Соединение стропил вальмовой крыши. Вальмовая крыша своими руками – устройство стропильной системы. Руководство по возведению вальмовой кровли

Загородные участки не отличаются большими размерами. Поэтому многие строят дома малой площади и увеличивают жилое пространство за счет создания на чердаке дополнительных жилых помещений. Это возможно, если правильно выполнить устройство стропильной системы вальмовой крыши.

Такая кровля выполняется в виде четырех скатов. Два из них – это классические боковые в виде трапеции, и еще два треугольные на торцах крыши. В отличие от шатровой крыши, где все четыре ската сходятся в одной точке, у вальмовой имеется две вершины, соединенные между собой коньком.

Вальмовая крыша с четырьмя скатами

Именно боковые треугольные фронтоны, которые выполняются с уклоном, и называются вальмами. Двухскатная крыша также имеет треугольные торцевые фронтоны, но располагаются они строго вертикально, у вальмовой крыши эти скаты наклонены, что является отличительным признаком этого вида крыш.

Двускатная вальмовая крыша

Вальмовой крыша называется в том случае, если торцевые скаты, начинаясь от конька, доходят до наружной стены, то есть, до карниза. Но встречаются варианты, когда скат прерывается и в одном месте переходит в вертикальную плоскость. Тогда подобная крыша называется полувальмовой или голландской.

По способу монтажа и использованию различного материала такие кровли можно отнести к разряду сложных конструкций. В целом конструкция вальмовой крыши состоит из мауэрлата, конькового бруса, стропил – угловых, коротких и промежуточных.

Мауэрлат – это деревянный брус, монтируемый по всему периметру дома на самом верху стен. Он служит для правильной передачи и распределения нагрузок, оказываемых ветром, снеговым покровом, весом кровли и самой на несущие стены здания. Этот элемент является связующей верхней обвязкой для стен, выполненных из штучных материалов – кирпича, бетонных блоков.

Мауэрлат вальмовой крыши

Для стен из бревна или бруса мауэрлат не устраивается. Его роль выполняют верхние венцы сруба.

Коньковый брус является тем главным элементом стропильной системы, который соединяет все скаты крыши в единую конструкцию. Он должен быть одинакового сечения со стропильными ногами. В противном случае в дальнейшем может возникнуть перекос всей стропильной конструкции и крыши в целом.

Угловые стропила, называемые по-другому накосными либо диагональными стропилами – базовые силовые детали, соединяющие углы коробки здания с коньковым брусом. Для их изготовления потребуется доска, равная по толщине коньковому брусу. Одним концом она крепится к коньку, вторым опирается на мауэрлат. В зависимости от проекта крыши используется различное количество таких стропил, но не менее четырех.

Угловые стропила вальмовой кровли

Короткие стропила могут быть различными по длине, но при сборке конструкции крыши они все выводятся под одним углом и располагаются параллельно промежуточным стропилам. Когда производится необходимый расчет их количества, прежде всего, учитывают площадь всей крыши. Одним концом короткие стропильные ноги соединяются с угловым стропилом, а другим опираются на наружную стену здания.

Центральные стропила устанавливаются верхним концом на коньковый брус, нижним опираются на несущие стены дома. Как правило, их расчет такой: три с одной стороны крыши и столько же с другой, но при конструировании стропильных систем для домов большой площади допускается увеличение их количества.

Промежуточные стропила – это элементы, одной стороной монтируемые на коньке, а второй опирающиеся на мауэрлат. На вальмовых скатах их обычно не используют, поскольку вся площадь закрывается короткими стропилами. Расчет сечения и количества промежуточных элементов производится исходя из несущей способности стропильной конструкции и вида кровельного материала.

При больших размерах здания потребуется установка дополнительных укрепляющих элементов в виде подкосов и вертикальных стоек, поддерживающих коньковый брус, и шпренгельных конструкций, чтобы исключить провисание диагональных стропил.

Стропильные системы в этих видах крыш выполняются в различных вариантах. Например, если вальмовый скат не доходит до конька, вследствие чего наверху образуется вертикальный маленький фронтон треугольной формы, то такая крыша носит название – голландская.

