Шатровая крыша своими руками: от создания проекта до монтажа. Шатровая крыша своими руками Строим шатровую крышу

04.11.2019

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.

Шатровые крыши эффектно возвышаются над частными домами, флигелями, беседками, летними кухнями. Сооружают их чаще всего над квадратными в плане коробками. Реже устраивают над объектами, напоминающими правильный многоугольник с четным количеством сторон. В списке преимуществ шатровой крыши значатся все виды плюсов четырехскатных кровельных конструкций.

Они экономичны и превосходно сопротивляются атакам атмосферных явлений. Правда стропильная система шатровой крыши возводится по особым правилам. Их стоит изучить домашним мастерам, желающим потрудиться на поприще самостоятельного кровельщика.

Крыша конвертом – второе название шатровой конструкции, отображающее ее конфигурацию в плане. Строительство шатрового каркаса проводится по правилам, которые регламентирует , но с соблюдением собственной специфики. В конструкции напрочь отсутствует конек как таковой. Его функцию выполняет центральная опора, в вершине которой сходятся все несущие стропильные элементы.

В геометрическом смысле шатровая крыша сложена четырьмя или более равнобедренными треугольниками. Основания треугольников опираются на стены через мауэрлат, верхние венцы или выравнивающие доски. Вершины либо наслоняются на опорный столб, либо упираются друг в дружку.

Выбор способа сооружения

По аналогии со скатными крышами в устройстве шатровой конструкции используются два вида стропильных ног:

Наслонные – стропилины, имеющие две надежные опоры в верхней и нижней части. Применение наслонных стропильных ног возможно, если в обустраиваемой коробке есть внутренняя стена, на которую водружается центральная опора. Вместо стены может использоваться опорный столб, установленный на подвальное или на чердачное железобетонное перекрытие.
Висячие – стропилины, имеющие только одну нижнюю опору. Их устанавливают, если обустраиваемая коробка не обладает внутренней стенкой, а монтаж центрального столба нецелесообразна.

Выбор наслонного или висячего типа стропилин определяет способ установки элементов прочих деталей конструкции.

Чаще всего в сфере устройства над частными домами стропильных систем для шатровых крыш используется наслонная технология. Висячая схема сложнее в монтаже и неудобна в ремонте. Часть ее составляющих взаимозависима, поэтому при замене испорченных элементов нередко приходиться заодно демонтировать неповрежденные детали.

Диагональные и укороченные стропилины

Углы коробки и вершину шатровой конструкции соединяют диагональные или по-другому накосные, они же угловые стропилины – обязательные участники сооружения четырехскатных крыш. Это самые длинные и наиболее нагруженные элементы стропильной системы. Именно на них опираются укороченные стропилины – нарожники, формирующие плоскости треугольных скатов четырехскатных крыш – вальм. Если длина диагональной стропилины более 4,5м, ее сооружают из двух досок, сшитых метровым отрезком аналогичного материала. Вообще по правилам накосные ноги принято изначально делать из двойной сшитой доски, предназначенной для изготовления центральных вальмовых стропильных ног и нарожников.

Ширину доски, из которой планируется построить каркас для утепленной крыши, рассчитывают с учетом формирования вентиляционного зазора в 2-3см. Он должен образоваться между верхней плоскостью ската, формируемого стропильным каркасом, и плитами теплоизоляции. Например, если толщина утеплителя 125мм, то ширина доски должна быть 150мм и т.д. Если размеры предложенного на рынке или в строймаркете материала не позволяют создать вентиляционный зазор необходимых размеров, то к стропилинам с наружной стороны прибивают контробрешетку из бруска.

Дополнительные опоры для накосных элементов

Чтобы повысить жесткость конструкции и предупредить провисание длинных накосных ног, под них устанавливают дополнительные опоры. Число и тип дополнительных опор зависит от размера пролета, перекрываемого диагональной ногой:

При расстоянии до 7,5м жесткость диагональной ноги обеспечивает только подкос, расположенный в верхней части пролета.
При расстоянии от 7,5 до 9м кроме подкоса устанавливается еще и опора в нижней части, расположенная на расстоянии примерно в четверть длины пролета от крайней точки. В качестве дополнительной опоры используются или обычные стойки из бруса, или шпренгельные фермы Т-образной перевернутые низом вверх.
При расстоянии свыше 9м по центру устанавливается еще одна дополнительная опора, которую строительные нормы позволяют устанавливать только на ж/б перекрытие.

Подкосы устанавливают под произвольным углом от 45º до 53º, шпренгели, шпренгельные фермы и стойки строго вертикально.

Варианты решения “конькового” узла

В устройстве каркасов для шатровых крыш, естественно, не используются коньковые прогоны. В преобладающем количестве случаев диагональные стропилины и центральные ноги вальм врубками опирают на единый несущий столб. У единственной для шатра верхней опоры в свою очередь также имеется три варианта опирания:

На нижнее перекрытие. Это не самый востребованный метод, отнимающий часть полезного пространства и определяющий характерные порядки в проектировании. Зачастую его применяют в устройстве летних беседок, что позволяет использовать массивный несущий столб для устройства вокруг него общего стола, к примеру.
На балку перекрытия, уложенную на внутреннюю несущую стену. Чаще всего в малоэтажном строительстве фигурирует именно указанный вариант как наиболее рациональный. Иногда на балку укладывается лежень, к которому разумнее крепить подкосы, чтобы не ослаблять перекрытие.
На соединенные уголками верхние пятки центральных вальмовых стропилин. При указанном способе соединения на мауэрлат может передаваться распор. Потому каждая вальма оснащается стяжкой-ригелем.

Характерные способы сооружения стропильной системы с опорой или без под шатровую крышу изображены на фото и схемах:

Нюансы установки нарожников

Нижний узел крепления укороченных стропилин – нарожников устраивается по аналогии с узлами центральных вальмовых ног. Если они установлены по наслонной технологии, не следует отступать от принципа. Верхнее опирание на диагональный элемент выполняют разными способами:

Путем врубки в цельный брус, использованный для устройства накосной стропильной ноги.
Через опирание на прибитый вдоль нижнего края диагонали вспомогательный брусок.
Посредством банального прибоя двумя-тремя гвоздями размером 82мм, если к нарожникам не предъявляются повышенные требования по прочностным показателям.

Самой разумной по праву считается установка через опорный брусок, прибитый заподлицо с нижней гранью накоса. И прочностные показатели диагональной ноги не пострадают, и монтаж нарожников пройдет в более резвом темпе. К тому же не нужно будет соблюдать разбежку укороченных стропилин при разметке и установке. А вот при креплении врубками верхним пяткам нарожников запрещено сходиться в одной или в близко расположенных точках.

Шаг установки как стандартных, так и укороченных стропилин утепленной крыши обычно равен ширине . Однако если верхние узлы крепятся гвоздями или врубками допустимо изменение шага, чтобы сместить верхние пятки смежных скатов относительно друг дружки.

Пример сооружения шатровой крыши

С тонкостями строительства шатровой стропильной системы и вариациями на ее тему мы ознакомились, теперь рассмотрим непосредственно процесс с подробным исследованием этапов. Основой для сооружения у нас будет коробка габаритами 10×10м с несущей внутренней стенкой посередине.

Перед работой устраиваем мауэрлат по периметру так, чтобы он лег заподлицо с внутренним контуром коробки. Укладываем его и по внутренней перегородке. Вдоль наружного контура кирпичной стены сооружается бортик в один кирпич, необходимый для компенсации распирания. Между собой брусья деревянной рамы мауэрлата соединяются косыми прирубом, продублированным винтами, болтами или гвоздями. Угловые соединения укрепляются скобами, они же используются для соединения рамы к стенам. По установленному мауэрлату производится разметка нижних узлов стропильной системы.

Поверх выровненного в горизонт мауэрлата укладываются балки перекрытия, центральная часть которых опирается на несущую стену. Если одной длины бруса недостаточно для устройства цельной балки, состыковку двух элементов располагают непосредственно над несущей внутренней перегородкой. К торцам балок с соответствующим проекту шагом крепятся короткие балки – выносá, формирующие свесы над второй парой стенок коробки. Крепятся они к крайним брусьям с противоположной стороны на гвоздь или прочный стержень вроде шкворня, а внутренние углы крепления выносов дублируются уголками типа LK.

Установка опоры и вальмовых стропилин

Сооружение стропильного каркаса под шатровую крышу выполняется в три стандартных этапа. В течение первого из них производится установка опорной стойки и центральных вальмовых стропилин.

Строить старотовую несущую часть стропильной системы будем следующим образом:

Устанавливаем стойку проектной высоты прямо в центре перекрытия. Для изготовления стойки используем брус 150×150мм. Перед креплением вертикальность весьма ответственной детали выверяем отвесом. Если все хорошо, крепим гвоздями и скобами. Чтобы в процессе строительства центральную опору не перекосило, фиксируем ее дополнительно парой временных распорок.
Изготавливаем шаблон стропилины согласно наслонному методу. Примеряем доску к балке перекрытия и к установленной опоре. Для опирания верхней пятки будет сделана врубка глубиной 5см. Поэтому для определения точной линии нижнего спила на балку нужно положить брусок аналогичной толщины, чтобы с его помощью без лишней мороки сразу отчертить все, что нужно.
По шаблону делаем только две противоположные стропилины, которые верхними спилами должны упереться друг в дружку. Монтируем их и крепим одним гвоздем, чтоб не беспокоили во время работы.
Проверенным путем следуем в изготовке и установке стропильных ног, расположенных в крест установленной паре. Верхний спил их обязан упираться в торец соединения первых стропилин.
После установки ноги сшиваются гвоздями между собой или соединяются с помощью металлических уголков.

Первая часть работы требует повышенного внимания и контроля к размерам, горизонтальным и вертикальным направлениям. Если в процессе ее производства все устроено идеально, дальше будет гораздо проще. Ничего подгонять, исправлять и делать каждый элемент в отдельности будет не нужно. Убедившись в безупречности строительства первой части стропильной системы, по периметру прибиваем карнизную доску.

Монтаж диагональных стропилин

Перед установкой накосных стропильных ног производится разбивка крыши шнуркой. Ее протягивают от вершины центральной стойки к углам, образованным карнизной доской. Ориентируясь на проекцию от шнурки в угловых сегментах крыши, примеряем, изготавливаем и устанавливаем угловые короткие балки. Для этого подходящий по длине отрезок бруса, который использовался для устройства перекрытия, прикладываем сверху на незаполненное угловое пространство. Расположившись снизу, очерчиваем линии предстоящих спилов. Крепим угловые выноса к мауэрлату и смежным балкам перекрытия гвоздями и металлическими уголками.

Приступаем к изготовлению и установке диагональных стропильных ног:

Выбираем любой из углов смонтированной части каркаса и в его верху буквально методом «ручного» подбора, но с помощью рулетки находим место, равное двойной толщине стропильной доски. Отмечаем его карандашом.
Прикладываем к вершине нашей «пирамиды» обрезок доски с размерами, равными сечению материала, примененного в изготовлении центральных вальмовых стропилин. Одно из ребер обрезка должно проходить точно вдоль шнурки. Чертим линию вертикального спила и выполняем его.
С помощью строительного угломера замеряем углы между смежными уже установленными стропилинами. Полученный результат следует разделить пополам, т.к. в угол нужно поместить элемент, сшитый из двух досок.
Запиливаем под полученным в результате деления углом край обрезка доски справа или слева по вертикали. В результате получили шаблон верхнего узла диагональной стропилины. Если ранее все было сделано без нареканий, то запиленный обрезок сможет послужить еще семь раз. Если нет, то все равно послужит, но с некоторыми корректировками и подгонками по месту.
Сложив вместе или временно сшив гвоздем два верхних шаблона, нужно снова провести примерку и отметить по факту местоположение врубки, если нижний край диагональной стропилины будет пересекать край стойки. Если для ее монтажа не потребуется врубка, в этом проще убедиться заранее, чем потом возиться с подгонками на крыше.
Внизу к шнурке прикладываем опять же обрезок доски, совместив его ребро с нашим натянутым ориентиром. Совмещенное ребро должно повторять центральную ось углового выноса. Отмечаем линию нижнего запила. Корректируем по вертикали край, согласно «показаниям» карнизной доски.
Аналогично проводим работы по производству зеркально развернутой нижней пары.
Пользуясь шаблонами, изготавливаем обе части диагональной стропильной ноги, которые после установки нужно сшить между собой с шагом 30-40см в разбежку.

Если длина пролета, перекрываемого накосной стропилиной, больше 4,5м, ее заведомо делают из четырех частей. Сшивают, к примеру, правую часть с верхним запилом и левую часть с нижним запилом. После их установки на место прямо на объекте нашиваются недостающие части.

Следуя описанному алгоритму, производится изготовление и монтаж еще трех накосов. Завершив фиксацию диагональных ног, устанавливают подкосы и опоры согласно описанным выше технологическим предписаниям.

Изготовление и монтаж нарожников

Центральные вальмовые стропилины уже красуются на положенном месте. Осталось заполнить некое подобие треугольников между диагональными и центральными вальмовыми ногами. Нижняя пятка коротких стропилин будет опираться на выноса и на балки, верхняя часть на накосные стропила.

По аналогии изготавливаем шаблоны с нижним и верхним запилом. Длину элементов замеряем по факту, согласно размерам и шаблонным сведениям изготавливаем нарожники и устанавливаем их. Остается устроить обрешетку, по которой производится , профилированного настила, шифера или другого типа покрытия.

Крыша конвертом для беседки

Вариантов применения шатровой технологии намного больше, чем может показаться непросвещенному в кровельном деле человеку. В качестве интересного примера, доступного для самостоятельного воплощения, рассмотрим методику сооружения двухъярусной крыши над дачной беседкой. Конструкция нетривиальная, но не слишком уж сложная.

По сути, над основной стропильной системой обычной шатровой крыши возвышается еще одна четырехскатная миниатюра. Только последовательность работ несколько иная:

Первым делом устанавливаются диагональные стропильные ноги.
Затем на проектной высоте монтируются сдвоенные перемычки, выполняющие работу ригелей стропильных ферм и основания для устройства верхнего шатрового купола. В плане перемычки должны сформировать квадрат с четко симметричными сторонами.
Центральные стропилины вальм крепятся вверху к перемычкам, внизу к мауэрлату, в описываемом случае к обвязке веранды.
Без особой оглядки на ослабление будущей стропильной системы, размечаются точки установки нарожников. Хоть крепить их предстоит гвоздями, легкой конструкции не слишком навредит примыкание верхних спилов нарожников к диагоналям в одном или рядом расположенном месте.
Шаблон для выполнения нижнего спила можно сделать один для всей вальмы. Для безукоризненной постройки он может быть вообще в единственном числе. Шаблонов для верхних спилов будет несколько: для стропилин, прилегающих к перемычкам, для ног, примыкающих к узлам соединения перемычек с диагоналями, и для элементов, присоединяемых к диагоналям, спилы будут различными.

Купол легче сделать на земле, а затем поднять его наверх. В приведенном примере у шатровой миниатюры имеются каркасные стенки, которые желательно обтянуть мелкой металлической или полимерной сеткой. Можно обшить светопроводящими панелями.

Это не единственный способ сооружения нестандартной крыши конвертом. Как еще можно построить стропильную систему шатровой крыши для беседки подскажет обучающее видео:

В пределах одной статьи трудно описать все возможные варианты сооружения крыш конвертом шатровой разновидности. Мы описали лишь общие принципы, придерживаться которых следует в области возведения стропильных каркасов для всех подобных крыш. Используя технологические принципы, можно самостоятельно спроектировать стропильную систему для любимой загородной собственности и с успехом воплотить планы.

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

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.
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.
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:

Сложная конструкция каркаса.
Малые размеры мансарды.
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:

Болгарку.
Пилу ручную и бензиновую.
Электролобзик.
Молоток.
Рубанок.
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:

Создание проекта шатровой кровли и проведение всех необходимых расчётов.
Приобретение требуемых материалов и приготовление инструмента.
Крепление мауэрлата по всему периметру основания строения.
Установка опорной балки для стропил параллельно мауэрлату (допустимое расстояние между ними 450 см).
Крепление диагональных элементов, раскосов, подкосов к основе стропил.
Утепление крыши.
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).

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
Укладываем балки перекрытия и выноса, двигаясь от центра к краям и сохраняя одинаковое расстояние между ними (не меньше одного метра или восьмидесяти сантиметров).
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
Прикрепляем четыре центральных стропила. «Сшивают» эти элементы металлическими уголками или при помощи гвоздей.
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.
Укладываем и крепим рядовые стропила, опора при этом идёт на мауэрлаты и опорный брус коньковой части. Расстояние между стропилами - около 600 мм.
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
Делаем обрешётку, применяя бруски (50 на 50 мм) или доски толщиной 20–25 см.

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.

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

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

Варианты исполнения шатровой крыши

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

Одноуровневая четырёхскатная кровля геометрически является четырёхгранной пирамидой. Двухуровневая крыша является более сложной конструкцией: верхняя часть — пирамида, средняя — куб или параллелограмм, нижняя — усечённая пирамида. Как будто верхушку крыши отрезали от основания и приподняли. Среднюю часть иногда выполняют в виде стеклянного фонаря или отделывают в цвет стен.

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

Не столько эстетически, сколько конструктивно отличаются стропильные системы:

висячие;
наслонные.

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

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

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

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

Основные схемы и элементы стропильной системы

Как мы писали, шатровая крыша геометрически является пирамидой, поэтому все вычисления ведутся, исходя из правил, которые применимы к пирамидам и треугольникам, её составляющим.

Основные элементы

Чтобы не путаться в дальнейшем с терминами, назовём основные элементы стропильной системы шатровой крыши, схематично изображенной на рисунке ниже, и привяжем их к геометрическому изображению шатровой крыши в виде пирамиды.

Конструкция с висячими стропилами

Мауэрлат. Основа и опора кровли, особенно в конструкции с висячими стропилами. Располагается по периметру здания (ABCD), опирается на стены или крепится с их наружной стороны. Для устройства мауэрлата используют брус большого сечения.
Накосные стропила. Углы кровли, сходящиеся в центральной точке и образующие пирамиду. На схеме пирамиды (без учёта свесов): AK = DK = CK = BK = Lн. Самые длинные стропильные ноги в конструкции.
Коньковый узел (К). Самый сложный узел в конструкции для плотника. Если основание дома не квадратное, а конёк образует ребро, шатровая крыша трансформируется в свою «сестру» — вальдовую крышу. В конструкции с наслонными стропилами отрезок KF (H) — центральная опора.
Центральные стропила. Сходятся в коньковом узле с накосными стропилами. Являются высотой каждого ската, который представляет собой равнобедренный треугольник. На схеме пирамиды (без учёта свесов) — отрезок KE, длиной Lц.
Нарожники. Это укороченные стропила, идущие параллельно центральному в обе стороны.

Теперь рассмотри конструкции с наслонными стропилами.

Безригельная конструкция с наслонными стропилами

Наряду с уже обозначенными элементами: накосными (1) и центральными (2) стропилами, а также коньком (3), появляются новые элементы. Центральная опора (стойка) или бабка (4), которая опирается на затяжки (5), связывающие мауэрлат по диагонали. Это вариант выполнения стойки, опирающейся не на кладку, а на элемент стропильной системы.

При отсутствии центральных стропил и для усиления конькового узла с бабкой (2), его дополняют ригели (3), связывающие противоположно размещённые накосные стропила (1) попарно (см. рис. выше).

Элементы усиления

Для большей прочности и жёсткости конструкции, особенно в климате, предрасположенном к сильным ветрам, или при большой площади постройки, а значит, и большой длине стропильных ног, основные элементы конструкции дополняются элементами усиления.

Вариант усиления стропильной конструкции

По оси здания в противоположные брусы мауэрлата (1) врезан дополнительный брус — лежень (2). Основу конструкции, как и прежде, составляют центральные (4), укороченные (нарожники) (5) и накосные (3) стропила. Накосные стропила усиливают черепные бруски (6), закреплённые понизу. Это усиление и для накосных ног и для нарожников, на них опирающихся. Стяжки (7) скрепляют противоположно расположенные стропила и служат базой для установки стоек (8). Они закреплены поверх мауэрлата и поверх леженя и опираются на них.

При особо больших длинах стропильных ног применяют подкосы — опоры, располагаемые не вертикально, а под углом в 45-60°. На практике подкосы ставят при длине стены более 9 м (для двускатной или четырёхскатной).

Система усиления основных элементов способствует и экономии пиломатериалов. Сечение основных элементов в такой конструкции можно принимать уменьшенным. Ещё один способ экономии — образование свесов доращиванием стропил, оканчивающихся на мауэрлате, кобылками — брусками или досками меньшего сечения.

Расчёт стропильной системы шатровой крыши

За основу расчёта принимают такие исходные данные:

длину дома;
ширину дома
высоту конька.

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

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

Расчёт длин стропильных элементов

1. Длина балок мауэрлата .

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

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

Вспоминаем теормему Пифагора:

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

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

Таблица 1. Данные соответствуют атмосферным нагрузкам Московского региона

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

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

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

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

MN = (АВ · MC) / АС

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

Таблица 2. Расчёт пиломатериалов на нарожники

Шаг нарожников, см	Сечение бруса, мм	Нарожники длинной стороны: АС = 4,5 м, АВ = 4,472 м				Нарожники короткой стороны: АС = 4,0 м, АВ = 4,9242 м
Шаг нарожников, см	Сечение бруса, мм	кол-во в полускате	AM, м	длины в полускате, м		кол-во в полускате	AM, м	длины в полускате, м	объём пиломатериалов на два ската, м 3
215	100х175	1	2,25	2,356	0,165	1	2,0	2,461	0,172
175	75х200	2	1,5	2,981 + 1,491	0,268	1	2,0	2,461	0,148
140	75х175	2	1,5	2,981 + 1,491	0,235	2	1,333	3,282 + 1,641	0,258
110	75х150	3	1,125	3,354 + 2,236 + 1,118	0,302	3	1,0	3,693 + 2,462 + 1,231	0,332
90	50х175	4	0,9	3,578 + 2,683 + 1,789 + 0,894	0,313	3	1,0	3,693 + 2,462 + 1,231	0,259
60	40х175	6	0,643	3,834 + 3,195 + 2,556 + 1,917 + 1,278 + 0,639	0,376	6	0,571	4,218 + 3,515 + 2,812 + 2,109 + 1,406 + 0,703	0,413

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

Расчёт площади кровли с учётом свесов

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

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

EF / BC = AG / AD

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

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

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

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

Площадь ската рассчитывается по формуле:

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

Общая площадь кровельного материала:

2 (23,9 + 24,88) = 97,56 м 2 .

Совет! При расчёте материала учитывайте раскрой, особенно в случае, если это листовой материал, как шифер или профнастил.

Внимание! В статье рассмотрен расчёт только основных элементов стропильной системы, который может помочь в составлении предварительного бюджета стройки.

Обустройство шатровой крыши с одной стороны имеет явные преимущества в сниженном количестве материалов и хороших эксплуатационных характеристиках, но в то же время, монтаж шатровой крыши - довольно сложный процесс, справиться с которым самостоятельно практически невозможно. Об особенностях изготовления шатровой крыши поговорим далее.

Особенности и преимущества шатровой крыши

Для самостоятельного изготовления шатровой крыши следует обладать хотя бы элементарными навыками ее расчета.

Среди основных составляющих шатровой крыши выделим:

стропило углового назначения;
короткие стропила;
брус конькового типа;
центральные стропила;
стропила промежуточного типа.

Среди главных преимуществ кровли такого типа отметим ее отличное аэродинамическое сопротивление, благодаря которому она с легкостью выдерживает даже самые сильные ветры. Поэтому, если в регионе предполагается наличие ураганов, то самым оптимальным вариантом станет обустройство шатровой крыши.

Главный недостаток - тяжесть проведения расчетов и сооружения общей конструкции. Кроме того, чердачное помещение отличается небольшой площадью и малым полезным объемом. Классическое понимание шатровой крыши обуславливается ее схожестью с пирамидой, которая состоит из четырех скатов и основания. Возможен вариант опирания скатов на дом или их выход за его пределы.

Если рассматривать схему обустройства шатровой крыши, то она отличается некой простотой, и для ее расчета используют самые разнообразные способы. Для того, чтобы правильно спроектировать шатровую крышу, чаще всего используется таблица Пифагора, с ее помощью расчеты трапеций и треугольных конструкций проводятся с максимальной точностью.

Для расчета скатов и вальмовых участков также не потребуется много времени, но вот, чтобы с точностью определить размеры стропила накосного или рядового назначения, следует много потрудиться.

Краткая схема строительства включает в себя проведение расчетов, сборку каркаса, закрепление кровли.

1. Коньковая система должна быть изготовлена из одной и той же породы дерева.

2. Так как доски промежуточного назначения устанавливаются с огромным наклоном, они должны быть достаточно прочными, оптимальный размер материала составляет 5х15 см.

3. Для фиксации коротких элементов не потребуются коньковые доски, они закрепляются на угловых участках.

4. На коньковую доску устанавливают стропила центрального, промежуточного характера.

Чтобы работы по проектированию прошли намного проще, следует в точности изучить конструктивные особенности кровли, и основное назначение каждого из ее элементов:

в качестве несущей оси, которая является центральной частью сооружения выступает конек;
в виде силовых элементов рекомендуется обустройство накосников, одна часть которых фиксируется на коньке, а вторая выходит за кровлю;
фиксация центральных стропил происходит на торцевом участке конька, а вывод, за пределами стен;
промежуточные типы стропил закрепятся на коньке и скатах.

Чтобы измерения и проектирование прошло как можно точнее, рекомендуем использовать не уровень, а замерную рейку. Для ее изготовления подойдет фанерная полоса или неширокая планка.

Учтите, что материал лучше выбирать из хвойных пород дерева, так как именно эта древесина наиболее устойчива перед внешними раздражителями. Кроме того, дерево должно пройти качественную обработку и сушку. Толщина конькового бруса и всех стропил должна быть одинаковой. Все замеры выполняются в соотношении с нижней ребровой частью стропила.

По завершению работы на крыше делается обрешетка, размер и конфигурация которой зависит от дальнейшего типа покрытия, а далее проводятся такие работы как:

установка пароизоляции - для пристегивания пленки используют строительный степлер, а для улучшения состыковки, на поверхности швов укладывается лента, имеющая герметизирующие свойства;
слой утеплителя укладывается вплотную к стропилам, начиная с нижней части, учтите, что интервал между слоем гидроизоляции и утеплителя должен составлять минимум 20 мм, таким образом, удастся организовать вентиляционное пространство;
далее проводятся работы по укладке гидроизоляции;
контрольная обрешетка является местом, на которое крепится наружное покрытие.

Создание проекта шатровой крыши

Самая главная черта крыши шатрового типа - соблюдение строгой симметричности. Поэтому при ее обустройстве следует проводить очень строгие расчеты. Вся сложность заключается в конструировании системы стропил.

Обустройство шатровой крыши возможно лишь в том случае, если она будет расположена на здании, образующем форму квадрата или правильного многоугольника. В первом случае, крыша будет состоять из четырех равнобедренных треугольных конструкций. Для расчета такой кровли достаточно провести расчеты по определению площади ската и умножить данное значение на четыре. Для определения площади основание, разделенное на два, умножается на высоту треугольной конструкции. Далее, полученное значение суммируют с площадью карнизных участков, имеющих форму трапеции с равными боковыми сторонами.

Следующий этап предполагает расчет площади крыши в соотношении со стеной наружной стены. Учтите, что шатровая крыша обустраивается с наклоном в тридцать или сорок градусов, данное значение учитывается при расчете коньковой зоны.

Высота конька рассчитывается путем умножения половины от длины основной части крыши на тангенс и синус угла наклона крыши. Для определения последних двух значений воспользуйтесь интернетом. Когда высота конька найдена определяется высота треугольной части кровли, согласно которой вычисляются и ее стороны.

Для вычисления параметров карнизных свесов следует исходить из особенностей строения, минимальное значение свеса составляет тридцать сантиметров.

Если данная процедура слишком сложная для вас, то лучше обратиться к специалистам, так как неправильно проведенные расчеты существенно отразятся на качестве и эксплуатационных характеристиках кровли.

Особенности и конструкция шатровой крыши

Существует два варианта обустройства стропильных систем у шатровой крыши:

висячий;
наслонный.

Первый вариант подходит для крыш, имеющих большие пролеты, при отсутствии возможности в обеспечении подпорок. Таким образом, стропила опираются исключительно на стены, создавая при этом горизонтальное распирающее давление. Для его уменьшения следует произвести установку деревянных или стальных затяжек. Вверху стропила должны быть соединены между собой, а внизу опираются на стены. Данный тип системы отличается высокой сложностью и имеет редкое применение.

Второй вариант более простой и популярный, но для его обустройства потребуется наличие внутренней несущей стены, на которую будет ложиться часть нагрузки. У данной крыши существует несколько точек опоры, в виде стропильных ног и конька, при этом давление на стенах практически не ощущается.

Между опорными частями существует интервал в 400-500 см. Если данное значение увеличено, то рекомендуется обустройство подпорных механизмов, в виде подкосов. Данный тип стропильной системы требует меньшего расхода материалов, отличается более легким весом и простой конструкцией.

Стропильная система для изготовления шатровой крыши состоит из:

диагональных балок, которые имеют угловое расположение;
мауэрлатов - балок, предназначенных для опоры нижней части системы стропила;
стропильнх ног - деталей, которые крепятся на накосные стропила;
подкосов - опоры для предыдущей детали;
прогонов, ригелей, лежней, обеспечивающих дополнительную жесткость всей конструкции.

Шатровая крыша фото и подготовительный этап работы

Шатровая крыша в доме должна быть обустроена до того момента, как в нем появится потолок. Подготовительный этап обустройства шатровой крыши включает укладку бруса по периметру конструкции дома. В качестве бруса используются стальные или деревянные балки, которые помогают равномерно распределить вес по конструкции.

Для их фиксации используются специального рода шпильки. Далее следует выполнить ряд действий:

проведите разметку оси, по периметру всей обвязки;
рассчитайте половину толщины бруса конькового назначения, и отметьте участок, на котором будет устанавливаться первый элемент стропила;
установите рейку для проведения замеров одним концом на отмеченную линию и отметьте место, в котором будет расположено стропило;
для расчета свеса стропила одну часть бруса установите на крыше, а вторую на внешнем угле стены;
для того, чтобы четко определить место расположения каждой детали крыши следует постепенно перемещать рейку на поверхности стены, и размечать место установки каждого из элементов;
повторите все вышеперечисленные операции с другими треугольниками.

