Как сделать шатровую крышу: устройство, схема, обрешетка, фото

  • автор:

Шатровая крыша может быть одно- и двухуровневой, иметь четыре и более скатов. Для правильного выбора сечений её элементов необходимо выполнить эскиз и корректный расчёт, который сводится к нескольким формулам. В статье мы расскажем о конструкции шатровой крыши и методике расчёта её стропильной системы.

Шатровая крыша — один из самых распространённых вариантов при строительстве дома или беседки, имеющих в плане форму круга, квадрата или прямоугольника с небольшой разницей в длинах сторон. Такая конструкция — удачное решение для домов относительно небольшой площади или двухэтажных коттеджей с небольшим основанием. Своё название крыша получила из-за пирамидальной формы традиционного восточного шатра, образованной одной вершиной и треугольными скатами.

Варианты исполнения шатровой крыши

Под названием «шатровая крыша» объединены несколько вариантов кровли, имеющих конструктивные отличия.

Классическая шатровая крыша

Одноуровневая четырёхскатная кровля геометрически является четырёхгранной пирамидой. Двухуровневая крыша является более сложной конструкцией: верхняя часть — пирамида, средняя — куб или параллелограмм, нижняя — усечённая пирамида. Как будто верхушку крыши отрезали от основания и приподняли.

Среднюю часть иногда выполняют в виде стеклянного фонаря или отделывают в цвет стен.

Двухуровневая шатровая крыша

Шатровая крыша может иметь не только четыре ската, но быть также и шести-, и восьмискатной. Такая форма больше напоминает конус, чем пирамиду, и наиболее распространена при строительстве беседок с круглым основанием. Самым сложным в реализации такой конструкции является соединение стропил в центре.

Шестискатная крыша

Стропила крыши из восьми пологих скатов

Не столько эстетически, сколько конструктивно отличаются стропильные системы:

  • висячие;
  • наслонные.

Висячая стропильная система опирается исключительно на стены дома, наслонная имеет опору, расположенную по центру здания и опирающуюся на несущую стену или на специально возведённый внутри дома столб.

а — конструкция висячих стропил; б — конструкция наслонных стропил; 1 — стропило; 2 — ригель; 3 — затяжка; 4 — стойка; 5 — подкос; 6 — прогон; 7 — лежень

Выбор конструкции зависит от размеров пролёта (8 м — подойдёт висячая система, 12 м — требуется наслонная) и максимальной длины бруса для строительства (при соединении стропильной ноги в длину требуется установка вертикальной опоры).

На практике чаще применяют наслонную систему, как более надёжную и ремонтопригодную. Если в доме отсутствует подходящая несущая стена или столб для опоры, базу можно создать из бруса перевязкой на уровне мауэрлата.

Устройство стропильной системы по голландской технологии

Конструкция полувальмовой крыши с фронтонами в виде треугольника, сооружается с небольшими отличиями от обычной четырехскатной крыши. Голландская полувальмовая крыша немного отличается от запечатанного почтового конверта (прочитайте: «Чем хороша крыша конверт – виды и правила монтажа своими руками»).

Ее схема напоминает раздвоенный прямоугольник с трапециями по бокам. Начальные шаги ведутся по технологии устройства традиционной четырехскатной крыши.

Создание основы

В первую очередь монтируются опоры, необходимые для укладки прогона под коньком. Опорные стойки можно заменить рамой, у которой верхняя часть будет выступать в качестве прогона. Далее можно выполнять установку стропильных ног. Различия в технологии начинаются в тот момент, когда выполняется установка стропил и нарожников голландской полувальмовой крыши. Именно эти элементы формируют плоскость укороченного пятиугольного ската.

Диагональные стропилины посредством врубки присоединяются к прибоине. Этот элемент представляет собой доску толщиной более 5 см и прибивается горизонтально между рядовыми стропилами. Верхняя часть центральных нарожников фиксируется к прибоине с помощью гвоздей или уголков. Монтаж остальных нарожников выполняется следующим способом: верхнюю часть прибивают к диагональным стропилинам, опорой нижней части становится мауэрлат или балка перекрытия.

Усилить зону половинчатой вальмы можно с помощью подкосов, которые устанавливают в местах соединения перемычек и рядовых стропилин. Крайняя ферма собирается из сдвоенных стропилин. В том месте, где перемычка прибита к стойке, дополнительно прибивают отрезки досок — коротыши. Эти элементы помогают предотвратить деформационный процесс конструкции от повышенных нагрузок.

Треугольный фронтон, располагающийся над половинчатой вальмой, необходимо обшить, используя доски или любой листовой материал. Для этого потребуется сделать расчет фронтона, чтобы заказать необходимые материалы. Наиболее эффективный вариант — устройство оконного проема в этом треугольном элементе. Даже небольшие окна являются источником естественного освещения и вентиляции.

