Трехскатная крыша дома —  виды, расчеты и установка

Особенность трёхскатной крыши состоит в том, что конструкция образована всего тремя кровельными плоскостями (скатами), объединёнными в единую систему. Ещё одним отличием является форма скатов: привычных прямоугольных или квадратных поверхностей здесь нет, они трансформированы в трапециевидные и треугольные. Это красивое в архитектурном плане решение часто используется для домов с пристройками, выходящими за периметр основного здания — верандами, террасами, гаражами.

Высокая популярность в частном и загородном строительстве обусловлена сразу двумя факторами: жилище более надёжно в эксплуатации, когда защищены все его части; и визуально общий ансамбль выглядит завершённым.

Сделать трехскатную крышу дома можно из любых кровельных материалов. Опытные мастера предупреждают, что при желании сэкономить, предпочтение стоит отдавать мягким покрытиям — гибкой черепице (на основе полимеров) или рулонным аналогам. Дело в том, что жёсткие листовые, такие как, например, ондулин или металлочерепица, выпускаются производителями в виде прямоугольников (или квадратов). Поэтому из-за оригинальной формы скатных поверхностей (треугольник и трапеция) после установки нередко остаётся внушительное количество неиспользованных обрезков.

Относительно простое устройство и отработанные технологии монтажа позволяют хозяевам частных домов возводить качественные трёхскатные крыши своими руками. Но стоит учитывать, что безопасность и комфорт будущего жилища на данном этапе строительства обеспечивают регламенты и нормативы СП 17.13330.2017 «Кровли» (актуализированная версия). Специалисты также рекомендуют обратить особое внимание на точность предварительных расчётов и нюансы обустройства каждой из разновидностей конструкции.

Современный дизайн располагает к использованию кровли с тремя поверхностями в составе более сложных архитектурных решений. То есть таких, которые имеют несколько каркасов. Однако классические варианты, где три ската комплектуются в качестве самостоятельной единицы, пользуются не меньшей популярностью. Поэтому основная классификация идёт по двум направлениям: по целевому назначению (определяется местоположением) и по типу моделирования (конструкционные особенности).

По виду конструкции трёхскатные крыши могут быть:

• Шатровыми — все стропильные плоскости (скаты) сверху стыкуются в одном узле (как у шатра).
• Вальмовыми — верхние части системы объединены не точкой, а отрезком: жёстким ребром стыка – коньком.

Стоит отметить, что иногда термином «вальма» ошибочно обозначают боковые соединения крыши (хотя это диагональные стропила). Тогда как она представляет собой треугольный скат – то есть, поверхность (плоскость).

По месту расположения трёхскатные крыши подразделяются на следующие виды:

• Для пристроек (гараж, терраса). Оптимально, если планирование входит в общий проект будущего жилища. Возведение дополнительной кровли на более позднем этапе, когда дом уже построен, может создать дополнительные сложности при монтаже системы креплений. В этом случае также потребуются более трудоёмкие вычисления, включающие учёт уже имеющиеся параметров, а по завершении установки нередко проводится косметический ремонт несущей стены.
• Для основного строения (отдельного здания). При проектировании важное значение имеет форма дома — квадратный он в основании, или вытянутый, прямоугольный. От конфигурации может зависеть выбор типа конструкции: для квадрата подходит шатровая разновидность, а для прямоугольника обычно делают вальмовую.

Классическая схема обоих разновидностей конструкций (шатровой и вальмовой) содержит общие элементы:

• Мауэрлат. Служит опорой всей системы. Изготавливается из бруса, обычно сечением 10 на 10 см или 15 на 15 см. В самостоятельном варианте устанавливается по всему периметру несущих стен сооружения; для пристроек (гараж, веранда) крепится к остову (стропильной системе) или к закладным (соединительные детали, отличающиеся наибольшей надёжностью) основного строения.
• Стропильный каркас. Включает стропила (рядовые, двойные и диагональные ноги), шпренгели (стойки), подкосы для жёсткой фиксации и коротыши (нарожники), то есть укороченные стропила для скрепления деталей и равномерной передачи их веса на несущую стену.
• Обрешётка. Сплошной настил или реечная конструкция для крепления кровельного материала. Создаёт зазор (воздушное пространство) между покрытием крыши и внутренней отделкой, предупреждая порчу (гниение), может служить дополнительным утеплителем. Обычно изготавливается из древесины (рейки, брусья, фанера) или металлических профилей (кровельные прогоны).
• Кровля. Верхний (внешний) завершающий слой крыши. Делается из любого вида выбранного кровельного покрытия.
• Вспомогательные элементы. Проект может включать дополнительные системы, например, водостоки, громоотвод, снегодержатели и элементы декора (украшения).

Важный момент, если крыша вальмовая трехскатная, то схема содержит коньковый прогон. Это продольный узловой элемент, обычно из бруса 5 на 15 см или 5 на 20 см, распределяющий нагрузки всей конструкции через крепящиеся к нему стропила на мауэрлат. В шатровой разновидности конёк отсутствует (стропильные ноги соединяются в одной точке).

Создание конструкций, даже относительно простых, лучше вести по схеме (хотя бы приблизительной). Возведение кровли является одним из основных этапов строительства, поэтому перед тем, как сделать трёхскатную крышу, систему необходимо тщательно рассчитать по следующим параметрам:

• Площадь скатов.
• Углы наклона кровельных плоскостей.
• Стропильный каркас (длина ноги, шаг (расстояние) между элементами).

Площади скатных поверхностей вычисляются по формулам фигур, форму которых они имеют. Для треугольника (вальмы) длину основания делят пополам и умножают на высоту (S = a / 2 * h), и шатровая разновидность состоит из трёх таких треугольников. Если конструкция вальмовая, то для боковых трапеций к основанию прибавляют длину верхней части. Формула выглядит так: S = (a + b) / 2 * h.

Например, если высота крыши (h) составляет 3 м, в доме шириной 6 м (а — для основы вальмы), длиной 8 м (а — для основы бокового ската) и коньком, то есть верхним ребром (b) 2 м, то площади скатов составят: вальма 6 : 2 * 3 = 9 м². и два ската, каждый (8 + 2) / 2 * 3 = 15 м².

Итого: 9 + 15 + 15 = 39 м².

Оптимальный уклон элементов трехскатной конструкции имеет довольно широкий диапазон (от 15 до 40 градусов), поэтому каждый конкретный проект рассчитывается индивидуально, в соответствии с нормами СП 17.13330.2017 «Кровли».

Показатель определяется табличными значениями следующих факторов:

• Снеговая нагрузка.
• Ветровая нагрузка.
• Вид кровельного покрытия.

Как правило, материалы для кровли имеют инструкцию от производителя, в которой содержатся рекомендации с учетом необходимых параметров. В том числе, угол уклона ската, рассчитанный в соответствии с климатическими нагрузками регионов.

Имея соответствующую квалификацию, можно рассчитать трехскатную крышу и определить наклон поверхностей.

Длина стропил определяется высотой кровельной конструкции и вычисляется по формуле, выведенной из теоремы Пифагора. Если квадрат гипотенузы (длинная сторона прямоугольного треугольника) равен сумме квадратов катетов (короткие стороны), то гипотенуза равна квадратному корню из этой суммы. Чтобы определить протяжённость стропильной ноги (гипотенузу) нужно сложить квадрат высоты крыши (один катет) и квадрат половины величины пролёта (второй катет), чтобы затем извлечь корень из полученного числа.

Для примера возьмём тот же дом 6 м на 8 м с высотой крыши 3 м (первый катет).

Второй катет равен 6 / 2 = 3 м, соответственно, длина диагональной детали составит √3² + 3² = √18 = 4, 24 м.

В расчёт стропильной системы трехскатной крыши входит расстояние между основными элементами каркаса — «стропильный шаг». Для чердачных конструкций без утепления он варьируется в диапазоне от 0,6 м до 0,9 м. Но для жилых подкровельных помещений (например, мансарды) показатель регламентирован нормами СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» (актуализированная редакция СП 64.13330.2017). Табличные значения указаны в соответствии с видом утеплителя и составлены по каждому региону (с учётом погодных факторов).

Норматив также содержит рекомендуемые параметры сечения:

Важные этапы строительства требуют тщательной предварительной подготовки. В первую очередь следует позаботиться о безопасности, обеспечить защиту для рук, лица и органов дыхания (стандартный минимум включает перчатки, маску и очки). Если остался мусор или материалы от предыдущих работ, площадку расчищают, а всё необходимое для текущей деятельности готовят заранее, чтобы не прерываться в процессе.

Грамотно установить каркас трехскатной крыши (стропильную систему) можно при помощи базового набора, хорошо знакомого всем, кто строит или ремонтирует своими руками.