Голландская вальмовая крыша

Также выделяются шатровые кровли. У них все четыре ската одинаковой формы, а боковых фронтонов в таких конструкциях попросту нет. Вальмы в этом варианте представляют собой треугольные поверхности, уклон которых выполнен под одним углом с другими скатами. Как правило, используются такие системы для строений, имеющих в проекции площадь в форме квадрата. В группе вальмовых крыш есть полувальмовые мансардные кровли, четырехскатные, щипцовые, многощипцовые и двухскатные.

Шатровая кровля

Кроме этого, существуют ломаные кровли, состоящие из скатов различных размеров, угол наклона у которых разный. Подобные конструкции весьма сложны в устройстве, также сложно произвести и их расчет. Поэтому встречаются они нечасто, но нужно заметить, что они имеют очень привлекательный вид. Оценить эффектность крыш с ломаной конструкцией стропильной системы вы можете на видео, где также рассказывается об особенностях их сооружения.

Устройство вальмовых стропильных систем начинается с разработки их проекта. Правильный и грамотный проект позволит собрать крышу в короткие сроки. Оптимальный выбор угла наклона скатов определяется в зависимости от климатических условий:

• В регионе, где преобладает ветреная погода, угол наклона должен быть меньше, это позволит снизить нагрузку от ветра на крышу.
• При более снежных зимах угол наклона скатов, наоборот, увеличивают, чтобы лед и снег не скапливались на крыше.

Проект вальмовой стропильной системы

При выборе угла наклона стропил, соответственно, проводится и расчет необходимого количества материала. И если для обрешетки практически во всех случаях расчет производится исходя из общей площади кровли, то количество и сечение угловых и коротких стропил рассчитываются отдельно, в зависимости от выбранного типа крыши.

Кроме климатических особенностей региона, при выборе угла наклона учитывается тип кровельного материала:

• Если используется наборный материал, например, шифер или металочерепица, то чтобы не увеличивать нагрузку на стропила, угол лучше сделать не менее 22°.
• При использовании рулонных покрытий учитывается количество слоев. Чем их больше, тем меньше можно сделать наклон скатов.
• Устройство большего угла наклона скатов позволяет использование кровельного материала – профнастила, но в расчет при этом берется высота профиля. Угол наклона при этом может варьироваться в диапазоне от 20 до 45 градусов.

Выбор угла наклона кровли по материалу

Правильный расчет угла наклона крыши начинается с определения торцевой оси здания на верхней обвязке. После этого необходимо отметить середину конькового бруса, в этой точке будет располагаться центральная стропильная нога. Затем необходимо определить место расположения следующего промежуточного стропила, для чего отмеряется расстояние, соответствующее расчету распределения промежуточных стропильных ног. В большинстве случаев оно не превышает 70–90 см.

Длина стропил определяется так, чтобы их нижний конец выступал над наружной стеной на 40–50 см, а верхний упирался в коньковый брус.

Аналогичный расчет проводится на всех четырех сторонах крыши для вычисления расположения промежуточных стропильных ног на коньковом брусе. Пример их правильного расположения показан на фото.

При проектировании вальмовых крыш можно использовать два вида стропил – висячие и наслонные. Висячие опираются только на стены здания, передавая все распорные нагрузки мауэрлату. Если предполагается устройство мансарды, то дополнительно потребуется установка стяжек из металла или дерева, которые укладываются на несущие стены здания и впоследствии служат основанием для устройства перекрытия. На фото видно, как устраиваются мансардные вальмовые крыши с висячей стропильной системой.

Мансардная вальмовая крыша с висячей стропильной системой

Наслонные стропила применяются, если для них есть опора в виде колонн или внутренних несущих стен. При конструировании системы допускается чередование двух типов стропил. Там, где внутренние стены исполняют роль опор, крепятся наслонные, а в других местах висячие.

Крепление стропил в основном осуществляется путем устройства запилов (седел). Но их глубина не может превышать четвертой части ширины стропильной доски. Для того, чтобы запил был одинаковым на всех ногах, необходимо сделать шаблон. Кроме этого, элементы стропильной системы крепятся с применением металлических уголков, саморезов, гвоздей. Крепление также может производиться скобами, болтами и шпильками.

