Четырехскатная крыша с мансардой: инструкция по постройке, организация этажа, а также особенности стропильной системы, фото

Формы четырехскатной крыши

Четырехскатные крыши разделяются на несколько видов, различающихся своим устройством:

Вальмовые. В этом случае крыша состоит из пары треугольных и пары трапециевидных скатов. В месте их соединения образуется конек: он всегда меньшей длины, чем здание. Стропильная конструкция в этом случае имеет повышенную сложность, поэтому ее проектирование и сборка обычно осуществляются профессионалами.
Полувальмовая. Этот тип кровли может быть идентифицирован и как двухскатный, и как четырехскатный. В состав голландской кровли входят два трапециевидных ската и два маленьких треугольных, имеющих усеченную форму. В этом случае не происходит полная замена фронтонов вальмами, что дает возможность применить стандартные вертикальные окна, так как мансардные системы на порядок дороже.
Полувальмовая датская. В этом случае имеется четыре ската в виде трапеции разного размера. Началом вальм является не конек, а более низкий участок: это дает возможность сделать фронтон треугольным. Там можно установить слуховое окно или организовать вертикальное освещение.
Мансардная. В ее состав входит пара вальм в виде треугольника и два ломанных ската с нестабильным уклоном. Благодаря этой конструктивной сложности достигается возможность оснащения мансардной комнаты высокими потолками.
Шатровая. От вальмовых крыш шатровые отличаются тем, что их используют только на квадратных постройках. Это позволяет изготовить четырехскатную крышу с одинаковыми по форме и размеру скатами. Данная конструкция не нуждается в коньке: для соединения всех плоскостей используется одна точка.

Узлы

Как своими руками выполнить монтаж соединений стропильной системы? К вашим услугам — описание способов монтажа основных узлов.

Крепление мауэрлата к стенам

Мауэлрлат изготавливается из бруса сечением 100х100 — 150х150 мм. Брус должен быть в обязательном порядке обработан антисептиком. Стены под ним гидроизолируются во избежание капиллярного подсоса воды древесиной; обычно роль гидроизоляции выполняет пара слоев рубероида.

Для крепления мауэрлата обычно используются анкерные шпильки, установленные при заливке армопояса по периметру стены. Под них в брусе сверлятся отверстия, а после укладки брус притягивается к армопоясу гайками с широкими шайбами.

Анкерные шпильки под мауэрлат установлены при заливке армопояса.Мауэрлат закреплен гайками с широкими шайбами.

Крепление стропил к мауэрлату

Для максимальной жесткости соединения стропильных ног с мауэрлатом в них обычно делается вырез на треть ширины стропила. Для крепления могут использоваться:

Стальные скобы. Они вбиваются в оба бруса с двух сторон;

Крепление стропильных ног скобами.

Оцинкованные уголки. Они крепятся к обоим брусьям несколькими саморезами с длиной не менее 2/3 толщины стропила.

Оцинкованные накладки обеспечивают прочное и долговечное соединение.Каждое соединение стропила и балки перекрытия усилено с двух сторон оцинкованными накладками.

Крепление ригеля к стропилам

Соединение ригеля со стропилами двускатной или ломаной крыши испытывает наиболее сильные нагрузки зимой, когда на кровле лежит снег. Сделать его максимально прочным поможет простая инструкция: ригель соединяется со стропилом внакладку и крепится к нему парой болтов с гайками и широкими шляпками через предварительно просверленные отверстия.

Соединение стропильной ноги с ригелем временно зафиксировано саморезами, затем стянуто болтом.

Достоинства конструкций мансардного типа

Для хозяев важно максимально рационализировать пространство собственного дома. Для этих целей отлично подойдет мансардное помещение

Оно обустраивается под крышей, где изначально много свободного места.

Основные преимущества возведения мансарды:

Возможность расширить жилое пространство с минимальными затратами. Установка мансардной крыши частного дома не требует перестройки фундамента. Такой вариант гораздо выгоднее, чем реализация полноценного второго этажа.
Уменьшение расходов на отопление. Между полом и потолком мансарды находится так называемый воздушный карман. Он препятствует выходу тепла, полученного в результате отопления, за пределы дома. Это позволит сэкономить на электроэнергии или на топливе, если оборудована котельная.
Внешний вид. Установка мансарды дополнит внешний вид дома. Становится возможной достройка балкона, гаража, а также уличного навеса. Конструкция удачно впишется в экстерьер здания.
Скорость постройки. При возведении мансардного помещения не нужно останавливать эксплуатацию первого этажа. На постройку уйдет не больше недели работы.
Низкая стоимость конструкции. Данный вариант считается самым дешевым способом увеличения полезной площади дома, таково мнение опытных строителей.

