Стропильная система вальмовой крыши – основы расчета и этапы монтажа

Устройство вальмовой крыши. Монтаж стропильной системы.

Одной из распространенных кровельных систем является вальмовая крыша, характерным отличием которой является наличие четырех скатов, два из которых имеют вид треугольника, а два трапеции.

Если же все стороны треугольные, то такая крыша называется шатровой и применима для здания, все стороны которого имеют одинаковую длину.

Конструктивные особенности вальмовой крыши

Наличие четырех скатов, наклоненных к каждой стороне дома, обеспечивают конструкции обтекаемую форму и, соответственно, высокую сопротивляемость ветровой нагрузке. Поэтому в регионах с частыми и сильными ветрами такая конструкция является весьма распространенной.

Но если снега выпадает очень много, а угол наклона при этом высокий, то возможно его схождение лавиной. В этом случае для обеспечения безопасности людей лучше предусмотреть установку снегозадержателей, которые смогут регулировать этот процесс.

С классической двускатной крышей вальмовую кровлю роднит наличие двух длинных боковых скатов , а отличает отсутствие фронтонов, вместо которых устраиваются две наклонные треугольные плоскости, направленные к карнизу.

Еще одной конструктивной особенностью является наличие двух вершин , для соединения которых укладывается конек , но в шатровых крышах его нет, так как все вершины треугольников сходятся в одной точке.

Если же вальма (треугольный элемент крыши) делается только в верхней части конструкции, то такая кровля называется полувальмовой.

Особняком можно выделить «датские крыши» , характерным признаком которых является то, что в верхней трети крыши имеется маленький фронтон с опорой на стропила.

Это позволяет рационально использовать эти конструктивные особенности, например, для устройства окон или вентиляционных элементов. Большие преимущества предоставляются владельцам домов, остановившим свой выбор на такой кровле при обустройстве мансардного уровня.

Почему крыша вальмовая?

Непосредственно слово «вальм» имеет финское происхождение и буквально переводится как «стог сена». В конструкции такой крыши вальмой чаще всего называют треугольный элемент кровли, который примыкает к торцевой части здания.

Но встречается и другое определение вальмы, исходя из которого так называют ребра, то есть конструктивный элемент кровли, образуемый двумя смежными плоскостями, чаще всего треугольной и трапециевидной.

Таким образом получается, что вальмовыми можно называть крыши, скаты которых ограничены такими ребрами и, соответственно, такую кровлю можно считать противоположной другой форме конструкции – ендовой, в которой также имеется наклонное «ребро», но не с внешним углом, а с внутренним.

Карнизная часть вальмовой крыши всегда имеет небольшой свес, который придает завершенный вид кровле и выполняет функцию защиты стен дома от осадков. А другое альтернативное название — четырехскатная крыша — совсем простое, полученное по числу скатов.

Элементы вальмовой крыши

Но, несмотря на достаточно простую по форме конструкцию, устройство вальмовой крыши является делом достаточно сложным, особенно в случае самостоятельного выполнения работ.

И главная проблема связана, прежде всего, с возведением стропильной системы, которая не имеет вертикальных опор.

Ее конструкцию составляют два вида знакомых геометрических фигур:

• трапеция, форма которой зависит от соотношения конька и карнизного свеса,
• треугольник, который становится альтернативой фронтону, но в отличие от него обязательно устраивается под определенным углом к горизонту таким образом, чтобы он формировал вместе с трапециевидными элементами общий угол.

В большей мере именно в такой конструктивной особенности крыши и состоит основная сложность при ее возведении, так как использовать для этого обычный способ, каким устраивают скаты, не получится из-за того, что коньковый элемент не перекрывает полностью дом по длине.

Для создания опоры для стропильных ног вальм их соединяют с углами конька, а в итоге получаются своеобразные диагонали, на которые впоследствии следует установить разные по длине стропы, называемые нарожниками , один конец которых монтируется в районе карниза, а второй – к коньку.

Возведение вальмовой крыши выполняется из элементов:

• конька, выполняющего функцию сопряжения всех элементов кровли и основной несущей оси конструкции;
• угловых накосных стропил, соединяющих брус конька и карнизные углы кровли. Являются основными несущими элементами в количестве 4 единиц;
• стропил, количество которых зависит как от конфигурации, так и от размеров крыши. Отличительной чертой является то, что их длина неодинакова. Опираются на угловые балки перекрытий или специально установленный мауэрлат и крепятся к угловым стропам (ногам);
• каркаса, рядового и промежуточного. Элементы первого устанавливаются на коньке и спускаются к карнизу, промежуточные также начинаются в верхней части крыши, на коньковом брусе, а заканчиваются на мауэрлате, но следует учесть, что используются только для трапециевидных элементов кровли, на вальмах их нет.

Вальмовая крыша своими руками пошагово, видео:

Как правильно выполнить расчет вальмовой крыши?

Расчет начинается после того как будет определен угол наклона будущей крыши и измерена ее площадь . Для первого параметра определяющими факторами являются ветровые нагрузки в той местности, в которой возводится дом, и вес кровельного материала.

Для регионов с сильными ветровыми нагрузками выбор меньшего угла наклона является правильным решением, но в этом случае объем подкровельного пространства соответственно сократится, что не позволит создать мансарду или полноценный чердак.

Мембранная кровля, хоть и не является самой популярной для такой формы крыши, не имеет никаких требований к углу наклона.

Рассчитать площадь вальмовой крыши несложно при условии, что все размеры известны. Далее используются знания из курса геометрии, а именно определяются суммы площади двух равных трапеций и треугольников. Можно использовать и более простой путь – онлайн-калькуляторы , но первый вариант предпочтительнее, так как в нем можно учесть все нюансы конструкции.

Важно при определении длины следует руководствоваться не размерами самого дома, а длиной карниза, так как крыша предполагает наличие небольшого свеса. Полученные данные важны и при покупке материалов, но в этом случае надо учитывать, что некоторые из них укладываются с нахлестом.

Стропильная система вальмовой крыши: как сделать расчет?

Самым ответственным моментом при конструировании вальмовой крыши является возведение стропильной системы , которая является несущей конструкцией для кровельного материала и должна выдерживать его вес, а также быть достаточно надежной для того, чтобы сопротивляться внешним воздействиям: ветру, осадкам и т. д.

Даже если планируется, что будет возводиться вальмовая крыша своими руками, расчеты лучше доверить проектировщикам.

На первом этапе определяется, какую общую нагрузку должна выдержать стропильная система, при этом в расчет принимаются максимальные значения как по весу самой конструкции, так и совокупной массе кровельного покрытия вместе с изоляционными материалами. Учитывается также и воздействие ветра, осадков, высота дома и т. д.

В результате определяется нормативная нагрузка на 1 м 2 , но у стропил размеры линейные. Поэтому при шаге, равном 1 м, за единицу принимается нормативная нагрузка, полученная в результате вычислений. Если шаг отличается в какую-либо сторону, то применяется поправочный коэффициент.

При устройстве стропильной системы важно учесть, что сначала следует выполнить расчеты для каждого ее элемента отдельно, так как каждый из них может подвергаться различной нагрузке, например, ветреная и подветренная стороны. До того как приступить к работе, на основании полученных расчетов выполняется чертеж конструкции, в котором обозначаются все основные точки:

1. расположение конькового бруса;
2. положение стропильных ног;
3. длина свеса;
4. расположение промежуточных стропил и накосных элементов.

Для удобства можно использовать специальные расчетные схемы или таблицы , в которых приведены соотношения размеров элементов между собой. Но все же без соответствующей подготовки самостоятельно можно и не справиться, особенно без уверенных знаний по геометрии.

Монтаж вальмовой крыши: особенности проведения работ своими руками

1. Монтаж вальмовой конструкции крыши, как и любой другой, начинается с возведения стропильной системы . Но в этом случае имеются некоторые существенные различия. До начала всех работ должны быть поставлены вспомогательные леса , представляющие собой небольшое возвышение для работы мастера.

2. После этого можно приступать к монтажу первого элемента – конькового бруса , который крепится к предварительно возведенным вертикальным опорам, расположенным установленных с шагом 3-5 м.

Далее устанавливается мауэрлат , который служит для того, чтобы равномерно распределить нагрузку кровли на несущие конструктивные элементы дома. Располагается он по центру внешней стены или со смещением к внутреннему краю.

3. После того как установлен и закреплен мауэрлат, можно приступать к монтажу диагональных стропильных ног , которые соединяются с внешними углами, и накосных, закрепляемых с внутренней стороны.

Фиксируются с опорой на мауэрлат и диагональную стропу, при этом крепление выполняется на разной высоте.

4. Следующий этап – установка подкосов , которые крепятся под диагональными опорами под углом в 45°. Затем можно приступать к монтажу промежуточных строп , которые имеют две точки опоры: наверху к коньку, нижним краем к мауэрлату.

Они устанавливаются с определенным равномерным шагом, который в среднем составляет от 1 до 1,2 м . Для усиления конструкции промежуточные стропила через один элемент дополнительно фиксируются к несущей стене дома с помощью металлических скруток или скоб.

Как установить стропильные ноги ровно и в одной плоскости? Видео:

Усиление стропильной системы и обрешетка

Для этого используется способ выполнения надрезов на брусе в соответствующих местах.

Далее следует подумать о дополнительном укреплении всей конструкции, например, с помощью шпренгеля – специального бруса, устанавливаемого между плечами мауэрлата и обеспечивающего большую надежность для стропильных ног. Для повышения несущей способности конструкции могут использоваться специальные стойки , которые соединяют перекрытие и стропы.

Также на прочностные характеристики кровли влияет и выбор материала для изготовления обрешетки, для которой лучше всего использовать доски, но, в зависимости от вида выбранного материала и веса, можно остановить выбор и на брусе с сечением 40?40 или 50?50 мм .

Шаг обрешетки может быть практически любым и определяется видом кровельного материала. Например, для мягкой черепицы рекомендуется сплошная обрешетка, в иных случаях можно ориентироваться на шаг от 20 до 50 см .

Все виды пиломатериалов, используемые при возведении стропильной системы и обрешетки, должны предварительно обрабатываться антисептиками и антипиренами, но также важно выбирать сухой материал, чтобы не допустить деформации конструкции и нарушения ее линейных размеров.

Выбор кровельного материала часто определяется желаниями и вкусом владельца здания, но все же учитываются конструктивные и архитектурные особенности дома, окружающий ландшафт, цена, вес, сложность монтажа и другие факторы.

Кроме того, для создания комфортных условий для проживания следует позаботиться и об устройстве полноценного кровельного пирога с тепло-, паро-, звуко- и гидроизоляционными слоями.

И небольшой совет: если все же решено возводить вальмовую крышу своими руками, то для облегчения задачи можно на основе предварительно выполненного чертежа заказать ее изготовление . Конечно, стоимость несколько вырастет, но ненамного, так как дополнительно придется оплатить только услуги специалистов, а материал все равно придется приобретать.

При таком варианте, строго следуя чертежу и соблюдая все расчеты, справиться с работой уж точно получится.

Стропильная система вальмовой крыши: конструкция и монтаж

Вальмовая крыша, пожалуй, самый популярный вид четырехскатной кровли. Она подходит для перекрытия частных домов большой и малой площади, бань, даже беседок. Узнаваемую геометрию ей придает стропильная система вальмовой кровли, совокупность опорных элементов, работающих как каркас.

Сложность данной конструкции заключается в большом количестве составных частей и узлов крепления, требующих особых навыков и опыта. Эта статья ответит на вопросы о том, из чего она состоит, какие материалы используют для строительства, а также как выполняют монтажные работы.

Конструкция вальмовой крыши

Вальмовая крыша относится к четырехскатному типу, то есть образована из четырех скатов, плоскостей, имеющих одну общую сторону. Два ската, заменяющие собой фронтоны, называют вальмовыми или торцевыми, они имеют треугольную форму. А два других, в виде трапеций, обозначают термином фасадные. Линия, в которой сходятся все четыре ската – конек, самая высокая часть крыши. Конструкция вальмового типа состоит из:

1. Вальмовых скатов, которые имеют форму треугольника, располагаются на месте, принадлежащем фронтонам.
2. Фасадных скатов трапециевидной формы.
3. Конька, линии, которую образуют верхнее соединение стропильных пар, вершины вальмовой крыши.
4. Свеса, выступающей за пределы периметра дома части крыши, образованной за счет длины стропильных ног или кобылок. Он защищает поверхность стен от талой и дождевой воды.
5. Стропильной системы вальмовой крыши, каркаса несущего и распределяющего вес кровельной конструкции.
6. Кровельного материала, покрытия, которое настилают на стропильные ноги вальмовой крыши для защиты от атмосферных осадков.
7. Водостока, системы отведения воды, скапливающейся на крыше. Он состоит из желоба, водоприемной воронки и водосточной трубы и переносит влагу с поверхности крови к ливневой канализации.
8. Снегозадержателей, элементов, не дающим снежным массам, накопившимся на крыше, обрушиваться и травмировать проходящих мимо людей.

Виды стропильной системы

Стропильная система вальмовой кровли может быть трех типов, в зависимости от того, как располагаются стропила:

• Висячего. Это означает что стропила имеют опору на две точки: в верхней части на коньковый прогон, а в нижней на мауэрлат. Висячая стропильная система испытывает нагрузки на прогиб, сжатие и распирание. Все эти силы оказывают на нее дестабилизирующее действие, поэтому необходимы дополнительные компенсирующие элементы – затяжки, ригели, бабки. Они усложняют конструирование и монтаж вальмовой крыши, поэтому опытные кровельщики советуют отказаться от висячих стропил, если есть такая возможность.
• Наслонного. При таком типе стропильной системы вальмовой крыши, стропила имеют опору на три точки: вверху на конек, в середине на стойку, а внизу на мауэрлат. Стойки устанавливают на внутренние несущие стены. Дополнительные вертикальные опоры снижают прогиб стропильных ног и ликвидируют распирающие усилие. Поэтому наслонную систему считают надежнее и устойчивее висячей, а кроме того более простой в монтаже.
• Комбинированного. Этот термин означает что стропильная система состоит из чередующихся наслонных и висячих элементов. Это возможно, если в качестве опоры для стойки используют не внутреннюю несущую перегородку, а столб или колонну. Крыша получается открытого типа, то есть все балки и стойки не скрыты обшивкой, а видны.

Важно! При помощи висячей стропильной системы можно перекрыть строение не больше 6 метров шириной. Использование наслонных стропил с одной дополнительной опорой увеличивает это расстояние до 12 м, с двумя – до 18 м.

Используемый материал

Стропильная система крыши вальмового типа состоит из множества составных частей, которые отражает чертеж, они изготавливают из следующих материалов:

Из металла. В таком случае используют уголки и двутавры из оцинкованного металла. Это прочный, коррозионностойкий, долговечный материал, который выдерживает большие нагрузки. У металлических стропил есть ли два существенных минуса – значительный вес и высокая стоимость. Поэтому используют металл в строительстве крыши крайне редко, особенно в частном домостроении.

Из древесины. Чаще всего применяют дерево твердых хвойных пород, например, сосны. Преимущества очевидны – легкий вес, невысокая цена, простота в обработке. Слабое место деревянной стропильной системы – это подверженность гниению, действию микроорганизмов и вредителей. Однако, эта проблема решается обработкой антисептическими составами. Кстати, те, кто заботится о пожарной безопасности, применяют еще антипирены.

Правильно обработанное и подготовленной дерево – прекрасный материал для изготовления стропильной системы. Работать с ним гораздо проще, он не требует специального инструмента. А приятная цена позволит снизить затраты. Тем более металлический каркас крыши могут позволить себе лишь те, кто уверен в запасе прочности фундамента.

Элементы системы

В зависимости от площади и особенностей планировки дома, стропильная система вальмовой крыши приобретает различные виды, но основу ее составляют следующие элементы:

1. Мауэрлата, представляющего собой брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм. Его задача – равномерное распределение веса кровельной конструкции по периметру несущих стен. К мауэрлату крепят нижние части стропильных ног.
2. Лежня, изготовленного из бруса толщиной 100 мм и более, который выполняет функции мауэрлата на внутренних несущих перегородках. На лежень монтируют стойки.
3. Конькового прогона, деревянный брусок, на который опираются верхние части стропильных ног. Его соединяет собой вертикальные стойки.
4. Диагональных стропил, формирующих ребра вальмовых скатов. Их крепят таким образом, что они продолжают конек и расходятся к углам дома. Всего в вальмовой крыше четыре диагональных стропильных ноги, их крепят к коньковом прогону и мауэрлату. Эти стропильные ноги имеют большую длину и подвергаются большим нагрузкам, поэтому их толщина должна быть в два раза больше рядовых.

Рядовых стропил, которые служат опорой трапециевидных скатов. Для изготовления используют доски размера 50х150 мм или 100х150 мм. Верхняя часть рядовых стропильных ног опирается на коньковый прогон, а нижняя на мауэрлат. Шаг между ними берется 60-120 см, на его размер оказывает влияние применяемый утеплитель и вес кровельного материала.

Нарожников, укороченных стропил, прикрепляемых одной стороной к диагональным, а другой к мауэрлату. Расстояние между нарожниками не должно превышать 70-80 см, а размеры пиломатериала не имеют особого значения, так как нагрузка на них не велика.

Стоек, то есть вертикально расположенных опор из бруса. Стойки устанавливают на лежень, они подпирают стропильную ногу в средней части или коньковый прогон в зависимости от характера использования чердачного помещения.

Затяжек, горизонтальный перемычек между ногами каждой стропильной пары. Затяжки стягивают стропила, снимая распирающую нагрузку на стены. Расположенную высоко у конька затяжку называют ригель, а низкорасположенную используют как балку перекрытия.

Подкосов, подстропильных ног, которые располагают под углом к стропилам для уменьшения их прогиба под собственным весом.

Шпренгелей , вертикальных подпорок диагональных стропил. Конструкции с вертикальными стойками и горизонтальными схватками называют шпренгельные фермы.

Обратите внимание! Некоторые элементы стропильной системы вальмовой крыши имеют значительную длину. А стандартный размер пиломатериалов из дерева ограничен шестью метрами. Чтобы выйти из этой проблемной ситуации, кровельщики изготавливают клееные или наборные стропила, составленный из двух или трех частей.

Монтаж мауэрлата

Монтаж мауэрлата – отправная точка создания стропильной системы для вальмовой кровли. Правильная установка обеспечит надежное основание для стропил. Во время строительства дома из бруса или бревна роль мауэрлата выполняют верхние венцы. В сооружениях из кирпича, газосиликатных блоков его крепят следующим образом:

• На верхнем срезе стен налаживают опалубку и заливают бетонный, усиленный арматурой пояс, в который вмуровывают металлические шпильки.
• Мауэрлатный брус обрабатывают антисептиком глубокого проникновения и изготавливают в нем отверстия под шпильки. При чем расположение отверстий рассчитывают таким образом, чтобы они не совпадали с местами крепления стропильных ног, а находились между ними.
• После застывания бетонного пояса, которое происходит в течении 2-3 дней, на него монтируют гидроизоляцию. Эти функции обычно выполняет сложенный в два соя рубероид.
• Мауэрлат укладывают на гидроизоляцию и притягивают металлическими шпильками.

Обратите внимание, что большое количество отверстий снижают прочность мауэрлата, провоцируют появление трещин, дефектов, снижая его опорные функции. Запомните, в мауэрлате никогда не выполняют выпилы под стропила, нарушать его целостность нельзя!

Этапы сборки

Результат расчета, произведенного вручную или программой, фиксируют, создавая чертеж, котором отражают размеры и взаимное расположение элементов стропильной системы, а затем начинают собирать ее согласно следующему плану:

• Устанавливают мауэрлат и лежень описанным в предыдущем пункте способом. На лежень монтируют стойки, чтобы не сохранить их вертикальное расположение используют временные подкосы, углы проверяют строительным уровнем. На стойки с помощью металлических уголков или гвоздей прикрепляют коньковый прогон.
• Если этого требует проект ставят подкосы из бруса. Верхнюю часть приколачивают гвоздями у середине стропил, а нижнюю к стокам.
• Устанавливают диагональные стропила. Осуществляют двойную врезку под углом 45 градусов, присоединяя их к коньку гвоздями. Нижнюю часть ноги крепят к мауэрлату подвижным соединением по типу ползуна.

Усиливают диагональные стропила шпренгельными фермами. Стягивают смежный стороны мауэрлата схваткой, упирая в нее нижнюю часть шпренгеля. Верхнюю часть подставляют под диагональные стропила.

Монтируют рядовые стопила. Сначала устанавливают фронтальную и тыльную пару ног, между ними натягивают тросик и, выравнивая по нему, укладывают остальные.

Устанавливают нарожники. Берут одну доску, примеряют, размечают на ней выпилы под мауэрлат и диагональные стропила. Половину нарожников изготавливают по этому лекалу, а остальные в зеркальном отображении. Прикрепляют с помощью гвоздей или уголков. Концы стропил оставляют неподрезанными.

Между диагональными стропилами натягивают нить и подравнивают стропила таким образом, чтобы их длина формировала свес 40-50 см. Монтируют ветровую доску.

Настилают обрешетку. Схема обрешетки выбирается согласно рекомендациям к конкретному типу кровельного материала. Для мягкой, рулонной кровли изготавливают сплошную из листов ОСБ, а для металлочерепицы и профнастила подходит решетчатая обрешетка.

Грамотный расчет, подробный чертеж и качественная установка – залог долгой службы и надёжности стропильной системы крыши.

Видео-инструкция

Стропильная система вальмовой крыши

Вальмовой называют крышу с четырьмя и более скатами, образующую скаты с одинаковым наклоном как с торцовых, так и фронтонной стороны постройки. При этом такая крыша более сложна по конструкции, чем обычная двускатная, но лучше сопротивляется ветровым нагрузкам.

Конструктивные особенности вальмовой крыши

Наиболее характерный элемент вальмовой крыши – стропильная система. Она состоит из элементов, показанных на иллюстрации.

• Конек или коньковый брус – наиболее нагруженная часть конструкции, на которое опираются стропила (стропильные ноги).
• Стойки поддерживают конек, воспринимая нагрузку от веса кровли и передавая ее на стены здания.
• Угловые (накосные, наклонные) стропила формируют характерную геометрию крыши.
• Балки, образующие стропильную систему, делятся на короткие (укороченные, нарожники) и длинные – центральные и промежуточные. При этом с учетом строения кровли, представляющей собой состыкованные детали – две равнобедренных трапеции по длинным сторонам и два равнобедренных треугольника по коротким – длинные стропила идут вниз от конька, а короткие – от накосных стропил.
• Все доски опираются на нижний брус (обвязку или мауэрлат) или непосредственно в кладку стены, как показано ниже.

Следует обратить внимание, что для жесткости и прочности конструкции центральные промежуточные стропила (те балки, что сходятся к концам конькового бруса по треугольным и трапецевидным скатам) соединяются. Промежуточные и укороченные элементы такой связи не имеют.

При описании устройства стропильной системы вальмовой крыши используются также термины:

• лежень – это несущая балка, используемая для установки подпорок (стоек) конькового прогона. Она опирается на расположенную внутри дома капитальную стену;
• мауэрлат – прямоугольная рама, уложенная поверх наружных стен дома и связанная с ними. Служит место для крепления концов стропил, длинных и укороченных;
• шпренгель – дополнительная стержневая конструкция, усиливающая основную несущую стропильную систему, обычно устанавливается под диагональными стропильными ногами;
• подкосы и раскосы – наклонные балки, усиливающие основную конструкцию и придающие ей жесткость.

Различные названия элементов связано с использованием отечественных и переводных терминов.

Положение центральной стены, на которую будет смонтирован лежень, может дать различное опирание стержневой системы. При этом, как показано на иллюстрации, количество и расположение усиливающих конструкцию элементов, зависит от величины прогонов. Симметричная кровля более удобна в расчете и монтаже, поскольку не требует уточнения смещения приложенной нагрузки.

Расчет элементов вальмовой стропильной системы

При расчете стропильной системы вальмовой крыши учитываются такие данные:

• планируемый скат кровли. Зависит от снеговых и ветровых нагрузок в регионе;
• высота конька – связана с углом ската и наличием/отсутствием под кровлей эксплуатируемых помещений (мансарды, чердака);
• материалы стропильной системы и кровельного покрытия;
• необходимость утепления кровли. С учетом запланированного теплоизолирующего материала рассчитывается расстояние между стропилами.

Информацию для расчета можно найти в СНиПах, на сайтах производителей кровельных и изолирующих материалов.

Расчет угла ската кровли, высота конька

Вид вальмовой кровли в разрезе позволяет зримо представить базовые элементы расчета: высоту конька, угол ската и длину заложения (прогона). Цифры на иллюстрации предложены условно, с учетом часто встречающихся для частных домов средних размеров величин.

В зависимости от того, что является необходимостью – получение под кровлей мансарды (чердака) требуемой высоты или соблюдение приемлемого для погодных условий региона ската кровли, при расчете ориентируются либо на высоту конька, либо на угол наклона.

Подробно нюансы выбора уклона кровли в зависимости от погодных условий (количества осадков и ветровых нагрузок) рассмотрены в статье. Для практического же расчета следует использовать подходящие для частной застройки углы скатов 25…45 градусов (для вальмовых крыш обычно не применяются более крутые склоны) и равное влияние ветра на все скаты вальмовой крыши.

Порядок расчетных действий:

1. определение зоны расположения здания по снеговым и ветровым нагрузкам (используются карты РФ с соответствующим делением на зоны и указанием нормативной нагрузки на квадратный метр кровли);
2. расчет снеговой нагрузки с учетом коэффициента наклона кровли (0,7 для 25…60 градусов, интерполируется в зависимости от угла наклона);
3. расчет ветровой нагрузки с учетом этажности и окружения здания;
4. суммирование полученных нагрузок;
5. проверка соответствия расчетных данных допустимым;
6. определение высоты конька с учетом ширины здания и полученного угла ската;
7. проверка полученной высоты желаемому способу эксплуатации подкровельного пространства;
8. при несоответствии высоты конька необходимой высоте помещения изменение угла ската из допустимого диапазона и повтор пунктов 2…8.

Пример расчета высоты конька

Для здания, расположенного в районе Уфы (снеговая зона 5, ветровая 2) с предполагаемым углом ската 30 градусов и общей шириной 8 м, расположенного в зоне частной малоэтажной (до 10 м) застройки высота конька составит:

Для устройства мансардного помещения такой высоты недостаточно.

Однако угол ската даст сравнительно небольшую нагрузку на кровельную конструкцию. Нагрузка от снега составляет исходных данных (уклон 30 градусов) 320 кг/м.кв., от ветра – 42 кг/м.кв. При коэффициенте 0,7 для снеговой нагрузки и 0,65 (высота строения до 10 м, зона частной застройки) суммарная нагрузка на стропильную конструкцию составит:

Такой уровень нагрузки позволит использовать деревянные стропила и другие элементы конструкции, не увеличивая затраты на строительство.

Расчет длины конькового прогона

Определить длину конька (конькового прогона) можно на основании выбранного угла ската и длины здания. Учитывается также нагрузка на конек от выбранного типа стропил. При висячих стропильных конструкциях две встречные балки опираются на мауэрлат и друг на друга. Вверху они скрепляются более или менее жестко или опираются на коньковый прогон. Если в доме есть внутренняя несущая стена, на которую допустимо через лежень смонтировать стойки для конька – нагрузка на него от стропил распределяется лучше и заметно уменьшается. В упрощенном виде можно сказать:

• при ширине дома более 7 метров желательно дополнительное опирание конькового прогона (на лежак через стойки);
• при длине здания свыше 10 метров необходимо проверять коньковую балку на прогиб (расчет требует минимальных знаний сопромата и сведений о собственном весе кровли – стропильной системы, тепло- и гидроизоляции, покрытия – и снеговых нагрузок).

Обычно длину конькового прогона рассчитывают графически, используя свойства геометрических фигур.

Пример расчета длины конька

Для уже использованных значений (угол ската 30 градусов, ширина дома 8 м и длина 12 м) длина конька составит:

Где MN =H x ctg α, то есть угла ската. Таким образом при высоте конька 2 м и угле 30 градусов MN = 3,45 м.

Тогда L = 12 – 2 х 3,45 = 5,1 м.

Расчет длины центральных стропильных ног

Накосные стропила также рассчитываются на основании тригонометрических формул. Для начала определим длину промежуточного стропила, она одинакова для трапецевидного и треугольного скатов. Зная высоту конька и расстояние от его конечной точки до свеса крыши, используем теорему Пифагора, то есть определим длину гипотенузы прямоугольного треугольника CMN при известных катетах СM и MN:

CN 2 = СM 2 и MN 2 = 2 2 + 3,45 = 15,9 м, то есть CN = 3,98 м.

По тому же принципу рассчитываем длину диагонального стропила:

Для укороченных стропил решаем ту же задачу с учетом шага размещения стропильных балок и, соответственно, уменьшением катетов треугольника. Обычно точные расчеты стропил вальмовой крыши не производятся, длина подрезается «по месту».

При выполнении расчетов важно учитывать тип узлов опирания стропильных ног друг на друга, на конек, на мауэрлат и давать запас на длину стропил.

Расчет сечения стропил и шага между ними

Опирание стропил на балки вальмовой крыши происходит с разным шагом в зависимости от снеговой нагрузки, сечения элементов конструкции и выбранного сорта и породы древесины. Традиционно для стропильных систем выбирают сосну 1…2 сорта.

Учитываются также длины стропильных ног. Это необходимо, чтобы подобрать такое сечение, которое позволит избежать прогиба балки и/или продемонстрирует необходимость установки подкосов.

Для упрощения расчетов сечения стропил используются онлайн-калькуляторы.

Полученные в одном из таких калькуляторов итоговые данные выглядят следующим образом:

Здесь под вальмами понимаются треугольные участки кровли.

Следует отметить, что ширина свеса (заходящая за пределы мауэрлата часть кровли) и шаг, а также сечения стропил и досок обрешетки выбраны средними для таких габаритов здания. При выборе иных значений в исходные данные необходимо вносить корректировки.

Способы крепления стропил вальмовой крыши

На иллюстрации ниже представлено несколько современных способов крепления стропильных балок к мауэрлату.

При этом используются способы с запилом балки по месту (или предварительно, с вспомогательными опорными элементами и накладками-кобылками для удлинения стропил и увеличения свеса по мере необходимости.

Укороченные стропильные балки к диагональным крепятся немного иначе, поскольку нагрузка на них снижена и обычный способ монтажа не подходит.

Крепления балок в коньковой части также имеют отличия. Выбор конкретного способа зависит от навыков работы строителей, имеющихся крепежных материалов и планируемого типа гидроизоляции.

Связка диагональных стропил, конька и промежуточных стропильных брусьев особенно ответственна, поскольку этот узел обеспечивает жесткость всей конструкции.

Монтаж обрешетки

При устройстве обрешетки следует учитывать плотность ее настила, сечение выбранной доски и последовательность создания гидро- и теплоизоляционного слоя. Это отдельные большие темы, требующие всестороннего освещения, поэтому в рамках данной статьи следует учесть:

• расположение досок или планок обрешетки на углах кровли (по диагональным стропилам) должно совпадать;
• количество, сечение и способ установки обрешетки зависит от выбора кровельного материала и изолирующих слоев;
• устройству обрешетки следует уделять не меньшее внимание, чем монтажу стропильных конструкций.

Заключение

При любой конструкции стропил вальмовой крыши правильно устроенная система легко выдерживает нагрузку от собственного веса и атмосферных осадков. Однако сложность построения схемы вальмой кровли и расчет стропильной системы требует работы профессионалов, то же самое касается и монтажа. Браться за самостоятельный расчет и возведение такой крыши стоит только при наличии достаточного опыта строительства.

Стропильная система вальмовой кровли

Конструкция кровли имеет важный аспект при возведении здания. Ведь надежная защита жилья от влаги – это залог комфорта жильцов и обеспечение сохранности дома. В нынешнее время в сфере строительства большую популярность приобретает вальмовая крыша. Рассмотрим её стропильную систему.

На конструкции такой крыши можно увидеть четыре ската. Сами вальмы имеют треугольную форму. Главным преимуществом такой конструкции является небольшой расход материалов на ее сооружение, при этом результат получается вполне эстетичным.

Характерные черты вальмовой крыши

Вальмовая кровля не самая простая в плане проектирования и сооружения. Её схема может быть выполнена в нескольких вариациях. В любом случае после возведения такой крыши заказчик получает большое чердачное пространство, которое может быть переоборудовано в мансардный этаж. Такая кровля имеет четыре ската, два из которых – трапецеидальные, а остальные – треугольные. Эта конструкция была разработана для получения хороших аэродинамических показателей, то есть влияние ветровых нагрузок существенно снижено по сравнению с другими видами крыш.

Если сравнить вальмовую крышу с обычной двускатной, то для вальмовой стропильной системы требуется точный расчет и проектирование. Эта система требует инженерных знаний при проектировании. Здесь нужно правильно распределить все раскосы, кронштейны, крепления и подпорки.

Основные принципы стропильной системы

Устройство стропильной системы вальмовой крыши не многим отличается от устройства стропил двускатной, но все же есть некоторые важные нюансы.

1. Одно из главных правил – использование древесины хвойных пород деревьев. Чтобы технология соблюдалась по всем правилам, то перед возведением крыши нужно весь лесоматериал тщательно обработать и просушить. Влажность древесины не должна превышать двадцати процентов.
2. Издержкой конструкции является вероятность того, что понадобятся стропила большой длины, которые бывает сложно найти. Когда не удается найти нужный материал, проводят сращивание стропильных ног. В этом случае нужно соблюдать все инженерные нормы, разработанные на чертеже.
3. Обязательным этапом подготовки материала для строительства является антисептическая обработка. Ее осуществляют за несколько дней до использования стропил.

Устройство стропильной системы включает:

• накосные элементы (устанавливаются по направлению к диагоналям или к углам проемов стен)
• нарожники;
• трапеции элементов ската;
• ригели;
• подкосы и стойки;
• шпренгели;
• прогоны и лежни.

Большое силовое воздействие приходиться на диагональные накосные стропила. Они выполняют роль опоры для нарожников – стропил, укороченных по длине. В случае, когда ширина строения составляет более 4,5 метров, стропильные компоненты крепят несколькими элементами, после этого они становятся составными изделиями.

Для предотвращения возникновения распоров на участках, где происходит взаимодействие нижней опоры с плоскими стропильными элементами, делают горизонтальный уровень. Тогда можно применять такие виды взаимодействия с опорой:

• на нижнюю опору, на верхние венцы или на обвязку верхнего типа;
• на балку, врезанную в дополнительный брус на нижней опоре.

Если врезаться в нижнюю опору, то она существенно потеряет прочность и это будет нецелесообразно. Лежень играет роль опоры для подкосов и стоек, поэтому его монтируют на кирпичные столбы или на внутренний проем стены. Практикуется еще один вариант – крепление методом подгона подкладок, которые изготавливаются из дерева.

Правила возведения вальмовой конструкции

Строительство вальмовой крыши обязательно должно проводиться с учетом расчетов и разметок. Для увеличения экономического эффекта при планировании бюджета на строительство расчеты являются ключевым аспектом возведения. Итак, для того, чтобы узнать длину и площадь стропил нужно:

• рассчитать толщину конька и провести разметку расположения первого конструктивного элемента;
• провести разметку осевой линии по верхней части карниза, определить положение коньков бруса;
• уложить один конец измерительной рейки на размеченную линию, другой – на линию боковых стен, таким образом определить место расположения промежуточного стропила;
• применить измерительную рейку для расчета длины стропильного свеса;
• повторить описанный алгоритм для остальных стен и выяснить места установки всех коньковых брусов и стропил.

Чтобы строительство четырехскатной вальмовой крыши было правильным и качественным, нужно запастись терпением. Работы начинают с проведения разметки, при этом учитывают все основные правила возведения кровли. Для снижения погрешностей в измерениях и увеличения продуктивности процесса используют измерительную рейку. Ее можно изготовить и самостоятельно, использовав фанеру и металлические планки, шириной около 50 мм.

Чтобы облегчить все расчеты, применяют специальную таблицу коэффициентов для строительства вальмовой крыши. Эта таблица создана с учетом углов наклона, длины промежуточных и угловых стропил. Применяя данные из таблицы можно за короткое время выполнить все необходимые расчеты длины стропил и зафиксировать полученные данные в бюджете на строительство.

Разметка мест, где будет проводиться фиксация стропил, проводиться с особенной точностью. Процедура включает в себя отметку ключевых точек на нижней обвязке здания и по центрам бруса конька. Именно там будет уложены центральные стропила.

Доски для стропильной системы должны иметь не меньше 50 мм толщины. Важно учитывать тот факт, что они должны выдерживать нагрузки от снега, ветра, а также удерживать собственную массу.

Как можно укрепить конструкцию?

Геометрические формы дома непосредственно влияют на варианты укрепления вальмовой крыши. Среди основных способов укрепления конструкции выделяют такие:

• установка шпренгели со стойкой на угол кровли (выполняет роль подпорки для стропил);
• установка стоек под перекрытиями в случае, если площадь кровли очень большая;
• использование сдвоенных балок для длинных диагональных стропил.

При строительстве четырехскатной вальмовой крыши нужно брать во внимание кроме расходов всех кровельных материалов, и пиломатериалы, необходимые на стропила, мауэрлаты, обрешетку и прочие элементы в конструкции. Помощь специалистов будет очень кстати.

Вальмовая крыша своими руками — разметка крыши, расчет стропильной системы и особенности монтажа

Пример четырехскатной вальмы

Крыша — это один из самых важных элементов в любом доме. Она является опорой и защитой от разных не дуг, например: дождь, ветер, солнечные лучи и т.п.

Самый простой и классический вариант вальмовой крыши — это когда она имеет два ската, а по торцам присутствуют фронтоны.

Данный вид отличается от других, своим строением. Такая крыша имеет два дополнительных ската, которые удалены от её торца.

А вальмовая называется потому, что скаты имеют треугольную форму, отсюда и пошло название. Но так же, существует несколько видов вальмовой крыши, всего их три:

Шатровая крыша. Данный вид использует только для квадратных построек.

Её особенность заключается в том, что все скаты равны. И самое главное то, что все вальмы должны расходиться в разные стороны под одинаковым углом, это обязательно.

Ломаная крыша. Данный вид крыши имеет тяжелую конструкцию, но при этом очень красивый и эстетичный вид. Состоит она и множества скатов, причём скаты эти разного размера. Что бы возвести данную крышу надо потратить немало усилий на расчёты. Но благодаря неоднократным постройкам профессиональных строителей, все расчёты сделаны заранее. В итоге ломаную крышу, можно устанавливать по готовым разметкам.

Полувальмовая — данный вид предназначает собой, укрыв верхней части ската, а не полностью, как обычно.

Первичная разметка вальмовой крыши

Разметка стропильной системы

Что бы построить вальмовую крышу, надо знать несколько аспектов, особенности её конструкции и все узлы соединения.

Конёк — это деревянный брус. Он располагается посередине и является крепежом, для всех деревянных деталей.

Угловые стропила. Выдерживают большой вес, в итоге изготовляются из такого же бруса, что и коньки. Крепятся с одной стороны к коньку, с другой к углу дома, случаются моменты, когда и выходит за угол здания.

Промежуточные центральные стропила. Берут свой ход от концов конькового бруса, после переходят по всем скатам и вальмам, и выходят на стены дома.

Промежуточные. Выполняют все те же функции, что и промежуточные центральные стропила, только данный вид не затрагивает вальма.

Короткие. К коньковому брусу никогда не крепятся. Бывают абсолютно любой длины. В свою очередь, крепятся они к угловым стропилам, причём, обязательно, всё должно быть под одинаковым углом.

Для построения вальмовой крыши очень важны некоторые пункты, а именно, расчёты, чертежи, разметка и т.п. Всё эти аспекты должны быть максимально точными и без погрешностей. Всё потому что именно от них зависит соотношение длины вальм и скатов.

Самая первая, проводимая линия — это коньковый прогон. Иными словами — это осевая линия, которая проходит по верхней части обвязки и торца дома.

Следующим шагом нужно равномерно поделить коньковый брус, и начать устанавливать первые элементы стропильной системы.

После чего, надо сделать место, где будет находиться остальные элементы стропильной системы. Для этого надо взять замерную рейку, один её конец приложить к уже готовым, размеченным линиям, а второй к боковой стене.

Чтобы рассчитать длину стропильного свеса, нужно следующие. Нужно взять рейку и расположить её с двух концов, а именно: один — на свес кровли, второй, на внешний контур стены.

Следует заметить, что расположены они будут межу двумя элементами: боковой стеной и верхней части обвязки.

Таким же способом необходимо работать и на остальных трёх углах. Это позволит узнать все размеры центральных стропил и торцы конькового бруса.

Есть один совет, который очень помогает. Так как абсолютно все элементы стропильной системы — треугольники, для всех выше перечисленных расчётов очень поможет теорема Пифагора.

Замерная рейка — зачем она нужна и как используется?

Таблица коэффициентов расчета промежуточного и углового стропила

Чтобы построить вальмовую крышу, нужно потратить немало усилий и желания. В том числе и сделать множество замеров и разметки.

Так вот, чтобы не путаться где что, все замеры предлагается записывать на мерку, данный инструмент, избавит любого человека от использования рулетки.

Бывают такие моменты, когда встречаются одинаковые размеры, и вот что бы не измерять их множество раз, нужна рейка.

Также она будет учитывать все погрешности и на деле уже будет без них. В итоге получаются абсолютно точные размеры, готовые для нанесения.

Чтобы всё получилось замерную рейку следует изготавливать из ДСП или бруса, но самое главное, чтобы толщина равнялась 5 см, это нужно для того, чтобы при замерах на большом расстоянии мерку было хорошо видно.

Так же, есть один очень важный элемент для точной разметки. И это таблица коэффициентов стропильной системы. По данной схеме можно определить длину стропильных ног, причём абсолютно точно.

И самое главное, при кровле вальмовой крыши, использовать данную таблицу — это обязательно. Всё потому, что она даёт очень точные расчёты.

Приведём пример расчёта

Для начала, следует измерить горизонтальную проекцию промежуточного стропила. После посмотреть данные в таблице и определиться, что дальше делать.

Измерять длину нужно обязательно по нижней линии. (от одного конца конькового бруса, до другого конца, его крепления)

Таким же самым образом находится длина свеса. Только тут ещё можно, по желанию, воспользоваться теоремой Пифагора: a 2 +b 2 =c 2 , это при том, что а и b — горизонтальная и вертикальная линия.

Накосные угловые элементы вальма

Особенности накосных стропил и угловых элементов

В самом конце следует сделать разметку между угловыми элементами крыши и всеми промежуточными.

У вальмовой крыши есть свои особенности, а именно: она имеют косой срез, к которому крепится коньковый брус.

А вот, что касается конькового бруса, то он имеет два среза для креплений угловых элементов. Чтобы рассчитать накосное стропило надо сделать следующие:

Для начала, найти угол постройки, и от него начать отмерять длину до стропила.

В данном случае стропила — это произведение квадратов длин проекций центральных стропил.

Что бы узнать точную цифру, полученный размер нужно умножить на число — коэффициент (из таблицы) данная цифра и будет длина накосного.

Другие особенности возведения

Варианты опирания стропил

Один из самых важных и в тоже время, простых правил — это то, что коньковый бурс и все стропила должны быть изготовлены из одинакового материала.

К примеру, если коньковый брус 5 см, то и все элементы стропил должны быть 5 см.

Это нужно для того, что бы крыша была прочной на долгие года.

Иначе, со времен каркас будет проседать и деформироваться, а это вртяли кому то надо.

К тому же с одинаковыми размерами, будет очень легко делать все возможные замеры.

Помните: короткие стропила крепятся к угловым, а не так, как при возведении обычной крыши — к коньковому брусу. Но, также надо серьёзное внимание уделить углам коротких стропил, они должны совпадать полностью с углами остальных.

Что касается высоты, то, в принципе, она может быть абсолютно любой. Только вот, желательно, не очень низкой. Иначе в таком случае, придётся устанавливать дополнительную опору, которые будут держать крышу, а это дополнительное время и силы.

Чтобы вальмовая крыша стояла долгие годы, нужно использовать только качественный брус, высушенный и хвойных пород.

Это достаточно крепкий материал, который простоит долгие годы. Также нужно не забыть, про пропитку крыши, это нужно сделать обязательно, иначе она будет подвергаться природным неприятностям.

И последний совет, чтобы построить вальмовую крышу, нужно потратить немало усилий и времени, и то, это ещё не гарантирует успеха. Надо быть действительно профессионалом своего дела, чтобы получилось всё качественно.

Перед работой, обязательно нужно прочитать весь теоретический материал и быть в курсе всего.

По возможности найти помощников, которые смогут чем-то помочь.