Шатровая крыша особенности конструкции и стропильной системы

Шатровая крыша: устройство и технология монтажа своими руками

Четырехскатная симметричная конструкция шатровой крыши позволяет добиться привлекательного вида строения и экономии на строительных материалах. Стропильная система шатрового типа имеет много преимуществ перед другими видами конструкций кровли. К тому же при правильных расчетах и грамотном подходе к монтажу такую систему легко установить самостоятельно.

Что собой представляет шатровая крыша

Название такая крыша получила благодаря особенности конструкции. Скаты кровли соединяются в одну точку, тем самым становятся похожими на шатер. Их может быть больше четырех, но чем больше скатов, тем сложнее расчет и возведение конструкции. Так как частные дома в основном имеют прямоугольную форму, то самым лучшим вариантом является классическая шатровая крыша.

Сооружение формируется по принципу симметричности. По этой причине ее используют для зданий квадратной или круглой формы. Для монтажа такой крыши над прямоугольным зданием нет препятствий, но конструктивно это потребует немалых усилий.

К тому же на прямоугольном здании потеряется симметрия, и крыша станет обычной многоскатной конструкцией.

Шатровая крыша используется для:

• частных домов;
• летней беседки;
• открытой кухни на дачном участке;
• отдельно стоящего флигеля или гаража.

Строительство симметричной крыши имеет определенные особенности. Перед возведением необходимо провести грамотный расчет.

Преимущества крыши шатрового типа

Шатровая крыша сложна в проектировании, а монтаж требует применения немалых усилий и опыта. Строители утверждают, что такой вариант стропильной системы обладает большим количеством преимуществ и является весьма популярным среди застройщиков загородных домов. Крыша имеет много плюсов:

1. Шатровая форма обладает хорошими аэродинамическими свойствами. Она довольно устойчива перед сильными ветрами и ураганами.
2. В регионах с большим количеством снежных осадков шатровая форма является хорошим вариантом, ведь угол ската находится в пределах 25-50 о , что не позволяет снегу задерживаться на кровле.
3. Скаты шатровой крыши меньше подвержены разрушению от большого количества осадков. Они более устойчивые, чем торцы двухскатных конструкций.
4. Устройство системы позволяет сэкономить, потому что не нужно устанавливать фронтоны, а значит материалов для строительства нужно меньше.
5. Под шатровой крышей можно организовать мансарду. При отсутствии боковых частей дома установка мансардных окон становится обязательной, однако для современных технологий это не является проблемой.

Оригинальный вид крыши обеспечит индивидуальный дизайн дома, отличный от других частных строений.

Конструктивные элементы

В основе конструкции шатровой кровли лежит набор стандартных элементов. Каждая конструктивная часть отвечает за определенную функцию:

1. Мауэрлат. Мощный деревянный брус, который укладывают по периметру стены, образуя цельную раму. Он служит нижней опорой для закрепления стропил.
2. Лежень. Он располагается горизонтально, соединяя противоположные стороны мауэрлата.
3. Стойки. Устанавливаются под основными стропилами. Количество и частота стоек зависит от формы стропил, чем крупнее элементы, тем чаще ставятся опоры.
4. Подкосы. Элементы, заменяющие опорные стойки, их устанавливают под углом 45 о .
5. Ригель. Выполняет роль затяжки. С помощью ригелей укрепляются и связываются между собой стропила, расположенные на противоположных сторонах конструкции. Их задача заключается в уменьшении распирающей нагрузки, действующей на стены.
6. Скаты. В шатровой конструкции их четыре. Форма образуется за счет нарожников и стропильных ног.
7. Нарожники. Выполняют функцию стропил, однако своими верхними концами упираются в основные стропильные ноги, а не в коньковый узел. Нарожники в длину слегка укорочены. Их количество определяется длиной ската — чем он длиннее, тем больше необходимо поддерживающих элементов.
8. Коньковый узел. Классического конька эта конструкция не предусматривает. Узел является верхней точкой, где соединяются верхними частями стропила.
9. Подскатный прогон. Его устанавливают очень редко. Размещается он под нарожниками и стропилами, образуя горизонтальную линию. Для устройства прогона обязательно монтируют дополнительные стойки.
10. Свесы скатов. Формируются благодаря выпускам стропил за пределы контура здания. Иногда крепят кобылки, которые используют для удлинения стропил.

Завершается монтаж шатровой крыши укладкой кровельного материала. Вид кровли выбирается относительно пожеланий заказчика и характерных особенностей материала.

Виды стропильных систем

В конструкции шатровых крыш используются два вида стропильных систем:

• Наслонные. Стропильные ноги имеют верхнюю и нижнюю опору. Применяется такая система только в случае, если существует внутренняя стена в планировке здания. На середине стены монтируется главная центральная опора. В качестве поддержки выступает столб или колонна, которая устанавливается на чердачное перекрытие из железобетона.
• Висячие. В такой системе стропила имеют только нижнюю опору. Применяется конструкция при отсутствии центральной стены,т.к. монтировать столб не представляется возможным.

Выбор типа стропильной системы влияет на дальнейшую установку всех составляющих крыши. В основном в строительстве частных домов используют наклонную систему, так как висячие стропила довольно сложные в исполнении. К тому же ремонт и замену прогнивших элементов крыши проще выполнить при наслонной схеме.

При возведении четырехскатной крыши с углом наклона кровли равном 40 о и больше, монтируется наслонная стропильная система.

Технология сооружения шатровых кровельных конструкций своими руками

Для качественного монтажа шатровой крыши нужно иметь опыт возведения стропильных систем, потому что работа должна быть выполнена четко и грамотно. При этом необходимы навыки использования электроинструментов. В первую очередь проводится расчет всех элементов конструкции, выбирается подходящее сечение и размер.

В расчете учитывается форма строения, ветровые нагрузки в регионе строительства и средний вес снега, а также возможность устройства жилого пространства под кровлей. После проведенных расчетов и закупки необходимых строительных материалов и инструментов можно приступать к монтажу.

Устройство мауэрлата

Для деревянного строения устройство мауэрлата делать необязательно, так как стропила укладываются на верхнюю обвязку сруба. При возведении крыши для кирпичного или бетонного здания сначала производится укладка стяжки, в которую монтируют специальные шпильки для дальнейшего крепления опорного бруса.

Затем укладывается гидроизоляция, чаще всего используют слой рубероида. На изоляцию кладут мауэрлат и закрепляют его шпильками. Брус соединяется с лежнем для обеспечения стабильной связки. Вся конструкция крепится с помощью болтов, а угловые части укрепляются скобами. По поверхности мауэрлата проводится разметка для последующей установки элементов крыши.

По периметру стены укладывают бортик толщиной в один кирпич, он компенсирует силу распирания.

Если план сооружения имеет большие габариты, то при расчетах учитываются деревянные балки перекрытия. Их кладут сверху на мауэрлат от одного края здания до другого. К торцевым частям балок с определенным шагом крепятся короткие выноса, которые образуют свесы над противоположными стенами. Для домов небольшой площади предварительное устройство балок необязательно.

Установка опоры и вальмовых стропилин

На этом этапе проводится монтаж центральной опоры для обеспечения четкости сборки остальных элементов. Впоследствии опора демонтируется и стропильная система будет держаться самостоятельно. Стропила изготавливаются по наслонному методу. Верхняя часть доски прикрепляется к центральной стойке, производится врубка с учетом угла ската крыши.

Нижняя часть деревянного бруса крепится к мауэрлату уголками, предварительно стропила также спиливаются. Если была установлена балочная система, то нижняя часть стропильной ноги будет упираться в карниз.

Далее по такому же принципу устанавливаются пара противоположных стропил, для установки их крест-накрест с предыдущим комплектом. Верхние концы спиливаются, закрепляются гвоздями и укрепляются уголками. Этот этап особенно важен при возведении конструкции. Если все было рассчитано и установлено правильно, в дальнейшем не возникнет проблем, и исправления не понадобятся.

Карниз устраивается по периметру здания и крепится за наружные концы балок и перпендикулярных выносов.

Монтаж диагональных стропилин

В любом углу полученного каркаса выбирается место установки диагонального бруса и делается отметка. Брус должен иметь толщину равную размерам вальмовых элементов. Его прикладывают к коньковому узлу и делают вертикальный спил на верхнем конце. Другой конец диагональной стропильной ноги укладывается и прикрепляется на мауэрлат уголками или присоединяется к карнизу.

Так же устанавливаются остальные стропила по диагонали. Нижние концы брусьев выступают за пределы контура здания, не менее чем на 50 см, если карниз не был установлен. При нехватке длины к концам стропил прикручивают дополнительные доски, которые называют кобылками. Они делаются меньшего размера и крепятся к верхней грани наклонного бруса.

Монтаж нарожников

На последнем этапе монтируются нарожники, используя принцип крепления стропил. Также брусья подрезаются с обеих сторон и одним концом укладываются на опорную ось, другим — на мауэрлат. При этом нарожники также выступают за границу стен на 50 см, образуя прямую линию с концами стропил. Свес карниза необходим для отвода воды дальше от стен строения.

Под нарожниками посередине монтируются опорные стойки. Они нужны для дополнительной жесткости конструкции. Верхним концом опоры крепятся к нижней грани нарожников, а другим концом упираются в деревянные балки. При отсутствии балок устанавливаются подмости, они скрепляют противоположные вальмовые стропила между собой.

У шатровой крыши есть несколько вариантов исполнения в зависимости от величины здания, угла наклона кровли, конструктивных особенностей дома и пожеланий заказчика. Но принцип устройства остается неизменным. Шатровая конструкция имеет основной признак — это симметричность боковых скатов, что делает крышу оригинальным украшением внешнего вида сооружения.

Шатровая крыша: от проектирования до сборки

Одна из разновидностей вальмовой крыши – шатровая, в виде четырех треугольных скатов соединяющихся на вершине без посредства конькового бруса. Данная конструкция кроме эстетики имеет конструктивные особенности, в частности снижает нагрузку на стены постройки.

В чем заключаются особенности шатровой крыши, и как собрать такой тип кровли. Есть и несколько необычные по форме шатровые крыши – со значительно большим числом скатов или симметрично круглая. Схема такой крыши достаточно проста, но устройство шатровой крыши имеет свои сложности и много важных нюансов.

Особенности шатрового стропильного каркаса ↑

Конструкция конвертом главная особенность шатровой крыши. Сборка осуществляется на основе четырех накосных (наклонных) стропил, к которым потом крепятся нарожники.

Такое устройство позволяет получить несколько преимуществ:

• Опора на 4 ноги дает возможность равномерно распределить нагрузку на стены к тому же общая масса системы намного ниже, чем у двухскатной, или другой аналогичной.
• Также шатровая конструкция имеет более низкий силуэт, что позволяет уменьшить фактор парусности (ветровой нагрузки).
• Четырехскатная крыша за счет одинаковых 4 граней укрепленных нарожниками намного прочнее в сравнении с двухскатными, датскими и голландскими вариантами.

Однако шатровые крыши могут иметь не только четыре ската, но и больше, за счет увеличения количества наклонных стропил. Но, такие варианты используются либо как один из элементов другого типа кровли, или же на постройках имеющих сложную многоугольную форму.

Конструктивные элементы ↑

Стропильная система состоит из следующих деталей:

• Коньковый узел, заменяет отсутствующий брус на вершине. В данной точке соединяются четыре наклонных стропила.
• Скаты. Выполнены они в виде треугольных вальм с различным углом наклона (оптимально от 20 до 50°).
• Свесы. Карнизы скатов крыши, обеспечивающие защиту стен от затекания осадков. Наиболее эффективно работают свесы с вылетом минимум 400-500 мм.
• Накосные стропила, основа шатровой крыши, обычно это 4 бруса с опорой на углы постройки, и соединяющиеся в одной точке на вершине.
• Нарожники, заменяют в каркасе конструкции стропильные ноги, соединяются на накосных балках. Основная задача укрепить основание, и создать основу для крепления обрешетки.

Схемы сооружения каркаса ↑

Шатровая стропильная конструкция, как и другие аналоги, может собираться по двум принципам:

• Наслонная система. Основные наклонные стропилины имеют две точки опоры – в верхней точке и по углам. Такая конструкция более распространенная в шатровых типах крыш.
• Висячая. В данном типе стропила имеют одну точку опоры внизу, а поддерживаются вертикальной стойкой (или несколькими).

Строить и ремонтировать подобную крышу довольно сложно. Поэтому при выборе стропильной системы предпочтение чаще отдают наслонной – она более удобна в монтаже и к тому же более экономичная. Это самый подходящий вариант для крыш, угол наклона которых не больше 40°.

Для установки наслонной системы необходима несущая внутренняя стена либо дополнительные опоры, соответственно, посередине крыши. Так как у такой крыши самое меньшее пара точек опор, в коньке и на стропильных ногах, распора на стены не создается. Между опорами стандартный пролет должен быть порядка 4,5 м . При большем пролете под стропила необходимо установить подкосы.

Расчеты шатровой крыши ↑

На этапе проекта следует сделать предварительные подсчеты параметров конструкции, выбрать оптимальные угол наклона и длину скатов. От этого будет зависеть количество необходимых пиломатериалов, а также площадь кровельного настила.

1. Углы наклона скатов крыши подбираются в соответствии климатических особенностей региона, а также от индивидуальных особенностей строения. Расчет проще всего произвести с использованием онлайн калькуляторов, для чего потребуется знать ширину основания, и высоту конька. После проведенных подсчетов определяется тип кровельного настила, как наиболее соответствующих углу наклона скатов.
2. Высота конькового соединения определяется в процессе расчетов углов наклона крыши. Вычисляется по формуле вычисления сторон прямоугольного треугольника.

Где a – нужная высота конька, c – протяженность ската, а b – основание (от крепления внизу до средины).

1. Также рассчитываются различные возможные нагрузки на стропильную систему: снеговые, ветровые,

Давление снега на каркас крыши можно подсчитать по формуле:

Стропильная система шатровой крыши: описание вариантов монтажа

Шатровые кровли обладают всеми преимуществами кровельных конструкций с четырьмя скатными плоскостями. Они хорошо противостоят всем атакам окружающей среды, и очень экономичны. Однако, стропильные системы шатровых крыш обустраиваются с использованием особых требований и приемов строительства. Их необходимо знать начинающим строителям, которые хотят возвести такую крышу самостоятельно.

Особенности стропильных систем шатровых крыш

Шатровые крыши еще называют «кровля конвертом», которая отображает их конфигурацию на чертежах. Для возведения шатрового каркаса используются технологии обустройства крыш с четырьмя скатными поверхностями, но с соблюдением определенной собственной специфики. У таких крыш полностью отсутствует коньковый верхний брус и фронтоны. Функционально коньковый брус заменен центральным столбом (опорой), в верхней части которой все основные опорные детали стропиловочной системы сходятся.

Геометрически шатровая кровля состоит из 4 или большего количества равнобедренных треугольных плоскостей. Нижние части этих плоскостей опираются на стенки через брусья/бревна мауэрлата. Вершины либо упираются в центральный столб (опору), либо друг в друга.

Типы конструкций стропильных систем шатровых крыш — схемы

Как и для обычных крыш с одной/двумя скатными плоскостями, для возведения шатрового каркаса применяется 2 типа стропилин:

• наслонные – которые используют 2 надежные опоры в верхней и нижней своих частях. Использование таких стропилин возможно, если в построенном домостроении имеется внутренняя стенка, на которой устанавливается центральный опорный брус. Вместо стенки, в любых строениях может быть установлен опорный столб, который опирается нижней частью на чердачные/подвальные плиты перекрытия из железобетона;
• висячие – использующие только опору в нижней их части. Такие стропилины устанавливают, когда у строения отсутствует внутренняя опорная стенка, а размещение опорного столба по центру невозможно.

Важно: выбор вида стропилин — наслонных или висячих, определяет последующая технология монтажа других элементов стропиловочной системы.

Наслонная технология монтажа стропилин в стропильных системах шатровых крыш применяется чаще. Висячая конструкция — более сложная для обустройства и ее неудобно ремонтировать, так как часть ее деталей взаимозависима, и при замене поврежденных деталей нужно демонтировать неповрежденные элементы.

Стропилины шатровой кровли: укороченные и диагональные

Угловые части домостроения и верхняя часть кровли шатрового типа соединяются накосными/диагональными стропилинами – обязательной деталью крыш с четырьмя скатными плоскостями. Они являются самыми протяженными и нагруженные детали такой стропиловочной конструкции. Затем на них опираются укороченные стропилины, называющиеся — нарожники. Эти элементы формируют треугольные поверхности скатов у такой кровли — вальмы. Когда протяженность диагональной стропилины превышает 4,5 м, ее изготавливают из 2 досок, сшиваемых 1 м отрезком такого же, как и сами стропилины, деревянного стройматериала. Доска, из которой будет строиться стропиловочный каркас утепленной кровли, должна иметь достаточную ширину, с учетом будущего вентзазора 3 см. Он формируется верхней скатной поверхностью стропиловочной системы и теплоизолирующими элементами. Когда имеющиеся в продаже стройматериалы не обеспечивают получение нужного вентзазора, тогда к наружным частям стропилин прикрепляют брусочную контробрешеточную конструкцию.

Дополнительные опорные части накосных деталей

Для повышения прочности каркаса шатровой кровли и предотвращения провисание очень протяженных накосных стропилин, под ними размещают дополнительные опорные детали. Вид и количество таких дополнительных опор прямо зависит от протяженности пролета, перекрытого диагональной стропилиной:

• для длины 7,5 м и меньше, жесткость стропилине диагонального типа будет обеспечивать подкос, размещаемый наверху пролета;
• при длине 7,5-9 м размещается подкос, а внизу стропилины размещается опора-дополнение;
• для длины более 9 м в центральной части стропилины размещается третья опора. Ее, по нормативам, можно упирать только в железобетонные плиты перекрытия.

Подкосы размещают под углом с произвольным значением в диапазоне 45-53 градусов.

Важно: шпренгели (и фермы) стойки размещаются только в вертикальном положении.

Крепление верхней части стропилин

Стропильные системы шатровых крыш не используют коньки или коньковые прогоны. Чаще центральные стропилины или диагональные с помощью врубок опирают на опорный центральный столб. У этого единственного опорного элемента такого шатра, расположенного вверху конструкции, имеется 3 способа установки:

1. На перекрытие внизу. Самый невостребованный способ, забирающий часть свободного пространства строения. Часто используется при возведении уличных беседок, позволяя задействовать массивную опору для организации внутреннего пространства, например, для установки вокруг нее столешницы.
2. На деревянные (стальные) детали перекрытия, уложенные поверх внутренней опорной стенки. Редко на такой балке размещается лежень, с прикрепляемыми к нему подкосами, препятствующими ослабить саму конструкцию перекрытия.
3. На скрепленные с помощью уголковых деталей верхние концы центральных стропил.

