Каркас шатровой крыши: монтаж, узлы и контроль

Классическая схема с коньковой балкой: две пары напорных стропил образуют треугольные фронтоны, а наклонные (диагональные) стропилы соединяют концы конька с углами здания. Коньк получается удлиненным, его длина равна разнице длины и ширины здания. Альтернатива — схема без конька (павильонная), где все четыре наклонных стропила сходятся в одной точке. Она применяется на квадратных по плану зданиях или когда коньк не нужен по архитектурной задумке.

Для прямоугольных зданий с внутренней несущей стеной выгоднее наклонная схема: средняя стена несет коньковую балку, а боковые стены — ноги напорных стропил. Наклонные стропилы тогда работают на сжатие и изгиб, передавая нагрузку на коньк и мауэрлат. При отсутствии внутренней стены используют навесные фермы с греблевым узлом, растяжками и подвесами, которые воспринимают растягивающие усилия.

Выбор по форме здания

Прямоугольный план — коньковая схема. Квадратный план — павильонная схема или коньковая с нулевой длиной конька. Сложная форма с выносами и эркерами требует разбивки на простые блоки с vallée (ендовы) в стыках склонов.

Мауэрлат — распорная балка, которая передает нагрузку от стропил на стены. На кирпичные и блоковые стены его крепят анкерными болтами заложенными в кладку на глубину не менее 5–6 рядов, шаг крепления — через каждую вторую стропилу, но не реже 1,2 м. На газобетон и пеноблоки анкеры не держат: используют армированный железобетонный пояс с заложенными втулками или хомуты, обхватывающие пояс и мауэрлат.

Перед укладкой мауэрлата проверяют горизонтальность стен строительным уровнем на длине не менее 2 м. Разница высот в пределах 10 мм устраняется подкладками из водостойкого фанеры или доски под мауэрлат. Вода под мауэрлатом недопустима: прокладывают две слои рубероида или полимерной мембраны с нахлестом 100 мм.

Крепление к деревянному дому

В срубе или брусе мауэрлат может совпадать с верхним венецом. Тогда стропилы прибивают к венцу металлическими углами и гвоздями по схеме «в лапу» или на зарубках. Усадка сруба требует подвижных креплений (скользящие опоры) для стропил, иначе крыша порвет перекрытие.

Фермы собирают на земле по шаблону. Навесная ферма шатровой крыши состоит из двух ног, растяжки (пуффа), подвеса (кинг-поста) и пристоек. Углы в греблевом узле выдерживают по проекту, обычно это угол наклона склона. Все соединения выполняют на металлических пластинах (МЗП) или болтово-гайковых узлах с деревянными вкладышами. Гвоздевое соединение без пластин допускается только для временной фиксации.

Установку начинают с крайних ферм фронтонов. Их выставляют по нитям, закрепляют временными подкосами к перекрытию и мауэрлату. Коньковая балка укладывается в пазы верхних срезов ферм или лежит на греблевых вкладышах, фиксируется болтами М12 через каждую ферму. После конька ставят наклонные стропилы: верхний конец в паз конька или на металлическую опору, нижний — в паз мауэрлата с запретом на смещение по продольной оси.

Подъем без крана

Для малых пролетов фермы поднимают вручную через люк или снятый участок перекрытия, используя тали и направляющие брусья. Каждая ферма временно фиксируется подкосами до монтажа конька и набрастников. Набрастники (поперечины) устанавливают сразу после двух соседних ферм, чтобы создать жесткий контур.

Наклонные (диагональные) стропила работают на сжатие и изгиб, их длина больше напорных в 1,4–1,5 раза. Их сечение подбирают по расчету на изгиб с учетом длины свободного пролета между коньком и мауэрлатом. Часто используют склееный брус или двойную доску 50×150 мм, соединенную гвоздями в шахматном порядке шагом 300 мм.

Узел крепления наклонной стропилы к коньку: паз в коньковой балке глубиной 1/3 высоты балки, стропила вставляется в паз и фиксируется болтом М12 с большой шайбой. Альтернатива — металлическая опора типа «подкова» с гвоздевыми отверстиями, которая исключает ослабление конька пазами. Нижний узел: паз в мауэрлате или нарез «в лапу» с металлическим углом и анкером в стену.

Нарядные стропила (народники)

Если длина наклонной стропилы превышает длину пиломатериала, делают нараст «в обрешетку» с нахлестом не менее 1 м, закрепляют болтами М10 по два с каждой стороны стыка. Нараст размещают в зоне минимального изгибающего момента — ближе к коньку или к мауэрлату, но не в середине пролета.

Схема с навесными фермами без внутренней опоры работает до пролета 6–8 м в зависимости от сечения пиломатериалов и нагрузки снега. При больших пролетах или сложных нагрузках (вьетнамка, солнечные панели, тяжелая черепица) требуется расчет инженером и, возможно, переход на металлические фермы или клееный брус.

В сейсмически активных районах и на слабых грунтах жесткий каркас шатровой крыши может передавать горизонтальные силы на стены, не предназначенные для этого. Тогда применяют подвижные опоры стропил (скользящие угла) и гибкие связи с перекрытием.

Для мансардных шатровых крыш каркас усложняется: коньковая балка становится несущей балкой перекрытия мансарды, наклонные стропилы устанавливают на балки перекрытия, а не на мауэрлат. Это меняет схему нагрузок и требует отдельного расчета.

Перед настилкой обрешетки и гидроизоляции пройдитесь по контрольному листу: все фермы вертикальны (проверка пламбом), коньк прямой (нить по верху), диагонали основания совпадают, все пазы и металлические крепежи затянуты, нет зазоров в греблевых узлах, набрастники и ветровые связи установлены по проекту, мауэрлат не смещается при нагрузке рукой. Любое несоответствие устраняется до укрытия крыши.