Четырёхскатная крыша: стропильная система

Наиболее надежны технические решения, в основе которых лежит треугольник. Причем если он противостоит силе, которая действует в той же плоскости. А соединив ребрами три или четыре таких фигуры, мы получим пирамиду – самое устойчивое тело. Именно так устроена четырехскатная крыша, стропильная система которой фактически представляет собой множество взаимосвязанных треугольников, расположенных по всем необходимым направлениям.

Простое многообразие

Все разновидности «четырехскаток» можно разделить на четыре категории. Стропильная система четырехскатной крыши зависит прежде всего от принадлежности к одной из них:

• Шатровая.
• Вальмовая.
• Полувальмовая.
• Комбинированная.

Шатровая крыша – это пирамида. Небольшой домик под ней неуловимо напоминает восточную пагоду. Концептуально она представляет четыре равнобедренных треугольника, соединенных в верхней точке вершинами. Обычно само строение – квадратной формы. Но встречаются и прямоугольные здания, если этот прямоугольник не очень отличается от квадрата. В этом случае крыша выглядит, как два — по два разных равнобедренных треугольника.

[wpsm_box type=»info» float=»none» text_align=»left»]
Вальмовая крыша. Именно так крыли со стародавних времен хаты, избы и мазанки. Ее главное преимущество перед двухскатной крышей — отсутствие фронтонов, вертикальных боковых поверхностей. Именно этим объясняются высокая устойчивость и теплозащитные свойства такой крыши. Ее кровля выглядит, как две трапеции, которые сходятся к коньку. Там же, в крайних точках короткого конька, оканчиваются боковые поверхности-треугольники, или вальмы.[/wpsm_box]

Полувальмовая крыша сочетает в себе особенности схем как двускатной, так и вальмовой четырехскатной крыши. С одной стороны, она имеет небольшие боковые фронтоны, в которых можно устроить привычное (а не типично чердачное) окно. С другой стороны, ниже этого окна начинаются наклонные плоскости, которые можно назвать «полувальмы». Это так называемая «датская» крыша. Или – над окном начинается треугольный скос. Это уже «голландка». Конструкция стропильной системы такой крыши включает в себя элементы как двух-, так и четырехскатной.

Комбинированная крыша характерна для домов со сложной конфигурацией, с пристройками, иногда – разной этажности. Устройство стропильной системы такой крыши так же многообразно, как и варианты ее принципиальных схем. Она может сочетать в себе элементы всех трех, описанных выше, категорий. Здесь всегда и всё – индивидуально.

Поэтому, как пример, мы разберем только шатровую и вальмовую «четырехскатки». Думается говорить о том, что прежде, чем начинать монтаж любой конструкции, надо сделать ее чертежи, нет необходимости…

«Пирамида без Хеопса»

Четырехскатная пирамидальная (шатровая) крыша, как и ее стропильная система, проста, как всё гениальное. Поэтому на ней удобно рассмотреть основные конструктивные отличия «четырехскаток».

Прежде всего, по верху стены, по всему периметру здания, укладывается деревянный брус. Это так называемый мауэрлат. Чтобы у вас в самом прямом смысле слова не снесло крышу, к надежности его крепления предъявляют особые требования. Если само здание – типичный сруб, то всё просто: роль мауэрлата выполняет верхний венец бревен. При кирпичной кладке обычно выкладывают дополнительно внешний контур на один кирпич шириной – и один-два кирпича высотою. Внутри этого контура и укладывается брус. Со стенами, например, из мягкого пенобетона – сложнее. Здесь, скорее всего, потребуется заливка поверху стены бетонного контура с точками для крепления мауэрлата. Между его противоположными сторонами перекидывается и крепится «в торец» брус-лежень. Он служит опорой для других конструктивных элементов.

Важно отметить, что мы говорим об изготовлении стропильной системы четырехскатной крыши из дерева. При использовании других материалов, безусловно, возможны и другие технические решения.

