В статье рассмотрим устройство стропильной системы четырехскатной крыши, оптимального решения для жилых зданий благодаря эстетике и функциональности. Четырехскатные крыши надежно защищают от неблагоприятных погодных условий, эффективно распределяют нагрузки и улучшают теплоизоляцию. Обсудим основные элементы конструкции, их расчет и сборку, что будет полезно как профессиональным строителям, так и любителям, желающим самостоятельно возвести качественную крышу. Эта информация поможет в выборе и проектировании стропильной системы, обеспечивая долговечность и безопасность вашего дома.
Преимущества и недостатки использования четырехскатных крыш
Даже беглый обзор четырехскатной крыши показывает, что такая стропильная система с двумя парами симметричных скатов выглядит более элегантно по сравнению с двухскатной конструкцией.
Многие заказчики выбирают стропильную систему не только из-за эстетики, хотя внешний вид здания важен. Основные преимущества четырехскатной конструкции:
- Замена фронтонов двумя дополнительными скатами снижает ветровую нагрузку на стропильную систему;
- Два дополнительных наклонных ската эффективно отводят дождевую воду, снег и лед, минимизируя риск конденсата;
- Четырехскатная крыша снижает теплопотери за счет уменьшения площади кровельных и фронтонных поверхностей.
Четырехскатная крыша является более оптимальным вариантом по сравнению с односкатными и двухскатными конструкциями, несмотря на более высокие требования к стропильной системе, качеству изготовления и точности сборки.
Строительство четырехскатной крыши требует тщательной подгонки. Перед изготовлением стропил размеры стропильных балок рассчитываются по таблицам и проверяются по длинам и углам соединений, прежде чем выполнять запилы и сборку.
Четырехскатная стропильная система представляет собой гармоничную конструкцию, где нагрузки от кровельного пирога, снега и ветра взаимно компенсируются. Без предварительного проектирования можно получить небезопасный объект вместо прочной конструкции.
Однако у четырехскатной стропильной системы есть недостатки. Наиболее распространенные проблемы связаны с необходимостью защиты стыков на линии соединения скатов. Также потребуется на 30% больше кровельных материалов, утеплителя и длинномерного бруса.
Эксперты в области строительства подчеркивают важность правильного устройства стропильной системы для четырехскатной крыши. Они отмечают, что такая конструкция требует тщательного расчета и выбора качественных материалов, чтобы обеспечить надежность и долговечность. Специалисты рекомендуют использовать древесину с низким уровнем влажности, что предотвращает деформацию и гниение. Также важным аспектом является правильное распределение нагрузки, что позволяет избежать провисания и повреждений. Эксперты акцентируют внимание на необходимости учета климатических условий региона, так как это влияет на выбор углов наклона и конструктивных элементов. В итоге, грамотный подход к проектированию стропильной системы обеспечивает не только эстетическую привлекательность, но и функциональность крыши.
Варианты четырехскатной схемы крыши
Кроме классического варианта, в котором используются две треугольные и две трапециевидные плоскости, крыша в четыре ската может строиться по одной из разновидностей каркаса:
- Ломаная датская схема. Треугольные верхушки боковых фронтонов крыши, примыкающих к коньку, совмещаются в одной конструкции с трапециевидным скатом. Получается симпатичная конструкция с крутыми основными скатами и пологими боковыми поверхностями;
- Четырехскатная голландская система, ее можно назвать антиподом датской схеме. В данном случае фронтоны крыши в верхней части прикрываются от дождя и снега небольшими треугольными скатами;
- Наиболее простой шатровый вариант крыши, в которой все четыре ската выполняются одного размера. Получается равносторонняя пирамида. Идеально подходит для зданий с квадратными пропорциями стен.
