≡× МЕНЮ

• Радиаторы
• Отопление
• Газоснабжение
• Газопровод
• Водопровод

Шатровая крыша расчет. Шатровая крыша своими руками: чертежи, расчёт стропильной системы Устройство стропильной системы шатровой крыши чертежи

Шатровая крыша - это колоритная и необычная в архитектурном плане конструкция. Из-за отсутствия фронтонов и относительно коротких балок такая крыша считается более экономичной, но при этом устройство её достаточно сложно в реализации и требует тщательных расчётов и определённых навыков. При соблюдении всех условий получается эстетически привлекательный и надёжный элемент строения, а наклон скатов качественно отводит дождевую и талую воду. Однако без опыта за монтаж этой кровли браться не стоит - лучше поручить дело профессионалам.

Особенности шатровой крыши

О внешнем виде этого варианта вальмовой крыши говорит её название - она действительно напоминает шатёр. Основанием обычно является квадрат или прямоугольник, а сама крыша напоминает конверт. Скаты имеют конфигурацию равнобедренных треугольников, вершины которых встречаются в одной точке. Шатровая кровля может быть и многогранной, и симметрично круглой. Но основная особенность едина для всех типов - строгая симметрия. Если её нет, то крыша будет обыкновенной многоскатной. Ещё одно отличие шатровой крыши - отсутствие сверху конька. Его заменяет центральная опора (если используются наслонные стропила) или вершина висячих ферм.

Шатровая крыша обеспечит дому красивый внешний вид и надёжную защиту

Преимуществами шатровой крыши являются:

1. Сравнительная экономия строительных материалов.
2. Структурная прочность и долговечность.
3. Устойчивость к непогоде и сильным ветрам.
4. Хороший обогрев в солнечные дни.
5. Презентабельный и экзотичный вид строения.
6. Самоочищение от снега.

Недостатки крыш шатрового типа:

1. Сложность расчёта, монтажа и ремонта.
2. Уменьшенный размер мансарды из-за теплоизоляции.
3. Большой отход материалов верхней отделки (особенно это касается металлочерепицы).

Разновидности шатровых крыш

Шатровые крыши в зависимости от конструкции делятся на следующие виды:

• ломаная - с непрямыми, состоящими из двух частей скатами;

  Ломаная шатровая крыша наиболее предпочтительна для обустройства мансарды

• с эркером или яндовая. Яндовой обычно называют крышу эркера, а основная может быть шатровой, двускатной или вальмовой;

  Эркер оснащается яндовой крышей

• мансардная - она может выглядеть как ломаная или же мансардные окна располагаются на выносных консолях.

  Дом с ломаной крышей - это дополнительная площадь и интересное дизайнерское решение

Каркас крыши шатрового типа состоит из таких элементов:

Конструкция шатровой крыши

В основе конструкции обязательно присутствует мауэрлат (мощный брус или бревно), сбитый в цельную раму по форме основания и уложенный поверх армопояса. Вся система стропил привязана к мауэрлату. Выглядит она как четыре наклонных бруса сечением 50 на 100 мм, скреплённых в центре крыши (размер бруса зависит от габаритов и веса будущей кровли). Если дом сложен из камня или кирпича, в качестве мауэрлата выступает верхняя обвязка стеновой панели, в деревянных постройках - верхний венец сруба. Мауэрлат обязательно гидроизолируют (например, рубероидом). Потом его закрепляют на внутренней верхней части подготовленных и выровненных стен.

Коньковый узел шатровой крыши соединяется в одной точке

Постройка четырёхскатной крыши требует использования большого количества деревянных элементов. Перед использованием их следует обработать противопожарным и антисептическим средством.

Для возведения строений с эркером шатровая крыша не подходит, так как форма коробки у неё квадратная. Поэтому обычно используется полувальмовый тип крыши.

Виды стропильных систем для шатровой крыши

По своей структуре стропильная система будущей шатровой крыши бывает или наслонной, или висячей. Висячая стропильная система отличается тем, что её балки опираются прямо на стены. Она чаще всего применяется при большом размере пролётов, когда другой опоры нет, а подпорки не предусмотрены. При таком варианте образуется горизонтальная распирающая сила, и чтобы её уменьшить, используют затяжки.

Процесс строительства и ремонта такой крыши сложен, поэтому обычно предпочтение отдаётся наслонной стропильной системе. Она более удобна с точки зрения монтажа и эксплуатации, а нагрузка на стены практически отсутствует. Для её установки подойдёт крыша, имеющая наклон не более 40 градусов. Для монтажа необходима несущая внутренняя стена или дополнительные опоры по центру крыши. Распоры на стены в этом случае не нужны, так как у крыши имеются опоры на пике и на стропильных ногах.

Благодаря дополнительным опорам наслонная стропильная система более удобна для монтажа и эксплуатации

Допустимый размер пролёта - около 4,5 м. Если он больше и одной центральной опорой ограничиться нельзя, то устанавливаются подкосы.

Подкосы - это опоры для стропильных ног

Элементы стропильной конструкции

В стропильную систему шатровой крыши входят следующие основные элементы:

• мауэрлат - опорный каркас для нижней части стропил;
• диагональные или накосные стропила, установленные по углам основного каркаса;
• нарожники - укорочённые стропила, прикрепляемые к накосным;
• стойки и подкосы - опоры для стропильных ног;
• лежни - укладываются на столбики из кирпича в качестве подпорок для подкосов и стоек;
• ригели для упора стропильных ног друг в друга возле пика;
• прогоны - параллельные мауэрлату балки (используются в зависимости от типа конструкции и имеющихся опор);
• шпренгели - дополнительные опоры для придания постройке жёсткости.

Стропила из металлических ферм обладают большой прочностью и выдерживают значительные нагрузки, что делает здание более долговечным. Металлические фермы можно эксплуатировать более 100 лет. Обычно их используют, если длина скатов превышает 10 метров. Собрать такую конструкцию проще, чем деревянный каркас, так как можно приобрести уже готовые для монтажа элементы. Минус металлических ферм только в том, что их сложнее утеплять. На них появляется конденсат, который оказывает разрушительное воздействие на кровельный пирог. Поэтому для жилых строений предпочтительнее дерево.
Можно также комбинировать металлические и деревянные стропила. Но при этом деревянные части должны быть хорошо обработаны антисептическими средствами.

