Шатровая крыша своими руками
Шатровая крыша – одна из самых экономичных, но и наиболее сложных в сооружении разновидностей скатных крыш. Её экономичность заключается в отсутствии фронтонов, что позволяет сэкономить на строительном материале, а также для стропильной системы шатровой крыши используют сравнительно короткие балки.
Шатровая крыша своими руками — задача на порядок сложнее, чем обустройство односкатной или двухскатной кровли. Конструкция такой крыши представляет собой четырехгранную или многогранную пирамиду и по форме напоминает шатер – отсюда и название. Скаты выполнены в виде четырех равнобедренных треугольников, вершины которых сходятся в верхней точке в центре крыши, а основания образуют квадрат или прямоугольник. Особенность расположения скатов с определенным наклоном позволяет надежно и качественно отводить дождевую и талую воду.
Важные детали конструкции
Особенностью шатровой крыши является строгая симметричность, потому возведение ее требует тщательного расчета и особого мастерства. Стропильная система этой конструкции по праву признана наиболее сложной среди всех видов крыш, но, несмотря на это, она довольно широко используется в строительстве. Наглядным примером являются шатровые крыши церквей и башен, высокая и эффектная конструкция которых видна за много километров.
схема шатровой крыши
Шатровая крыша может быть установлена на здании, стены которого образуют квадрат или правильный многоугольник. Если основание – квадрат, у крыши будет четыре ската — четыре одинаковых равнобедренных треугольника. В таком случае рассчитать площадь крыши довольно легко: достаточно рассчитать площадь ската и умножить на четыре (S = а/2(половина основания) * h(высота треугольника) ). К полученному результату надо добавить площадь карнизных свесов, которые имеют форму равнобедренной трапеции.
- Площадь ската можно расчитать по формуле: Sската=BC*AD/2
- Площадь карнизного свеса: Sкарн.=(BC+EF)/2*DG
- Площадь всей крыши: Sкрыши = (Sската + Sкарн)*4
- α – угол наклона крыши
Расчет шатровой крыши
Теперь займемся более детальными расчетами. Расчитаем площадь крыши исходя из длины внешней стены.
Необходимо учитывать, что для шатровых крыш наиболее приемлемым является уклон крыши от 30 до 40 градусов, это важно для вычисления высоты конька. То есть 30<α<40.
h=OD*tg α, где OD равно половине дины основания BC. (тангенс и синус любого угла можно легко найти в интернете). Зная h, мы можем определить AD (высоту треугольника ABC, который, как видно из схемы, является одним из четырёх скатов) - AD=h/sin α,
Зная AD, можно найти величину угла С: tg С=AD/DC, где DC-половина основания, то есть половина длины внешней стены. С=arctg AD/DC. (арктангенс также можно узнать из интернета или из таблиц). И в заключение, мы можем найти длину AC, что в нашем случае является длиной диагонального стропила - AC=AD/sinC.
карнизный свес
Осталось узнать параметры карнизного свеса. Расстояние от конца свеса должно быть не менее 30 см. Допустим длина свеса l =0,5 м. (На схеме обозначено как DG). Верхнее основание трапеции, которую представляет собой карнизный свес, а именно BC, мы знаем. Необходимо найти нижнее основание EF.
DC-половина основания, то есть половина длины внешней стены. С=arctg AD/DC. (арктангенс также можно узнать из интернета или из таблиц) И в заключение, мы можем найти длину AC, что в нашем случае является длиной диагонального стропила.
Теперь мы знаем все параметры и можем найти площадь нашей шатровой крыши: Sкрыши = (Sската + Sкарн)*4= {BC*AD/2 + (BC+EF)/2*DG}*4, все величины в этом выражении нам известны.
Проведем все расчеты для конкретного случая. Допустим уклон крыши α=30 градусов, а длина внешней стены дома BC=6 метров.
- Высота конька: h==1,73 м
- AD=h/sin α =1,73/0,5 = 3,46 м
- С=arctg AD/DC = arctg 3,46/3 = 49 градусов.
- Длина диагонального стропила: AC=AD/sinC = 3,46/0,75 = 4,61 м.
- Теперь расчитаем площадь крыши для этого случая:
- Sкрыши = (Sската + Sкарн)*4= {BC*AD/2 + (BC+EF)/2*DG}*4={6*3,46/2 + (6+3,43)/2*0,5}*4=50,96 м2.
Все вычислени произведены с округлениями. При реальных расчетах округления нежелательны.
Стропильная система
По конструкции, стропильные системы шатровой крыши подразделяют на висячие и наслонные. Висячие стропила обычно применяют при больших пролётах, когда нет возможности для подпорки их внутренними опорами или стенами. Опорой служат исключительно наружные стены, что создает горизонтальную распирающую силу. Для её уменьшения необходимо устанавливать металлические или деревянные затяжки. Висячие стропила верхними концами соединяются друг с дружкой, а нижними упираются в наружные стены. Такая стропильная система является достаточно сложной для монтажа и применяется очень редко.
стропильная система шатровой крыши
Наслонная система более простая, но для её установки необходима внутренняя несущая стена или дополнительные опоры посередине крыши. Такая крыша имеет как минимум две точки опоры на стропильных ногах и в коньке, не даёт распора на стены. Пролёт между опорами может составлять 4,5 м . При пролёте 5-6 м под стропила устанавливают подкосы. Наслонная стропильная система получается более экономной и лёгкой и более подходящей для шатровых крыш.
В конструкцию стропильной системы шатровой крыши входят следующие элементы:
- Диагональные (накосные) стропила, которые расположены по углам основного каркаса шатровой крыши.
- Мауэрлаты – балки, на которые опираются нижние концы стропил.
- Стропильные ноги или нарожники, крепящиеся к накосным стропилам.
- Подкосы, служащие опорой для ног.
- Прогоны; ригели; лежни; различные дополнительные опоры необходимые для жесткости конструкций шатровой крыши.
Монтаж шатровой крыши своими руками
Стропила и основные узлы собирают на земле из бревен, бруса и пиленых досок с помощью заготовленного шаблона. Их толщина определяется в зависимости от длины стропильной ноги, шагом стропил, предполагаемых нагрузок, а так же уклона крыши. Первоначальную сборку строительных конструкций крыши для кирпичных и каменных домов, стены которых предварительно выровнены, также производят на земле по мауэрлатам. В деревянных строениях стропильная система опирается на специальную верхнюю обвязку и на верхние венцы у срубов.
Итак, начинаем с постройки основания, то есть на стены укладываем мауэрлаты и лежни, причем, на кирпичную кладку необходимо уложить влагостойкий прокладочный материал. На мауэрлаты настилают подмости.
настилка подмостей
- Затем, из двух противоположных углов поднимаем накосные стропила и соединяем их в коньковом узле. Для того чтобы не ослаблять мауэрлат, не рекомендуется делать какие- либо врезки прямо в нем, поэтому используют врезанную балку
- Поднимаем оставшиеся диагональные стропила, подгоняем врубки и скрепляем их в коньке затяжками. Шатровая крыша своими руками отличается от других четырехскатных крыш тем, что прогона в них нет и диагональные (накосные) стропила соединяются в коньковом узле. Для дополнительной прочности такого вида стропильной системы, применяют, в качестве подпорки, дополнительную стойку в центре.
- Последним этапом является установка нарожников со стойками и подкосами. Для дополнительной жесткости стропильных ног, под них устанавливают шпренгели. Главное условие монтажа шатровой крыши - диагональные (накосные) стропила устанавливают строго под углом 90 градусов.
Чтобы защитить стену от воды, свесы стропил устраивают на расстоянии не менее 50 см от наружной грани стены. Если же стропила не выступают — их удлиняют, прибивая «кобылки» — обрезки досок на ребро.
Стропила обязательно скрепляют со стенами. Для стен из камня и кирпича используют 4-6 миллиметровой проволоки, из которой делаются хомуты и надеваются на стропила (концы закрепляют за штырь вбитый в стену). Если стены деревянные, стропила фиксируют металлическими скобами ко второму венцу сруба.
Теперь можно приступать к укладке обрешётки, а также паро-и гидроизоляции для монтажа кровельного материала. Если расчет и монтаж будут произведены точно и правильно, то ваша шатровая крыша получится идеальной и долго будет вам служить и радовать вас.