Крепление элементов стропильной системы вальмовой крыши

При монтаже мауэрлата не забудьте проложить слой гидроизоляции по верху стен. Если стены выложены из кирпича, то в последних рядах кладки устанавливаются закладные детали для дальнейшего крепления мауэрлата. Подобные крепления могут быть изготовлены в виде вертикальных шпилек или болтов, устанавливаемых с шагом не больше полутора метров.

Вальмовые кровли – это сложные конструкции, но это нисколько не снижает их популярности. Несмотря на сложность возведения, они дают возможность устроить дополнительное жилое помещения в чердачном пространстве, а если провести качественное , то можно эксплуатировать ее и в зимнее время.

Сложно назвать более важную часть здания, чем крыша. Её выбирают с учетом погодных условий и материалов, которые должны обеспечить ей долговечность и надежность. Само собой разумеется, что привлекательность внешнего вида кровли тоже играет не последнюю роль. При всем разнообразии сегодняшнего выбора необычность крыш вальмового типа заслуженно ставит их на одно из первых мест по приданию привлекательности любому из частных домов.

Что это такое?

Вальмовая крыша состоит из двух наклонных поверхностей, которые имеют формы трапеций, плюс пару скатов меньшей длины, которые выполнены в форме наклонного треугольника.

Основные сложности при обустройстве традиционных вальмовых крыш приходятся на стадию возведений стропильных конструкций, которые состоят из накосного, рядового и наружного стропил.

Вальмовые кровли прекрасно сопротивляются ветровой нагрузке и в общем обладают высокими эксплуатационными характеристиками.

На стадии проектировки нужно соответствие:

• выбора оптимального материала для обустройства кровельной конструкции;
• определения интенсивности осадков, характерных для места постройки;
• установки средних и максимальных показателей сопротивления ветрам.

Учитывая приведенные выше показатели, можно рассчитывать оптимальное значение угла наклона скатов и высот кровельной конструкции.

Чтобы выполнить расчеты и составить проект, можно воспользоваться услугами специалиста или подобрать проекты в открытом источнике. Имея должные навыки, упомянутые мероприятия проводятся самостоятельно.

Особенности

Крыша, про которую идет речь, сконструирована своеобразно. Больший скат используется на любой крыше, но короткий делает такую конструкцию достойной внимания.

Конструкция кровельной системы такова, что скаты не компенсируют вертикальную проекцию здания в длину, а остающаяся свободная площадь заполнена при помощи двух коротких вальм.

Если пробовать составить схему вальмовой кровельной конструкции самостоятельно, нужно пользоваться разметочной рейкой и таблицами Пифагора.

Опорой для стропил крыши вальмового типа служит так называемый «мауэрлат» и коньковые балки.

Состав кровельного «скелета» следующий:

• Опорное основание (мауэрлат). Изготавливается из бруса 100х150 мм либо 150х150 мм. Это зависит от конструкционных особенностей дома. Крепеж мауэрлата в горизонтали обеспечивается четырьмя укосинами, которые придают всей структуре жёсткость. Мауэрлат изготавливают из толстого бруса и крепят к верхнему торцу стены с помощью шпильки либо нагеля.
• Стойки устанавливают вдоль центральной оси перекрытий по их длинным сторонам и укрепляют с помощью временных подпорок. Впоследствии к ним крепят коньковые брусы. Высоту их выбирают в зависимости от углов наклона ската. Соответственно, стойки тем выше, чем меньше углы между стропильными ногами.
• Коньковый брус – это верхние горизонтальные перекладины, которые лежат на стойке и служат в качестве опор стропил. Коньковые брусы крепят к стойке, они служат опорами основного стропила.
• Основное стропило имеет опору на мауэрлате и коньковом брусе и закреплено на них специальными стальными оцинкованными пластинами.
• Диагональное , или накосное стропило идет от конца коньковых брусов к углу зданий. Временное крепление стойки убирают, когда все диагональные стропила установлены.
• Нарожник крепится снизу к мауэрлату, а сверху – к накосным стропилам. Используются как продолжение плоскости основного ската. Имеют промежуточные расстояния, как и между стропилом.