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:

  1. Превосходные аэродинамические свойства, позволяющие шатровой крыше противостоять шквалистым и даже ураганным порывам ветра, без опасения срывания кровельного материала и обрушения чердака.
  2. Конструкция шатровой крыши с ее крутыми скатами позволяет забыть о таком малоприятном, рутинном мероприятии, как очистка кровли от снега.
  3. Шатровая крыша оставляет возможность обустройства просторного, жилого мансардного помещения. Однако ввиду отсутствия фронтонов, придется устанавливать дорогостоящие мансардные окна, которые монтируются прямо на скат.
  4. Оригинальный дизайн выделяет дома с шатровой четырехскатной крышей из рядов однотипных проектов с двухскатной треугольной кровлей.

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.

  1. Первым делом определяют уклон скатов, основываясь на данных строительной климатологии. С помощью специальных карт выясняют к какой из восьми зон снеговой и ветровой нагрузки относится место строительства, и каков рекомендованный угол. Далее следует выбрать кровельное покрытие, а затем удостовериться, что его можно монтировать на скатах с таким углом. Как правило, рулонные материалы используют на пологих крышах, а модульные, листовые на более крутых.
  2. Также для создания проекта необходимо рассчитать высоту расположения конькового соединения. В ходе вычислений учитывают угол наклона скатов, желаемой высоте потолка в мансардном помещении. Условно, крышу делят напополам, и представляют срез как треугольник с двумя известными углами и стороной, равной ширине дома. После этого Высоту конька вычисляют с помощью тригонометрических формул.
  3. Нельзя обойтись без вычисления суммарной нагрузки на стропильную систему, которая складывается из значений временных (масса снега и обслуживающего крышу человека) и постоянных (вес кровельного пирога, собственно каркаса и перекрытий). Этот параметр в средней полосе России достигает до 380 кг на метр, согласно ему подбирают толщину стропильных ног, мауэрлата, затяжки, стоек.

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!

Основные схемы и 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

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

  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 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

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).

Как сделать плотницкие козлы

В процессе изготовления элементов стропильной системы Анатолий использует специальные плотницкие козлы, собирая их из того же бруса, что и сами стропила. Главное условие – прочность, ведь через этот «станок» пройдет не один куб пиломатериала.

Габариты:

  • Рабочая длина – не больше 2 метров.
  • Длина опор – не больше метра.
  • Высота – 0,7 м (зависит от роста плотника, эта высота оптимальна при росте около 2 метров).

Обязательным условием является параллельность козлов и горизонталь – все вымеряется по уровню при установке. Время, затраченное на кропотливую установку, окупится упрощением работы с цепной пилой и качеством реза. Естественно, залогом качественной обработки является острая цепь. Именно цепная пила незаменима при обработке стропил сечением 100 мм.

Фигурные опоры на козлах необходимы для нарезки стропил на башенную часть крыши.

Как это будет.

Разметка и распил стропил

Для разметки стропил Анатолий использует «большую малку с двумя линейками», если в планах только свои крыши (дом, хозпостройки), сделать такое приспособление можно из обычной фанеры. Если же заниматься кровельными работами профессионально, лучше использовать твердую древесину: бук, дуб, граб, красное дерево. Для удобства работ по краям стропил, на конце малки сделан небольшой киль, для фиксации линейки на заготовке.

Габариты малки:

  • Длина – 800 мм.
  • Ширина – 50 мм.
  • Первая планка – 400 мм.
  • Вторая планка – 300 мм.

Дополняет разметочный набор малая малка, для накосных стропил, а завершает обычный угольник с рулеткой.

Termit.spb

Тем, кто не обладаете большим опытом разметки врубок, на первом этапе освоения данной науки рекомендую выполнять разметку методом скольжения инструмента вперед-назад. В этом случае не получится сделать «зеркальный» угол при разметке врубок. Выполняя разметку деталей врубок, приходится работать с материалом, который сильно гуляет по высоте. Именно врубка и позволяет компенсировать эту разницу высот. Малка всегда скользит по верху стропил, высотную отметку всегда ставим от верхнего ребра стропил. Это – залог успеха и ровной плоскости скатов.

Косой рез стропил вальмового ската из пятидесятки удобно делать паркеткой (ручная дисковая пила по дереву) с большим вылетом – 75 мм.

Чтобы не увлечься и не нарезать партию односторонних стропил, новичкам Анатолий советует размечать и резать заготовки попарно: правую-левую сделали, на чертеже отметили, отложили.

Опорные врубки для наслонных стропил: два косых реза паркеткой, выборка остатка острой стамеской. Врубки в толстом брусе (100 мм) удобнее делать ценой пилой.

При работе в одиночку тяжелее – выручает смекалка. Для манипуляций с деталями, которые немного короче козлов, удобна дополнительная опора.

Для совсем коротких заготовок можно использовать подкладную доску и струбцину.

О бытовке, хранении материалов и физике

Termit.spb

…Несколько слов о самой бытовке: если решите, что вам нужна бытовка, и вы будете какое-то время в ней жить (время года значения не имеет), никогда не приобретайте готовые! Летом в таких домиках будет жарко, даже со сплитом, а зимой (о чем это я), осенью, будите просто околевать. Желаете жить и строиться с комфортом – делайте бытовку самостоятельно, с утеплением, толщиной не менее 100 мм, с пленками и проклейкой швов. Помните, теплый воздух найдет куда уйти.

