Устройство стропильной системы вальмовой крыши

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.

Как делается стропильная вальмовая крыша

Вальмовая крыша с опиранием стропил на балки перекрытия. В последнее время при строительстве пригородных домов и коттеджей спросом стала пользоваться вальмовая крыша. Эта находка для настоящих ценителей архитектуры, которые хотят украсить свой дом необычной кровлей. Поговорим поподробнее, что же такое вальмовые крыши?

Вальмовая крыша — это вариант четырехскатной кровли, изготовление которых более сложно, чем создание классической. Обычно у него два ската имеют фигуру типичной трапеции, остальные два — форму наклонённого треугольника. Конечно же, если вы решили соорудить данную конструкцию у себя дома самостоятельно, то вам придётся немного попотеть. А если быть подробнее, то вам стоит уделить особенное внимание монтажу стропил, часто с этим пунктом возникают проблемы. Но дабы их избежать, вам необходимо приобрести такие стропилы, как: наружные, накосные и рядовые.

Стропильная система

Стропила – это элемент конструкции дома, на котором уложена кровля. Стропила опираются на стены дома.  Кроме того, если пролёт (ширина дома под крышей) большой, то нужны дополнительные подпорки (стойки). Часто они завязаны на балки перекрытия.

На кровлю действует ветровая нагрузка переменного направления, вес выпавшего зимой снега. К этой части строения предъявляются жёсткие требования по прочности. Нагрузки на крышу во многом зависят от её формы. Высокая островерхая крыша испытывает меньшую нагрузку от снега, который просто скатывается вниз. Но её большая площадь является хорошим парусом для ветров.

Стропильная система

Элементы конструкции крыши тоже обладают немалым весом. Это дополнительная распорная нагрузка на узлы сочленения деталей.

Классические грамотные, с точки зрения профессионального строителя, решения не всегда возможны при самострое. Изобретательные самодельщики начинают придумывать выход из положения в соответствии со своими возможностями.

Когда используются висячие стропила

Необходимость применения висячих стропил бывает обоснованной при совокупности трех главных условий:

  • внутри строения отсутствует продольная несущая стена;
  • пролет перекрытия составляет около 6-10 метров;
  • устройство чердака или мансарды требуется по условиям технического задания.

Так как центральной опоры под коньком нет, стропильные ноги поддерживаются лишь в нижней части внешними несущими стенами. Элементы опираются на мауэрлат, уложенный по периметру дома, или на балки перекрытия. Конек же образуется посредством стыковки стропил, поддерживающих друг друга. Такая конструкция создает сильнейшее распирающее усилие, приходящееся на наружные стены.

Нейтрализовать распор помогают горизонтальные затяжки, выполняемые из деревянных брусьев или металлических профилей. Их можно устанавливать на разных уровнях, но следует учитывать тот факт, что чем выше будут укладываться элементы, тем бо́льшие нагрузки они испытают в процессе эксплуатации.

Для висячих стропил важными факторами являются: качество пиломатериалов и надежность креплений. По возможности, собирать стропильные фермы рекомендуется на строительной площадке с последующим их перемещением посредством подъемной техники. Их геометрия, в этом случае, окажется более правильной, а узлы – качественными. Но технология допускает монтаж стропильной системы и по месту, с использованием временных креплений.

Учитывая сложность и ответственность возведения вальмовой крыши с висячими стропилами, ее проектирование и устройство следует поручить профессионалам. Экономия в этом вопросе не уместна.

Вальмовая кровля — особенности устройства

Форма конструкции данной крыши представлена четырьмя скатами, два из которых повторяют трапецевидную форму, а остальные два — форму треугольника. В строительстве известны также и полувальмовые кровли, в них треугольный скат не доходит до верхней точки крыши. Такие крыши известны нам еще под таким названием, как «голландские».

Устройство вальмовой кровли

Вальмовая крыша, на внешний вид простая и лаконичная. Однако между тем, монтаж такого вида кровли достаточно трудоёмкий процесс. От своих «собратьев» вальмовая кровля отличается непростым строением стропильной системой, в чем и кроется сложность ее сборки.

К плюсам использования вальмовой крыши можно отнести:

  1. Надежная, высокие прочностные характеристики, сверхжесткая конструкция, возможность устройства водостока по всему контуру крыши;
  2. Максимально возможное распределение нагрузки по площади всей крыши;
  3. Нет фронтальных вертикальных стеновых конструкций, как следствие – сокращение силы воздушных масс. Ограждение от деформирующего влияния ветра, снега в моментах карнизных свесов.
  4. Повышение жесткости конструкции за счет угловых ребер;
  5. Эффективна и оригинальна.