• Шпренгель. Идёт от укосины мауэрлата к диагональному стропилу и обеспечивает усиление кровли.
• Подкос. Нужен для усиления сопротивляемости кровли ветру. Теоретически устанавливается с наветренной стороны (от «розы ветров»). Практически же подкос используется с любой стороны.
• Обрешётки. Выполняются внутри по стропильной ноге и определяют базу кровельного «пирога». Конструкции стропильных систем включают некоторые важные элементы со строго определёнными функциями для каждого.

Плюсы и минусы

Преимущества:

• Если сравнивать с двухскатной кровлей вальмовая сопротивляется ветру минимально. Из-за всех наклонных скатов ветер не давит на фронтон.
• Конструкция имеет большую жесткость из-за наличия углового ребра, соединяющегося на опорных балках коньков.
• Имеются выступающие свесы, которые дополнительно защищают стены.
• Большая эстетическая привлекательность.

Недостатки:

• сложные расчеты и монтаж;
• дороговизна;
• маленькое чердачное помещение;
• отсутствие мансарды;
• солнечный свет проникает только через специальные окна.

Виды

Рассматривая типы вальмовых крыш, необходимо учитывать их разновидности, выбор которых влияет на устройство стропильных систем.

• Классический тип. Диагональные ребра опираются на опорные балки коньков, свесы расположены на одном уровне по высоте. Фронтон треугольный, скат – трапециевидной формы.
• Шатровый тип. Опорная балка конька отсутствует. Диагональное ребро смыкается концами в одной точке, к ребрам примыкает рядовое короткое стропило. Так строят крыши, если здание в вертикальной проекции представляет собой квадрат.
• Полувальмовый тип. Фронтоны вертикальные, в них устанавливают оконные проемы. Существуют две разновидности полувальмового типа – голландская и датская.
• Ломаный вальмовый тип (мансардный четырехскатный). Представляет наибольшую сложность при строительстве, поскольку скаты разной площади и имеют различные углы наклона. Такой тип дает возможность рациональной организации внутреннего подкровельного пространства и позволяет придавать крыше необычную внешность.

Также выделяют еще несколько типов крыш -одноэтажный, двухэтажный, кукушкой, эркером, Г-образный.

Как выбрать?

Вопрос выбора типа вальмовой кровли зависит только от предпочтений владельца, а точнее – от толщины его кошелька. Скажем, двускатные окна обойдутся не дешевле, чем обычные, а металлочерепица на крыше веранды будет дороже другого материала.

Расчет

Рассчитывают стропильную систему, учитывая следующие предпосылки:

• Ветровые нагрузки. Чем сильнее ветер – тем положе делают скаты, что, в свою очередь, усиливает всю конструкцию.

• Осадки. Чем больше их выпадает, тем отвеснее делают скаты, избегая излишнего веса снега/дождя, который собирается на крыше и создает давление на стропила.

• Тип материалов, из которых изготовлена кровля. Это необходимо учесть на стадии проекта.

• Утепление кровли. Здесь расстояние между стропилами будет зависеть от того, какова ширина полосы материалов, с помощью которых будет производиться изоляция.

Наклоны углов скатов определяют заложения стропила. Соответственно, заложения промежуточных стропил рассчитывают так:

• верхняя обвязка стены торца маркируется осевой линией;
• потом вычисляют полтолщины балки конька и наносят линию определения первого центрального промежуточного стропила;
• потом совмещают окончание рейки и линию маркированного центра промежуточного стропила;
• маркируют другой конец рейки внутренней линией сторонней стенки;
• получают точку, которая и будет заложением промежуточного стропила.

Пропорцию длины стропила и его заложения рассчитывают при помощи коэффициента, который находится в зависимости от углов скатов. Длины стропильных ног определяют посредством перемножений закладки на коэффициент.

Этапы и тонкости монтажа

При покупке материала для кровли необходимо знать ее общий метраж. Обычно для этого ее общую площадь условно разбивают на части в форме простых геометрических фигур и делают расчеты на каждую.

Таким образом заранее определяются финансовые затраты на кровельный материал и на строительство и определяется нужда в обустройстве и точная конфигурация обрешеток.

