Устройство и монтаж стропильной системы шатровой кровли

Шатровые крыши пользуются определённой популярностью. Они экономичны, могут противостоять атмосферным явлениям. Их можно встретить на малоэтажных жилых домах или на различных хозяйственных постройках. Единственным нюансом является монтаж стропильной системы, требующий внимательного рассмотрения, чтобы читатель смог понять устройство и узнал особенности установки.

Что из себя представляет шатровая стропильная система

Если посмотреть на шатровую кровлю, то она будет выглядеть как типичная пирамида, имеющая многоугольник снизу и единую вершину сверху, куда устремлены все края, формирующие равнобедренные треугольники.

Для строительства крыши под жилой дом чаще всего используют основание в виде четырёхугольника. А вот округлённые здания (башни, беседки и т. д.) со сложной конструкцией уже могут иметь в основании многоугольник (количество углов — 6, 8 и т. д.).

Но так как основная масса крыш имеет именно 4 угла, то в статье будут рассматривать случаи создания четырёхскатной шатровой крыши с основанием в виде квадрата. Вершина пирамиды располагается в точке пересечения диагоналей основания. Образующиеся грани являются одинаковыми равнобедренными треугольниками с идентичными параметрами.

Шатровые крыши встречаются и на прямоугольных зданиях, когда длина объекта больше его ширины. Но такое явление нельзя назвать частым. Причина в сложности расчётов и монтаже. Альтернативой для таких построек служит вальмовая крыша, которая имеет внешнее сходство с шатровой, но она лучше адаптирована именно под прямоугольные строения.

Преимущества, из-за которых шатровая кровля пользуется большой популярностью:

• своеобразный внешний вид, который сильно выделяется на фоне классических двухскатных крыш;
• благодаря форме нагрузка распределяется равномерно;
• аэродинамические свойства позволяют крыше лучше всех сопротивляться ветровым нагрузкам даже при сильных порывах, а благодаря отсутствию возможности воздействия подъёмной нагрузки кровля не может быть сорвана шквалистыми порывами;
• можно самостоятельно определять угол ската кровли, что особенно важно в местах с обильными осадками.

Единственным крупным недостатком является отсутствие места на чердачном помещении. Человек оказывается в вершине пирамиды, где остаётся не так много пространства, чтобы развернуть чердак или дополнительную комнату. Также могут возникнуть трудности при построении сложной конструкции, когда увеличивается количество углов (начиная с шести). Тогда необходимо проводить более сложные расчёты с учётом особенностей конкретно взятой крыши.

Основные элементы шатровой стропильной системы

Вся стропильная система шатровой крыши держится на прочном брусе, называемом «мауэрлатом». Его крепление осуществляется по верхней границе стен. Мауэрлат является замкнутой системой, жёсткость которой напрямую повлияет на стабильность конструкции в целом.

Углы пирамиды образуются стропилами. Они принимают на себя всю нагрузку, поэтому для их постройки используют самые мощные балки. По схеме все они приходят в одну точку – в центр, в коньковый узел. Сюда же приходят и центральные стропила, определяющие высоту равнобедренных треугольников. В геометрии этот элемент имел бы название апофема.

От каждой балки, являющейся углом пирамиды, отходят одним определённым шагом укороченные стропила, стремящиеся к мауэрлату. Именно они и занимают большее количество пространства на чертежах дома. Их количество варьируется и зависит от характеристик строения. Некоторые варианты шатровых кровель избавлены от центральных стропил, что необходимо для снижения количества соединений, приходящих в коньковый узел. Тогда нарожники размещаются симметрично апофеме.

При создании чертежей нередко указываются расчёты для стропил без учёта выноса (от конькового узла до мауэрлата). Устройство шатровой кровли устроено таким образом, что удлинение рассчитывается в зависимости от необходимых ширины свеса и угла ската.

Проведение основных расчётов стропильной системы шатровой крыши

Высота пирамиды, угол уклона скатов и планируемое кровельное покрытие шатровой крыши определяют остальные параметры для расчётов. Скаты должны соответствовать требованиям, установленным в определённом районе, и быть пригодными для выбранного материала кровли. Зависимость уклона от высоты вершины пирамиды тангенциальная, для её вычисления применяется формула Н = 0,5 × [катет_АВ] × tgα, где:

• H – высота конькового узла;
• катет_АВ – длина внешней стены;
• α – угол ската.

Затем определяется длина центральных и накосных стропильных ног. Сначала центральные (даже если они не используются в конкретном виде крыши), они помогут определить длину других ног и вычислить общую площадь кровли.

Расчёт стропильной системы шатровой крыши невозможен без применения геометрии и тригонометрии. Центральное стропило – высота ската и гипотенуза. Катеты – половина ширины здания. Это позволяет применить теорему Пифагора:

Lц = гипотенуза_KE = √([катет_AB/2]² + высота_H²)

Для определения длины наклонного стропила применяется та же самая теорема. Для вычислений потребуется высота, являющаяся катетом, и гипотенуза.

гипотенуза_FB² = [катет_AB/2]² + [катет_AB/2]² = 2×[катет_AB/2]²

Длина наклонного стропила: Lн = [гипотенуза_FB] = √(2×[катет_AB/2]² + высота_H²)

Нагрузка, выпадающая на конструкцию крыши, материал для изготовления стропильных ног и шаг их установки повлияют на прочность. Для определения подходящего сечения бруса легче всего использовать схему.

Длину нарожников можно определить намного проще, без применения теорем и формул. При расчёте шатровой мы узнали половину длины здания d и длину до центрального стропила Lц, что позволит узнать расстояние от осевой линии ската до нарожника:

Δd / d = Δl / Lц

Пошаговый монтаж крыши

Для начала потребуется определиться с устройством конструкции, ведь могут использоваться два вида стропильных ног:

• наслонные – имеют две опоры, возможен только при наличии внутренней стены или опорного столба, на которую нацелена центральная опора;
• висячие – имеют только нижнюю опору, устанавливаются в случаях, когда отсутствует внутренняя стена или центральный столб нецелесообразно устанавливать.

Так как чаще всего используется наслонная технология, то её и есть смысл рассматривать как эталонную по качеству и стойкости. Часто для установки системы своими руками используются ЛВЛ-балки, которые имеют высокую прочность и низкий вес, что важно при сборке каркасных домов.

Как собрать шатровую кровлю:

1. В центре дома установить вертикальный брус, позволяющий выставить необходимые углы скатов.
2. Закрепить четыре накосных стропила. Сначала фиксируется одна линия опор, потом другая.
3. Сделать на стропилах метки для крепления боковых ног.
4. Установить нарожники с шагом, определённым в соответствии с выше представленной таблицей.

Главное при строительстве собственного дома со стропильной системой шатровой кровли – правильно рассчитать все размеры. С использованием качественных материалов построенная система сможет противостоять самым суровым погодным условиям. А какой брус рекомендуете использовать вы для строительства шатровой крыши?