Металлические стропила чаще используются для промышленных зданий

Расчёт угла наклона и площади шатровой крыши

Для расчётов необходимо знать всего два параметра: угол наклона крыши и длину стены сооружения по её наружному краю. Поскольку система стропил крыши такого типа в большинстве случаев состоит из определённого количества равнобедренных треугольников, вычисляется угол, который образуют скаты. Необходимо высчитать площадь одной фигуры и умножить на их общее количество. Так будет известна площадь конструкции, по которой можно определить количество необходимого кровельного материала. Когда основание - прямоугольник и планируется четырёхскатная крыша, то сначала высчитывается площадь треугольника (ската). Далее рассчитывается площадь свесов - карнизов, похожих на трапеции. Минимальное значение свеса - 30 см.

1. Длина центрального стропила C высчитывается по формуле прямоугольного треугольника, где стропило выполняет роль гипотенузы, половина длины стены дома a - известный катет, α - угол наклона ската: C = а/2 * cosα.
2. Длина накосного стропила высчитывается с помощью теоремы Пифагора, где один из катетов - а/2, второй - C. А L (длина накосного стропила) - корень квадратный из суммы квадратов а/2 и C: L = √((a/2) 2 + C 2).
3. Высота крыши или центральной вертикальной стойки тоже рассчитывается по теореме Пифагора. Площадь одного ската высчитывается по формуле: S = C * а/2.

Расчёт крыши осуществляется по формулам для простых геометрических фигур

Видео: обзор калькулятора для расчёта шатровой крыши

Выбор угла наклона кровли

Обычно при выборе угла учитываются такие критерии:

1. Климатические условия. При большой ветровой нагрузке скаты должны быть пологими, так как чем ниже скат, тем надёжнее основная конструкция.
2. Количество осадков. Чем больше осадков, тем выше должен быть скат, чтобы они вовремя скатывались с кровли.
3. Кровельный материал. Для каждого вида свои критерии по уклону ската.

Чем выше угол наклона, тем больше площадь кровли. Это следует учитывать при расчётах. Самыми ветроустойчивыми принято считать кровли с уклоном в 25 градусов.

Сборка крыши шатрового типа: пошаговая инструкция

Прежде чем взяться за такое непростое дело, как постройка шатровой крыши, нужно получить детальное представление о принципе её сборки. Стропильная система должна быть установлена до того, как в помещении будет смонтирован потолок. Последовательность выполнения работ:

1. Проектируются и рассчитываются все размеры и количество материалов.
2. Приобретаются комплектующие нужного размера и характеристик. Все коньковые элементы должны быть выполнены из одной породы дерева. Стропилам промежуточного типа предстоит выдерживать солидную нагрузку, поэтому они должны быть прочными. В качестве материала подойдут хвойные породы дерева, так как они более устойчивы к внешним воздействиям.
3. В случае кирпичного или каменного дома по верхней части стен заливается стяжка, в которую монтируются шпильки для крепления мауэрлата.
4. На подсохшую стяжку укладывается рубероид.
5. Предварительная сборка основания всей конструкции происходит ещё внизу. К мауэрлату прикрепляются лежни. Элементы проверяются на соответствие всем размерам, затем опять разбираются и тогда уже поднимаются наверх, где и собираются заново. К верхней части стен мауэрлат крепится к укреплённым в стяжке шпилькам цангами и гайками. После сборки поверх укладываются трапы для перемещения. Врезки непосредственно в мауэрлат делать не рекомендуется - чтобы его не ослабить.

   Стропила к мауэрлату могут крепиться жёстким и скользящим способом

6. Укладываются затяжки - сначала устанавливаются центральные, а потом по сторонам от них все остальные. Далее монтируется вертикальная стойка, которая должна располагаться строго по центру. Фиксируется она двумя укосинами. После монтажа стойки приходит черёд диагональных стропил.

   Диагональные ноги опираются на опорный столб или вершины соседних стропилин

7. Центральные стропила крепятся к стойке сверху, а к мауэрлату снизу с помощью накладок и уголков из металла. От верхушки опоры к углам опорного бруса натягивается шнур, по которому устанавливаются накосы. Крепление у пика должно быть выполнено двойной врезкой. В процессе монтажа стропил к их нижнему краю закрепляется рейка, которая будет выполнять роль упора и не даст им съехать вниз до соединения. По бокам стропил набиваются крепления для нарожников или квадратный брус. После подготовки стропила упираются в торец центральной опоры и подпиливаются по диагонали. Обычно это делается электропилой. Таким же образом происходит монтаж остальных стропил. Если их длина больше 4,5 м, то они дополнительно усиливаются стойками. Важно хорошо прикрепить их к несущим стенам дома. Для этого в стены вбивается арматура, а стропила прикручиваются толстой 5–6 мм проволокой (для деревянного дома используются металлические скобы). Стропила и нарожники должны выходить за пределы строения на 300–500 мм. Такой карнизный свес обеспечивает хороший отвод осадков. На свесы набивают ветровую доску.

   Для лучшей защиты от осадков карнизные свесы должны выступать не менее чем на 30 сантиметров

8. Осталось смонтировать опорные стойки - для придания конструкции жёсткости. Они крепятся под нарожниками (посередине). Рекомендуется установить опорную стойку под каждый нарожник, длина которого больше метра. Диагональные связи выполняются из досок 25–45 см. Подшивка карниза выполняется досками, влагостойкой фанерой или другими материалами.

   Карниз можно подшить досками, фанерой, вагонкой, профлистом

9. После установки стропильной части можно набивать обрешётку, устраивать гидроизоляцию и монтировать предполагаемое кровельное покрытие.

   Монтаж верхнего кровельного покрытия на деревянную обрешётку

Видео: сборка каркаса шатровой крыши

Формирование кровельного пирога

Кровельный пирог для шатровой крыши устраивается так же, как и для любой другой. Если крыша будет холодной, то её пирог выглядит так:

• стропила;
• обрешётка;
• фанера или ОСБи;
• подкладочное покрытие;
• внешнее покрытие.

Теплоизоляция нужна, если под кровлей будет устроено мансардное помещение. После утеплителя крепится мембранная пароизоляционная плёнка. Сверху материалы фиксируются рейками, чтобы избежать провисания, а поверх реек прикручивается гипсокартон или любой другой отделочный материал.

Когда каркас полностью готов, его можно обшивать. Снизу вверх по стропилам внахлёст раскатывается рулонная гидроизоляция. Её пристреливают строительным степлером и прибивают рейками контробрешётки к стропильным ногам. Выбор обрешётки зависит от покрытия - под мягкую кровлю нужна сплошная из фанеры или доски, а под жёсткую годится и разреженная компоновка элементов. На обрешётку укладывается кровельное покрытие, монтаж которого согласуется с выбранным материалом.

При устройстве кровельного пирога важно соблюдать последовательность слоёв

Выбор внешнего покрытия для шатровой крыши

Внешняя отделка крыши может быть любой, но при выборе учитывается крутизна скатов:

• от 12 и до 80 градусов - металлопрофильные покрытия, ондулин, гибкая черепица;
• от 30 градусов - керамическая черепица.

Верхнее покрытие на шатровые кровли укладывается особым образом - с середины. Для определения середины от пика к мауэрлату прокладывают маркировочный шнур. При расчётах нужно добавить не менее 15% запаса для материалов, что ложатся внахлёст, и 20% запаса на отход.

Выбор внешнего покрытия достаточно широк

Доборные элементы для шатровой крыши

Кровельный конёк - это верхняя деталь кровли, располагающаяся по рёбрам пересечения скатов.

Конёк выполняет как защитную, так и декоративную функцию

Основное назначение конька - перекрывать зазоры между скатами и обеспечивать защиту межкровельного пространства от влаги, мусора и насекомых. Второстепенная функция - декоративная. Грамотно смонтированная коньковая планка также будет залогом хорошей подкровельной вентиляции, ведь именно через конструктивный зазор между кровлей и плоскостью конька осуществляется воздухообмен.

Крепёжные элементы

Помимо большого количества элементов из древесины, понадобятся металлические крепления - анкерные болты, саморезы по дереву и гвозди. Профессионалы советуют выбирать плавающие крепления. Это касается соединений стропил с мауэрлатом. Таким образом, крыше не будет страшна естественная усадка дома из дерева или брёвен.

Для устройства шатровой крыши кроме деревянных потребуются металлические крепления

Установка аэраторов

Отсутствие кровельной вентиляции может привести к печальным последствиям. Под крышей накапливается сырость, кровельный материал начинает разрушаться и протекать. Чтобы избежать подобных проблем, на кровле устанавливают специальные вентиляционные каналы, или аэраторы. Благодаря им воздух свободно циркулирует под кровлей, избыточная влага испаряется, и кровельный пирог остаётся сухим.
При обустройстве мансарды аэраторы не только рекомендуются, но и необходимы. Обычно они сделаны из прочного пластика. Аэраторы бывают коньковые (непрерывные) или точечные.

Коньковый устанавливается по всей протяжённости конька и выглядит как угловой элемент с отверстиями, прикрытыми барьерами от мусора и насекомых. Установка его достаточно проста и рекомендуется для кровель с уклоном 12–45 градусов.

Коньковый аэратор устанавливается по всей длине конька

Точечный аэратор монтируется на отдельных участках - на скатах или коньках на расстоянии 0,5–0,8 м от горизонтальных рёбер. Он напоминает вентиляционную трубу с защитным колпаком. С кровлей его соединяет плоское основание или юбка.

Строительство шатровой крыши - задача не из лёгких. Неточности в расчётах или нехватка знаний станут фатальными при постройке столь сложной конструкции. Поэтому перед началом работ следует трезво оценить свои возможности и тщательно изучить матчасть. И тогда результат будет удовлетворительным.

Шатровые крыши на домах привлекают внимание издалека. Лаконичность формы и кажущаяся простота крыши подкупает, поэтому возникающее желание сделать подобную крышу естественно. Что для строительства необходимо предусмотреть и как правильно возвести крышу.

Шатер или вальмовая крыша

Наиболее экономичным вариантом крыши частного дома, с точки зрения экономии материалов для строительства, является шатровая крыша. Скаты крыши выполнены в виде равнобедренных треугольников, образующих общую вершину, основанием крыши является квадрат.

Крыша в виде шатра является разновидностью четырехскатной крыши.

Кстати, другое название шатровой крыши это вальмовая крыша. Основанием вальмовой крыши является также прямоугольник, две боковые грани треугольные, а две остальные представляют трапецию.

Безупречная симметрия скатов и стропильной системы крыши требует точного расчета и скоординированности действий при ее возведении самостоятельно. Для того, чтобы смастерить такую крышу, необходимо изучить особенности ее конструкции.

Конструкции шатровых крыш

Основными элементами стропильной системы крыши в виде шатра являются:

Диагональные стропила, расположенные по углам каркаса крыши

Опорная балка мауэрлат, служащая опорой концов стропил

Укороченные стропила или нарожники, прикрепленные к накосным стропилам

Опоры подкосы

Дополнительные опоры (прогоны, ригели и лежни), создающие дополнительную жесткость крыше.

Тем не менее, сложное расположение элементов шатровой крыши и стропила создают востребованную устойчивую систему, которую используют при строительстве загородных домов. Естественно, для сооружения шатровой крыши требуется расчет, формулы которого основаны на тривиальных способах расчета треугольников.

Расчет шатровой крыши

Целью расчета шатровой крыши является нахождение объема материалов, необходимых для ее возведения (кровельный, подкровельный материал),

обрешетка и устройства стропильной системы по заданным параметрам. Кроме объемных параметров, производят расчет угла наклона ската и динамическую прочность всей системы.

Безусловно, по количеству параметров расчет достаточно объемен и сложен, поэтому рекомендуется воспользоваться он-лайн калькулятором.

В результате расчета будут получены следующие данные:

Углы наклона стропил боковых

Общая площадь поверхности кровли (с учетом свесов)

Длины диагональных, боковых и накосных стропил

Количество необходимых стропил для устройства системы

Объемы бруса для стропил (м3)

Количество рядов обрешетки.

Полученных данных достаточно для возведения шатровой крыши своими руками.

Возводим шатровую крышу

Сооружение шатровой крыши рекомендуется начинать с малых архитектурных форм, например, крыши открытой беседки или гаража. Отличный повод для изучения технологии возведения крыши и последующего усовершенствования полученных навыков в работе!

каркас

Каркас шатровой крыши имеет классически простую конструкцию и состоит из 4-х диагональных стропил и 8-и подкосов (по 2 подкоса на каждое стропило).

Монтаж крыши начинают с возведения каркаса. Необходимо помнить, что для деревянных домов каркас будет опираться на верхние венцы, для кирпичных домов и домов из пенобетона на мауэрлат.

установка мауэрлата и опорных брусьев

Существуют такие способы крепления мауэрлата:

С применением проволоки из стали

Используя строительные шпильки

С помощью анкерных болтов.

Крепление мауэрлата с применением проволоки производят путем закладки кусков стальной проволоки на расстоянии 20-30 мм. После высыхания кладки проволокой обвивают брус и закрепляют ее концы.

Строительные шпильки для крепления имеют Г-образную форму и максимальную глубину погружения в бетонную подушку до 450 мм. Для установки шпилек мауэрлат размечают и сверлят отверстия для установки. Затем шпильки устанавливают по месту и закручивают гайкой.

Полезные советы

Независимо от выбранного способа крепления мауэрлата при установке крепежа необходимо учитывать наличие гидроизоляционного слоя. Материал гидроизоляции прокалывают перед введением шпилек. После заливки бетоном необходимо прочистить резьбу шпилек до того, пока бетон не застыл.

Крепление мауэрлата с помощью анкерных болтов производят непосредственно в армопояс перед заливкой. Для разметки отверстий под анкерные болты подготавливают доску и размечают на ней места установки. Затем доску прикладывают к грани мауэрлата и высверливают отверстия согласно разметке. Подготовленный мауэрлат надевают на болты, подкладывают шайбу и закручивают гайку.

монтаж стропильной системы

Выровняв мауэрлат по периметру, можно переходить к установке стропильной системы – диагональных стропил, который располагают по диагоналям шатровой крыши. Для справки: основная нагрузка стропильной системы шатровой крыши приходится именно на диагональные стропила. Диагональные балки имеют значительную длину и соответственно вес.

Монтаж диагональных стропил производят по расчетной распорной или безраспорной схеме, по которой стропильная нога диагональной балки может упираться в мауэрлат или балку. Угол наклона диагональных стропил может составлять до 23°. Вторая пара диагональных стропил устанавливается аналогичным образом. После установки длинных диагональных стропил к ним примыкают по два коротких подкоса.

При работе может возникнуть необходимость стесывания верхней пласти накосной стропилы, которую требуется уложить на ребре под углом. Пласть, расположенную в ендове, стесывают желобком. Это позволяет проще производить укладку обрешетки.

Полезные советы

Согласно выбранному проекту все сопутствующие операции при возведении шатровой крыши – возведение обрешетки, устройство ендовы, обрамления труб и проемов производят при монтаже стропильной системы. Строгое соблюдение технологии возведения обеспечит хороший результат.

Выбор крепежа для возведения шатровой крыши

Выбору крепежа для возведения крыши необходимо уделить особое внимание.

Для соединения элементов стропильной системы будет задействован следующий металлический крепеж:

Перфорированные пластины зубчатые и гвоздевые

Скобы, хомуты, шурупы и гвозди

Уголки стальные перфорированные

Салазки и ползунки для крепления стропил.

Кроме того, могут потребоваться деревянные изделия:

Нагели и пластины

Треугольники бруски

Накладки при создании шипового соединения.

Последним этапом строительства каркаса здания является возведение крыши. В квадратных домах чаще всего монтируют шатровую кровлю. В настоящее время это довольно популярная конструкция. «Шатёр», возведённый вверху здания, имеет свои преимущества и недостатки. Один из положительных моментов - шатровую кровлю можно соорудить самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.

Особенности устройства шатровой кровли

Конструкция шатровой крыши - это сочетание нескольких скатов треугольной (реже - трапециевидной) формы. Количество их может меняться в зависимости от архитектурных особенностей строения. Чаще всего встречаются четырёхскатные шатровые кровли, но владельцы зданий могут построить крышу и с большим количеством скатов.

Архитектура постройки определяет форму крыши с шестью скатами

Историки утверждают, что шатровый вариант крыши появился в глубокой древности. Шалашные постройки первобытного человека похожи на шатёр. Крыши в виде шатров находят археологии в Мессопотамии, где проживали древние шумеры. Такие конструкции верхней части строений применялись в храмовых и других религиозных сооружениях и в более поздние исторические периоды.

Классический вариант шатровой крыши - это пирамида с квадратным основанием. Опора скатов кровли идёт в основном на стены постройки, иногда выходя за их границы. Свесы могут выступать за пределы здания на 400–500 мм, тем самым предохраняя архитектурное сооружение от неблагоприятного воздействия погоды.

Чаще всего в индивидуальном строительстве применяют классический вариант четырёхскатной шатровой крыщши

Отличия вальмовой и шатровой кровли

Ещё одно название шатровой кровли - крыша конвертом. Такой тип является разновидностью вальмовой крыши. Конверт с прямоугольным основанием - основа вальмового типа кровли, а квадрат чаще используется в шатровом варианте.

Вальмовая конструкция - это сочетание двух скатов в виде трапеции и двух скатов в треугольной форме. В кровле-шатре соединяются треугольные скаты.

Типичный вариант вальмовой кровли состоит из двух треугольных и двух трапециевидных скатов

Если в вальмовой крыше есть конёк, то кровля шатровая монтируется без этого элемента. Вершины всех скатов шатровой конструкции соединяются в единой точке. Это происходит в виде их наслоения друг на друга или крепления к отдельной опоре. Конёк как таковой в этом случае отсутствует.

Плюсы и минусы шатровой конструкции

1. Основное преимущество шатровой кровельной конструкции - её уверенное противостояние порывистым ветрам. Аэродинамические «способности» крыши проявляются в том, что воздушные потоки практически не попадают в чердачную часть, они уходят вниз по треугольным скатам.
2. Ещё один большой плюс шатровой крыши состоит в отсутствии фронтонов. Это отличный повод для экономии, ведь строительных и отделочных материалов для кровли понадобится гораздо меньше.
3. Многие пользователи строений с шатровой крышей отмечают быструю прогреваемость помещений именно благодаря такой конструкции кровли. Дождевые и сточные воды не задерживаются на конверте из треугольных скатов, а стекают вниз. Это продлевает срок бесперебойной службы крыши.

Но есть в шатровой кровле и отрицательные моменты:

1. Сложная конструкция каркаса.
2. Малые размеры мансарды.
3. Большое количество отходов строительных материалов из-за конструктивных особенностей кровли.

Схема конструкции шатровой крыши

При расчёте и строительстве шатровой кровли обязательно нужно располагать основными сведениями о её составляющих элементах.

Чтобы правильно спроектировать шатровую крышу, нужно знать все основные элементы её конструкции

Опорная часть кровли - мауэрлат, размещаемый по периметру строения. Он крепится на стены постройки с наружной стороны. В кирпичных домах мауэрлат может монтироваться с внутренней стороны. Материалом для этого элемента кровельной системы служит брус с большим сечением. Накосные стропила предназначены для образования кровельного угла, собственно благодаря им и получается пирамидальная форма крыши. Самым сложным в конструкции шатровой крыши считается коньковый узел. В коньковом узле вместе с накосными стропилами соединяются стропила центральные, которые регулируют высоту каждого ската. Параллельно центральным стропилам устанавливают нарожники. Они всегда короче центральных стропил и укладываются на определённом расстоянии друг от друга.

Фотогалерея: варианты устройства шатровой кровли

Сочетание разных вариантов шатровых крыш придаёт дому черты средневекового замка В конструкцию четырёхскатной кровли можно вписать выносной балкон мансарды Шатровые крыши часто возводят над капитальными беседками Конструкция шатровой кровли может опираться на выносные столбы, образуя большой козырёк над входом Сложные ломаные крыши вальмовой конструкции требуют виртуозных расётов и филигранной техники исполнения Гараж квадратной формы стоит украсить изящной шатровой кровлей

Подготовка к работе

Перед началом сооружения шатровой крыши следует внимательно изучить всю имеющуюся информацию о строительстве такой кровли, подготовить все материалы и инструменты, предварительно сделав расчёты.

Расчёт материалов

Чтобы произвести расчёты, нужно обзавестись специальной рейкой для замеров. Её можно соорудить из фанеры шириной в пять сантиметров. Нам понадобятся такие параметры:

• длина и ширина строения;
• высота коньковой части.

Сами расчёты не так сложны, как могут показаться на первый взгляд:

Все необходимые параметры шатровой кровли можно рассчитать, обратившись к одному из онлайн-калькуляторов, которые нетрудно найти в интернете.

Необходимые инструменты и материалы

Для монтажа шатровой кровли следует приготовить следующие инструменты:

1. Болгарку.
2. Пилу ручную и бензиновую.
3. Электролобзик.
4. Молоток.
5. Рубанок.
6. Электродрель.

Для строительства шатровой крыши рекомендуется использовать древесину только одной породы. Для крепления элементов кровли необходимы гвозди, дюбели, стальные скобы и саморезы. Следует позаботиться и о кровельном материале, выбор которого зависит от предпочтений застройщика и его материальных возможностей.

Делаем сами шатровую крышу

Несмотря на всю сложность конструкции шатровой кровли, сделать такой тип крыши самостоятельно вполне возможно.

Порядок сооружения шатровой крыши включает в себя несколько последовательно выполняемых действий:

1. Создание проекта шатровой кровли и проведение всех необходимых расчётов.
2. Приобретение требуемых материалов и приготовление инструмента.
3. Крепление мауэрлата по всему периметру основания строения.
4. Установка опорной балки для стропил параллельно мауэрлату (допустимое расстояние между ними 450 см).
5. Крепление диагональных элементов, раскосов, подкосов к основе стропил.
6. Утепление крыши.
7. Монтаж финишной кровли и дополнительных элементов для стока, вентиляции и др.

Профессионалы плотницкого дела делятся советами, которые обязательно нужно принимать во внимание при строительстве шатровой крыши:

• не использовать древесину разных пород;
• не собирать несущие элементы кровли из реек размером менее 150 на 50 мм;
• не крепить к опорной стойке коньковой части короткие детали, их закрепляют по углам;
• обязательно применять промежуточные стропильные ноги (в центре кровли).

Пошаговая инструкция по возведению шатровой крыши

Рассмотрим строительство шатровой восьмискатной кровли на конкретном примере. Крыша будет предназначена для постройки размерами 10 на 10 метров с перегородкой посередине (несущая конструкция).

1. Устанавливаем мауэрлаты. Для этого используем брус с сечением 100*150 или 150*150 мм) и крепление при помощи шпилек (резьба более М12).

   
   Мауэрлат укладывается по периметру строения и крепится на шпильки

2. Укладываем балки перекрытия и выноса, двигаясь от центра к краям и сохраняя одинаковое расстояние между ними (не меньше одного метра или восьмидесяти сантиметров).
3. Применяя брус 150 на 150 мм, монтируем центральную опорную стойку в коньковой части крыши. При этом обязательно проверяем вертикальность при помощи отвеса и рейки. Фиксируем стойку при помощи временных укосин, которые демонтируются после установки центральных стропил.

   
   На центральной опоре размещаются крепёжные устройства для установки центральных и диагональных стропил

4. Прикрепляем четыре центральных стропила. «Сшивают» эти элементы металлическими уголками или при помощи гвоздей.
5. Монтируем диагональные стропила, соблюдая необходимый уклон. Если эти элементы стыкуют из двух частей, то в месте соединения деталей делается дополнительная опора. Чтобы снизить нагрузки на балки, крепёж таких стоек желательно сместить к несущим стенам.
6. Укладываем и крепим рядовые стропила, опора при этом идёт на мауэрлаты и опорный брус коньковой части. Расстояние между стропилами - около 600 мм.
7. Прикрепляем нарожники, стараясь сохранять параллельность между ними и стропилами. Если крыша монтируется с выносами, то под нарожники в этой части кровли делаем подпорки.

   
   Для страховки и укрепления конструкции в местах крепления нарожников используются дополнительные стойки

8. Делаем обрешётку, применяя бруски (50 на 50 мм) или доски толщиной 20–25 см.
Подшивка карнизных свесов выполняется на завершающей стадии строительства шатровой кровли

Видео: строим сами шатровую крышу

Взвесив все положительные и отрицательные моменты в эксплуатации шатровой крыши, можно решиться на её постройку своими силами. Главное - всё просчитать и следовать чётким инструкциям, которые дают профессионалы строительного дела.

Строительство своего дома на приусадебном участке или в деревне заставляет нас задаться вопросом о форме крыши. Шатровая крыша (или по-другому вальмовая) становится все более популярной. Ее конструкция, напоминающая шатер, обладает и достоинствами, и недостатками. Для того чтобы сделать монтаж такой крыши, необязательно звать профессионалов. Можно собрать каркас и своими руками. Для этого необходимо уметь производить расчет и иметь хоть какое-то представление о конструкции . Кровля крепится так же, как и на другие конструкции. Для уверенности можете позвать товарища или соседа.

1-Угловое стропило. 2-Короткие стропила.3-Коньковый брус.
4-Центральные промежуточные стропила. 5-Промежуточные стропила.

Главным достоинством крыши является аэродинамика, которая противостоит сильным ветрам. Воздушные потоки уходят по скатам, не причиняя вреда, не заходя даже в чердачное помещение. Главный недостаток такой – это сложный каркас, его монтаж и то, что мансардные помещения малы. Площадь равна площади потолка, но полезный объем очень мал. Конструкция шатровой крыши (в классическом варианте) представляет собой пирамиду с квадратным (4 треугольных ската) или прямоугольным (2 треугольных, 2 трапециевидных ската) основанием. И треугольные скаты (вальмы), и трапециевидные или опираются на стены дома, или выходят за них.

Об инверсионной кровле .

Устройство крыши: основные правила

Подчиняется следующим правилам:

1. При строительстве коньковой системы и стропил применяют одну и ту же породу дерева.
2. Промежуточные доски имеют более крутой угол наклона, и поэтому их размер должен быть не менее 50х150 мм.
3. Короткие элементы крепятся к компонентам стропил, расположенных по углам, а не к коньковой доске.
4. В конструкции используют промежуточные (центральные) стропила, которые необходимо закрепить на коньковой доске.
5. Они обязательно должны упираться в верхний конец обвязки и в коньковую доску. Для того чтобы произвести монтаж своими руками, необходимо представить себе дома и сделать чертеж.

• конек (центральная часть сооружения), являющийся несущей осью;
• силовыми компонентами стропильной системы являются накосные стропила, один конец которых выступает за пределы здания, а другой – закрепляют на коньке;
• центральные стропила закрепляют на концах конька и выводят на все стены;
• от конька отходят промежуточные стропила, которые идут по скатам;

Шатровая крыша: начало работ

Монтаж шатровой крыши следует сделать до установки потолка.

В самом начале работ по периметру дома (поверх стен) укладываем брус (деревянную или металлическую балку) для распределения веса по всей поверхности.

В самом начале работ по периметру дома (поверх стен) укладываем брус (деревянную или металлическую балку) для распределения веса по всей поверхности. Он называется мауэрлат. Крепим его на стену дома специальными шпильками. Затем поступаем следующим образом:

• сначала размечаем ось (с торца дома по верхней обвязке);
• рассчитываем 1/2 толщины конькового бруса и отмечаем место установки первого элемента стропильной системы;
• после этого замерную рейку (один конец) прикладывают к отмеченной линии и размечают место промежуточного стропила;
• для того чтобы рассчитать свес стропил, один конец бруса ставим на , а другой – на внешний угол стены;
• расположение других элементов центральных стропил рассчитывается перемещением рейки по боковой стене и разметкой дислокации каждого стропила;
• на других трех углах действия повторяются.

Расчет элементов крыши

Для расчета вам понадобится замерная рейка. Она изготавливается из простой фанеры и имеет 5 см в ширину. Также есть специальная таблица соотношений между и их длиной. Исходя из данных, приведенных в таблице, длина ноги каждого стропила является произведением коэффициента (промежуточного или углового) ее проекции.
Для повышения точности и достоверности вычислений обязательно производите расчет по этой таблице .

Для повышения точности и достоверности вычислений обязательно производите расчет по этой таблице.

Пример расчета

Рейкой замеряем проекцию (горизонтальную) промежуточного стропила. По данной таблице находим угол наклона, который подходит под наш случай, и умножаем данные.

Расчет длины свеса стропил производится так же. Умножаем проекцию (горизонтальную) на коэффициент. Можно рассчитать эти данные и по теореме Пифагора для прямоугольного треугольника: a2+b2=c2. В этом случае а и b – горизонтальные и вертикальные проекции.
Угловые (накосные) элементы. С одной стороны все стропила имеют косой срез, который нужен для крепления к коньковому брусу. Сам конек имеет подрез с двойным скосом (для надежной фиксации деталей по углам дома). Расчет стропила (углового) производят так:

• от угла отмеряют полную ;
• его проекцией является произведение квадратов длин проекций стропил (центральных).

Это число умножаем на коэффициент (по таблице) и узнаем длину углового стропила.

Затем начинаем рассчитывать площадь треугольных скатов (вальм). Она вычисляется по теореме Пифагора. Для облегчения расчетов представляем скат в виде двух прямоугольных треугольников. После этого рассчитываем по формуле площадь трапеции боковой поверхности крыши. В самом конце . Данные всех площадей суммируются, и выводится минимальная площадь (или метраж) кровли.

Каркас: монтаж своими руками

Усиление кровли напрямую зависит от габаритов строения. Устанавливается добавочный шпренгель (брус между смежными сторонами).

Вначале устанавливаем вертикали для конькового бруса (для пирамидальной крыши достаточно одной стойки посередине). Затем начинаем монтаж (одинаковых по длине) диагональных стропил. После этого начинают устанавливать накосные, а затем и рядовые (с шагом 60 см) стропила, которые крепятся с помощью врубки к коньку и мауэрлату. Врубку можно делать как своими руками, так и электроинструментом. Далее закрепляем на диагональных направляющих нарожники, для связки мауэрлата и накосных брусьев (под углом 90 градусов относительно конька).

Запомните! Рядовые брусья не должны касаться точек крепления мауэрлата.

Усиление кровли напрямую зависит от габаритов строения. Устанавливается добавочный шпренгель (брус между смежными сторонами). На нем монтируют стойку или шпренгельную ферму. Если площадь здания очень большая, то для диагоналей используют двойные балки.

Инструменты и материалы

Для вам понадобятся следующие инструменты и материалы:

• пила или бензопила;
• болгарка или электролобзик;
• молоток, гвозди, дюбели;
• рубанок или фуганок;
• топор;
• дрель, электродрель;
• брусья и доски (желательно из одной породы дерева);
• материал для кровли;
• специальные стальные скобы. Их можно сделать и самому из прута (8-10 мм), загнув концы и отточив их.

Таким образом можно построить шатровые крыши в виде обычной, удлиненной в одну сторону или усеченной пирамиды.

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:

Калькулятор взаимосвязи высоты вершины шатровой крыши и угла крутизны кровли

Укажите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "Рассчитать высоту вершины шатровой крыши Н"

Длина (ширина) дома, метров

Планируемый угол уклона ската кровли α (градусов)

Калькулятор позволяет решать как «прямую», так и «обратную» задачи. Например, если изначально планируется определённая высота конькового узла (например, для обустройства того или иного чердачного помещения), то, последовательно варьируя угол наклона, можно найти оптимальный именно для заданного значения высоты.

Ну а когда известны оба значения, уже ничто не помещает определиться и с кровельным покрытием. В таблице ниже приведены минимальные значения углов крутизны для кровель различных типов. Учитывая, что в некоторых источниках крутизна ската измеряется не в градусах, а в процентах или в пропорциях (отношение основания треугольника к высоте), эти показатели указаны тоже.

Минимальная крутизна ската кровли			Тип кровельного покрытия
градусы	пропорциональное соотношение	проценты
9°	1:6,6	15%	Рулонные кровельные битумные покрытия, наклеенные на мастику горячим способом –не менее двух слоев. Отдельные типы профнастила – в соответствии с рекомендациями производителя материала.
10°	1:6	17%	Шифер асбестоцементный волновой, усиленного профиля. Еврошифер – ондулин, при сплошной обрешетке.
11 ÷ 12°	1:5	20%	Черепица битумная мягкая.
14°	1:4	25%	Шифер асбестоцементный плоский, усиленного профиля. Все типы профнастила или металлочерепицы, без ограничений.
16°	1:3,5	29%	Кровля металлическая листовая, с фальцевым соединением
18÷19°	1:3	33%	Все типы волнового асбестоцементного шифера, без ограничений
26÷27°	1:2	50%	Штучное кровельное покрытие – керамическая, цементная, полимербетонная черепица, сланцевые плитки
39°	1:1,25	80%	Натуральные покрытия – щепа, дранка, гонт, камышовые крыши.

Есть нюанс – важный при выборе кровельного покрытия. Дело в том, что треугольная форма скатов больше предрасположена или к штучным, или к мягким рулонным материалам. Дело не в эксплуатационных качествах, а банально – в экономии приобретаемого покрытия. При раскрое листовых материалов (профнастила, шифера, ондулина, металлочерепицы) слишком много излишков уйдет в зарез (в отходы). Впрочем, это дело хозяев – стоимость листовых материалов часто бывает значительно ниже, и этим их применение все же может быть полностью оправдано.

Длина центральных и накосных стропильных ног

Если определена высота вершины, то есть конькового узла, то уже не составит особого труда найти «рабочую длину» стропильных ног, то есть от вершины до соединения с мауэрлатом.

Для начала – центральные стропильные ноги.

Уже упоминалось, что центральные ноги иногда не используются – вместо них с небольшим разбегом от середины симметрично устанавливается пара укороченных стропил-нарожников. Тем не менее, даже в этом случае полученная в результате расчетов величина нам пригодится – и для определения длины этих самых нарожников, и для вычисления общей площади кровли.

Вновь внимание на схему, приведенную в начале публикации. Центральное стропило, по сути, геометрически представляет собой высоту треугольного ската (апофему пирамиды), а также является гипотенузой [КЕ] прямоугольного треугольника КFE . Катеты нам известны – это половина ширины (длины) здания [ AB] и уже рассчитанная высота Н . Ничего не мешает применить теорему Пифагора

Lц = [КЕ] = √([ AB/2]² + H²)

Чтобы не повторяться впоследствии, можно сразу вывести формулу и для определения длины накосного стропила КВ.

Здесь также подойдет теорема Пифагора. Одним из катетов треугольника является та же высота Н , а вторым – гипотенуза другого равностороннего прямоугольного треугольника со сторонами, равными половине длины здания (диагональ квадрата со стороной ).

² = [ AB/2]² + [ AB/2]² = 2×[ AB/2]²

Значит, длина накосного стропила равна:

Lн = = √(2×[ AB/2]² + H²)

Калькулятор расчета длины центральных и накосных стропил шатровой крыши

Введите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "Рассчитать длину стропильной ноги"

Высота конькового узла Н, метров

Длина (ширина) дома, метров

Для какого стропила провести расчет?

Расчет произведен, но он учитывает только лишь «рабочую» длину стропильных ног. Если стропила будут задействованы еще и для формирования карнизного свеса, то им необходимо удлинения на определенную величину ΔL . И она, опять же, будет отличаться для стропил, идущих вдоль ската (центральных ног и нарожников – для них она одинакова), и для диагональных, накосных.

Если же формировать карнизный свес предполагается путем установки кобылок, то расчет потребуется для определения их «рабочей» длины.

черепица

Формула несложна – нам известна планируемая ширина карнизного свеса G и угол уклона ската α . Удлинение будет равно:

ΔL = G / cosα

Это удлинение будет единым для всех центральных стропил и для всех нарожников. Для диагональных (накосных) стропил оно несколько больше – но все это учтено в расположенном ниже калькуляторе:

Калькулятор определения удлинения стропил (рабочей длины кобылок) для формирования карнизного свеса кровли

Укажите запрашиваемые данные и нажмите "Рассчитать удлинение стропила (рабочую длину кобылки)"

Планируемая ширина карнизного свеса G, метров

Угол уклона ската α, градусов

Для какой стопильной ноги рассчитываем?

Общую длину заготовок, которые пойдут на изготовление стропильных ног (в случае, если они формируют карнизный свес), несложно вычислить простым суммированием L + ΔL.