Пиломатериалы же естественной влажности, завезенные заблаговременно, при правильном хранении подсыхают, что сказывается и на работе, и на результате. Вместо «кучи малы» – отступ от земли и складирование древесины через прокладки, для вентиляции и просушки. Что касается почернения, то оно не столь критично, в неблагоприятных условиях, а именно, под хорошо вентилируемой крышей, грибок прекратит развитие.

Чтобы сэкономить на подъемном кране или подсобниках, Анатолий советует использовать тельфер (электрическая лебедка). А если на объекте нет электричества – подъем грузов упростят блоки. Один блок уменьшает вес груза в два раза, два блока – в четыре раза. Если применять знания физики, реально облегчить себе физический труд.

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

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

Расчёт стропильной системы шатровой крыши

За основу расчёта принимают такие исходные данные:

  • длину дома;
  • ширину дома
  • высоту конька.

Рассмотрим порядок и формулы расчёты на условном примере, пользуясь геометрическим изображением шатровой крыши (см. выше):

  • длина дома: AB = DC = 9 м;
  • ширина дома: AD = BC = 8 м;
  • высота конька, расположенного в геометрическом центре кровли: KF = 2 м.

Расчёт длин стропильных элементов

1. Длина балок мауэрлата.

  • AB + DC + AD + BC = 9 + 8 + 9 + 8 = 34 м

2. Центральные стропила (без учета свесов). Являются гипотенузой прямоугольного треугольника, в котором один катет — высота конька, а второй — половина ширины (8 / 2 = 4 м) или длины (9 / 2 = 4,5 м) дома.

Вспоминаем теормему Пифагора:

3. Накосные стропила (без учёта свесов). Являются гипотенузой прямоугольного треугольника, в котором один катет — половина ширины или длины дома, а второй — соответствующее центральное стропило. Для кровли с коньком в геометрическом центре кровли длины накосных стропил одинаковы.

4. Нарожники. Укороченные стропила расположены параллельно центральному, с шагом, зависящим от длины стропил. Рассмотрим таблицу, составленную с учётом погодных нагрузок для Московской области.

Таблица 1. Данные соответствуют атмосферным нагрузкам Московского региона

Шаг стропил, см Длина стропил, м
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
215 100х150 100х175 100х200 100х200 100х250 100х250
175 75х150 75х200 75х200 100х200 100х200 100х200 100х250
140 75х125 75х125 75х200 75х200 75х200 100х200 100х200
110 75х150 75х150 75х175 75х175 75х200 75х200 100х200
90 50х150 50х175 50х200 75х175 75х175 75х200 75х200
60 40х150 40х175 50х150 50х150 50х175 50х200 50х200

Наши центральные стропила имеют длину 4,472 м и 4,924 м. Нарожники будут короче, поэтому можно смотреть на столбец — 3,5 м.

Для расчёта длин нарожников вспомним школу и воспользуемся свойствами подобных треугольников.

Если на рисунке AB — центральное стропило, то MN — нарожник, AC — половина длины стены (4,0 и 4,5 м соответственно), AM — шаг в зависимости от числа нарожников. MC для каждого нарожника вычисляется отдельно.

  • MN = (АВ · MC) / АС

Выполним расчёт вариантов для выбора самого экономичного расположения укороченных стропил, результаты которого сведём в таблицу.

Таблица 2. Расчёт пиломатериалов на нарожники

Очевидно, что менее затратными для нашего примера являются варианты с длинными шагами. Однако следует также учитывать требования к крепежу кровельного материала и затраты на обрешётку. С этой точки зрения ответ не будет столь очевидным.

Расчёт площади кровли с учётом свесов

Так как предыдущий расчёт был выполнен без учёта карнизного свеса, который в нашем примере выполняется с использованием кобылок, рассмотрим эту часть кровли опять как простую геометрическую фигуру.

Карнизный свес

Примем длину свеса (DC) равной 0,5 м. Для определения площади ската снова воспользуемся знаниями о свойствах подобных треугольников:

  • EF / BC = AG / AD

BC — 8 и 9 м для короткой и длинной стен соответственно.

AD — 4,924 и 4,472 м для короткой и длинной стен соответственно.

AG — 4,924 + 0,5 = 5,424 м и 4,472 + 0,5 = 4,972 м для короткой и длинной стен соответственно.

  • EF = (AG ∙ BC) / AD
  • EF = (5,424 ∙ 8) / 4,924 = 8,812 м — для короткой стороны
  • EF = (4,972 ∙ 9) / 4,472 = 10,006 м — для длинной стороны

Площадь ската рассчитывается по формуле:

  • S = (EF ∙ AG) / 2
  • S = (8,812 ∙ 5,424) / 2 = 23,9 м2 — для короткой стороны
  • S = (10,006 ∙ 4,972) / 2 = 24,88 м2 — для длинной стороны

Общая площадь кровельного материала:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *