Как построить крышу шатровую своими руками

Как сделать шатровую крышу: от расчета до монтажа

Шатровая крыша — одна из самых сложных в монтаже. Если у вальмовой кровли есть конек, пусть и немного укороченный, то у шатровой накосные и центральные стропила сходятся в одной точке — коньковом узле. Поэтому даже небольшая ошибка при монтаже стропильной системы может привести к неравномерному распределению нагрузки и большим проблемам с крышей снежной зимой. В этой статье мы расскажем, как сделать шатровую крышу и избежать таких ошибок. Во всяком случае, самых распространенных из них. И начнем с основ — с расчета кровли.

Содержание

Расчет шатровой крыши

Перед тем как делать шатровую крышу, нужно рассчитать ее стропильную систему. Даже если вы купили готовый проект коттеджа с шатровой крышей, этот расчет все равно нужен — дом может быть спроектирован под другой регион, в котором снеговые и ветровые нагрузки могут отличаться.

В первую очередь собирают все воздействующие на кровлю нагрузки. И только после этого, в соответствии с получившимся значением, подбирают сечение элементов стропильной системы и их расположение.

Сбор нагрузок

Нагрузки на кровлю могут быть постоянными и переменными.

Постоянные нагрузки

Постоянная нагрузка — это общий вес элементов кровельного пирога и оборудования, которое установлено на крыше. Чтобы узнать ее, нужно рассчитать вес на 1 м 2 каждого слоя кровли — от внутренней обрешетки до кровельного покрытия. Полученные значения складывают, итоговая сумма — необходимая нам постоянная нагрузка.

В теории все просто, но на практике это значит, что еще до начала расчета у вас должен быть чертеж шатровой крыши или хотя бы понимание, из каких пиломатериалов будет сделана стропильная система и с каким шагом ее элементы будут установлены. Например, при одном и том же сечении стропильные ноги, поставленные с шагом 0,8 м, дают примерно на 30% большую нагрузку на 1 м 2 , чем стропила, закрепленные через каждые 1,2 м.

Поэтому обычно при расчете берут стандартные сечения элементов стропильной системы, типовое расстояние между ними и делают чертежи отдельных узлов шатровой крыши. Это нужно, чтобы было наглядно видно, для какой именно конструкции сделан расчет. Например, для стропил стандартные значения можно взять из таблицы ниже.

Затем рассчитывают нагрузку и проверяют, выдержит ли ее такая конфигурация крыши. Если несущая способность каркаса по типовому проекту шатровой крыши будет недостаточной или, наоборот, чересчур высокой, сечение или шаг проблемных элементов меняют и снова пересчитывают нагрузку. Так повторяют до тех пор, пока несущая способность стропильной системы не будет приемлемой.

Переменные нагрузки

К переменным относятся снеговая нагрузка и ветровое давление. Их рассчитывают по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».

Снеговую нагрузку S₀ считают по формуле:

Здесь S_g — табличное значение, которое зависит от снегового района.

Снеговые районы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Sg, кН/м 2	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0

В свою очередь, снеговой район определяют по карте.

Второй символ в формуле μ — это поправочный коэффициент, который зависит от формы кровли. К сожалению, в самом нормативе для шатровой кровли μ не указан. Поэтому его обычно считают по правилам для двускатной крыши. Согласно им:

• µ=1 при уклоне ската меньше 30°;
• µ=0 при уклоне ската больше 60°;
• µ=(60°-α)/(60°-30°), если уклон ската 30°≤α≤60°.

Это не совсем правильно, поскольку из-за формы шатровой крыши снег с одного ската может сдувать на соседний. Поэтому для надежности полученный коэффициент µ умножают на 1,1.

Ветровую нагрузку w_m считают по формуле:

Значение w₀ берут из таблицы ниже.

Ветровые районы	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
w0, кПа	0,17	0,23	0,3	0,38	0,48	0,6	0,73	0,85

А ветровой район выбирают по карте.

Коэффициент k(z_e) отражает высоту дома и тип местности, в которой он построен. Его выбирают в таблице ниже.

Высота ze, м	Тип местности
	А	В	С
≤ 5	0,75	0,5	0,4
10	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15
100	2,0	1,6	1,25
150	2,25	1,9	1,55
200	2,45	2,1	1,8
250	2,65	2,3	2,0
300	2,75	2,5	2,2

• А — открытая местность, на которой могут быть единичные препятствия высотой до 10 м.
• В — местность, равномерно покрытая препятствиями высотой больше 10 м. Это могут быть как здания, так и деревья, холмы, скалы.
• С — плотно застроенные участки города, в которых есть строения больше 25 м в высоту.

Аэродинамический коэффициент тоже зависит от формы кровли. Для расчета нагрузки для шатровой крыши его берут равным 0,8.

Чтобы получить общую переменную нагрузку, снеговую и ветровую нагрузки нужно сложить. Причем меньшую перед сложением умножают на понижающий коэффициент 0,9. Затем переменную нагрузку складывают с постоянной. Эту сумму и используют для дальнейшего выбора конструкции шатровой крыши и создания чертежа.

Расчет стропил

Элементы деревянной стропильной системы рассчитываются по двум нормативам: все тому же СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» и СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции». Это очень сложные для неподготовленного человека расчеты. Поэтому, если вы не сталкивались с сопроматом на практике, рекомендуем воспользоваться онлайн-калькулятором или специализированной программой.

Для тех, кто твердо решил считать шатровую крышу вручную, приведем пример расчета сечения стропил для кровли со скатами, наклоненными под углом 35°, с шагом крепления и рабочей длиной стропильных ног 0,8 м и 3,5 м, соответственно.

Сразу оговоримся, для того чтобы сделать шатровую крышу, нужно посчитать сечение только одной стропильной ноги — центральной. На эти стропила приходится максимальная нагрузка, поэтому остальные просто делают такими же.

Согласно нормативам, прогиб стропильной ноги не должен превышать 1/200 от длины прогона. То есть стропило длиной 5 м может прогибаться не более чем на 2,5 см (5/200).

Первый этап расчета — перевод нагрузки Q из единиц площади в единицы длины стропил Q_r. Делается это по формуле:

Здесь А — это шаг стропил в метрах. То есть если суммарная нагрузка на шатровую крышу после предыдущего этапа расчетов равна 250 кг/м 2 , на стропила будет приходиться 200 кг/м веса (250·0,8).

Дальше под этот вес подбирают сечение стропил. Формула зависит от угла наклона скатов:

Здесь H_min — минимальная высота стропил, B — их ширина, L_max — рабочая длина, R_изб — сопротивление на изгиб материала. Для сосны его можно посмотреть в таблице ниже.

Для нашего примера возьмем доски стандартной ширины — 5 см — из сосны первого сорта. В этом случае R_изб будет равно 14 МПа или приблизительно 143 кгс/см 2 . Рассчитаем минимальную высоту стропил для шатровой крыши:

Так как вы собираетесь сделать шатровую крышу своими руками, нужен запас прочности, поэтому для стропил лучше взять доску 200×50 мм. Проверим, вписывается ли она в условие по прогибу. Это делается по формуле:

Для нашего примера:

Неравенство выполняется, поэтому выбранное сечение и шаг стропил подходят. Если в вашем случае левая часть неравенства больше единицы, попробуйте увеличить сечение доски или уменьшить рабочую длину стропильной ноги, добавив подпорку.

Мауэрлат считается по этим же нормативам, но чаще всего его делают стандартного сечения из бруса 150×200 мм или 200×200 мм.

Как сделать чертеж шатровой крыши

Для расчета устройства шатровой крыши частного дома было достаточно примерной схемы расположения элементов стропильной системы, но для возведения кровли нужен подробный чертеж. Вот три базовых правила, которым он должен соответствовать:

• на чертеже шатровой крыши должны быть обозначены расстояния между всеми элементами (напрямую или косвенно, с возможностью расчета);
• обязательно нужно привести схемы узлов кровли;
• ● чертеж должен быть масштабным, то есть должна быть возможность получить любой размер, просто измерив расстояние линейкой.

Вот пример правильной схемы крыши шатрового типа:

Желательно, чтобы чертежи были минимум в двух проекциях: сверху и сбоку.

Как построить шатровую крышу своими руками

Кровельный пирог шатровой кровли ничем не отличается от обычного. Для утепленной крыши монтируют слой теплоизоляции, который снизу закрывают паробарьером, а сверху — гидроизоляционной мембраной. Потом вдоль стропил набивают контробрешетку, на нее — обрешетку и, наконец, укладывают кровельное покрытие.

А вот со стропильной системой сложнее. Поэтому подробно расскажем, как правильно делать каркас шатровой крыши. Порядок действий такой:

• устанавливаем мауэрлат;
• на мауэрлат крепим балки перекрытия;
• ставим выносы;
• в центре устанавливаем вертикально стойку под коньковый узел (обычно из бруса 150×150 мм) и закрепляем ее двумя укосинами;
• ставим центральные стропила, их количество равно количеству скатов;
• крепим ветровые доски;
• устанавливаем угловые выносы;
• убираем укосины;
• устанавливаем накосные стропила;
• крепим оставшиеся выносы в углах;
• ставим стойки или подкосы для стропил, если необходимо;
• устанавливаем нарожники;
• ставим подпорки для нарожников на мауэрлате;
• крепим ригели, если они нужны.

Стропила обязательно ставятся с вырубкой (до 1/3 от высоты доски) и крепятся с помощью гвоздей и металлических пластин либо уголков. Уголки желательно брать усиленные, с выдавленным ребром жесткости по центру.

Источник

Как сделать шатровую крышу своими руками: расчет, материалы, монтаж и рекомендации

Шатровые крыши ценятся за привлекательность и надежность, но имеют сравнительно сложную конструкцию и технологию монтажа.

Самостоятельное возведение таких кровель позволяет сэкономить до 20-30% сметы, но считается возможным лишь при наличии грамотного проекта.

О нюансах возведения, необходимых инструментах и материалах читайте далее.

Подготовка к строительству

Работы начинаются с составления или уточнения подробного проекта (при правильном подходе – согласованного со специалистами и учитывающего все возможные факторы влияния), подготовки материалов и лесов.

На начальном этапе также выполняется оценка состояния несущих стен, при необходимости – с укреплением или выравниванием.

Тип каркаса и способ крепления стропил к основанию (висячий или наслонный) выбирается заранее, с учетом размеров дома, уклона и назначения шатровой крыши.

Чертежи и расчеты

Шатровая крыша отличается от других конструкций наличием четырех треугольных скатов, сходящимся в центре постройки (какая крыша лучше — вальмовая или шатровая?). При ее расчете и монтаже важно свести к минимуму влияние снеговых и ветровых нагрузок на скаты, а распорных – на несущие стены.

Коньковый прогон и фронтоны в проекте отсутствуют, расчет начинается с определения уклона и вычисления параметров одного ската у полностью симметричных квадратных конструкций (оптимальный вариант) и двух – у крыш, монтируемых на слегка вытянутые прямоугольные постройки.

Площадь ската находится по формуле Sс=ВС∙AD/2, карниза Sк= (BC+EF)/2∙DG.

Общая площадь шатровой крыши находится путем суммирования полученных значений и умножения их на 4.

Чертеж составляется с учетом типа стропильной системы (каково устройство четырехскатной крыши?). Висячий способ крепления для таких крыш считается более подходящим как из-за большого уклона скатов, так и из-за освобождения пространства. Но при расстоянии между стенами свыше 4,5-6 м стропила стоит крепить наслонным способом, к установленной в центре вертикальной опоре.

Из видео узнаете о том, как пользоваться программой для расчета шатровой (четырехскатной) крыши с помощью калькулятора программы Zhitov Calc для Android:

Материалы и инструменты

Для возведения шатровой крыши потребуются:

• Пиломатериалы, прошедшие антисептическую и противопожарную обработку. Несущий каркас любых четырехскатных крыш закладывается из бруса или досок одинакового сорта и сечения (от 100 мм – для бруса, от 50 – досок).
• Надежные крепежи и гвозди.
• Доска или листовые материалы на древесной основе для обрешетки.
• Кровельное покрытие, рулонная изоляция, утеплитель и материалы для внутренней обшивки (последние требуются при заложении шатровых крыш поверх жилых мансардных этажей, что при стандартном исполнении встречается редко).
• Стандартный плотничный набор: ручная и электрическая пилы, рубанок, дрель, топор, молоток и приспособления для подъема материалов наверх.

Как сделать силовой каркас?

Стропильной системе уделяется особое внимание: все несущие конструкции по возможности имеют одинаковое сечение и надежно фиксируются. Основные сложности возникают при соединении стропил в центре, вне зависимости от назначения крыши способ обустройства этого узла выбирается заранее.

Мауэрлат и лежень

Функции мауэрлата выполняет цельный брус (в жилых домах – с сечением не менее 150 мм), по возможности квадратный, закрепляемый у наружной стороны несущих стен по всему периметру дома. В домах со стенами из пористых или малопрочных материалов под мауэрлатом дополнительно закладывается ж/б армопояс, в деревянных срубах основанием каркаса может быть верхний венец.

В ходе крепления мауэрлата выполняется 3 обязательных требования:

• Брус укладывается после проверки уровня стен и исключения любых дефектов основания.
• Деревянный брус и другие материалы разделяются гидроизоляционной отсечкой (2 слоями рубероида или мембран, толстым слоем обмазочной мастики).
• Элемент привязывается к стенам сквозными шпильками или анкерами с шагом не реже 80-90 см. Арматура для крепления закладывается в стенах заранее, одновременно с верхними рядами.

Схожим образом на внутренних перегородках закрепляется лежень – горизонтальный брус, удерживающий центральную опору в системах с наслонными стропилами.

При отсутствии перегородки или ее смещении, лежень монтируется в балочном перекрытии или заменяется перекрещенными затяжками.

Установка опоры и вальмовых стропипьных ног

Центральная опора также закладывается из цельного бруса с сечением от 150 мм и фиксируется металлическими уголками. Лучшую устойчивость имеют конструкции, укрепленные дополнительными подпорками в нижней части, но такое исполнение не всегда возможно.

Вальмовые стропильные ноги выпиливаются по единому шаблону из доски с толщиной от 50 мм и крепятся к внешним сторонам мауэрлата. Усилить каркас помогают скобы или деревянные бруски-упоры по бокам.

Как закрепить диагональные стропилины?

Диагональные стропила крепятся схожим образом – с закреплением на внешней стороне угла и с упором на вертикальную стойку в верхней точке. В ряде случаев их приходится наращивать или сдваивать (в этом случае сечение вальмовых стропил также закладывают с запасом), при расстоянии между стенами более 9 м угловые стропила усиливаются подкосами или доп.опорами, закрепляемыми под углом в 45°.

Вершина кровельной системы

В системах с наслонным типом стропила просто крепятся к опорному вертикальному брусу, с помощью П-образных перфорированных пластин или длинных гвоздей, при необходимости усиливаясь ригелями. В висячих — работы усложняются – правильно свести в центре 8 стропильных ног могут только специалисты.

Способы обустройства узла бывают разными, включая:

• Подрезку верхушек стропил под углом и крепление гвоздями.
• То же, с попарной связкой противоположных стропил ригелями (в особо крутых и габаритных крышах – дерево заменяется металлом).
• Крепление к восьмиугольному или круглому бруску в центре.

Изготовление и монтаж нарожников

Укороченные стропила, формирующие плоскость скатов, крепятся к диагональным стропилам и мауэрлату. При неизменных общих требованиях (равномерный шаг, одинаковое сечение досок, использование качественной древесины) в отличие от других конструкций их рекомендуют смещать в разных скатах друг от друга. При отсутствии такой возможности нарожники укрепляются черепным бруском или уголками.

Пошаговая инструкция по возведению кровли

Работы проводятся после выравнивания и укрепления несущих стен (при необходимости – с заложением разгрузочного армопояса), но до полноценного обустройства перекрытия. В ходе строительства пошагово выполняются работы:

1. По периметру несущих стен выполняется крепление мауэрлата шпильками.
2. На внутренних стенах укладывается лежень, монтируются балки перекрытия и вертикальная опорная стойка по центру. При висячем типе стропил этот шаг пропускается и заменяется определением точки соединения каркаса вверху.
3. Со всех сторон ската укладываются вальмовые стропила с выносом для формирования карнизного свеса.
4. К «коньковой» точке и углам крепятся диагональные стропильные ноги, также удлиняемые до конца свеса.
5. При необходимости вертикальная стойка и несущие стропила каркаса укрепляются укосами или ригелями.
6. На угловых стропила и мауэрлате закрепляются нарожники.
7. После проверки надежности крепежей и геометрических параметров скатов выполняются работы по настилу гидроизоляционного слоя, набивке обрешетки и панелей карнизного свеса, закреплению крюков для удержания желобов.
8. Шатровая крыша покрывается выбранным материалом, выполняется монтаж вспомогательных элементов.

При необходимости утепления шатровой крыши схема усложняется – после заложения стропильной системы, но до набивки обрешетки выполняется монтаж слоев кровельного пирога и продумывается способ его проветривания.

Из-за сложной формы и большого уклона скатов укладку утеплителя стоит проводить одновременно с заложением кровли, лучше всего для этих целей подходят плитные виды минваты или пенополистирола.

Но в целом, эти крыши чаще составляют холодными, снижение теплопотерь достигается за счет утепления перекрытий.

Ошибки и общие рекомендации

К нарушениям при строительстве относят:

• Игнорирование потребности в вентилировании крыши. Не имеющие фронтонов и слуховых окон шатровые конструкции закрытого типа вентилируются даже при отсутствии утепляющей прослойки. Свежий воздух должен поступать со всех сторон скатов, через заранее заложенные решетки или прорези в карнизных свесах.
• Распил материалов без уточнения реальных параметров постройки.
• Ошибки при подрезе или удлинении стропил и общие нарушения правил их крепления к мауэрлату. Удлинение ног без упоров, или недостаточная надежность крепежа, или игнорирование потребности привязки стропил приводит к проседанию шатровой кровли, перекосу или срыву карниза, что недопустимо.
• Использование пиломатериалов низкого качества, в том числе – влажной или непрошедшей обработку древесины.
• Ошибки настила кровельного пирога (монтаж рулонных материалов не той стороной, отсутствие нахлеста или защитных лент на стыках, недостаточная величина вентиляционных зазоров).

Избежать ошибок помогает четкий план действий и проект, согласованный с профессионалами или как минимум проверенный с помощью программ. Распил материалов и обработку краев стоит выполнять внизу, с помощью проверенных шаблонов.

При ведении работ с перерывами заранее принимаются меры по защите слоев пирога от атмосферных воздействий. Возможно, вам будет интересно узнать о том, как правильно построить четырехскатную крышу своими руками, а также такую кровлю с мансардой и для садовой беседки.

Заключение

В заключении стоит отметить, что приведенный алгоритм строительства шатровой крыши усложняется при ее нестандартной конфигурации (увеличении числа скатов или уровней, привязки стропил к круглому основанию, добавлении эркеров или выступов) или необходимости заложения под ней жилой мансарды. В таких случаях расчет и монтаж кровли доверяют специалистам.

Источник