Главная особенность «четырехскатки», это конструктивное наличие накосных (диагональных) стропил. В случае «пирамиды», они соединяют углы здания с ее вершиной. В мауэрлат по углам стропила упираются при помощи запилов, либо крепятся к нему иным способом.

Другая особенность крыш этого типа — это нарожники. Функционально они напоминают стропила, только крепятся не к коньку, а к накосным стропилам. Их длина различна, а количество зависит от размеров пирамиды. И, наконец, центральный нарожник – это уже полноценное стропило. Он идет до самой верхней точки пирамиды, как и «диагоналки».

Остальные элементы, в сущности, выполняют роль усиления конструкции. Так, накосные стропила обычно снабжаются по бокам с обеих сторон опорным брусом. Он служит как для фиксации нарожников, так и для повышения вертикальной устойчивости самих диагональных стропил. Сами нарожники и «диагоналки» могут опираться на вертикальные стойки, которые, в свою очередь, крепятся к горизонтальным перекладинам – либо, при помощи подкосов, к центральной стойке.

И ремесло, и искусство

Вальмовую крышу обычно применяют на домах, больших по площади. Поэтому главное, что надо учитывать при ее проектировании и постройке, это повышенные требования к конструктивной прочности. Стропилам такой четырехскатной крыши предстоит держать на себе гораздо больший по площади и весу «пирог» кровли.

Основное отличие «вальмы» от «пирамиды», это наличие конькового прогона. На этом участке установка стропил, а также коньковой балки, у четырехскатной – и двускатной крыши практически не отличаются. Дальше, если смотреть вправо – и влево от двух крайних точек «конька, можно рассматривать оставшуюся часть крыши, как две половинки пирамиды. Это если всё предельно упростить…

Поскольку вальмовая крыша обычно венчает большое здание, то вместо лежня всё пространство между стенами заполняют балками перекрытия с шагом между ними около 60-70 см. Но они могут обеспечить свес карниза крыши только для двух стен. Для оставшихся двух это делают при помощи выносов, которые крепятся к крайним балкам. Сначала, для удобства работы, их делают только в коньковой части. И только потом – в вальмовой. Устанавливая угловые выноса, надо ориентироваться не на угол «коробки» здания, а на точку, над которой расположен ближний край коньковой балки. То есть направление углового выноса и диагонального стропила должны совпадать.

Наконец, очень важна принципиальная схема, обеспечивающая жесткость всей конструкции четырехскатной крыши. Стропильную систему принято подразделять на висячую и наслонную. Если под крышей внутри дома есть несущие стены или предусмотрена установка опорных колонн, то проектируют наслонную систему. В ином случае – висячую. Висячая система как бы поддерживает сама себя: стропила крепятся к балкам перекрытия и, опираясь на них, в то же время не дают этим балкам прогибаться. При ширине прогона в пределах 6–8 метров может оказаться достаточно нескольких центральных и боковых стоек, по числу балок перекрытия. При ширине в 8–12 метров уже будут необходимы подкосы, идущие к центральным балкам от стропил. Но на практике часто приходится применять как наслонные, так и висячие фермы одновременно.

Для постройки деревянных стропильных систем применяют хвойную древесину, высушенную до 20% влажности и обработанную антисептиком. Но для такого материала (особенно вблизи крыши) колебания влажности неизбежны. А как следствие, возникновение в конструкции внутренних напряжений, которые со временем могут привести к ее деформации или даже разрушению отдельных элементов. Поэтому настоящее искусство в постройке стропильной системы, это правильно подобранный подбор комбинации креплений элементов между собой. Она должна, с одной стороны, обеспечивать высокую эффективную прочность и жесткость конструкции – но с другой стороны, давать ей степень свободы для смещения на какие-то миллиметры в ту, или иную сторону, чтобы компенсировать эти внутренние напряжения. И это, пожалуй, единственное, чему нельзя научиться, читая статьи по «крышестроению». Это единственное, что приходит только с опытом.