть точная определенность, можно приступать к работам, которые подразделяются на несколько этапов:
Все эти этапы имеют свои характеристики.
Выбор и сооружение фундамента
Чтобы построить качественный шатровый дом, необходимо правильно подобрать для него основание. Большой популярностью пользуются такие фундаменты:
Проекты оснований составляются предварительно, после выбора строительных материалов. Например, если для сооружения каркаса отдается предпочтение металлу, то лучше сделать под такой дом монолитное или свайное основание. Они считаются самыми прочными.
Первый вид характеризуется изготовлением с применением бетонного раствора и арматуры. А второй изготавливается с помощью металлических свай, которые также бетонируются в грунте на определенной глубине.
Ленточные и плиточные основания сооружаются в большинстве случаев под деревянный каркас шатрового дома, так как сам материал не обладает большой массой.
- Определить состав грунта на участке;
- Установить уровень залегания грунтовых вод;
- Определить технические характеристики местности.
Последнее требование характеризуется изучением местности: есть ли на участке неровности, наклоны и прочие дефекты. На таких плоскостях отдается предпочтение только свайному или свайно-ленточному основанию.
Возведение каркаса для строения
Как уже было сказано выше, полноценный шатровый дом основывается на каркасе. Он сооружается из двух материалов: металла и древесины.
Подробный проект двухэтажного дома
Примечание. Можно отдать предпочтение специальным профилям. Но это в том случае, если строение будет легким, и период его эксплуатации ограничивается теплым временем года.
Предварительно нужно составить проекты конструкции. Они позволят правильно высчитать количество необходимых материалов для сооружения каркаса.
Элементы следующие:
- Несущие (опорные);
- Дополнительные (поддерживающие);
- Вспомогательные (перегородки между ячейками небольшого размера).
По своему принципу конструкция напоминает каркас шатровой крыши. Все элементы соединяются специальными креплениями, и предварительно на фундаменте сооружается подстилка из листов рубероида.
Важно. На поверхности основания должны быть штыри и крючки, которые служат для закрепления каркаса на нем.
Именно к ним привариваются или прикручиваются несущие балки каркаса.
Внешняя и внутренняя отделка каркаса
Во-первых, шатровый дом должен быть правильно облицован. Во-вторых, не стоит забывать об изоляционных и утеплительных работах. При их проведении используют такие современные листовые материалы, как пенополистирол, пенополиуретан и пенопласт.
В редких случаях предпочтение отдается минеральной вате.
Важно. Этот материал наименее часто используется в утеплении домов шатрового вида. Обусловлено это тем, что он со временем теряет свои свойства и способен впитывать влагу.
Проекты по облицовке шатровых домов довольно разнообразны. На сегодняшний день есть масса средств и материалов, чтобы придать внешнему виду строения неповторимость.
Изначально на поверхности каркаса монтируют листы ОСБ или плотной фанеры. Уже на них крепят утеплительный или изоляционный материал.
Схема облицовки каркасного дома с шатровой крышей
Поверх него создается невысокая обрешетка, на которую опять монтируют листы фанеры или ОСБ, подготавливаемые с помощью грунтовок. Это в дальнейшем даст возможность выбирать любые отделочные материалы для облицовки строения.
Большой популярностью отличаются сейчас:
- Древесина;
- Декоративные облицовочные панели;
- Штукатурка;
- Пластиковая вагонка;
- Природный и искусственный камень.
Последний материал обладает большой массой и без усиления поверхности монтировать его не рекомендуется. Лучше всего использовать камень для отделки нижней части домов.
Внутри жилище может выглядеть по-разному. Допустим, можно оставить стенки строения наклонными или же соорудить профильный каркас, который выровняет их. Он закрепляется на скате конструкции и на напольной поверхности. Сверху уже можно монтировать ОСБ, гипсокартон, фанеру.
Пример интерьера каркасного дома
Поверхность этих материалов обрабатывается грунтовкой и подвергается отделке любыми современными материалами. Можно также предварительно сделать изоляцию и утепление дома с применением аналогичных средств с наружной стороны.
Шатровый дом представляет собой довольно простую конструкцию. Она должна быть герметичной, так как кровли в таком строении нет.
В процессе строительства дома или беседки неизбежно встает вопрос о том, какую конструкцию кровли предпочесть. Если возводимое сооружением имеет четырехугольную, а лучше всего квадратную форму, дизайнеры и архитекторы нередко останавливают выбор на шатровой четырехскатной крыше. Сложность этой конструкции с торицей окупается оригинальным внешним видом, прекрасными термоизолирующими и аэродинамическими качествами. Эта статья расскажет, как конструируется и монтируется шатровая крыша своими руками.
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:
