Многощипцовая крыша стропильная система

Многощипцовая крыша и её особенности

Многощипцовая крыша — это вид скатной крыши, конструкция которой состоит из нескольких или множества щипцов (двускатных элементов с коньками), по краям свесов образующих в строении фронтоны.

Многощипцовые крыши представляют собою непростую конструкцию, отличительностью которых является наличие пересекающихся или врезающихся в основной скат щипцовых элементов, формирующих численные ендовы на крыше.

Особенности конструкции

Среди крыш с прямыми плоскостями скатов, многощипцовая крыша относятся к сложным видам крыш с многочисленными пересечёнными скатами и внутренними углами между их стыков. Она возводится на строениях, которые отличаются сложной планировкой разной геометрической формы, многоуровневыми мансардами и чердачными помещениями.

Многощипцовая крыша считается сложной конструкцией. Сложность конструкции объясняется наличием в таких крышах большого числа ендовых и фронтонов, устройство которых вызывает специфические сложности и дополнительные затраты.

Обустройство ендовы требует особо пристального внимания, ведь именно по ним будут в будущем протекать потоки дождевой и талой воды. Также в этих местах наблюдается наибольшее скопление снега, а поэтому они должны обладать значительной несущей способностью и герметичностью. Профессиональное формирование ендовы, основного уязвимого элемента кровельного перекрытия, обеспечивает надёжный отвод с крыши талых и дождевых вод.

Элементы конструкции

В многощипцовых крышах всегда и обязательно присутствуют следующие элементы конструкции:

• фронтоны и фронтонные свесы;
• ендовы, образующиеся при сопряжении щипцов;
• конёк крыши.

Схема стропильной системы простой многощипцовой крыши:

Разновидности многощипцовых крыш

Форма многощипцовой крыши может быть самой разнообразной и ограничиваться только фантазией застройщика или проектировщика. Количество щипцов (двускатных элементов с коньком) в крыше может быть от двух до неограниченого количества. Скаты крыши могут иметь форму треугольников и трапеций.

В качестве покрытия для многощипцовых крыш, могут применяться любые кровельные материалы, но при условии правильно сконструированного каркаса крыши (стропильной системы), способного выдерживать все приходящиеся нагрузки на крышу в процессе её эксплуатации.

Преимущества и недостатки многощипцовых крыш

Многощипцовая конструкция кровли имеет определенные преимущественные характеристики. К ним относятся:

• оригинальные, неповторимые, изящные формы крыши;
• идеальное сочетание со строениями любых архитектурных форм;
• сбалансированная стропильная система;
• возможность обустройства просторной мансарды и значительного увеличения её полезной площади;
• отсутствие риска застаивания дождевых и талых вод вследствие большого наклона поверхности кровли и наличию разжелобков;
• надёжность, прочность, долговечность конструкции;
• соответствие стоимости многощипцовой кровли эксплуатационным и эстетичным характеристикам.

В перечень недостатков кровли такого вида внесены: уровень сложности проведения монтажа, наличие большого количества ендов, усложняющих процесс обустройства, ухода и обслуживания крыши, а так же большой расход строительных материалов. Устройтво многощипцовой крыши относится к трудоёмким строительным работам, для проведения которых необходимо обращаться за помощью профессиональных специалистов. Монтаж крыши занимает больше времени.

При возведении крыши очень важно внимательно подойти к такому вопросу, как монтаж стропильной системы. Эта конструкция будет образовывать каркас всей кровли. При ее создании следует все внимательно рассчитать и провести все работы качественно

При ее создании следует все внимательно рассчитать и провести все работы качественно

Самый простой вариант – это стропильная система односкатной крыши. Выполнить ее сможет практически любой. Но такой вариант устраивает далеко не всех. Поэтому многие выбирают более сложные конструкции, одной из которых и является многощипцовая крыша. А какая стропильная система используется в этом случае? Как ее правильно рассчитать и смонтировать? Об этом и будет рассказано в статье

При ее создании следует все внимательно рассчитать и провести все работы качественно. Самый простой вариант – это стропильная система односкатной крыши. Выполнить ее сможет практически любой. Но такой вариант устраивает далеко не всех. Поэтому многие выбирают более сложные конструкции, одной из которых и является многощипцовая крыша. А какая стропильная система используется в этом случае? Как ее правильно рассчитать и смонтировать? Об этом и будет рассказано в статье.

Как можно самостоятельно рассчитать многощипцовую крышу?

Процесс расчета многощипцовой крыши – дело непростое, особенно в том случае, когда конструкция имеет сложную конфигурацию, с различными по высоте и месту расположения отделами. Но если пользователь имеет хорошее пространственное воображение и базовые знания геометрии и тригонометрии, то любую систему можно «разложить» на более простые фигуры. Среди этих фигур явно будут преобладать треугольники, которые уже «подчиняются» строгим математическим правилам.

Общий порядок расчета

Для примера расчета будет взята довольно распространенная и, пожалуй, наиболее простая для проектирования система трехщипцовой крыши, то есть с одной пристройкой к дому. При этом соблюдается общая высота конька (Н) и линии карнизных свесов обоих отделов стропильной системы.

Схема для демонстрации принципа расчета трехщипцовой стропильной системы

Многие из расчетов, в принципе, повторяют проектирование двускатной или вальмовой крыши. И для подобных вычислений на нашем портале уже имеются удобные калькуляторы – на них будут даны необходимые ссылки. Калькуляторы будут открываться в отдельных окнах браузера, так что это не помешает при дальнейшем ознакомлении с настоящей статьей. Все калькуляторы сопровождаются подробной инструкцией по их использованию.

Первым делом обычно рассчитывают высоту конька Н, в зависимости от ширина здания D или пристройки (по фронтонной стене) и угла ската кровли а. Или же решается обратная задача – при известной планируемой высоте крыши в коньке необходимо определиться с углом крутизны скатов (это потребуется для некоторых дальнейших расчетов).

Очевидно, что если высота конька у обоих отделов крыши равная, и ширина здания и пристройки – различается, то это отразится и на величине угла ската, и на длине стропильных ног.

Схема, показывающая принцип расчета длины накосной стропильной ноги

Накостная стропильная нога, как показано на схеме выше, становится гипотенузой прямоугольного треугольника (выделено красным цветом), катетами которого являются:

— рассчитанная ранее длина стропила основного здания (выделено синим цветом);

— половина ширины D2 пристройки к зданию (выделено зеленым цветом).

Исходя их этого, применяя Теорему Пифагора, несложно произвести расчет.

Калькулятор расчета длины накосной ендовной стропильной ноги многощипцовой крыши

Между коньком и накосными стропильными ногами устанавливаются укороченные стропила – нарожники. Можно сразу определить и их длину – для этого есть отдельный калькулятор. Он, правда, создан для расчета нарожников вальмовой крыши, но принцип остается тем же, только нарожники устанавливаются в «зеркальном отражении», не между мауэрлатом и накостным стропилом, а между этим стропилом и коньком.

Для этого есть специальный алгоритм расчета, который изложен в статье с соответствующим калькулятором.

В данном случае общая площадь будет складываться из:

— двух прямоугольных скатов крыши основной постройки, за вычетом треугольника, ограниченного наслонными стропилами по линии ендов.

— двух трапециевидных скатов крыши пристройки.

Чтобы не утомлять читателя геометрическими выкладками, сразу предложим воспользоваться калькулятором, в котором уже введены все основные зависимости общей площади трехщипцовой крыши от линейных размеров этой стропильной системы.

Калькулятор расчета площади кровли трехщипцовой крыши

Итак, основные параметры крыши определены. В соответствии с ними можно провести расчет необходимого количества материалов и переходить к монтажу.

Типы крыш, возводимых над каркасными домами

Стропильная система каркасного дома может быть следующих видов:

• Плоская с уклоном 2-3 градуса.
• Скатная, имеющая один, два и более скатов.
• Двухскатная или четырехскатная крыша мансардного типа.
• Щипцовая, многощипцовая или коническая.

Тип крыши определяется предполагаемым внешним видом строения с учетом функциональных возможностей конструкции, а также всех ее положительных и отрицательных сторон.