Все модификации четырехскатной или вальмовой схемы рассчитаны на специфические климатические условия эксплуатации крыши. Например, датские кровли хорошо противостоят ветру и большому количеству снега, тогда как «голландки» рассчитаны на то, чтобы противостоять сильным дождям и снегопадам в условиях городской застройки. Шатровые схемы с небольшими углами наклона ската используют для построек на открытой ветреной местности. Классический вариант можно использовать для любых условий, но в этом случае потребуется тщательно выверить положение здания относительно розы ветров.
| Элемент стропильной системы | Функция | Материал |
|---|---|---|
| Наслонные стропила | Образуют скаты крыши, воспринимают основную нагрузку от кровли | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Центральные стропила (подкосы) | Поддерживают коньковый прогон, обеспечивают жесткость конструкции | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Коньковый прогон | Соединяет верхние точки стропил, образует конёк крыши | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Стойки | Вертикальные опоры, передающие нагрузку от стропил на мауэрлат | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Лежни | Горизонтальные балки, распределяющие нагрузку от стоек на стены | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Мауэрлат | Горизонтальная балка, укладываемая по периметру здания, распределяет нагрузку от стропильной системы на стены | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Затяжки | Горизонтальные балки, соединяющие стропила снизу, увеличивают жесткость системы | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Подкосы | Наклонные опоры, усиливающие стропила | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Ригели | Горизонтальные балки, соединяющие стойки, увеличивают жесткость системы | Древесина хвойных пород (сосна, ель) |
| Кронштейны | Усиливают соединения элементов стропильной системы | Металл |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о стропильной системе для четырехскатной крыши:
-
Эстетика и функциональность: Четырехскатные крыши, также известные как мансардные, не только обеспечивают отличную защиту от атмосферных воздействий, но и создают дополнительное пространство под крышей. Это позволяет использовать мансардные этажи для жилых помещений, что делает такие конструкции популярными в загородном строительстве.
-
Сложность конструкции: Стропильная система четырехскатной крыши требует более сложного проектирования и расчета, чем односкатные или двускатные крыши. Это связано с необходимостью учитывать нагрузки, распределение веса и углы наклона, что делает такие крыши более устойчивыми к сильным ветрам и снеговым нагрузкам.
-
Разнообразие материалов: Для стропильной системы четырехскатной крыши могут использоваться различные материалы, включая дерево, металл и бетон. Выбор материала зависит от климатических условий, архитектурного стиля и бюджета. Например, металлические стропила могут быть более легкими и долговечными, в то время как деревянные обеспечивают хорошую теплоизоляцию и эстетическую привлекательность.
Строительство стропильного каркаса четырехскатной крыши
Разобраться в конструкции стропильной системы четырехскатной крыши проще всего, изучив чертежи. В стандартной двухскатной крыше вес стропильных балок распределяется на коньковый прогон и брусовую обвязку стен или мауэрлат.
Сбалансировать два ската крыши легко, используя подгонку стропил и установку подкосов.
В четырехскатной стропильной системе ситуация сложнее. Здесь, помимо стандартных стропил, необходимо больше силовых элементов:
- Накосные или диагональные стропила формируют боковые скаты крыши и уравновешивают стропильную систему вдоль главной оси;
- Центральные стропильные балки обеспечивают необходимую прочность, особенно для больших крыш, и устанавливаются на одной оси с коньковым прогоном;
- Нарожники — короткие стропила, формирующие боковые скаты. Их длину рассчитывают и вырезают на месте установки.
При возведении четырехскатной крыши также используются шпренгеля, подкосы и распорки, которые усиливают и перераспределяют нагрузку в конструкции.
Эта система представляет собой сложную многоэлементную конструкцию. Чтобы учесть требования к прочности и устойчивости, лучше воспользоваться программным обеспечением, даже самым простым.
Можно построить стропильную систему и без проектирования и расчетов, используя брус и доску с увеличенным сечением. Это даст запас прочности в два-три раза больше рекомендуемого коэффициента 1,4. Однако вес стропильной системы и стоимость строительства четырехскатной крыши возрастут в 3 и 8 раз соответственно.
Читайте также:
Методика расчета длин стропил четырехскатной системы
Для простейших построек, например, беседки, сарая или небольшого садового домика, можно использовать упрощенный вариант расчета длин стропильных балок. Для этого потребуется составить чертежи стропильной системы четырехскатной крыши. Для упрощения расчета выбираем классический вариант с двумя боковыми треугольными вальмами и трапециевидными основными скатами.
Основой для расчета стропильной конструкции крыши является система прямоугольных треугольников. Каждое стропило представляет собой гипотенузу прямоугольного треугольника. Меньший катет равен высоте стоек конька, а больший совпадает с проекцией стропило на плоскость потолочного перекрытия, которую еще называют заложением. Линия проекции пересекается с осевой или проекцией коньковой балки под углом в 45о, что значительно упрощает расчет.
Первоначально потребуется выбрать угол наклона скатов, обычно это 20-35о, в зависимости от конструкции четырехскатной крыши и вида кровельного покрытия. Для расчетов можно использовать теорему Пифагора для прямоугольного треугольника или стандартные таблицы с готовыми коэффициентами пересчета длин стропил для заданных углов. В таких таблицах значение угла указывается в виде десятичной дроби, например, 3:12. Это означает, что при данном угле и длине заложения в 12 м высота стойки составит 3 м. Здесь же приводится коэффициент пересчета для диагонального стропила, достаточно умножить длину заложения на величину соответствующей табличной поправки.
На первом этапе определим координаты установки вертикальных стоек конька и его длину. Для этого измеряем расстояние от угла до точки пересечения осевой линии и мауэрлата, далее откладываем полученный отрезок от угла вдоль оси конька и проводим линию параллельно стене. Точка пересечения оси и проведенной линии даст место установки одной из коньковых стоек. Аналогичную процедуру потребуется выполнить еще раз на противоположной стене, в результате получим точку установки второй стойки и длину коньковой балки.
На втором этапе, используя строительный отвес, нужно будет измерить линейкой заложение диагональной стропило, зная угол наклона ската, можно рассчитать длину накосной стропильной балки. Аналогичным образом вычисляется длина рядовых и центральных стропил.
Чуть сложнее выполняется расчет нарожников. Сначала диагональную стропильную балку размечают шагом установки нарожников, как правило, это 70-90 см. Каждый нарожник можно рассматривать, как катет треугольника. Зная величину катета и высоту точки примыкания нарожника к диагональной балке, можно легко рассчитать размер нарожного стропила.
Если в конструкции четырехскатной крыши для усиления диагоналей используются шпренгеля, то их величину можно вычислить еще проще. Чаще всего их устанавливают на расстоянии от угла в 1/3 от длины заложения.
Особенности сборки каркаса четырехскатной крыши
Сборка стропильной системы четырехскатной крыши начинается с установки конькового прогона и вертикальных стоек. Коньковая балка чаще всего изготавливается из спаренной доски толщиной 50 мм, хотя возможен вариант с брусом сечением 70х100 мм. Для повышения жесткости конструкции на угловые соединения устанавливаются металлические пластины, а рама укрепляется внутренними распорками.
-
Читайте также:
Стропильные балки обычно собираются с использованием гвоздей, а места усиления фиксируются болтовыми соединениями. Перед установкой стропильных балок создается запильный шаблон в форме прямоугольного треугольника из фанеры, острый угол которого соответствует углу наклона скатов. С его помощью на стропилах вырезаются привалочные площадки для опор на мауэрлат и конек.
Установка стропил начинается с монтажа центральных стропильных балок, обеспечивающих жесткость коньковой рамы в осевом направлении. В некоторых случаях можно сразу установить крайние пары рядовых стропил, временно фиксируя брус гвоздями.
После укрепления коньковой рамы устанавливаются угловые диагональные стропила. Длину бруса или балки вырезают с запасом, так как верхний край запиливается под двойным углом: сначала под углом наклона ската, затем косую кромку скашивают под углом 45 градусов. На завершающем этапе устанавливаются шпренгеля, подкосы, набиваются нарожники и рядовые стропила.
Заключение
Наиболее сложным этапом сборки стропильной системы четырехскатной крыши считается стыковка двух диагональных балок с коньком. От того, насколько точно выполнена врезка диагоналей, зависит прочность и устойчивость всей четырехскатной крыши, поэтому большую часть времени приходится тратить на подгонку и подрезку размеров стропил. Остальная часть сборочных операций практически не отличается от постройки двухскатной стропильной системы.
Материалы для стропильной системы четырехскатной крыши
При проектировании и строительстве четырехскатной крыши важным аспектом является выбор материалов для стропильной системы. Правильный выбор материалов обеспечивает долговечность, надежность и устойчивость конструкции. Рассмотрим основные материалы, которые используются для создания стропильной системы четырехскатной крыши.
Дерево является традиционным и наиболее распространенным материалом для стропил. Деревянные стропила легкие, легко обрабатываются и имеют хорошие механические свойства. Для стропильной системы обычно используют древесину хвойных пород, таких как сосна или ель, так как они обладают высокой прочностью и устойчивостью к деформациям. Важно, чтобы древесина была качественной, без трещин и гнили, а также обработанной антисептиками для защиты от насекомых и грибков.
Металл также широко используется в строительстве стропильных систем. Стальные стропила обеспечивают высокую прочность и долговечность конструкции, а также позволяют создавать более легкие и тонкие элементы. Металлические стропила могут быть выполнены в виде сварных конструкций или из готовых профилей, таких как уголки и швеллеры. Однако стоит учитывать, что металл подвержен коррозии, поэтому его необходимо защищать специальными покрытиями или использовать нержавеющие сплавы.
Бетон и железобетон также могут применяться в стропильных системах, особенно в крупных промышленных и общественных зданиях. Бетонные стропила обладают высокой прочностью и устойчивостью к внешним воздействиям, однако их вес значительно больше, чем у деревянных или металлических аналогов. Это требует более мощного фундамента и дополнительных затрат на строительство.
-
Читайте также:
Кроме основных материалов, для стропильной системы могут использоваться различные композитные материалы, такие как стеклопластик или углепластик. Эти материалы обладают высокой прочностью при малом весе и устойчивы к коррозии, однако их стоимость значительно выше, что ограничивает их применение в массовом строительстве.
При выборе материалов для стропильной системы четырехскатной крыши необходимо учитывать не только их физические и механические свойства, но и климатические условия региона, а также архитектурные особенности здания. Правильный выбор материалов обеспечит надежность и долговечность крыши, а также снизит затраты на ее эксплуатацию и обслуживание.
Вопрос-ответ
Угол наклона 4 х скатной крыши?
Угол наклона скатов составляет от 5 до 60. Если здание находится в местности с частыми и сильными порывами ветров и небольшим количеством осадков, нужно выбрать минимальное значение.
Что входит в стропильную систему крыши?
Стропильная система многоскатной крыши. Многоскатная крыша может состоять из разных стропильных систем — двускатной и односкатной, вальмовой и шатровой, двускатной и вальмовой.
Можно ли делать стропила из доски 50 на 150 мм?
Известны минимальные параметры, допустимые для стропильных досок. Это размер 50 на 150 мм. Стропилами максимального размера усиливают конструкции крупных построек, больших павильонов и пролетов. Усиленные стропила с оптимальными показателями получают с досками 250 на 100 мм, 150 на 150 мм.
Советы
СОВЕТ №1
Перед началом строительства тщательно спланируйте проект стропильной системы. Учтите размеры крыши, угол наклона и тип кровли, чтобы обеспечить оптимальную прочность и долговечность конструкции.
СОВЕТ №2
Используйте качественные материалы для стропильной системы. Дерево должно быть обработано от гниения и насекомых, а металлические элементы — защищены от коррозии. Это поможет избежать проблем в будущем и продлить срок службы крыши.
СОВЕТ №3
Обратите внимание на правильное распределение нагрузки. Убедитесь, что стропила установлены с учетом всех факторов, таких как вес кровельного материала, снеговые и ветровые нагрузки, чтобы избежать деформации и повреждений конструкции.
СОВЕТ №4
Не забывайте о вентиляции крыши. Правильная организация вентиляционных каналов поможет избежать накопления влаги и образования конденсата, что значительно увеличит срок службы стропильной системы и кровли.
