Устройство четырехскатной крыши: описание и чертежи

Устройство четырехскатной крыши по праву считается сложным, каждый ее элемент обосновывается расчетом еще на этапе проектирования дома.

При отсутствии опыта и знаний данный этап отдают специалистам, ошибки и отклонения от норм не допускаются.  

Конструкция кровли

Кровлю такого типа составляют четыре ската, пересекающиеся друг с другом и образующие уклон от основания от 15 до 60 °. Фронтоны при стандартном исполнении отсутствуют, что ограничивает или усложняет применение четырехскатных крыш в домах с мансардными этажами. Но другие параметры кровли (форма, площадь и уклон скатов, устойчивость к нагрузкам, парусность) при желании могут меняться.

В зависимости от конструктивного исполнения каркаса и скатов выделяют:

• 

  Шатровые кровли, с 4 треугольными скатами равной площади и формы, сходящиеся в центре дома квадратной формы. 

• Вальмовые кровли с коньковым прогоном разной длины, 2 фасадными скатами в форме трапеций и 2 треугольными торцевыми, доходящими до основания кровли. 
• Полувальмовые конструкции с разным способом обустройства торцевых скатов. Данная группа представлена в первую очередь полувальмовой голландской крышей с усеченными скатами (диагональные стропила в 1,5-3 раза меньше длины боков у фасадных скатов) и датской кровлей с небольшими вставками вертикальных фронтонов под вальмами небольшой площади. 

Помимо этого, различия могут проявляться в способе крепления стропил (висячем, наслонном, комбинированном), материале каркаса (пиломатериалах или металле), типе пирога (вентилируемом или нет) и других мелких отличиях.

В особо сложных случаях в проект добавляют кровельные окна, проходные элементы, аэраторы или люки. 

Способ крепления стропил выбирается заранее, на стадии проектирования:

• Висячие системы считаются как более сложными в расчете и монтаже, так и менее надежными при больших снеговых нагрузках. По этой и ряду других причин угол наклона четырехскатных конструкций с таким способом крепления поддерживается в пределах 40-60°, что не всегда удобно. 
• Наслонный способ оптимален при возможности закрепления вертикальных подпорок на лежне поверх несущих перегородок или на перекрытии. При его выборе особое внимание уделяется креплению мауэрлата, брус и его фиксаторы должны выдерживать сильные распирающие усилия.

  Нижний край стропил по возможности фиксируются жестко, а верхний – плавающим способом. Обратная ситуация допустима, но жесткой фиксации обеих краев наслонных стропил избегают. 

При составлении чертежей последовательно:

1. Проводится сбор нагрузок и выбирается уклон всех четырех скатов крыши.
2. Рассчитывается высота размещения конькового бруса.
3. Определяются сечение и длина диагональных стропил и других основных элементов. 
4. Уточняется потребность в дополнительных элементах, усиливающих конструкции, и выполняется их расчет. 

При расчете основных геометрических размеров используются тригонометрические формулы:

Полученные значения являются ориентировочными и уточняются при составлении подробного чертежа. Последний включает данные о сечении, размерах и шаге каждого элемента, точках и способах их крепления, вплоть до углов подреза стыкующихся частей. 

План

Расчет каркаса сопровождается составлением его подробного плана и выбором способа крепежа элементов. Особое внимание уделяется узлам, сечению несущих и укрепляющих элементов.

Выполнение данного этапа доверяют профессионалам, при отсутствии такой возможности план составляется с помощью специальных строительных программ. Использование готовых проектов допустимо лишь при полном совпадении других параметров постройки. 

Каркас конструкции состоит из:

• Опорного бруса-мауэрлата толщиной от 100 мм и выше, надежно привязываемого к несущим стенам дома (по периметру, при необходимости – поверх верхнего разгрузочного пояса) с целью их защиты от распорных нагрузок. 
• Верхнего продольного прогона – конькового бруса, соединяющего верхние края рядовых стропильных ног крыши и концы длинных диагональных стропил.
• Диагональных балок – накосных стропил, формирующих плоскости всех четырех скатов и угол их наклона, и воспринимающих основные весовые нагрузки пирога. К данным элементам выдвигаются такие же жесткие требования, как и к мауэрлату. Накосные стропила имеют большое сечение или выполняются сдвоенными. 
• Промежуточных стропил – рядовых стропил, укладываемых как в каркасах с длинными трапециевидными скатами, так и формирующих плоскость вальм. Именно эти элементы образуют основную площадь карнизного свеса, удерживают утепляющую прослойку (при необходимости и наличии) и обрешетку. При их расчете и монтаже помимо выбора правильного сечения важно обеспечить правильный и равномерный шаг. 
• Лежня или промежуточного мауэрлата. В теории четырехскатная крыша может крепится к опорному брусу по периметру дома как висячим, так и наслоным способом. На деле в жилых домах второй вариант считается более надежным, что объясняет целесообразность заложения лежня поверх несущих внутренних перегородок.

  При отсутствии возможности укладки лежня непосредственно под коньковым брусом (оптимальное исполнение) данный элемент упирается на противоположные стороны мауэрлата.

• Вертикальных опорных балок, соединяющих конек и лежень. При малых габаритах кровли их закладывают как минимум под узлом крепления диагональных стропил или рядом с ним. При большой длине конькового прогона число вертикальных стоек увеличивают в зависимости от веса крыши. 
• Подкосов – диагональных распорок, размещаемых между лежнем и накосными стропилами с целью их усиления. При планировании использования подкровельного пространства подкосы могут заменяться ригелями, но в целом элементы считаются обязательными. При большой площади и высоте скатов помимо диагональных стропил они укрепляют промежуточные. 

При стандартном исполнении каркаса выделяют:

• 

  Узлы крепления накосных стропил, образуемые в верхней части вальмового ската путем соединения самых длинных диагональных ног.

  Последние подрезаются под углом и фиксируются к прогону или прямым ногам с помощью оцинкованных уголков или аналогичных крепежей. 

• Узлы крепления элементов к мауэрлату, в свою очередь удерживаемого надежными анкерными болтами. Для соединения всех остальных частей используются резьбовые шпильки или перфорированные пластины. 
• Узлы фиксации стропильных ног на коньковом прогоне. Способы их монтажа бывают разными – от стыковки до накладки, окончательная фиксация выполняется металлическим уголками (от 4 шт. на узел). 

Помимо обеспечения надежной фиксации мауэрлата и максимальной прочности диагональных стропил, конструкция нуждается в укреплении доп.элементами. наслонные стропила длиной до 9 м подпирают как минимум одной вертикальной стойкой (в идеале – с опорой в верхней части), более 9 м – 2 и выше.

При отсутствии возможности их установки функции усилителей выполняют подкосы, поддерживающие зону максимальных весовых нагрузок) или шпренгельные фермы в углах каркаса. По нормам все усиливающие элементы выполняются цельными, с сечением от 100 мм или сдвоенными, из досок толщиной от 50. 

При проектировании каркаса особое внимание уделяется правильному расположению вышеуказанных элементов:

• Коньковый прогон в таких крышах размещается строго по центру, с равным удалением от торцов и параллельно несущих стен.
• Диагональные стропила также крепятся равноудаленно, с компенсацией возможного смещения друг друга.
• Все остальные рядовые элементы монтируются с равным интервалом друг от друга.

Асимметричность не приветствуется, исключение делают лишь для ветровых балок, усиливающих скат в зонах постоянных воздействий. 

Кровельный пирог, схема в разрезе

Требования к пирогу стандартные – укладываемые слоями материалы должны обеспечивать хорошую герметичность и изоляцию при сроке службы, как минимум совпадающим с долговечностью используемых пиломатериалов в каркасе и обрешетке. Стандартная схема включает обрешетку и контробрешетку, слой гидроизоляции и кровельное покрытие. 

В домах с жилыми мансардами или эксплуатируемым подкровельным пространством в схему добавляют тепло- и пароизолирующие прослойки.

Слои пирога укладываются с обязательными вентзазорами:

• 1-2 см от паробарьера до внутренней обшивки;
• 2 до 4-5 см – от верхнего слоя утеплителя до гидроизоляции;
• 2-3 см и выше – от гидроизоляции до покрытия.

Пирог выполняется дышащим и продуваемым, за 4-5 см до места примыкания к коньковому брусу теплоизолирующая прослойка остается открытой. 

Отличие между домами постоянного проживания, периодически посещаемыми дачами и нежилыми строениями проявляются в паропроницаемости используемых материалов. В первом случае акцент делается на правильном вентилировании самого пирога и заложении возможности вывода конденсата изнутри. В остальных – на обеспечении максимальной защиты от внешних атмосферных воздействий.

В жилых домах с неиспользуемыми чердаками утеплять рекомендуется перекрытие, а не кровлю, не в последнюю очередь – из-за сложности ее формы. 

На нашем сайте есть публикации о том, как построить четырехскатную кровлю своими руками, в том числе, для дома с мансардой и беседки.

Заключение

Подводя итог, стоит отметить что устройство таких крыш усложняется при неблагоприятных условиях эксплуатации. Во избежание ошибок при сборе нагрузок, помимо табличных данных, рекомендуется уточнить направление постоянных потоков ветра на участке, реальный объем выпадаемого снега и других осадков.