Крыша плоского типа

Частные застройщики очень редко используют плоскую крышу. Несмотря на простоту монтажа, такая конструкция имеет один весомый недостаток: ей требуется постоянный уход. Незначительный уклон приводит к застаиванию воды на поверхности, а в зимний период снег вообще не скатывается с нее. Поэтому необходимо постоянно очищать поверхность крыши, чтобы предотвратить проникновение влаги внутрь помещения. Кроме того плоская крыша не позволяет обустроить жилое помещение на чердаке.

Плоская кровля каркасного дома отлично подходит для тех, кто имеет ограниченный бюджет строительства, так как в этом случае есть возможность сэкономить на строительных материалах.

Крыша с одним или несколькими скатами

Такие конструкции имеют уклон скатов более 10 градусов, при этом количество скатов может быть от 1 до 4.

Скатные крыши каркасного дома являются наиболее популярным вариантом, благодаря большому количеству преимуществ:

• Наличие пространства для обустройства дополнительной жилой площади.
• Беспрепятственное стекание талой и дождевой воды.
• Отсутствие скоплений воды и снега позволяет снизить нагрузку на кровлю и предотвращает образование протечек.

Крыша мансардного типа

Такие крыши могут быть полувальмовыми и вальмовыми. В первом случае каркас крыши дома имеет два основных ската и два маленьких, заменяющих фронтоны. Второй вариант подразумевает возведение четырех скатов.

Такие крыши обладают набором следующих положительных качеств:

• Образование дополнительного места под крышей.
•  Возможная установка окошек.
• Своеобразный внешний вид всего строения.
• Снижение снеговой нагрузки на несущие стены дома.

Как недостаток, можно выделить следующий момент:

• Мансардная крыша требует больших материальных затрат и дополнительного отопления.
• Недостаточная циркуляция воздуха приводит к преждевременному разрушению стропильной системы.
• Зимой на оконных конструкциях может отмечаться большое скопление снега.

Многощипцовые крыши

Такую конструкцию также можно назвать популярной. В отличие от других типов она имеет много скатов и ендов, что позволяет выдерживать значительные нагрузки. В большинстве случаев используется над строениями сложной планировки.

Из преимуществ многощипцовой крыши можно назвать уникальность внешнего вида и возможное обустройство жилого помещения в чердачном пространстве.

В качестве недостатков отмечается сложный монтаж, большие финансовые вложения и повышенный расход материалов.

Коническая форма крыши

Крыша в виде конуса возводится над строением круглой формы, поэтому в российских регионах такие конструкции встречаются очень редко.

Преимуществом такой крыши является своеобразный внешний вид и простой уход. Недостатком конструкции является сложный монтаж и более точные расчеты.

Для тех, кто желает сэкономить на возведении крыши, оптимальным вариантом может стать каркасный дом с двускатной крышей. А для ценителей красоты и тех, кто не привык экономить, доступен вариант любой сложности и формы.

Оптимальный уклон скатов

Устройство кровли в каркасном доме должно начинаться с определения угла наклона скатов. Безопасной и долговечной считается крыша, скаты которой имеют уклон 30-45 градусов. При этом значении ветер и снег не оказывают сильной нагрузки на кровлю, а внешний вид крыши от этого только выигрывает.

Конструкция щипцовой крыши

Чтобы понять конструктивные особенности любой кровли, нужно выяснить, из каких элементов она состоит. Сложная многощипцовая крыша не является исключением, поэтому рассмотрим её основные составляющие:

• несущим звеном всей крыши является мауэрлат, он опирается на стены здания и к нему крепятся другие элементы;
• затяжка — горизонтальная балка между стенами здания, опирается на мауэрлаты и снимает нагрузку со стен дома;
• стропильная группа — образует равнобедренный треугольник и опирается на затяжку с одной стороны, а с другой — на конёк;
• ребро или конёк, горизонтальный брус, который служит вершиной треугольника, образованного стропилами;
• ригель, бабка и подкосы — элементы, придающие жёсткость стропилам и равномерно распределяющие нагрузку на здание;
• ендова — служит внутренним соединением скатов кровли, требует повышенного внимания к гидроизоляции и упрочнению из-за больших снеговых нагрузок;
• щипец — представляет собой треугольный участок стены, сверху ограничен скатами и имеет оконный проём;
• контробрешётка и обрешётка — служат основой для кровельного материала;
• кровельный пирог — состоит из кровельного покрытия, гидроизоляции, утеплителя и пароизоляционной плёнки.