К минусам:

  1. Сложность устройства вальмовой кровли, дороговизна материалов;
  2. Множество скатов увеличивает общий вес кровли;
  3. Уменьшение площади чердачного пространства за счет укороченных скатов, что помешает в планировании мансардного этажа;
  4. Мансардные окна во время дождя должны быть закрыты, иначе вся влага будет внутри. При устройстве вертикальных окон данная проблема не возникает;
Читайте также:  Вентиляция в подвале и погребе гаража: устройство и особенности

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.

Особенности стропильной системы

Виды стропил вальмовой крыши

Стропила в конструкции вальмовой крыши разделяются на несколько типов:

Особенности стропильной системы
  • 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

Особенности стропильной 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.

Виды стропильных систем мансардных крыш

Стропильные конструкции крыш для теплого помещения могут быть различными, соответственно, монтаж таких конструкций будет отличаться. Кроме того, стропильная система может иметь:

  • Висячую конструкцию. Опирается на боковые стены помещения одним краем конструкции и вверху при соединении стропил — на коньковый элемент;
  • Наслонную конструкцию. Чаще всего монтируется в зданиях пролетом более 10 м. При такой структуре кровельной конструкции стропильная система имеет опору на внешние стены и перегородку внутри здания.

Стропильные системы для мансард могут быть при монтаже:

Виды стропильных систем мансардных крыш
  • Односкатной конструкции;
  • Двухскатной кровли;
  • Ломаной двухскатной;
  • Вальмовой кровли;
  • Полувальмовой конструкции;
  • Купольной системы (конусной);
  • Сводчатой системы.

Классику мансардного помещения представляет вид прямоугольной конструкции, которая монтируется внутри покрытия, опираясь верхними углами на скаты, а нижние входят в опорную систему.

Наслонные стропила

Стропила и опорные элементы

Вальмовая стропильная система несколько отличается от двухскатной, усложненная конструкция скатов требует большего числа элементов. В нее входит:

  • Коньковый прогон. Брус, на котором соединяются стропильные пары.
  • Диагональные стропила. Четыре стропильные ноги, образующие ребра вальм. От окончания конька они отходят к угловым соединениям мауэрлата, соединяясь с мауэрлатом. Их длина больше, чем у рядовых стропил, поэтому для их изготовления используют сдвоенные доски или материал большего сечения. Интересно, что угол расположения диагональных стропильных ног более пологий, чем у промежуточных, про это нельзя забывать, составляя чертежи.
  • Промежуточные или рядовые стропила. Стропильные ноги, которые верхушкой фиксируют на коньковом прогоне, а концом на мауэрлате.
  • Центральные рядовые стропила. Шесть стропил, которые стыкуют с окончанием конька и диагональной стропильной ногой. Трудоемкий узел стропильной системы, монтаж которого требует внимания и точной разметки.
  • Короткие ноги или нарожники. Короткие стропильные ноги не соприкасаются в верхней части с коньком, их крепят на диагональные стропила. Чем ниже находится нарожник, тем меньше его длина.
  • Затяжка. Перемычка между рядовой стропильной парой, изготовленная из бруса. Затяжку, расположенную в верхней части кровли, под самым коньком, называют ригелем. А в качестве нижней затяжки, фиксируемой в основании стропил, используют балки перекрытия.
  • Стойка. Вертикально установленный брус, который поддерживает конек, перенося вес кровли на несущие перегородки. В некоторых вариантах стропильной системы стойки устанавливают в средней части стропил, чтобы освободить центр мансардного помещения.
  • Подкос или подстропильные ноги. Опоры, фиксируемые перпендикулярно стропилам. Подкос защищает стропила от провисания, он необходим, если длина скатов крыши более 4,5-5 м.
  • Шпренгель. Шпренгельной фермой называют устройство, которое необходимо для поддержки диагональных стропильных ног. Она состоит из двух балок: одна соединяет две стороны мауэрлата, а вторая упирается в первую и диагональное стропило.

Опытные мастера-кровельщики говорят, что стропильная система выйдет надежной только, если использовать для изготовления элементов одинаковый материал, одного сечения и единый способ крепления.

Функциональность четырехскатной кровли

Несмотря на определенную сложность проектирования и обустройства вальмовые крыши очень функциональны.

