Вальмовая – это крыша, которая максимально удовлетворяет требованиям эстетичности и оригинальности, гармонично вписывается практически в любой окружающий ландшафт. Более того, ее стропильная система пока самая надежная геометрическая конструкция для защиты дома от ветровых нагрузок.
Основная задача крыши это защита дома от осадков. Чтобы кровля при этом была максимально функциональной, ее проектируют с уклоном скатов для удаления основной массы снега и дождевой воды. При этом вся несущая конструкция стропил должна быть прочной, чтобы выдерживать значительные нагрузки.
Оптимально будет выполнять такую работу классическая двухскатная крыша, либо четырехскатная стропильная система вальмовой крыши: схема возведения подобной конструкции позволяет получить кровлю, которую отличают:
- высокая надежность,
- универсальность,
- долгий эксплуатационный срок,
- обтекаемая форма устраняет эффект парусности, то есть ветровой нагрузки в районе фронтонов.
Типы вальмовых стропильных каркасов
Данный вариант стропильной системы в отличие от классического двухскатного представляет собой «конверт». Кроме двух основных плоскостей скатов, вместо фронтонов собираются два дополнительных, в виде треугольника, это и есть так называемые вальмы. По назначению бывают чердачными и бесчердачными.
Сразу стоит оговорить, что такой вид крыши не подходить для обустройства жилого мансардного этажа, потому как четыре плоскости скатов ограничивают внутренне пространство. Однако при желании можно использовать такие типы конструкций как, датская или голландская.
Пример датской кровли с усеченными вальмами
Полувальмовая кровля голландского типа с жилой мансардой
Вальмовая крыша – это прекрасное решение для строений с оригинальной архитектурой, имеющих возвышения, выступы, различные башенки, мансардный этаж.
В обоих вариантах предусмотрено крышное пространство, которое можно использовать как дополнительное жилое. Наклоны плоскостей кровли при этом не значительно уменьшают полезную площадь за счет урезанных вальм.
- Классический тип такой кровли предусматривает полноценные четыре ската с диагональными стропилами, соединяющими углы постройки с вершиной всей конструкции которую венчает конек, требуемой длинны. При этом используются следующие элементы:
- Висячие стропила со всеми деталями: лежнями, прогонами, затяжками.
- Диагональные.
- Накосные, формирующие контуры плоскостей.
- Еще один вариант – шатровая вальмовая крыша, представляет собой схему стропил, по которой диагональные элементы сходятся в одной точке, формируя собой по форме пирамиду или четырехгранный шатер. Сборка такой конструкции предусматривает использование наслонных и висячих принципов монтажа деталей каркаса.
Идеальный вариант кровельного материала для шатровой крыши будет мягкая битумная черепица, так как большие листы металлочерепицы, или профнастила придется кроить, после чего останется много отходов.
Все типы вальмовой и полувальмовой кровли проектируют с углами наклона плоскостей от 10-12 градусов, до 60. Наиболее оптимально использовать принятые обычные скосы под углом в 25-30 градусов.
Стропильная система вальмовой крыши: схема устройства
Работы по возведению несущего каркаса крыши проводят в следующей последовательности:
- Монтируют мауэрлат.
- В места, где будут расположены стойки укладывают лежень.
- Устанавливают на лежень стойки, строго вертикально, для конькового прогона. При необходимости стойки закрепляют подкосами.
- Для крепления конькового подгона используют уровень и отвес. Качество конструкции полностью зависит от точности установки.
- Монтируют накосные: нижний конец – к мауэрлату, а верхний – к коньковому прогону.
- По той же технологии установки монтируют и промежуточные.
- Монтируются нарожники.
Устройство предполагает следующие несущие конструкции:
- диагональные;
- промежуточные;
- нарожники (угловые).
Установка диагональных частей
Четыре диагональных (накосных) доски направлены к внешним углам и сходятся на коньковом прогоне. Нижние опоры у них могут отличаться – это зависит от материала, которым выстроен дом:
- деревянный рубленный или брусчатый – верхние венцы у сруба;
- каркасный – верхняя обвязка;
- кирпичный (каменный)– мауэрлат, посредством которого сосредоточенная нагрузка от деревянной конструкции распределяется на кладку стен.
- деревянную балку с квадратным сечением (100 х 100мм). Его укладывают либо по центру стены, либо ближе к внутреннему краю и крепят к стене при помощи скруток из катанки (так можно обезопасить строение от сильных порывов ветра). Одним концом скрутку прикручивают к костылю, который вбит в шов кладки (от верха стены на 300 мм), другим крепят к балке.
- Чтобы сохранить свободный доступ к осмотру стропильных ног и , от низа мауэрлата до верха перекрытия чердака оставляют расстояние не меньше 400 мм
- Все места соприкосновения деревянных элементов с кирпичной кладкой изолируют слоем гидроизоляции.
- Верх накосных досок опирается на коньковый брус, представляющий собой – деревянную балку с тем же сечением. Под коньковый брус из-за отсутствия в конструкции этого типа крыши кирпичных фронтонов с шагом 3-4 м устанавливают деревянные стойки (сечение 100 х 100мм), которые нижним концом опираются на лежень.
Его можно уложить:
- при наличии внутренней несущей стены на нее – доска с сечением 50 х 150 мм;
- через столбики кирпича на плиту перекрытия – брус с квадратным сечением 150 на 150 мм.
В любом случае под лежень обязательно укладывают рулонную изоляцию.
- Диагональные стропила по длине больше обычных, кроме того, на них упираются нарожники, поэтому приходящая на них нагрузка в полтора раза больше, чем у обычных. Накосные по этой причине делают спаренными – они состоят из двух сечений обычных рядовых досок.
- Под нее устанавливают опоры (одну-две) в виде стоек из бруса или подкосов (сечение обоих 100 на 100 мм). Таким образом расчетная длина накосной ноги уменьшается. Подкосы упираются в лежень под углом 45°.
Особенности и типы опор
Чаще всего при строительстве домов используют обычную вальмовую схему крыши, реже голландскую или датскую.
Система опоры при сборке крыши может использоваться двух видов:
- Висячая схема стропильного каркаса. Обычно применяется в строительстве небольших построек жилых домов, в которых проектом не предусмотрены внутренние несущие стены. В таком варианте исполнения основные вертикальные опоры устанавливаются на брус перекрытия потолка в один ряд.
- Наслонная. При наличии несущих стен внутри дома можно установить два-три ряда вертикальных опор. Это упрощает сборку вальмовой кровли, за счет присутствия большего количества точек крепления, а также дает возможность сконструировать .
Обратите внимание
При сборке лучше отдать предпочтение последнему варианту, что даст возможность равномерно распределить вес, по всей площади уперев стропила в несколько опор.
Упоры для диагоналей применяются трех типов:
- Стойка. Обычно брус подходящего сечения, установленный с упором по одному из вариантов. Между ней и перекрытием (собственно потолком), обязательно наличие гидроизоляции.
- Подкос. Состоит с двух балок, упираемых своими концами в стойку каркаса, а двумя другими поддерживают сходящиеся диагональные стропила ската. Угол их может варьироваться от 45 до 53 градусов.
- Шпренгель. Это брус, который укладывают на две стены, сходящиеся под углом. На него устанавливают вертикальную стойку, поддерживающую в нижней части накосное стропило. Еще один вариант упора для вальмы, состоит с двух частей шпренгельной фермы, уложенной на углах постройки. А также самого шпренгеля – вертикальной стойки поддерживающей диагональ, с упором на ферму.При небольшом угле строения снеговая нагрузка повышается, поэтому появляется необходимость усилить деревянную конструкцию шпренгелем.При необходимости усиления верхней части используют уже шпренгельную ферму. В этом случае шпренгель (вертикальную стойку) усиливают с помощью двух подкосов.
Шпренгельная установка
Также зависимо от схемы каркаса может использоваться различная система опоры диагональных накосных балок к коньковому прогону.
- Если в конструкции крыши присутствует только один прогон, выполняющий функцию конька, то опора осуществляется непосредственно на его консоли.
- При варианте двух прогонов, и использования в качестве стропильных ног доски, диагональные накосные балки упираются на оба прогона.
- В случае двух прогонов и использования балок в качестве строп. ног, упор осуществляется на оба прогона. В зоне конька диагональные накосные детали имеют в качестве опоры коротыш (прибоина), сшивающий соседние стропила.
Схема упора накосных стропил с упором на коротыш
При этом креплении пятка стропильного элемента подрубается под необходимый угол, в качестве крепежа используются гвозди, а если нужно то и дополнительные хомуты, чтобы усилить соединение.
Противоположный торец диагонали крепят с упором на мауэрлат, или установленную перед этим угловую балку. На этом участке в качестве крепления используются скобы, или гвозди забиваемые через подкладку с деревянной рейки.
Устройство нарожников и промежуточных стропил
Нарожники (угловые элементы) называют из-за укороченной длины стропильными полуногами. Одним концом они опираются на диагональную ногу, а другим на балку-основу. Чтобы нагрузка на накосные от угловых распределилась равномерно, их крепят в разных местах.
- Нижний конец опирается на мауэрлат, а верхний – на коньковый брус. Устанавливают с шагом 1,0-1,2 метра. Сечения рассчитывают, исходя из схемы балки (одно- или двухпролетная), шага и нагрузки от веса снежного покрова и собственно каркаса. Нагрузку от снега рассчитывают с учетом угла наклона.
- Свободную длину промежуточных досок в каркасе ограничивают. При пролете здания:
- 8 — 10 м – под каждую ногу устанавливают одну опору (подкос или стойка);
- 10 — 12 м – две опоры.
- Каждую вторую ногу крепят к стене при помощи скруток (двойная проволока, диаметр – 4 мм), которые с помощью костылей забивают в шов кладки кирпича ниже на 300 мм от обреза стены.
- Промежуточные стропила и мауэрлат соединяют с помощью обратной скобы.
Крепеж нарожников
Нарожники, устанавливают в качестве стропил на диагоналях скошенной кровли. С помощью них формируются сами вальмы, и треугольные участки основных плоскостей крыши.
Установка нарожных деталей осуществляется двумя основными способами:
- Путем врубки. На диагональной делается выборка материала, формирующая гнездо под пятку нарожника. Расположение между ними должно быть минимум 200 мм, при этом с двух сторон вырубку делают так, чтобы она не совпадала.
- С предварительной установкой черепных брусков. В нижней части с обеих сторон диагонального стропила, набивается брус сечением 50×50 мм, по всей длине накосной балки. Нарожники в таком случае подрубают под черепной брусок, и упирают один напротив одного. Такая схема более предпочтительна, так как конструкция получается намного жестче за счет дополнительного упора.
Однако прежде чем приступать к приобретению материалов, а также сборке по выбранной схеме нужно произвести все расчеты параметров вальмовой крыши.
(четырехскатная, шатровая) крыша — один из вариантов конструкции, когда на месте фронтонов сооружаются дополнительные скаты.
Тем не менее, вальмовые конструкции распространены широко , особенно в районах с частой сменой направления ветра.
Получается крыша, со всех сторон имеющая наклонные плоскости, что создает массу выгодных позиций :
- Отсутствие фронтонов делает нагрузку на фундамент меньше, кроме того, она распределяется абсолютно равномерно.
- Ветровая нагрузка на скат значительно ниже, чем на вертикальную плоскость.
- Затраты на отделку фронтонов исключаются из общей ремонтной сметы.
- В декоративном отношении вальмовая крыша выглядит более цельной, собранной.
Недостатком такой конструкции являются :
- Повышенная сложность конструкции стропильной системы.
- Больший расход , что создает дополнительные опасные участки возможных протечек.
- Присутствие распирающих нагрузок на несущие стены, вызывающие необходимость связки нижних оснований скатов.
Основная особенность конструкции стропильной системы шатрового типа является наличие диагональных ребер , связывающих угловые точки кровли с коньковым брусом, который имеет меньшую длину, чем вся крыша (классическая шатровая крыша конька вовсе не имеет, ребра сходятся в одной точке).
В стропильной системе эти ребра называются угловыми, или диагональными. Их наличие требует установки как полноценных стропил , идущих от к основанию — мауэрлату, так и укороченных элементов — нарожников, соединяющих основание и диагональные стропила.
Схема шатровой крыши
Четырехскатная крыша: элементы стропильной системы
Элементы стропильной системы вальмового типа имеют более многочисленный состав, чем при двухскатной конструкции. Стропильная система состоит из таких частей:
- Мауэрлат . Брус, уложенный по периметру несущих стен и являющийся основанием для всей стропильной системы.
- Лежень . Горизонтальный брус того же сечения, что и мауэрлат, расположенный по продольной оси крыши и служащий опорой для стоек прогона. Между перекрытием и лежнем обязателен слой .
- Шпренгель . Элемент, связывающий и усиливающий угловые соединения брусьев мауэрлата. Делается из того же бруса, что и мауэрлат и устанавливается диагонально к нему.
- Затяжка . Связующие элементы, соединяющие параллельные брусья мауэрлата по длинной стороне. Снимают распирающую нагрузку с несущих стен.
- Стойка . Вертикальный элемент, опирающийся на затяжку и поддерживающий коньковый брус.
- Прогон . Коньковый брус.
- Диагональное (угловое, накосное) стропило . Соединяет углы мауэрлата с концами прогона, образуя ребра — места соединения плоскостей кровли.
- Стропила . Наклонные элементы, опирающиеся на мауэрлат снизу и на прогон сверху.
- Нарожники . Это те элементы, которые опираются сверху на диагональные ребра. По сути, это стропила, обрезанные по длине, необходимой в данной точке.
- Подкосы . Усиливающие элементы, распорки, расположенные перпендикулярно стропилам и опирающиеся под углом на затяжки.
Конструкции всех элементов могут иметь отклонения от общепринятой схемы из-за необходимости, вызываемой особенностями проекта данного строения, но схема в целом состоит практически всегда из названных деталей и каких-то радикальных изменений не имеет.
Стропильная система вальмовой крыши: схема и фото ниже.
Схема стропильной системы
Фото стропильной системы
Диагональные стропильные ноги
Элементы стропильной системы, образующие ребра соединения плоскостей скатов, называются диагональными (накосными, угловыми) стропильными ногами.
Строго говоря, диагональные и накосные — не совсем идентичные элементы , поскольку первые крепятся снаружи углов мауэрлата, а вторые — изнутри.
В остальном все свойства одинаковы.
Угловые элементы имеют определенные особенности :
- Длина диагональных стропильных ног значительно превышает длину прямых стропил.
- Диагональные стропильные ноги служат опорой для нарожников по обе стороны соединяемых плоскостей.
Наличие таких особенностей создает повышенную — примерно в полтора раза — нагрузку на накосные стропила по сравнению с обычными. Длина их превышает обычную длину досок , из которых делаются стропила, поэтому для изготовления накосных доски сплачивают — соединяют по пласти в два слоя.
Таким образом решаются сразу несколько проблем :
- Можно делать балки любой нужной длины.
- Возможность использовать один модульный размер материала.
Под диагональное стропило необходимо установить одну или две опоры (в зависимости от длины), причем точка расположения опоры находится не посередине, как казалось бы на первый взгляд, а на расстоянии одной трети-четверти всей длины накосного стропила, считая от верхней точки, поскольку именно в этом участке находится место наибольших напряжений .
Диагональные стропильные ноги
Опоры для диагональных стропил
В качестве опоры для диагональных стропил могут применяться либо подкосы, либо вертикальные стойки из бруса или спаренных досок. Стойка может опираться прямо на перекрытие , через слой гидроизоляции и деревянную подкладку.
Для этого требуется достаточная жесткость и прочность перекрытия. Если таких условий не имеется, то используется подкос, опирающийся на лежень и поддерживающий накосное стропило в заданной точке.
Угол наклона подкоса в данном случае роли не играет , главное — точка соединения, т.е. место сосредоточение нагрузки. При длине накосного стропила до 7,5 м достаточно подкоса от верхней точки максимальной нагрузки, а при длине более 9 м требуется дополнительная стойка в нижней части.
Это может быть либо опора на перекрытие, если оно позволяет, либо опора на шпренгель — т.н. шпренгельная ферма — стойка, укрепленная распорками по бокам.
Опоры для диагональных стропил
Устройство нарожников
В нижней части нарожники — те же стропила, имеют полностью аналогичный способ крепления к мауэрлату , тот же шаг установки. Монтируются строго под прямым углом к основанию , верхняя часть — к угловой стропильной ноге.
Крепление производится минимум на два гвоздя или иных элемента . Верхняя часть нарожника отрезается под нужным углом к горизонту и к диагональному стропилу, для обеспечения более плотного примыкания и гарантии устойчивости к нагрузкам.
Устройство нарожников
Вальмовая крыша над эркером
Эркер — солидно выглядящее и украшающее здание сооружение , представляющее собой небольшую пристройку, выступ в стене, выполняющее, в основном, декоративные функции. Участок крыши над эркером может представлять собой конструкцию любого типа, но чаще всего используется вариант, наиболее подходящий для формы и сечения эркера.
Вальмовая крыша над эркером может иметь примыкающую форму, т.е. являться половинкой вальмовой крыши, комплексом из трех плоскостей. Как вариант, может быть доминирующий купол над эркером, возвышающийся над основной кровлей.
В любом случае, возведение такой конструкции — сложная задача , причем сложность не в техническом смысле, а в проектно-расчетных работах. Сочетание нескольких плоскостей в один ансамбль — проблема комплексная, требующая точных и аккуратной вдумчивой работы.
ВНИМАНИЕ!
Отсутствие опыта в сочетании со спешкой может стать причиной возникновения нестыковок или просчетов, ведущих к нарушениям герметичности кровли и снижению прочности конструкции.
Имеются важные моменты, играющие существенную роль — например, угол наклона скатов эркера должен соответствовать углу наклона основной кровли, длина кобылок также должна гармонировать со всеми свесами крыши .
Основная особенность — сочетание вальмовых элементов с ендовными, поэтому возведение основной стропильной системы должно вестись параллельно или до эркерной , чтобы избежать нежелательных расхождений в геометрии системы.
Вальмовая крыша над эркером
Пошаговая инструкция по монтажу вальмовой стропильной системы
Описание начнется с момента укладки мауэрлата, все предыдущие операции считаются завершенными, перекрытие полностью готово.
Также завершены все расчетные и проектировочные работы.
Имеется подготовленный (высушенный) материал — брус и обрезная доска из хвойных пород, как наиболее подходящих для возведения стропильной системы по всем показателям.
Для правильного монтажа элементов стропильной системы необходимо запастись соединительными элементами , позволяющими некоторое перемещение деталей по отношению друг к другу.
Это необходимо для компенсации усадочных процессов стен, фундамента и самой системы. Особенно важно это для некоторых несущих элементов, опирающихся на мауэрлат .
Подвижки основания при неподвижных соединениях основных узлов могут привести к ослаблению соединений и образованию протечек.
Рассмотрим этапы сооружения вальмовой стропильной системы:
- Монтаж мауэрлата . Брус укладывается на гидроизолированное основание, закрепляется шпильками. При необходимости отрезки соединяются по длине «вполдерева», с усилением соединений гвоздями. Сразу же монтируются затяжки.
- Углы мауэрлата усиливаются шпренгелям и.
- Монтаж лежня . Один или два (в зависимости от проекта) лежня укладываются на гидроизолированное основание.
- Устанавливаются стойки , на которые крепится прогон. Таким образом создается несущий скелет стропильной системы.
- Производится установка диагональных стропильных ног . Сразу же, в зависимости от длины, монтируются подкосы и (или) стойки.
- Монтируются стропила согласно проектных данных . Тут же подгоняются по длине/углу и устанавливаются нарожники. Все элементы по необходимости усиливаются подкосами.
- Стропила в местах крепления к основе и к прогону дополнительно усиливаются скобами , деревянными брусками и прочими крепежными элементами.
Собственно, монтаж стропильной системы на этом этапе завершается. Дальнейшие работы заключаются в создании кровельного пирога, сооружении обрешетки, настиле кровли и т.д.
Следует учесть невозможность полного и подробного освещения всех нюансов и мелочей , от которых зависит качественное и надежное сооружения стропильной системы, поскольку их много и все они достойны отдельного рассмотрения. Тем не менее, общая последовательность отражена достаточно подробно.
Создание вальмовой стропильной системы — процесс не столько сложный, сколько ответственный и опасный тем, что ошибки, допущенные на ранних стадиях, становятся заметны гораздо позже .
Поэтому очень важно перед началом работ составить подробный план работ , обеспечить полное соответствие проекту и все делать как можно более аккуратно. Вся держится на соединениях деревянных деталей, поэтому желательно обладать опытом и навыками работы с деревом.
Без обладания этими познаниями лучше обратиться за помощью к специалистам, так как ответственность стропильной системы за сохранность функциональных качеств всего здания слишком велика.
Вальмовая крыша: чертеж стропильной системы ниже.
Чертеж стропильной системы
Полезное видео
В данном видео вы узнаете всё о стропильной системе вальмовой крыши:
Вконтакте
Вальмовая крыша относится к четырехскатным конструкциям, стропильная система данного типа крыши образует четыре ската, два из которых в форме трапеции своими верхними гранями соединяются на коньковом прогоне, а боковые скаты образуют треугольники. Эти треугольные скаты носят название вальма.
Конструкция вальмовой крыши отличается рядом преимуществ:
- Удобство для создания мансардного этажа;
- Экономичность (с точки зрения расхода строительных материалов);
- Интересный внешний вид.
При этом обустройство данного типа кровли сопряжено с рядом трудностей и требует проведения особых расчетов при планировании системы стропил.
В этой статье
Особенности стропильной системы
Стропильная система вальмовой крыши предполагает ряд отличительных элементов, которые и определяют ее отличительную конструкцию. Знание этих особенностей необходимо для проведения расчетов стропильной системы и ее возведения.
Виды стропил вальмовой крыши
Стропила в конструкции вальмовой крыши разделяются на несколько типов:
- Угловые стропила. Одним краем стоят на мауэрлате, другим должны опираться на одну из оконечностей конькового бруса.
- В симметричной вальмовой крыше предусмотрено 4 угловых стропила, которые формируют вальму. Угловые стропила имеют самую большую длину и потому часто нуждаются в укреплении и опоре;
- Центральные стропила монтируются на мауэрлат и край конькового прогона. Схема данной кровли задействует 4 таких элемента, по паре на каждый трапециевидный скат кровли;
- Центральные вальмовые стропильные ноги разделяют вальмы кровли на две равные части. Устройство стропильной системы вальмовой крыши подразумевает наличие 2 подобных элементов.
- Промежуточные стропильные ноги подобны центральным и монтируются к таким же точкам опоры. Их количество варьируется от размера крыши и длины конька. Если кровля небольшая, они могут отсутствовать.
- Укороченные стропильные ноги занимают свое место в углах крыши. Опирающиеся на мауэрлат и угловые стропила, они меньшего размера по сравнению с другими стропилами размер, который становится меньше к углу.
Элементы усиления системы
Вальмовая крыша относится к сложным кровельным сооружениям, ее стропильная система нуждается в особом усилении. Элементы, отвечающие за прочность кровельного объекта, подразделяются на несколько типов:
- Особого усиления требуют длинные угловые стропила. Их укрепление возможно шпренгелем – угловой балкой, которая представляет перевернутую букву «Т» и нижней частью устанавливается на мауэрлат, а верхней упирается в угловое стропило. Подпор диагональных стропильных ног возможно подкосами с опорой на балки перекрытия или центральный лежень;
- Затяжки скрепляют пары стропил. Они могут дополнительно нести функцию балок перекрытия или помещаться ближе к коньку и быть основой для формирования полотка чердачного помещения;
- Стойки укрепляют коньковый брус. Нижней опорой стоек может быть лежень, если по центру здания имеется капитальная стена для его укладки, или они могут быть установлены на балки перекрытия;
- При длине промежуточных стропил более 4 м их также укрепляют диагональными стойками под углом 45-60° с опорой стропил на балки перекрытия;
- При возведении крыши в регионе с сильной ветровой нагрузкой целесообразно использование ветровой опоры, которая набивается к стропилам со стороны наибольшего ветрового удара.
Расчет стропильной системы
Монтаж вальмовой стропильной системы должен начинаться с расчетов параметров конструкции и чертежа. Основной целью этого мероприятия является выбор правильных материалов, способных нести вес всех материалов, нагрузку ветра и осадков. Главные величины, которые необходимо узнать для построения вальмовой кровли, это угол скатов и высота конька крыши.
Расчет угла наклона скатов и высоты конька
Угол наклона стропильной системы крыши может находиться в пределах 20-60°. Однако, угол меньше 35° не позволит создать под кровлей помещение с достаточной высотой потолка. Поэтому наклон крыши в 20-35° подойдет для хозяйственных построек.
Крыши жилых домов целесообразно устраивать под углом 40-60°. Выбор конкретной величины зависит от погодных условий региона. При снежных зимах лучше выбрать более острую конструкцию – снег с ее скатов будет лучше сходить. При больших ветреных нагрузках кровлю лучше делать более пологой, для избежания ее переворачивания.
Чем больше угол наклона кровли, тем сложнее ее схема и больше расход материалов на ее возведение.
Вычисление угла наклона и высоты конька, которые находятся в прямой зависимости друг от друга, возможно двумя способами:
- Если угол наклона выбран заранее: высота конька вычисляется как величина тангенса угла умноженной на половину ширины кровли;
- При заданной высоте конькового бруса: угол наклона равен высоте коньке, умноженной на 2 и поделенной на ширину здания.
Длина стропил
Размеры всех типов стропил вычисляются с применением теоремы Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Остается разобраться какие значения элементов стропильной системы в каждом конкретном случае будут катетами, а какие гипотенузой.
- Центральные стропила выполняют роль гипотенузы в треугольнике с катетами, равными высоте коньковой балки и половине ширины крыши. Промежуточные стропила, расположенные на трапециевидном скате, имеют такую же длину;
- Величина центральных вальмовых стропил зависит от расположения конька. Как правило, конек равноудален от всех трех стен;
- Для нахождения длины угловых стропильных ног необходимо выбрать треугольник, в котором данный элемент является гипотенузой, а катетами являются центральная вальмовая стропильная нога и половина размера кровли;
- Для вычисления длины укороченных стропил необходимо знать шаг стропил.
Расчет шага стропильной системы
Расстояние между стропилами зависит от ширины дома и планов на подкровельное пространство.
Чем длиннее стропильные ноги, тем короче и шаг.
При планировании теплой комнаты шаг системы будет зависеть от выбранного утеплителя, так как он поставляется в определенных размерах:
- Минеральная вата подразумевает расстояние в 58 см;
- Пенополистирол требует шага в 60 см;
- Полиуретановая пена может использоваться при любом шаге.
На выбор шага влияет и наличие мансардных окон: расстояние между стропилами должно быть на 5-6 см больше ширины оконного проема.
Выбор сечения стропил
В зависимости от полученных данных выбирается материал для стропил. В любом случае предпочтительнее выбрать доски и брусья из хвойных пород деревьев, с влажностью не больше 22% без сучков и трещин. Все деревянные элементы будущей кровли должны быть обработаны специальным антисептиком для защиты древесины от гнили и вредителей.
Сечение стропил находится в зависимости от расстояния между ними и длины пролетов. Приведем общие сведения, рассчитанные для шага в 90 см:
- Длина стропильной ноги менее 3 м – сечение 50*150 мм;
- Менее 4 м – 50*200 мм;
- Менее 5 м – 75*175 мм;
- Менее 6 м – 75*200 мм.
При увеличении шага данные значения будут увеличиваться. Все усиливающие элементы всегда берутся большего сечения. Угловые стропила изготавливаются сдвоенными, так как несут гораздо большую нагрузку, чем остальные.
Площадь кровли
Схема кровли при своем создании требует и учета площади кровли и веса кровельного материала. Площадь вальмовой конструкции складывается из площадей своих простых фигур (треугольник и трапеция). Для расчета площади последней удобнее разбить ее на составные части (квадрат или прямоугольник и примыкающие к нему треугольники).
Расчет площадей фигур происходит по простым геометрическим формулам: площадь треугольника как половина основания, умноженная на высоту фигуры, площадь прямоугольника как произведение его двух сторон. Так как ранее размеры всех элементов системы уже были найдены, этот шаг не вызовет никаких затруднений.
Данные о площади позволят купить необходимое количество кровельного материала (не забудьте прибавить к полученному числу 15% для запаса) и вес кровли. От последнего значения также будут зависеть сечения элементов стропильной конструкции.
Эскиз крыши
Прежде чем приступать к монтажу кровельной конструкции рекомендуем выполнить ее эскиз в масштабе. Этот эскиз будет своего рода макетом и инструкцией по созданию вальмовой крыши:
- Рисуем дом в двух проекция (анфас и профиль) соблюдая все пропорции в масштабе;
- Отмечаем на проекции анфас высоту конька и выбранный угол скатов;
- Определяемся с длиной конькового прогона на проекции дома в профиль;
- На схемах наносим шаг стропил, вычерчиваем все стропильные ноги;
- Дополняем эскиз необходимыми отметками для усиливающих элементов системы.
Данный эскиз не только поможет визуализировать будущую кровлю, но и станет своеобразной инструкцией по ее возведению. Кроме того, данный чертеж поможет определиться с необходимым количеством строительных материалов.
Сложная вальмовая крыша
Схемы сложных вальмовых конструкций, предусматривающих наличие дополнительных элементов типа мансардных окон или эркера, не сильно отличаются от представленной выше. Основные расчеты и порядок формирования стропильной конструкции остается прежним.
При наличии в вальмовой крыше мансардных окон важно учитывать шаг стропильной системы и вычесть площадь окон из общей площади. При создании крыши с эркером, то есть крышей над пристройкой, башней к дому, производится стыковка вальмовой конструкции с какой-то иной: двускатной, шатровой и т.д. Для этого в стропильную систему вносятся необходимые дополнения в виде дополнительных опор для данной пристройки.
Любая сложная многосоставная кровля проектируется и монтируется как соединение простых элементов и данный случай не является исключением. Все дополнительные элементы примыканий к вальмовой крыше должны рассчитаться отдельно и быть внесены в общий план.
Конструкция вальмовой крыши при своем проектировании основывается на достаточно сложных расчетах. От их точности зависит успех в ее возведении и эксплуатационные характеристики. Поэтому так важно не пренебрегать созданием схем и чертежей при обращении к данному типу кровли.
Четырехскатная кровля знакома большинству застройщиков. А вот второе ее название — вальмовая может привести в недоумение даже бывалого строителя. Все дело в треугольных торцевых скатах (вальмах), заменивших вертикальные фронтоны.
Зачем создателям такой крыши понадобилось усложнять конструкцию двускатной кровли, спросите вы?
Для этого есть несколько причин:
- Аэродинамика вальмовой крыши лучше, чем у двускатной. Поэтому она стойко сопротивляется сильным ветрам.
- Треугольные скаты делают кровлю жесткой и надежной.
- Вальмовая конструкция дает возможность установить по периметру здания широкие карнизные свесы, защищающие фасад здания от дождя.
- Эстетика внешнего вида у такой крыши лучше, чем двускатной.
Устройство и разновидности вальмовых крыш
Для того, чтобы понять, как устроена вальмовая четырехскатная кровля, рассмотрим ее основные элементы.
Конструкция вальмовой непроходной крыши
Как видно из схемы основные элементы этой крыши такие же, как и у двускатной. Здесь присутствует коньковый прогон, стропила и мауэрлат для их крепления к стене, стойки, поддерживающие конек и подкосы, разгружающие среднюю часть стропильных ног.
Ветровая балка скрепляет стропила во время монтажа крыши, а кобылки удлиняют их, образуя кровельные свесы. Различия начинаются с диагональных стропил, образующих вальмовые скаты. Короткие стропильные ноги, примыкающие к диагональным стропилам, называются нарожниками. Для уменьшения прогиба длинных вальмовых балок под ними ставят шпренгели. Так называют короткие Т-образные стойки-подставки, врезанные торцами в мауэрлат.
В зависимости от ширины здания и наличия в нем внутренних стен на вальмовых крышах применяются два вида стропильных конструкций:
- висячие;
- наслонные.
Название каждой говорит само за себя. Висячие стропила опираются только на наружные стены. В верхней и нижней частях они соединяются горизонтальными балками-затяжками, обеспечивающими жесткость конструкции. Наслонные стропила в коньковом стыке опираются на вертикальные стойки, в средней части — на подкосы, а торцами ставятся на наружные стены.
Конструктивные схемы висячих и наслонных стропильных систем вальмовых крыш
Кроме классической вальмовой крыши существует несколько ее разновидностей, созданных из соображений эстетической привлекательности:
- полувальмовая 4-х скатная (датская);
- двускатная полувальмовая (голландская);
- шатровая (4 одинаковых вальмовых ската);
- вальмовая с ломаным склоном.
Особенности расчета
Процесс расчета вальмовой крыши можно разбить на три этапа:
- Выбор угла наклона скатов в зависимости от вида кровельного материала.
- Определение длин конструктивных элементов крыши, исходя из чертежей поперечного разреза здания и плана перекрываемого этажа.
- Подбор поперечного сечения и шага стропил по их длине с учетом сорта используемой древесины и нормативной снеговой нагрузки региона строительства.
Угол наклона скатов зависит от материала кровли. Поэтому делая схему стропильной конструкции, нужно учитывать рекомендуемое нормами его минимальное значение (в градусах):
- для шифера — 22;
- мягкой черепицы — 11;
- металлочерепицы — 14;
- профнастила — 12;
Для кровли из водонепроницаемой мембраны угол наклона скатов может быть любым. Отталкиваясь от минимально допустимого значения уклона, его фактическую величину выбирают в зависимости от назначения чердачного пространства.
Если под вальмовой крышей будет обустроено жилое помещение, то ее скаты должны иметь угол наклона, обеспечивающий возможность комфортного передвижения в пределах «жилой зоны».
Фактическую длину конструктивных элементов крыши проще всего определить, начертив стропильную систему в удобном для измерений масштабе.
Зная длину стропил, их шаг и поперечное сечение можно найти в таблице. Здесь указана зависимость геометрических размеров стропил от сорта древесины и величины снеговой нагрузки региона строительства.
Подбор сечения стропил и их шага в зависимости от длины, сорта древесины и снеговой нагрузки
Данной таблицей можно успешно пользоваться и в «обратном порядке». Выбрав шаг и сечение стропильных балок, сорт древесины и величину снеговой нагрузки, вы легко найдете максимально допустимую нормами длину стропил.
Поперечное сечение балки мауэрлата должно быть не меньше сечения стропильной ноги. Чаще всего оно составляет 10х15 см, 15х15 см или 15х20 см. Сечение конькового бруса, как правило, равно сечению стропильных ног.
Для обрешетки используют доску толщиной 25 мм, набивая ее с интервалом, рекомендованным для выбранного кровельного покрытия. Для монтажа сплошного настила по каркасу крыши используют плиту OSB толщиной 12-15 мм.
Особенности монтажа
В интернете циркулируют суждения о том, что монтаж вальмовой крыши очень сложен и трудоемок. В этом есть доля истины, но, по своей сути, сборка этой конструкции мало чем отличается от строительства обычной двускатной кровли.
Вальмовая крыша для беседки – бесценный опыт сборки
Процесс устройства стропильной системы вальмовой крыши включает несколько этапов:
1. По периметру стен укладывается мауэрлат. В данном случае его ставят на стальные шпильки с резьбой, заделанные в кладке, и затягивают гайками. На участках стыковки (на углах дома и в местах сращивания) на мауэрлате выбирают посадочные плоскости, срезая половину балки.
2. Дальнейшая последовательность работ зависит от ширины перекрываемого пролета (площади крыши). Этот момент нужно учесть на этапе составления чертежа или схемы крыши.
Без стоек, поддерживающих коньковый брус можно обойтись в том случае, если ширина здания (пролет) меньше 7,5 метров. При ширине дома от 6 до 7,5 метров висячие стропила в верхней части нужно связать ригелем (балкой сечением 50х100 мм).
Если ширина строения невелика (до 6 метров), то для обеспечения жесткости стропильной системы будет достаточно нижних затяжек (балок перекрытия).
Уложив мауэрлат, на торцевых стенах отмечают центральную ось. По ней выставляют две крайние стойки и крепят их временными подкосами к балкам перекрытия. Если здание перекрыто панелями, то по ним укладывают центральную балку (сечение такое же, как у мауэрлата). На ней фиксируют нижние концы крайних стоек.
Начальный этап монтажа – установка вертикальных стоек под конек
Промежуточные стойки расставляют с шагом 1-2 метра. Если дом перекрыт балками, то стойки можно монтировать на них, фиксируя скобами или саморезами.
3. На стойки укладывают коньковый брус, отмечают на мауэрлате места установки стропильных ног и монтируют их. Для крепления стропил к мауэрлату используют врубку (делают вырез на стропильной ноге для более плотного контакта).
Врубка стропильной ноги в мауэрлат повышает надежность стыка
4. Вальмовые (накосные, диагональные) стропила нижним концом фиксируют к мауэрлату, а другим — к месту стыковки конькового бруса и крайних рядовых стропил.
После этого к ним крепят короткие стропильные ноги (нарожники).
Тот, кто хочет сделать вальмовую крышу своими руками, должен помнить, что главное внимание здесь уделяется качеству сборки узлов. Очень ответственно нужно подойти к установке конькового бруса, стыковке диагональных стропил с коньком и с нарожниками.
Стык нарожника с вальмовым стропилом
На больших крышах стандартной длины бруса (6 метров) не хватает для изготовления цельного диагонального стропила. Поэтому его собирают из двух частей, надежно фиксируя их между собой.
Свесы вальмовой кровли делают, набивая на стропильные ноги обрезки бруса или толстой доски (кобылки), выходящие за периметр стен на 50-100 см.
Закончив монтаж стропильной системы, к ней прибивают обрешетку и настилают кровельный материал.
Крыши вальмовой конструкции обретают все большую популярность среди владельцев частных домов. Это – неудивительно, так как подобная схема отличатся целым рядом неоспоримых достоинств эксплуатационного свойства, а кроме того – смотрится очень оригинально, придавая дому особую эстетичность.
Некоторых домовладельцев, ведущих самостоятельное строительство, возможно, отпугивает то, что стропильная система вальмовой крыши выглядит слишком сложной. Да, она, безусловно, не столь проста, как или обычная двускатная щипцовая крыша. Тем не менее, и эта стропильная система вполне подчиняется законам геометрии, и произвести ее предварительный расчет – вполне возможно. Монтаж, конечно же, потребует определённого опыта в плотницкой работе, но с хорошими помощниками, а еще лучше – с квалифицированным консультантом, можно взяться и за это масштабное мероприятие.