К перечисленным конструктивным элементам могут добавляться по необходимости дополнительные узлы и детали, служащие увеличению прочности и долговечности сооружения.

Важно помнить, что места оконных проёмов, выходов печных и вентиляционных труб должны быть размечены заранее и соответствующим образом учтены в конструкции кровли. Многощипцовая крыша должна быть покрыта относительно лёгким кровельным материалом, чтобы снизить весовую нагрузку на узлы и отдельные элементы конструкции. Для удобной эксплуатации жилого подкровельного пространства все крепёжные детали необходимо располагать так, чтобы они в дальнейшем могли быть легко закрыты декоративными отделочными материалами

Для удобной эксплуатации жилого подкровельного пространства все крепёжные детали необходимо располагать так, чтобы они в дальнейшем могли быть легко закрыты декоративными отделочными материалами

Многощипцовая крыша должна быть покрыта относительно лёгким кровельным материалом, чтобы снизить весовую нагрузку на узлы и отдельные элементы конструкции. Для удобной эксплуатации жилого подкровельного пространства все крепёжные детали необходимо располагать так, чтобы они в дальнейшем могли быть легко закрыты декоративными отделочными материалами.

Как правило, щипцы имеют более низкий уровень конька, чем у основной кровли, поэтому в ендовах необходимо ставить дополнительные стойки и горизонтальные схватки для усиления конструкции, а коньки упирать на ригели. В случае наличия на щипце горизонтальных стенок, необходимо придавать им большую жёсткость треугольными элементами. Если же коньки на трёх- и четырёхщипцовой кровле на одном уровне, то состыковка производится пропилом или металлическими уголками, а ендовы крепятся между коньками под нужным углом.

Технология устройства стропильной системы

Пример стропильной системы многощипцовой крыши

В частных домах варианты крыш домов могут содержать целый комплекс отличающихся по типу крыш, которые объединены под одной кровельной конструкцией. Естественно, что все, кто не является профессионалом в устройстве кровель, может стоять перед вопросом — как и с чего начать  возведение этой сложной конструкции.

По своему назначению крыши отличаются друг от друга. Они могут иметь разный вид и включать мансардные окна, для устройства которых потребуются не только дополнительные скаты, но также ендовы и стропила, ребра и обрешетка, выполненные в минимальных размерах.

Устройство многощипцовой крыши над квадратным домом начинают с укладки мауэрлата, который является базовым элементом всей стропильной системы. Причем, это не зависит от ее сложности и от того, какие варианты кровли, крыши вы используете для своего дома. Ведь передача  усилий от стропил на несущие стены дома производится исключительно через такой элемент, как мауэрлат.

Чтобы не переживать за то, что стены из-за этих усилий могут со временем раздвинуться, мауэрлат прочно и очень надежно скрепляют с армированным поясом, который возводят во время кладки несущих стен. Только после этого производят установку стропильных ног.

Когда дом имеет большие размеры, то можно произвести установку потолочных балок, которые могут быть продольными или поперечными. Он часто берут на себя функцию затяжек.

Стропильные ноги , как правило, имеют обычный вид. В случае, когда крыша имеет вальмовый или полувальмовый тип, то стропильные ноги могут делать диагональными  (накосными).

При таком положении необходимо усилить накосные или диагональные стропила,  установив нарожники. Проект кровли допускает, что стропила в этом случае могут быть сдвоенного или спаренного вида.

Стропила крепятся к мауэрлату таким образом, что делаются специальные  запиливания, а также применяются металлические скобы, пластины и уголки. Крепление выбирают в зависимости  от того, какой тип стропил будет выбран в том или ином случае.

Соединение стропил производится в верхней точке крыши в районе конька, который делается из бруса или образовывается при помощи двух верхних досок обрешетки.

По стропилам производят устройство пароизоляции, обрешетки и контробрешетки. Какого вида будет обрешетка, и с каким шагом она будет монтироваться, зависит от материала финишного покрытия.