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

В случае с шатровым каркасом, кровля состоит из четырех равнобедренных треугольников, которые соприкасаются вершинами в одной точке. В данном случае функции конька возложены на центральную опорную балку в наслонных конструкциях, либо на верхнюю точку фермы висячих стропил.
Крыша вальмового типа предполагает наличие двух треугольных и двух скатов в форме трапеции. В данном случае трапециевидные скаты примыкают к коньковой балке верхними ребрами, а треугольные – вершинами. При этом все четыре ската соприкасаются друг с другом боковыми ребрами.

Изучая план стропильной системы четырехскатной крыши, можно сделать вывод, что выбор конфигурации четырехскатной кровли зависит от формы строения. То есть, квадратные дома перекрывают шатровыми конструкциями, а прямоугольные – вальмовыми кровлями. При этом можно использовать любые кровельные материалы, как жесткие, так и мягкие.

При составлении чертежей стропильной системы четырехскатной крыши следует четко обозначить геометрическую форму, а также указать положение отдельных элементов и проекции скатов с точными размерами.

Для опоры четырехскатной конструкции можно использовать мауэрлат, являющийся верхней обвязкой на бетонных или кирпичных стенах, а также верхний венец бревенчатого сруба. Наслонную технологию применяют в тех случаях, когда есть возможность установить верхнюю и нижнюю опору под каждую стропильную ногу.

Некоторые рекомендации по монтажу наслонных стропил:

Мауэрлат должен быть закреплен с усилением, чтобы выдержать распирающие усилия в случае жесткой фиксации стропильных ног деревянными накладками или металлическими уголками.
Если же верхняя часть ноги будет зафиксирована жестко, а нижняя – на шарнирном креплении, производить фиксацию мауэрлата можно обычным способом. В таком случае при усилении нагрузок на каркас стропила смогут слегка сдвинуться.
Распирающая нагрузка и давление на мауэрлат будут нивелированы при использовании жестких креплений нижней части стропил и шарнирных – на верхних пятках.

При сооружении вальмовых и шатровых каркасов используются такие специфические узлы стропильной системы четырехскатной крыши:

Диагональные ноги, из которых выполняются хребты скатов. В каркасах шатрового типа такие накосные ноги совмещают углы крыши с ее верхней точкой. Вальмовые каркасы предполагают стыковку консолей коньковой балки с углами посредством диагональных стропил.
Нарожники (полуноги) – элементы, монтируемые под углом 90 градусов к карнизам. Поскольку они стыкуются с диагональными стропилами и располагаются параллельно друг другу, их длина будет отличаться. Из таких элементов создаются скаты крыши.

Эти же конструктивные элементы применяются для создания ендов, с той лишь разницей, что углы делаются вогнутыми.

Именно установка накосных стропил представляет наибольшую сложность. Более того, на эти элементы будет приходиться повышенная нагрузка, поскольку они служат опорным элементом для крепления в верхней части нарожников, то есть выполняют функции конька. Поэтому перед началом работ необходимо выполнить расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

В целом процесс возведения крыши с четырьмя скатами включает такие этапы:

Укладка мауэрлата на стены из кирпича или бетона. В бревенчатых домах этим элементом служит верхний венец.
Монтаж центральной опорной балки под шатровый каркас или сборка опорных конструкций для вальмовой крыши.
Установка наслонных стропильных ног под ту или иную конструкцию.
Крепление диагональных стропилин, которые совмещают углы крыши с центральной вершиной или торцами конька.
Разметка и монтаж нарожников.

Если предполагается висячий тип стропильной системы, то первым этапом создания шатровой конструкции станет размещение центральной фермы в форме треугольника. При создании конструкции вальмового типа на стартовом этапе крепят несколько стропильных ферм.

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.

Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.

Испытания прошли успешно

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.