Нагрузка, выпадающая на конструкцию крыши, материал для изготовления стропильных ног и шаг их установки

С длиной центральных и накосных стропильных ног определились. Теперь необходимо разобраться, какого сечения должен быть пиломатериал, идущий на их изготовление. Этот параметр напрямую будет зависеть от нагрузок, впадающих на стропильную систему.

Нагрузки можно разделить на несколько категорий:

• Статические постоянные нагрузки, обусловленные массой самой стропильной системы, обрешетки, кровельного материала, утеплителя, внутренней подшивки скатов.
• Временные нагрузки, самыми выраженными из которых являются снеговая (масса вероятных в данной местности снежных наносов) и ветровая, также с учетом климатических условий региона и особенностей расположения самого строения.
• Временные динамические нагрузки форс-мажорного характера, на случай стихийных бедствий – ураганных ветров, аномальных снегопадов или ливней, сейсмических толчков и других явлений. Предсказать все это – невозможно, поэтому конструкция просто должна обладать достаточным резервом прочности.
• Кроме того, необходимо учитывать и возможную необходимость пребывания на крыше человека – для проведения строительных или ремонтных работ, для очистки снега и т.п.

Стропила для того и необходимы, чтобы выпадающая на крышу нагрузка максимально равномерно распределялась по ним. Понятно, чем чаще они установлены, тем меньшая доля нагрузки придется на каждый погонный метр.

Сечение будет зависеть и еще от одного обстоятельства – длины пролета. Если говорить проще – то это расстояние между двумя точками опоры несущего элемента. Так, стропило может упираться только в коньковый узел и мауэрлат, то есть это будет максимальный пролет, или же иметь дополнительное усиление в виде бабок (стоек) или подкосов – об этом не зря говорилось выше.

Если рассчитать распределенную нагрузку на погонный метр стропила, и знать расстояние между планируемыми точками опоры (длину пролета), то несложно определить требуемое сечение бруса (доски, бревна) которое будет достаточным для такой системы. Для этого можно воспользоваться следующей таблицей:

Расчетная величина распределенной нагрузки на один погонный метр стропильной ноги, кг/м					Оптимальное сечение бруса, доски или бревна для изготовления стропильных ног
75	100	125	150	175	Доска или брус							Бревно
					- толщина доски или бруса, мм							диаметр, мм
					40	50	60	70	80	90	100
Длина пролета стропил между точками опоры, м					- высота доски или бруса, мм
4.5	4	3.5	3	2.5	180	170	160	150	140	130	120	120
5	4.5	4	3.5	3	200	190	180	170	160	150	140	140
5.5	5	4.5	4	3.5	-	210	200	190	180	170	160	160
6	5.5	5	4.5	4	-	-	220	210	200	190	180	180
6.5	6	5.5	5	4.5	-	-	-	230	220	210	200	200
-	6.5	6	5.5	5	-	-	-	-	240	230	220	220

Пояснение по пользованию таблицей:

Например, расчеты показывают, что на погонный метр стропильной ноги придется 150 кг нагрузки, а само стропило будет иметь свободный пролет на самом длинном своем участке (например, между мауэрлатом и подкосом) – 4.5 метра. По этим данным заходим в левую часть таблицы и находим ячейку пересечения этих параметров. Из этой строки, но уже в правой части таблицы, можно выписать все допустимые значения сечения бруса (или диаметра бревна), которые будут отвечать требованиям обеспечения необходимой прочности. В данном примере это доски или брус 60×220, 70×210, 80×200, 90×190, 100×180 или же кругляк диаметром 180 мм.

Теперь осталось выяснить, как же определить распределенную нагрузку. Сама процедура расчетов – достаточно сложная, и вряд ли есть смысл приводить громоздкие формулы, которые могут лишь отпугнуть некоторых читателей. Вместо этого, будет предложен более удобный алгоритм, завязанный на калькулятор, в котором уже учтены все основные соотношения и зависимости, и необходимо лишь правильно ввести запрашиваемые значения.

Калькулятор для определения распределенной нагрузки на стропила

Итак, для расчета калькулятор запросит следующие данные:

• Крутизна ската кровли – от этого непосредственно зависит уровень ветровых и снеговых нагрузок. Очевидно, что сем круче скат, тем меньшее значение будет иметь снеговая нагрузка, но тем больше «парусность», то есть ветровое воздействие. Значение угла ската кровли нам уже известно.
• . Различные материалы серьёзно отличаются и собственной массой, и степенью разреженности обрешетки под них.
• Следующий пункт необходим для учета снеговой нагрузки. Территория страны разделена на зоны по вероятностным объемам выпадающего снега, по данным многолетних метеорологических наблюдений. Значения запрограммированы в калькулятор, а пользователю остается лишь определить номер своей зоны по приложенной карте-схеме:

• Далее – ветровая нагрузка. Для начала следует по сходной методике определить номер зоны для своего региона, по карте-схеме, расположенной ниже:

• Для учета ветрового воздействия только номера зоны по географическому признаку – недостаточно. Необходимо правильно отнести свое строение и к соответствующей зоне, зависящей от особенностей конкретного участка строительства.

В самом калькуляторе будут даны вполне исчерпывающие признаки этого зонирования («А», «Б» или «В»), но необходимо принимать во внимание еще один нюанс. Дело в том, что указанные преграды для ветра могут приниматься в расчет, если они расположены в пределах круга с радиусом, равным 30× h , где h – это планируемая высота возводимого здания в коньке (вершине «шатра»). Например, для дома высотой 6 метров принимаются в расчет те естественные или искусственные преграды для ветра, которые находятся на удалении не более 180 метров.

• Наконец, и сама уже упомянутая высота здания h – также является исходной величиной, необходимой для расчета ветрового воздействия.
• Последним пунктом будет предложно внести планируемый шаг установки стропил на скате. Понятно, что чем чаще они устанавливаются, тем меньше будет значение распределённой нагрузки, но «увлекаться», наверное, тоже не следует, так как слишком малый шаг приведет к усложнению и утяжелению самой системы. Значит, варьируя значение шага установки, пользователь может попробовать выбрать оптимальный вариант, а затем по таблице определить требуемое сечение пиломатериалов для этого случая. Несколько вариантов дадут развернутую картину, и можно будет принимать то или иное решение.