При мягких покрытиях нужно делать сплошной настил. При покрытии из профилированного металла обрешетку необходимо делать разреженной.

Материалом для стропильной системы служит дерево хвойных пород (ель, сосна). Древесина на момент начала работ по устройству крыши может быть влажной в пределах 18-20 %.

Для мансардных помещений необходимы дополнительные скаты, те же ендовы и ребра, а также стропила и обрешетки

Многощипцовые крыши по своему конструктивному устройству часто содержат мансардное помещение, расположенное в чердачном пространстве. По это причине кровля нуждается в хорошем утеплении, а также усиленной защите от проникновения в нее внешней влаги.

В качестве утеплителя можно использовать материал, произведенный на основе минеральных волокон (стекло или базальт). Они имеют мягкую структуру, которая позволяет проникнуть в самые труднодоступные и сложные места кровельной конструкции. План кровли помогает предусмотреть, где  могут возникнуть мостики холода. Они, в свою очередь, неизбежно приводят к образованию нежелательного сильного конденсата. Скапливающаяся в подкровельном пространстве влага влияет на  качество устроенной теплоизоляции. Одновременно  начинаются процессы, приводящие к гниению элементов кровли, сделанных из дерева.

После устройства стропильной системы укладывается гидроизоляционная пленка. Делается это в и виде полос, которые располагаются в направлении, перпендикулярном скату и имеют напуск не меньше 15 сантиметров. Стыки в обязательном порядке проклеиваются при помощи соединительных лент.

Варианты крыш домов с многощипцовыми крышами отличаются своим  многообразием  и сложностью конструкции. Тем, кто не знаком с чертежами и не имеет специальных знаний, может быть трудно справиться с таким непростым и ответственным делом. Поэтому было бы мудро доверить свой архитектурный шедевр опытным специалистам.

Особенности каркаса

Участки внутреннего пересечения скатов (ендовы) и внешние хребты (коньковые и щипцовые) испытывают повышенные нагрузки и усиливаются подкосами и стойками.

Сложности проектирования и расчет нагрузок

В отличие от других разновидностей, в многощипцовых крышах весовые нагрузки перераспределяет не только мауэрлат, но и диагональные стропила пересекающихся скатов. Некоторые конструкции и вовсе не имеют горизонтальных участков соприкосновения со стенами. В итоге их несущие способности зависят не только от сечения основных элементов, но и от надежности узлов и точности расчета ужесточающих каркас подпорок.

Из-за сложной конфигурации скаты таких крыш испытывают неодинаковые нагрузки, особенно при разной форме, площади или уклоне. Помимо этого, расчет усложняется из-за потребности многощипцовых крыш в изоляции и вентилировании (в жилых домах они преимущественно закладываются поверх эксплуатируемых этажей).

Создание схемы и подготовка к строительству

Работы начинаются с составления ориентировочного эскиза и расчета/проверки высоты расположения конька, длины основных стропил, ендов и нарожников. Сечение и шаг каждого элемента проверяются на соответствие ожидаемым нагрузкам, и лишь потом, на основе уточненных параметров каркаса и пирога составляется точный чертеж крыши.

Из-за большого количества сложных элементов распил материалов, обработка торцов и сборка отдельных частей каркаса по возможности проводится внизу или на чердачном перекрытии.

Установка мауэрлата и стропил

1. Опорный брус крепится ко всем горизонтальным участкам примыкания конструкции к стенам.

Фиксацию обеспечивают максимально надежные крепежи: сквозные шпильки, закрепляемые в верхних рядах кладки или армопоясе с шагом 70-80 см, гладкая стальная проволока или специальные скобы.

Монтаж мауэрлата выполняется после размещения под ним гидроизоляционной прослойки, исключение делается лишь в домах из бруса или бревен.
Далее последовательно монтируются вертикальные стойки (при наличии) и коньковый прогон, при необходимости – со стяжкой горизонтальными балками.
Монтаж стропил начинают с крайних пар, переходя к ендове и рядовым элементам. Укороченные стропила крепятся к диагональным, после чего конструкция стягивается для большей жесткости доп.элементами.