Крепление верхней части стропильной системы шатровой крыши

При таком типе крепежа на бруски мауэрлата передается нагрузка на распор. Потому все вальмы оборудуются ригелем-стяжкой.

Особенности монтажа нарожников

Нижнее место прикрепления укороченных стропил (называемых нарожники), формируется аналогично с местами крепежа центральных вальмовых стропилин. Верхнее крепление к диагональным элементам осуществляется несколькими способами:

• с помощью врубки в брусок, который применяется для создания накосной стропилины.
• путем опирания на закрепленный на протяжении самого нижнего края диагонали дополнительный брусок.
• путем прибивания 8,2 см гвоздями, когда к укороченным стропилинам нет дополнительных требований по прочности.

Способы крепления нарожников к накосным стропилам шатровой крыши

А самым удачным считается крепление через опорный брус, который прикреплен заподлицо с нижней стороной накоса. При таком креплении не страдают показатели прочности диагональной стропилины, и установка нарожников будет выполняться быстрей. Кроме этого, в ходе такого варианта монтажа нет необходимости соблюдать разбежку для укороченных стропилин при их разметке и закреплении. А при креплении с помощью врубок, верхушкам нарожников нельзя сойтись в одной точке.

Шаг для монтажа у стандартных и укороченных стропил для теплоизолированной кровли должен совпадать со значением ширины теплоизолятора. Когда верхушки стропилин прикрепляются врубками/гвоздями возможно изменение шага между стропилинами, чтобы сместить верхушки соседних скатных плоскостей по отношению друг к другу.

Этапы возведения шатровой кровли

На первоначальном этапе строительства возведения стропильной системы шатровой крыши подготавливается основание — мауэрлат. Для этих целей монтируются детали мауэрлата, размещаются балки перекрытий.

Пошаговое строительство стропильной системы шатровой крыши

Последние элементы формируют затем кровельные свесы, направленные к балкам. Балки, функционирующие как вынос и перекрытие, размещают от центра – начинают с установки центральной, а затем от нее размещаются с установленным шагом остальные балки.

Для бетонных стенок, поверх формируется армпояс, к которому прикрепляется сам мауэрлат. На следующем этапе устанавливается несущая опора стропиловочной конструкции, центральные стропилины и угловые:

По центру перекрытия устанавливается стойка, изготовленная из бруса сечением не менее чем 15 см, с обязательной проверкой правильности ее установки с помощью отвеса;

Размещаются центральные стропила, вверху к стойке и внизу — к брусу мауэрлата — они прикрепляются металлическими уголками;

От узла стойки к углам основания протягиваются шнуры, а затем уже по ним устанавливают накосы. После завершения монтажа диагональных стропилин начинают установку опорных стоек.

По окончания установки и закрепления опорных стоек, изготавливают и устанавливают нарожники.

Эти элементы заполняют пространство, расположенное между центральными стропилинами и диагональными, что обеспечивает жесткую основу скатным плоскостям шатровой кровли. Нарожники размещаются параллельно к центральным стропилинам.

Верх нарожников крепится в накосные стропилины, а нижняя часть закрепляется на выносах/балках. По мере перемещения к углам стропиловочной конструкции длина нарожников уменьшается.

Под нарожниками размещаются подпорки.

Когда стропильные системы шатровых крыш смонтированы на своем месте, на них размещается обрешеточная конструкция, осуществляются теплоизолирующие работы и укладывается кровельное покрытие.

Стропильные системы шатровых крыш — видео

Шатровая крыша своими руками: чертежи, расчёт стропильной системы

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.

Классическая шатровая крыша

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.

Двухуровневая шатровая крыша

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.

Шестискатная крыша

Стропила крыши из восьми пологих скатов

Не столько эстетически, сколько конструктивно отличаются стропильные системы:

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.

Геометрическое изображение шатровой крыши

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

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

Наслонные стропила, усиленные ригелями

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.

Свесы с кобылками

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