  • Отсутствие вертикальных стен и надежное крепление современных кровельных материалов к стропильной системе обеспечивает высокое сопротивление вальмовой кровли сильному потоку воздуха. Поэтому их возведение рекомендовано в регионах, для которых характерны сильные ветра.
  • Кровельные вальмы (угловые ребра) имеют увеличенную, по сравнению с двухскатной крышей, жесткость, и поэтому устойчивы к неблагоприятным погодным условиям (обильные осадки, «шапки» снега).
  • Большие свесы, которые можно обустроить по всему периметру вальмовой крыши, надежно защитят фасад здания от намокания.
  • Благодаря одинаковой и достаточно большой площади поверхности кровельных скатов мансарда, оборудованная под вальмовой крышей, прогревается равномерно, создавая в помещении комфортный температурный режим.

Стоимость возведения вальмовай крыши выше, чем у двухскатной. Проектирование стропильной системы сложнее традиционных систем, поэтому требует привлечения специалистов, обладающих необходимыми знаниями.

Подкровельное пространство вальмовой крыши значительно меньше объема чердачных помещений одно- или двухскатных крыш. Поэтому в мансардах, обустраиваемых под вальмовой кровлей, несколько сложнее разместить мебель и бытовую технику.

Последовательность укладки стропил

Устройство стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши начинают с установки стоек в вертикальном положении. Их задача поддерживать коньковый брус. Те стойки, которые держат конек, должны крепиться к центральной балке специальной системой укосин. Только после этого можно приступить к креплению диагональных стропил, в качестве которой, чаще всего, используют обрезную доску, сечение которой составляет 5 на 15 см.

Стропильная система вальмовой крыши

Главными элементами в стропильной системе являются диагональные или накосные стропила. Именно на них ложится основная нагрузка от кровли. Поэтому очень важно правильно установить данные элементы кровли, от этого зависит целостность и долголетие всей конструкции.

Есть несколько правил, которые желательно соблюдать, когда возводится стропильная система вальмовой крыши  или стропильная система полувальмовой крыши:

Необходимо, чтобы диагональные стропила были одной длины, ведь именно от этих элементов зависит свес кровли.

Свесы кровли должны делаться на расстоянии 50-60 см. В регионах, где более сильные ветровые нагрузки, длина свеса может достигать 1 метра.

Необходимо внимательно отнестись к стыковке диагональных стропил, центрального стропила со стороны торца здания, а так же конькового бруса.

Конструкция стропильной системы так же влечет установку накосных стропил, после чего, с определенным шагом монтируются обычные рядовые стропила. Расстояние между стропильными ногами рассчитывается с учетом размеров теплоизоляционных плит. Стандартно – расстояние между рядовыми стропилами берется как 60 см. Данные стропила закрепляются к коньковому брусу и мауэрлату при помощи саморезов, а так же способа врубки. Кроме того, необходимо отметить, что стропила можно дополнительно фиксировать постановкой верхних стяжек и ригелей.

Так же  не стоит забывать про шпильки, на которые происходит крепление мауэрлата. Нельзя допустить, что бы рядовые стропила упирались в эти места.  Так как это может принести лишние проблемы с креплением и врубкой. К диагональным стропилам необходимо закреплять по одному нарожнику с каждой из сторон.  Укороченные стропильные ноги связывают мауэрлат и стропила. Они не должны соединяться в одном месте с накосными стропилами.

Монтаж нарожников

Нарожники и рядовые стропила необходимо устанавливать параллельно друг другу, под прямым углом, то есть 90°, относительно конькового бруса.

Для усиления конструкции под стропила следует обязательно монтировать подкос и врезать стойки в балки перекрытия.

В случае если нижние стропила рассчитываются на сжатие, то скаты выходят более крутыми. В таком случае основная нагрузка будет происходить от верхних скатов и ветра.

Следует дополнительно закреплять стропила анкерными соединениями, во избежание срыва крыши ветром.

За счет стоек возможно снизить нагрузку на балки перекрытия. Стойки следует устанавливать в местах, где пересекаются стропильные ноги и подкосы. При этом нижние части стоек должны упираться в балку перекрытия над внешней стеной.

Устойчивость крыше можно придать за счет, так называемых, схваток, которыми скрепляют наслонные вальмовые стропила на нижних частях скатов. По низу затяжек стропильной системы устраивают опорные брусья.

Расчет вальмовых конструкций – угол наклона

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.
Расчет вальмовых конструкций – угол наклона

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.
Расчет вальмовых конструкций – угол наклона

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.

Читайте также:  Можно ли делать отверстия в плитах перекрытия?