Как итог – появится схема-чертеж стропил.

Разработать предварительную схему возможно и своими руками, а вот чертежи предпочтительнее доверять специалисту. Нужно иметь в виду, что сложная конфигурация кровли требует точного выполнения расчетов стропил и материала. Все эти детали сильно повлияют на цену и время выполнения монтажа.

В чертежи должны входить указания назначений материалов, места их установок и способы крепежа. Самые важные фрагменты стропил стоит выносить в отдельные чертежи и описывать их в деталях.

Изготовление чертежа-схемы может стать опорой для изготовления заготовок и последующего монтажа.

Подготовка

Заготовка стропил – это самый сложный и трудоемкий этап, потому что существует:

• необходимость обеспечить заданный угол стропильной ноги;
• разная длина нарожника (короткого стропила);
• наличие диагонального стропила (накосного), которому уделено специальное отношение.

Накосное стропило несет более значительные нагрузки, чем основное, по этой причине требует изготовления из материала более высокого качества. Также длины диагонального стропила превышают стандартные.

Во избежание покупки разного пиломатериала применяют сращивание (спаривание) обрезных досок, чтобы получить заданную длину.

Технология сращивания имеет следующие плюсы:

• получают неразрезные балки заданной длины;
• увеличивают прочность диагональных стропил по причине больших (удвоенных) сечений;
• упрощается расчет и покупка материалов (унифицируются размеры длины и сечения);
• появляются возможности использовать доски, которые предназначены формировать рядовые стропила

Мауэрлатом называют деревянные брусья с большим сечением (100х100 и 100х150 мм), которые монтируют вдоль периметра дома. Для него используют древесину высшего качества.

Особенности монтажа мауэрлата в том, что брус соединяют по длине внахлест, а не встык, а к стене он крепится, используя множество соединительных областей с основанием стен. Места соединений усиливают с помощью металлических скоб.

Мауэрлат служит базой стропильной ноги и ему необходима защита от намокания. Поэтому стена от бруса отделяется гидробарьером (можно использовать рубероид/толь и т. п.).

Если дом кирпичный, (газобетонный, пенобетонный, арболитовый) мауэрлаты укладывают на предварительно залитый железобетонный слой, в который заранее устанавливают монтажные шпильки. Они имеют диаметр 10 мм и выше и должны выходить за уровень мауэрлата на 25-35 мм с шагом 1100-1300 мм.

Прогоном называют балку, которую устанавливают параллельно мауэрлату. Он работает в качестве основания при монтаже дополнительной опоры под стропильную ногу. Обустройство прогонов – необязательный этап работы, и выполняют его при строительстве вальмовой крыши большого метража или со сложной конфигурацией.

Монтировать конек необходимо, только сопровождая его точным замером. На коньковую балку опирается кровля, поэтому необходимо правильно устанавливать ее и проверять по уровню высоты.

На этапе установки стропильной ноги имеет место расхождение мнений в отношении последовательности операций. Поэтому возможно выделение двух направлений:

1. Монтируют центральное стропило, а затем диагональное. Это более простая последовательность.
2. Монтируют диагональное стропило, потом остальные.

Низ стропильных ног стоит на мауэрлате. Чтобы соединение было жестким, есть смысл усиления соединительных узлов с помощью металлических элементов (скоба, пластина, уголок).

Диагональное стропило испытывает значительную нагрузку, поэтому его усиливают, используя такие средства, как:

• Установку стоек. Монтируют на перекрытия перпендикулярно.
• Установку подкосов. Монтируются под углами. Углы не имеют определяющее значение. Важно, что подкос усиливает диагональные стропила.
• Шпренгелями называют Т-образные короткие балки, развернутые на 180 градусов. Используются при значительной длине пролета и устанавливаются так, чтобы основания шпренгелей были ориентированы поперек диагональных стропил.

Рядовое стропило устанавливают так же, как центральное, которое формирует край трапеций. Нижние части опираются и крепятся на мауэрлате, а верхние упираются в коньковые балки.

Нарожник изготавливается строго из целого куска материала. Там, где он примыкает к длинным стропилам, отмечают врубку или устанавливают опорную балку. Область примыкания усиливается с помощью металлических элементов.

Нарожник устанавливается только позднее сформированного кровельного каркаса. Это последний элемент монтажа устройства стропил.

Инструменты

Конструкция кровли и обустройство соединений обуславливают набор инструментария, который необходимо подготавливать перед началом работы.

• При работах с древесиной будут нужны уровни, ножовки, молотки, рулетки, разметочные шнурки, степлеры.
• При работах с металлом понадобится электродрели, клепальщики, ножницы по металлу.

Инструменты и расходники необходимо подготовить перед началом работ, т. к. сложные монтажи стропильных систем предполагают много работ по распилу различных материалов.

Для упрощения замеров и возможности унифицировать размер деталей рекомендуется замена рулетки на замерную рейку. Такую фанерную конструкцию чаще всего предлагают сделать на ширину 50 мм.

Проведение работ

Работы производят этап за этапом и спешке тут не место. Необходимо тщательно продумывать каждый шаг, поскольку конструкции вальмовых крыш сложны. В этом разрезе пошаговую инструкцию привести также вряд ли представляется возможным, так как взгляды мастеров на те или иные моменты монтажа слишком разнятся. Доступны лишь общие рекомендации.

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.

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 , 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 .
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:

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:

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:

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

Видео-инструкция

Вальмовые крыши обладают многими достоинствами. Они красивы, надёжны при любых погодных нагрузках, четырёхсторонняя конструкция позволяет эффективно утеплить дом со стороны кровли. Некоторую сложность представляет устройство стропильной системы. С её схемами и расчётами мы разберёмся в этой статье.

Вальмовые крыши, называемые иногда голландскими и датскими, отличает добротность, надёжность и эффектный европейский дизайн. Стропильная основа таких крыш состоит из многих основных и усиливающих элементов, требующих прорисовок или трёхмерных чертежей, точных расчётов и исполнения.

Разновидности вальмовой крыши

К вальмовым крышам, кроме базовой классической конструкции, состоящей из двух трапецеидальных скатов и двух треугольных торцевых вальм, относятся и их разновидности:

1. Полувальмовая двухскатная.
2. Полувальмовая четырёхскатная.
3. Шатровая.
4. Вальмово-фронтонная.

Каждая разновидность имеет свою схему стропильной системы. Далее мы рассматриваем и рассчитываем классическую вальмовую крышу.

Схема и основные элементы

Для выполнения расчёта стропильной системы нужно ознакомиться с её базовой схемой, основными и вспомогательными элементами.

Основные элементы стропильной системы

К основным элементам относятся (см. рис. ниже):

1. Мауэрлат. Представляет собой брус, зафиксированный по периметру наружных стен с отступом от внешнего края. Крепится к стене. Мауэрлат рассредотачивает нагрузку от давления стропил, связывает стропильную систему со стенами дома, является основой кровли.
2. Конёк. Верхняя перекладина для скрепления стропил скатов крыши. Высота расположения конька находится в зависимости от угла наклона скатов. Придаёт системе жёсткость и прочность.
3. Центральные стропила скатов. Осуществляют опору концов конька на боковые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 4 шт. — по 2 шт. на каждом скате.
4. Центральные стропила вальм. Осуществляют опору концов конька на торцевые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 2 шт. — по 1 шт. на каждой вальме.
5. Накосные ноги (диагональные, угловые стропила). Соединяют углы мауэрлата с торцами конька. Являются частью несущей конструкции. В стропильной системе их 4 шт.
6. Промежуточные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам ската между ними с одинаковым шагом, опираясь на боковую часть мауэрлата и брус конька. Если длина конька незначительна — могут не применяться.
7. Укороченные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам скатов и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на боковую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.
8. Укороченные стропила вальм или нарожники. Устанавливаются параллельно центральным стропилам вальм и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на торцевую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.

Схема и основные элементы стропильной системы

Подробнее о креплении стропил к мауэрлату вы можете прочитать в нашей статье .

Вышеперечисленные элементы являются базовыми, основными. Прочие элементы предназначены для усиления основных и применяются в ответственных постройках, например, для жилых домов:

1. Вертикальные стойки для подпора конькового бруса. Опираются на ригели (см. ниже), уложенные параллельно торцу дома или лежень, расположенный по продольной оси строения (если под ним — капитальная стена).
2. Ригели или затяжки. Связывают попарно стропильные ноги скатов. Служат опорой стойкам и диагональным подкосам (см. ниже). Могут служить балками перекрытия, если они встроены в мауэрлат или установлены непосредственно в продольные стены дома. Если затяжки расположить ближе к коньку, они станут основой потолка чердачного помещения.
3. Диагональные подкосы (раскосы). Применяют для увеличения жёсткости системы, если длина стропил более 4,5 м. Применение подкосов позволяет снизить сечение стропил, которые они усиливают.
4. Шпренгель. Балка, устанавливаемая в углах мауэрлата. Служит для монтажа стойки, подпирающей и усиливающей накосную ногу.
5. Ветровая балка. Служит для сопротивления деформации стропильных ног при порывистых, сильных ветрах. Крепится на стропила скатов изнутри, наискосок, с одной или обеих сторон — зависит от ветровой нагрузки в районе строительства.
6. Кобылка. Элемент меньшего сечения, чем сами стропила. Удлиняет ногу стропил для организации свеса кровли в случае, когда единый элемент не получается из-за ограниченной длины пиломатериала или из соображений экономии.

Элементы усиления

Расчёт стропильной системы

Расчёт системы включает выбор угла наклона скатов и вальм и расчёт длин основных и вспомогательных её элементов.

Выбор угла наклона продольных и торцевых скатов

Выбор угла скатов и вальм колеблется в пределах 25-45° и зависит от желания иметь чердачное помещение, принятого кровельного материала , оценки статических (вес кровли) и динамических (ветровых, снеговых) нагрузок.

В шатровых крышах угол наклона вальм и скатов одинаковый. В вальмовых крышах также зачастую принимают одинаковые углы с точки зрения эстетики, но они могут отличаться, если именно такой является задумка архитектора.

Рекомендации по применению кровельных материалов

Для лучшего понимания алгоритма расчёта рассмотрим в качестве примера вальмовую крышу дома со сторонами 8 и 12 м, и высотой расположения конька — 2,5 м. Угол наклона скатов примем в 35°, а угол наклона вальм — 45°.

Расчёт основных стропильных элементов

Классическая вальмовая крыша представляет собой два ската в форме трапеций, соединённых в коньке, и две вальмы — торцевых ската в форме треугольников.

Для начала нужно вспомнить некоторые формулы из школьной программы алгебры. Это отношение длин сторон прямоугольного треугольника, выраженное через тригонометрическую функцию угла и теорема Пифагора.

Тригонометрические функции острого угла прямоугольного треугольника

Изобразим каркас стропильной системы в аксонометрическом виде:

Выполним расчёт основных элементов стропильной системы.

1. Рассчитаем длину центрального стропила вальм CD, которое является высотой равнобедренного треугольника (вальмы) и гипотенузой прямоугольного треугольника, высота которого равна высоте конька (CE = 2,5 м). Угол наклона вальмы α = 45°. Sin 45° = 0,71 (по таблице Брадиса).

Согласно тригонометрическому соотношению:

• СD = CE / sin α = 2,5 / 0,71 = 3,52 м

2. Определим длину конька K. Для этого из предыдущего треугольника найдём длину основания ED, воспользовавшись теоремой Пифагора:

Длина дома: BL = 12 м.

Длина конька:

• CF = 12 - 2,478 х 2 = 7,044 м

3. Длина угловых стропил CA также может быть получена из теоремы Пифагора для треугольника ACD. Половина ширины дома AD = 8 / 2 = 4 м, CD = 3,52 м:

4. Длина центральных стропил ската GF — гипотенуза треугольника, катетами которого являются высота конька H (CE) и половина ширины дома AD:

Промежуточные стропила скатов имеют ту же длину. Их количество зависит от шага и сечения брусьев и определяется по расчёту совокупной нагрузки, в том числе погодной.