Конструкция стропильной системы

Составные части стропильного каркаса мансардной крыши ничем не отличаются от конструкции других видов скатных крыш. В него входят:

Схема устройства стропильной системы

Мауэрлат. Основание крыши, своего рода фундамент, который берет на себя вес крыши и распределяет по периметру опорных стен. Его изготавливают из бруса размером 150х150 мм или толще. Установка мауэрлата выполняется с помощью анкерных болтов или шпилек, вмонтированных в армобетонный пояс. Межу поверхностью стены и брусом прокладывают гидроизоляционный слой или обрабатывают его битумной мастикой. Очень важный момент крепежа заключается в расчете мест установки шпилек, расстояние между ними выбирают так, чтобы не попасть под стропильные ноги.
Стропила. Это элементы стропильной системы, которые формируют уклон крыши. Верхушка стропильной ноги закрепляется на коньковый брус, а низ – на мауэрлат или стойку, если речь идет о верхних стропилах ломанной крыши. Ноги изготавливают из досок 50х150 мм или 100х150мм. Расстояние между ними называют шагом, оно варьируется от 50 до 120 см в зависимости от веса кровельного материала. Взаиморасположение и сечение стропильных ног описывает схема стропильной системы, облегчающая монтаж.
Стойка. Стойки поддерживают конек или, что более распространено в , среднюю часть стропильных ног. Стойки изготовляют из бруса, сечение которого совпадает с размером мауэрлата. Их размещают на балки перекрытий, поэтому расстояние между стойками соответствует их шагу.
Подкос. Подкосами принято называть элемент, поддерживающий стропильные ноги, имеющий угловое расположение. Основная задача подкоса – снижение прогиба стропил под тяжестью собственного веса.
Затяжка. Затяжку выполняют из прочных досок сечения, соответствующего размеру стропил. Ее крепят горизонтально, стягивая пару стропильных ног в верхней или нижней части. Чем меньшее расстояние между затяжкой и коньком, тем толще должен быть этот элемент, так как нагрузка на него больше. Установка затяжки снимает распирающую нагрузку, которая воздействует на стропила.

В большинстве случаев элементы стропильной системы выполняют из древесины высокого качества. Чтобы избежать деформацию в процессе эксплуатации, ее необходимо высушить до влажности 15-18%, обработать антисептической пропиткой глубокого проникновения и антипиреном, если вы планируете вывод дымохода на крышу.

Элементы

Изображение	Элемент стропильной конструкции
	Мауэрлат: уложенный на капитальную стену или монолитное перекрытие брус, служащий опорой для стропил.
	Стропильные ноги: наклонные брусья, которые служат опорой для кровли. Висячие стропила (то есть опирающиеся только на стены здания) позволяют построить крышу шириной до 6-6,5 метров. Наслонные стропила (с промежуточными опорами) позволяют увеличить пролет до 12 метров при наличии одной опоры и до 15 метров при наличии двух опор.
	Ригель, или затяжка: брус, стягивающий стропила двускатной крыши. Его задача — исключить деформацию стропильной системы в случае больших снеговых нагрузок.
	Стойка: вертикальная опора под стропильной ногой, обеспечивающая ее устойчивость при сильном боковом ветре. Кроме того, стойки обычно служат основой каркаса боковых стен мансарды.
	Лежень: горизонтальный брус, на который опираются стойки.

Виды четырехскатных крыш

В каждой стране есть свои строительные традиции и предпочтения стилей. Какие виды вальмовых крыш используются архитекторами?

Таблица. Виды четырехскатных крыш.

Вид вальмовой крыши	Краткое описание
Классическая	Самая простая крыша, имеет два вальмовых ската правильной треугольной формы и два наклонных в форме трапеций. Чем ниже угол наклона скатов, тем больше можно делать свес для защиты фасада и придомовой территории.
Шатровая	Все скаты сходятся в одной точке, конек крыши отсутствует. Используется в качестве покрытия зданий правильной квадратной формы.
Датская вальмовая крыша	Удачная попытка усовершенствовать классические вальмовые крыши. Вальмовые скаты немного опущены, что позволяет устанавливать небольшие окна. Имеет существенный недостаток – за счет установки окон еще более усложняется и так непростой монтаж стропильной системы. Есть более сложные варианты такой крыши – над окном делается еще один небольшой вальмовый скат.
Полувальмовая	Имеет невысокие фронтоны и над ними небольшие вальмы. Особенность такой конструкции – все стропильные ноги упираются на параллельные несущие стены. За счет этого немного упрощается конструкция и увеличивается чердачное пространство.