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

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

  • В случае с шатровым каркасом, кровля состоит из четырех равнобедренных треугольников, которые соприкасаются вершинами в одной точке. В данном случае функции конька возложены на центральную опорную балку в наслонных конструкциях, либо на верхнюю точку фермы висячих стропил.
  • Крыша вальмового типа предполагает наличие двух треугольных и двух скатов в форме трапеции. В данном случае трапециевидные скаты примыкают к коньковой балке верхними ребрами, а треугольные – вершинами. При этом все четыре ската соприкасаются друг с другом боковыми ребрами.

Изучая план стропильной системы четырехскатной крыши, можно сделать вывод, что выбор конфигурации четырехскатной кровли зависит от формы строения. То есть, квадратные дома перекрывают шатровыми конструкциями, а прямоугольные – вальмовыми кровлями. При этом можно использовать любые кровельные материалы, как жесткие, так и мягкие.

При составлении чертежей стропильной системы четырехскатной крыши следует четко обозначить геометрическую форму, а также указать положение отдельных элементов и проекции скатов с точными размерами.

Для опоры четырехскатной конструкции можно использовать мауэрлат, являющийся верхней обвязкой на бетонных или кирпичных стенах, а также верхний венец бревенчатого сруба. Наслонную технологию применяют в тех случаях, когда есть возможность установить верхнюю и нижнюю опору под каждую стропильную ногу.

Некоторые рекомендации по монтажу наслонных стропил:

  • Мауэрлат должен быть закреплен с усилением, чтобы выдержать распирающие усилия в случае жесткой фиксации стропильных ног деревянными накладками или металлическими уголками.
  • Если же верхняя часть ноги будет зафиксирована жестко, а нижняя – на шарнирном креплении, производить фиксацию мауэрлата можно обычным способом. В таком случае при усилении нагрузок на каркас стропила смогут слегка сдвинуться.
  • Распирающая нагрузка и давление на мауэрлат будут нивелированы при использовании жестких креплений нижней части стропил и шарнирных – на верхних пятках.

При сооружении вальмовых и шатровых каркасов используются такие специфические узлы стропильной системы четырехскатной крыши:

  • Диагональные ноги, из которых выполняются хребты скатов. В каркасах шатрового типа такие накосные ноги совмещают углы крыши с ее верхней точкой. Вальмовые каркасы предполагают стыковку консолей коньковой балки с углами посредством диагональных стропил.
  • Нарожники (полуноги) – элементы, монтируемые под углом 90 градусов к карнизам. Поскольку они стыкуются с диагональными стропилами и располагаются параллельно друг другу, их длина будет отличаться. Из таких элементов создаются скаты крыши.

Эти же конструктивные элементы применяются для создания ендов, с той лишь разницей, что углы делаются вогнутыми.

Именно установка накосных стропил представляет наибольшую сложность. Более того, на эти элементы будет приходиться повышенная нагрузка, поскольку они служат опорным элементом для крепления в верхней части нарожников, то есть выполняют функции конька. Поэтому перед началом работ необходимо выполнить расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

В целом процесс возведения крыши с четырьмя скатами включает такие этапы:

  1. Укладка мауэрлата на стены из кирпича или бетона. В бревенчатых домах этим элементом служит верхний венец.
  2. Монтаж центральной опорной балки под шатровый каркас или сборка опорных конструкций для вальмовой крыши.
  3. Установка наслонных стропильных ног под ту или иную конструкцию.
  4. Крепление диагональных стропилин, которые совмещают углы крыши с центральной вершиной или торцами конька.
  5. Разметка и монтаж нарожников.

Если предполагается висячий тип стропильной системы, то первым этапом создания шатровой конструкции станет размещение центральной фермы в форме треугольника. При создании конструкции вальмового типа на стартовом этапе крепят несколько стропильных ферм.

Обязательные стройматериалы

Вальмовую крышу строим из следующих материалов:

  1. Деревянный брус. Походящие параметры: 10х10 см или 15х15 см. Из него формируется мауэрлат, а также вертикальные стойки и затяжки.
  2. Доски. Нужное сечение: 5х 5 см и 10х15 см. Из них образуются стропилы. Для диагональных стропил нужны доски большей длины и толщины. Поэтому популярен вариант со сдвоенными досками.
  3. Необрезные доски. Необходимые размеры: 3х10 см или 4х10 см. На них монтируется обрешётка.
  4. Рейки. Параметры: 3х3. Они послужат контр-обрешёткой.
  5. Ветровая доска.
  6. Доска для карниза.
Обязательные стройматериалы

Все деревянные элементы необходимо обработать антисептиками, антипиренами.