Подробно о том, в каких случаях нужен армопояс под мауэрлат и как производится его укладка, читайте в отдельном материале.

Организация стыка скатов

К узлам и зонам стыков скатов выдвигаются особые требования, диагональные стропила (при наличии) выполняются сдвоенными, а коньковые прогоны должны примыкать друг к другу с высокой точностью (что относится к узлам и элементам скатной крыши?).

Устройство ендовы

Данный участок относится к самым проблемным, малейшие ошибки при обустройстве ендов приводят к протечкам или деформации кровли. Во избежание таких рисков:

• Внутренние стыки скатов без исключений закрываются сплошной обрешеткой с толщиной доски от 40 мм и шириной – 150-200.
• На участке ендовы настилается двойной слой гидроизоляции.
• С помощью шуруповерта и саморезов внутренняя часть ендовы закрывается специальной планкой-разжелобком.
• Края кровельных материалов, стыкующиеся на данных участках, обязательно промазываются герметиком с внутренней стороны и закрываются декоративной планкой или переплетаются между собой – с наружной.

Точный порядок действий при обустройстве ендовы зависит от ее типа (открытого, закрытого или переплетенного), который в свою очередь зависит от крутизны ската и технологии монтажа покрытий.

Помимо этого, при проектировании многощипцовой крыши принимаются меры по отводу воды с нижних точек ендовы при отсутствии возможности ее естественного стока. Данные участки нуждаются в периодическом осмотре, при необходимости совмещаемом с чисткой ендов от мусора.

Из видео узнаете о монтаже ендовы:

Гидроизоляция и кровельное покрытие

При выборе типа кровельного пирога основным ориентиром служит назначение постройки

Экономия на гидроизоляции в любом случае не допускается, хребты и ендовы многощипцовых крыш застилаются с нахлестом или укладываются в 2 слоя.

При выборе кровельного покрытия предпочтение отдается легким и экономным при раскрое материалам. Большинство владельцев останавливаются на мягкой кровле или металлочерепице. Последняя, не смотря на большие потери привлекательно выглядит на крутых и пересекающихся ската и имеет небольшой вес.

Порядок монтажа крыши

Поскольку конструкция кровли имеет осложняющие элементы, то необходим абсолютно взвешенный подход к монтажу сооружения. Необходимо составить чертёж со всеми нужными размерами для подсчета необходимого материала.

Нужно помнить, что все деревянные элементы конструкции крыши должны быть обработаны составами, предотвращающими гниение.

Порядок сборки кровли должен быть расписан по пунктам и неукоснительно исполняться в строгой последовательности. Многощипцовая крыша монтируется следующим образом:

• промеряются все параметры и наносятся на монтажную схему, с точным расположением коньков, щипцов, ендов и стропил;
• по периметру стен раскладывается слой гидроизоляционного материала;
• по стенам раскладываются и крепятся мауэрлаты, точки фиксации к стенам должны быть подготовлены заранее и расположены с частотой 1000–1500 мм;
• затем укладываются затяжки, которые скрепляются с мауэрлатами для устранения распирающего воздействия на стены здания, затяжки могут быть поперечными и продольными;
• укладываются стропила, в верхней части соединяясь с коньковой конструкцией, а в нижней части с мауэрлатом с запилом на 1/3 толщины стропил;
• фиксируется стропильная группа в вертикальном положении временными брусками или постоянной обрешёткой;
• для жёсткости конструкции устанавливаются ригели, бабки и подкосы, а также подготавливаются конструкции под монтаж щипцов;
• монтируются коньки щипцов, стропила, ендовы и конструкция фиксируется обрешёткой;
• ставят финишную обрешётку и убирают все временные крепёжные элементы с учётом выхода печных и вентиляционных труб;
• затем производится монтаж водостоков на ендовах, карнизные планки и система водоотвода, а также ветрозащитные планки на свесах крыши;
• настилается гидроизоляция и монтируется контробрешётка;
• укладывается кровельное покрытие с учетом стыков кровли на ендовах, коньках, местах примыканий к трубам;
• монтируется тепло- и пароизоляция, отделывается подкровельное помещение.

Это интересно: Марки битумной черепицы — разбираем досконально