Данные таблицы соответствуют атмосферным нагрузкам Московского региона

Шаг стропил, см	Длина стропил, м
	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
215	100х150	100х175	100х200	100х200	100х250	100х250	—
175	75х150	75х200	75х200	100х200	100х200	100х200	100х250
140	75х125	75х125	75х200	75х200	75х200	100х200	100х200
110	75х150	75х150	75х175	75х175	75х200	75х200	100х200
90	50х150	50х175	50х200	75х175	75х175	75х200	75х200
60	40х150	40х175	50х150	50х150	50х175	50х200	50х200

Сравним максимальное, среднее и минимальное сечение бруса при длине 4,717 м (смотрим значения для 5,0 м).

При сечении 100х250 мм шаг составит 215 см. При длине конька 7,044 м число промежуточных стропил составит: 7,044 / 2,15 = 3,28 отрезков. Округляем в большую сторону — до 4. Число промежуточных стропил одного ската — 3 шт.

• 0,1 · 0,25 · 4,717 · 3 · 2 = 0,708 м 3

При сечении 75х200 мм шаг составит 140 см. При длине конька 7,044 м, число промежуточных стропил составит: 7,044 / 1,4 = 5,03 отрезков. Число промежуточных стропил одного ската — 4 шт.

Объём пиломатериалов на оба ската:

• 0,075 · 0,2 · 4,717 · 4 · 2 = 0,566 м 3

При сечении 50х175 мм шаг составит 60 см. При длине конька 7,044 м число промежуточных стропил составит: 7,044 / 0,6 = 11,74 отрезков. Округляем в большую сторону — до 12. Число промежуточных стропил одного ската — 11 шт.

Объём пиломатериалов на оба ската:

• 0,05 · 0,175 · 4,717 · 11 · 2 = 0,908 м 3

Следовательно, для нашей геометрии оптимальным с точки зрения экономики вариантом будет сечение 75х200 мм при шаге 1,4 м.

5. Для расчёта длин укороченных стропил ската MN опять придётся вспомнить школьную программу, а именно правило подобия треугольников.

Подобие треугольников по трём сторонам

Большой треугольник, который нам нужно усилить укороченными стропилами, имеет известные размеры: GF = 4,717 м, ED = 2,478 м.

Если укороченные стропила будут установлены с тем же шагом, что и промежуточные, их количество составит в каждом углу по 1 шт.:

• 2,478 м / 1,4 м = 1,77 шт.

То есть образуется два отрезка с одним укороченным стропилом в середине. Маленький треугольник будет иметь катет, в 2 раза меньше ED:

• BN = 2,478 / 2 = 1,239 м

Составляем пропорцию подобных треугольников:

Исходя из этого соотношения:

При такой высоте сечение стропила принимаем по таблице — 75х125 мм. Общее количество укороченных стропил обоих скатов — 4 шт.

6. Определение длины укороченных стропил вальм (нарожников) выполняется так же из соотношения подобных треугольников. Так как длина центральных стропил вальм СD = 3,52 м, шаг между укороченными стропилами может быть больше. При AD = 4 м укороченных стропил с шагом в 2 м будет по одной с каждой стороны центрального стропила вальм:

• (2 · 3,52) / 4 = 1,76 м

При такой высоте сечение стропила принимаем 75х125 мм. Общее количество укороченных стропил обоих вальм — 4 шт.

Внимание! В наших расчётах мы не учитывали свес.

Расчёт площади кровельного покрытия

Этот расчёт сводится к определению площадей трапеции (ската) и треугольника (вальмы).

Выполним расчёт для нашего примера.

1. Площадь одной вальмы при CD = 3,52 м и AB = 8,0 м, с учётом свеса 0,5 м:

• S = ((3,52 + 0,5) · (8 + 2 · 0,5)) / 2 = 18,09 м 2

2. Площадь одного ската при BL = 12 м, CF = 7,044 м, ED = 2,478 м, с учетом свесов:

• S = (2,478 + 0,5) · ((12,0 + 2 · 0,5) + 7,044) / 2 = 29,85 м 2

Суммарная площадь кровельного покрытия:

• S Σ = (18,09 + 29,85) · 2 = 95,88 м 2

Совет! При покупке материала учитывайте раскрой и неизбежные потери. Материал, производимый элементами большой площади, для вальмовых крыш не самый оптимальный вариант.