Потребуются:

• Топор, молоток, киянка (деревянный молоток).
• Стамеска (режущий инструмент для небольших углублений в древесине) и долото (для выдалбливания пазов и отверстий).
• Строительный нож.
• Плоскогубцы.
• Напильники, отвёртки, ключи (гаечные).
• Плоскогубцы.
• Пила-ножовка.
• Строительный степлер со скобами.

Для измерений и разметки понадобятся:

• Рулетка (оптимально – не менее 6 м).
• Складной метр или лазерный дальномер (используется на расстояниях свыше 5 м).
• Угольник, отвес или уровень.
• Маркер или кернер (инструмент для нанесения отметок в виде насечек).

В зависимости от вида кровельного материала для укладки покрытия используют:

1. Инструмент по металлу: ножницы для резки стали, кровельные клещи, щипцы и роликовый бендер (другое название — листогиб, незаменим при необходимости согнуть металлический лист под требуемым углом)
2. Мягкие покрытия (на основе битума) обрабатываются с помощью: шпателя (нанесение мастики), строительного фена (прогрев стыков).
3. В список можно добавить пневматический или электрический пистолет для забивания гвоздей. Он не обязателен, поскольку всё можно сделать молотком, но способен существенно оптимизировать энергозатратный ручной труд.

Укладка мауэрлата. Схема установки и выбор крепежа зависит от материала стен дома. На кирпичных и газосиликатных возводится ж/б пояс (бетон обязательно армируется). В него монтируются металлические шпильки (согласно разметке) на которые крепится брус. В деревянных строениях мауэрлат фиксируется анкерными болтами или скобами из арматуры. Затем устанавливается гидроизоляция (например, рубероид). Детали из древесины обрабатывают составами, предупреждающими гниение (антисептики).

Монтаж стоек (шпренгелей). Производится строго под углом 90 градусов (перпендикулярно), для надёжности можно до выполнения стяжки зафиксировать положение временным крепежом (подкосами). Обязательно проверяется углом или строительным уровнем. Поверх устанавливается коньковый прогон, закрепляется обычно с помощью гвоздей, или иногда используются металлические уголки.

Установка рядовых стропил. Оптимально сделать шаблон одной ноги, отметить на ней запилы (пазы) под мауэрлат по схеме, и по этой выкройке обработать все остальные. Сначала монтируются крайние стропильные детали (первая и последняя). Они будут служить фокусом для выравнивания, между ними протягивают нить (леску) по которой выставляются весь ряд промежуточных (с шагом, определённым расчётной нагрузкой). Стоит уточнить, что стропила длиной более 4 – 4,5 метров закрепляются подкосами под прямым (45 градусов) углом.

Диагональные стропильные ноги. Устанавливаются между фронтонной (ограниченной боковыми скатами) частью мауэрлата и коньковой балкой. В шатровой конструкции, где конёк отсутствует, к первой паре брусьев каркаса вместо прогона прибивается опорная (ригельная) балка. Специалисты признают данный этап работы наиболее сложным, требующим тщательности и пристального внимания. Основных ног три, однако если в крыше предусмотрено окно, то дополнительная, четвёртая, монтируется в расчётную точку, согласно проекту. Следующими между диагональными ставятся стропила, образующие плоскость вальмы.

Крепёж коротышей (нарожников). Производится по схеме; обычно их прибивают гвоздями или фиксируют металлическими уголками. При этом запил для устойчивости скреплений всегда делается в детали, а не в мауэрлате, чтобы не нарушать его несущую способность.

Обустройство ветровых досок — предпоследний шаг перед переходом к работе непосредственно с кровельным покрытием. Деревянные планки должны быть прибиты так, чтобы закрыть щели (зазоры) между крышей и стеной, тогда внутреннее помещение не будет продуваться. На финальном этапе к ним монтируется крепеж под элементы декора (карнизные украшения) и дополнительные системы (например, водосток).

Установка обрешётки. В зависимости от вида: рейки для решётчатой под листовые кровельные материалы крепятся на расстоянии 30-40 см; настил для мягких (рулонных) делается сплошным (обычно из фанеры или лёгкого металлического профиля).

Прежде чем переходить к монтажу кровельного покрытия, необходимо убедиться, что все деревянные детали каркаса обработаны антипиренами (против возгорания) и защищены от гниения. Металлические элементы для надёжности можно покрыть антикоррозийными составами. Простые предосторожности способны продлить сроки эксплуатации и предотвратить дорогостоящие восстановительные работы.