Шатровая крыша своими руками: особенности монтажа

Чтобы самостоятельно соорудить шатровую крышу потребуется наличие:

электропилы;
болгарки или лобзика;
топора;
электрорубанка;
молотка с гвоздями;
дюбелей с саморезами;
брусьев и досок, предпочтительно одной породы дерева;
металлических скоб, для изготовления которых используются металлические прутья, толщиной минимум 0,8 см;
кровельный отделочный материал.

В начале выполнения монтажных работ производится сборка основных узловых элементов кровли. Для этого потребуется наличие бревен, бруса и досок, определенного сечения. Процедура сборки осуществляется согласно заранее подготовленному шаблону.

На толщину материала влияет, прежде всего, длина стропила, шаг укладки деталей, угол наклона кровли и общая нагрузка. Первоначальная сборка всех элементов осуществляется на земле.

Если планируется обустройство шатровой крыши в доме из дерева, то она устанавливается на верхний венец из бруса.

Начинать работу необходимо с обустройства основной части кровли. На поверхность стен производится укладка мауэрлатов и лежней. Учтите, что перед проведением этого процесса следует позаботиться о предварительной гидроизоляции и установить на стены материал с повышенной влагоустойчивостью, например полиэтиленовую пленку.

Далее производится поднятие двух стропил по противоположным друг от друга углам. Их соединение осуществляется в коньковой зоне. Во избежание ослабление мауэрлата, не делайте на его поверхности надрезы и срубы, предпочтительно использовать доску, предварительно прорубленную под балки.

Далее поднимите два стропила по другим углам и также зафиксируйте их в коньковой зоне. Подгоните врубки, зафиксируйте систему с помощью затяжек. Строительство шатровой крыши своими руками подразумевает отсутствие прогона, поэтому соединение диагональных стропил производится непосредственно на коньке.

Чтобы обеспечить дополнительную жесткость конструкции, рекомендуется установить центральную стойку, которая будет подпирать конек.

Заключительный этап предполагает установку стоек, подкосов и нарожников. Чтобы обеспечить дополнительную жесткость ногам системы из стропил, следует подложить под их поверхность детали в виде штренгелей.

Главным условием правильности выполнения всех работ выступает монтаж накосных стропил под прямым углом.

Для обеспечения защиты стен здания от повышенной влажности рекомендуется свесные части стропила устанавливать между стеной с интервалом в 450 мм. При установке невыступаемых стропил, они нуждаются в дополнительном удлинении с помощью отрезков из досок.

Стропила, в обязательном порядке фиксируются на стенах. Если дом, изготовлен из каменных или кирпичных материалов, то достаточно применения специальной пяти миллиметровой проволоки, которая в виде хомутов одной частью закрепляется на стропиле, а второй на стене, с помощью штыря.

Для фиксации стропила на деревянных стенах, достаточно использования металлических скоб. Следующий этап - установка обрешетки, обеспечение качественной ветрозащиты, паро- и гидроизоляционные работы.

Учтите, что лишь при правильно проведенном расчете и соблюдении всех технологических моментов обустройства крыши, она прослужит его владельцу долго и качественно, и обеспечит надежную защиту всего здания от негативных воздействий окружающей среды.

Процедура усиления шатровой крыши и технология ее проведения

Для улучшения жесткости и надежности всей конструкции шатровой крыши, ее стропильная системы нуждается в дополнительном усилении, о технологии проведения этого процесса и поговорим далее:

1. Установка штренгелей позволит обеспечить надежность усиления угловых участков. Данный элемент имеет форму бруса, который устанавливается вблизи мауэрлата и способствует образованию угла. Советуем, вдобавок к штренгелу установить элемент в виде фермы.

2. Для соединения перекрытия и бруса используют элементы в виде стоек. Именно они отвечают за равномерность распределения всей нагрузки.

3. При слишком большой длине диагональных стропил, рекомендуется вместо обычного бруса, установить балки сдвоенного характера.

4. Чтобы соорудить обрешетку воспользуйтесь деревянными досками или брусками, сечением 4х4 см.

5. Перед использованием любых материалов на основе дерева, рекомендуется провести их обработку с помощью специальных составов влагооталкивающего и антисептичского назначения.

6. Не используйте материалы с повышенной влажностью, так как по мере высыхания они приведут к деформации кровли.

7. Монтаж обрешетки производится перпендикулярно по отношению к ногам стропила.