В датскую крышу можно встроить полноценные вертикальные окна

Еще одна разновидность сложной датской вальмовой крыши с двумя скатами в коротком торце

Ломаная форма крыши позволяет рациональней использовать пространство мансарды, но обходится дороже

Ломаная четырехскатная крыша — отличительная черта традиционной архитектуры Китая, Японии и Кореи. Только излом они делают не в ту сторону, в которую привыкли мы

Эта крыша вальмовая, но скатов намного больше, чем четыре. Но принцип, по которому собирается стропильная система — такой же, как у простой четырехскатной

Универсальных рекомендаций по выбору типа четырехскатной крыши нет, каждый застройщик должен принимать решение самостоятельно или после консультаций с архитекторами. Но всегда следует помнить, что есть иные, более дешевые и удачные варианты стропильных систем.

Грамотные расчеты – залог правильной конструкции крыши

До начала работ по монтажу четырехскатной крыши дома своими руками нужно создать проект собственными силами или с привлечением специализированных организаций. Проект должен содержать чертежи конструкции стропильной системы, основные узлы соединения, устройство кровельного пирога и прочих элементов крыши. Для расчетов на прочность необходимо понимать, что на кровли постоянно воздействует большое количество нагрузок. К их числу относятся постоянные нагрузки (непосредственно вес кровли, стропил, утеплителя, гидроизоляции и т.п.), а также временные (ветровая, снеговая нагрузка соответствующего региона, летние осадки, вес обслуживающих кровлю людей). Вес составляющих кровли определяется с помощью умножения удельного веса каждого используемого материала на дома.

начинается с определения угла наклона кровли. Главным критерием при выборе угла являются климатические особенности региона нахождения дома. Среднее значение угла наклона – 5-60 градусов. В регионах, которым свойственно большое количество осадков в виде дождя или снега, рекомендуется проектировать четырехскатные крыши с углом, находящимся в верхней границе диапазона, например, 45-60 градусов.

Расчет угла наклона крыши.

Так, для средней части России снеговая нагрузка по СНиПу составляет 180 кг/кв.м. при уклоне до 60 градусов, при этом не учитывается угол, превышающий значение 60-70 градусов. Для дома, расположенного на территории, подвергающейся большим ветровым нагрузкам, напротив, следует выбрать кровлю с малыми значениями угла наклона. Так, если уклон меньше 30 градусов, ветер не учитывается, в остальных случаях его значение определяется как 35 кг/кв.м. Стоит отметить, что с увеличением угла наклона возрастает количество необходимых материалов, что, соответственно, приводит к увеличению стоимости , возводимой своими руками.

Схема расчета стропил для четрехскатной крыши.

Определив уклон скатов, необходимо рассчитать высоту кровельного конька в соответствии с тригонометрическим правилом для прямоугольного треугольника либо с помощью специальных таблиц относительных величин. Умножив половину пролета дома на табличный коэффициент, соответствующий нужному углу, можно получить необходимое значение высоты конька. Например, при угле наклона 30 градусов коэффициент 0,59, а при 25 градусах – 0,47. Так, для дома шириной 12 м высота конька составит 3,54 и 2,82 м соответственно.

Далее следует рассчитать сечение и длину стропил. Их сечение зависит от ожидаемых нагрузок и угла наклона кровли. Необходимо помнить, что запас прочности стропильных конструкций должен быть не менее 1,4. Основываясь на угле постройки, определяем высоту, ширину и длину крыши, а затем, исходя из геометрических расчетов, и остальных элементов стропильной конструкции. Площадь поверхности кровли определяется как сумма площадей всех скатов (треугольников или трапеций).

Мой опыт

При строительстве мансарды я выбрал ломаную крышу. На монтаж стропильной системы был закуплен сосновый брус сечением 50х100 мм. Шаг между стропильными ногами — 90 см, наибольшая длина пролета — 3 метра. Угол наклона кровли — 30 градусов для верхних скатов и 60 для нижних.

Темные закоулки мансарды. Лежень и стойки изготовлены из бруса 100х50 мм.

Обрешетка под кровельный материал (профлист) собрана из необрезной доски толщиной 25 мм. Именно из необрезной — просто потому, что ее цена ниже, а внешний вид при укладке под кровлю не имеет никакого значения. Шаг обрешетки — 25 см.

Ригель стягивает верхние стропила примерно в середине их длины. Подвесной потолок из ГКЛ собран на потолочных профилях, закрепленных к стропильным ногам и ригелям прямыми подвесами.

Благодаря высокому расположению ригеля потолок имеет наклонные участки. Высота мансарды в центре — 2,6 метра, внизу наклонного участка потолка — 1,9 м.