Проектирование и строительство домов

Кровля защищает здание от проникновения неблагоприятных атмосферных явлений в помещения. Чтобы гарантировать надежность и прочность кровельных конструкций, необходимо правильно подобрать тип крыши и знать все ее конструктивные элементы. Нагрузку от покрытия и снегового покрова берет на себя стропильная система. Чаще всего вальмовая крыша становится наиболее оптимальным вариантом. Но что она из себя представляет?

Что такое вальма

Конструкция вальмовой крыши представляет собой четырехскатную систему. В центре которой находится конек или просто точка соединения скатов. Скат кровли – наклонная поверхность,

Лучше всего такой тип подходит для покрытия зданий, в плане приближенных к квадрату, то есть имеющих большую ширину. При возведении нет фронтонов, стены по всему периметру одинаковой высоты. Оптимальным значением угла наклона в градусах станет значение от 20 до 45.

Основными ее частями являются:

Конструктивные элементы вальмовой крыши

Устройство стропильной системы вальмовой крыши предполагает наличие следующих элементов:

Элементы вальмовой кровли

1. Стропильные ноги (стропила) – основные несущие конструкции (имеются только у прямоугольных вальм), представляют собой наклонные балки, опирающиеся одним концом на мауэрлат, а другим на коньковый ригель.
2. Нарожники – стропильные ноги, опирающиеся верхним и нижним концом на накосные ноги. В качестве нижней опоры часто выступает и мауэрлат. Эти элементы являются основными конструктивными частями квадратной вальмовой кровли. При прямоугольной форме здания в плане используются совместно с обычными стропилами, шаг и сечение совпадают.
3. Накосные ноги – диагональные стропила, образующие торцовые скаты. В нижней точке они опираются на угол здания. Имеют обычно большее сечение, чем рядовые стропильные ноги. На них опирают нарожники.
4. Коньковый ригель – горизонтальная балка, располагающаяся в центральной части здания (отсутствует при квадратной форме строения). Конструкция вальмовой крыши предполагает наличие по нее стоек (при двускатной кровле опирание происходит на фронтоны). Является верхней опорой для наклонных балок.
5. Мауэрлат – балка, устанавливаемая по обрезу стены с внутренней стороны. Обеспечивает нижнюю опору для стропил, равномерно распределяет по стенам вертикальную составляющую нагрузки и воспринимает горизонтальную (распор). В брусовом или бревенчатом доме мауэрлатом служит верхний венец стеновой конструкции.
6. Подкосы – наклонные стойки, подпирающие стропила, накосные ноги или ригель. Промежуточные опоры позволяют уменьшить сечение несущих элементов. Стропильная система вальмовой крыши предполагает установку подкосов под углом 60 или 45 градусов относительно горизонтальной плоскости.
7. Стойки – вертикальные промежуточные опоры.
8. Шпренгели – горизонтальные балки, диагонально укладываемые в угол здания. Они обеспечивают опору под стойку, установленную для подпирания накосной ноги. Такая конструкция передает нагрузку на перпендикулярные стены и используется, когда нет возможности установить стойку на перекрытие. Например, посередине железобетонной плиты устанавливать опорную стойку нельзя, поскольку плита выдерживает определенную нагрузку, в которой главной составляющей является масса мебели, оборудования и людей.
9. Схватка – горизонтальный элемент, который стягивает стропила не давая им разъезжаться, может располагаться в уровне мауэрлата или выше.
10. Обрешетка – доски или бруски небольшого сечения, укладываемые перпендикулярно стропилам поверх них. Служат основанием для кровельного материала. Вальмовая крыша своими руками часто возводится с установкой разреженной обрешетки (через одну доску), но нужно помнить, что в особо ответственных местах (ендовы, карнизы) обрешетка выполняется сплошной.
11. Контробрешетка – бруски или доски небольшого сечения. В конструкции кровли используются не всегда. Устанавливаются поверх стропильных ног, параллельно им под обрешетку. Нужны, чтобы приподнять обрешетку над утеплителем между стропилами, обеспечивая тем самым необходимый вентиляционный зазор.
12. Кобылки – доски, прикрепляемые к нижнему концу стропил, обеспечивающие необходимый вылет карниза.

Некоторые из этих элементов отсутствуют в конструкции простой крыши, обязательными конструкциями для вальмы являются:

• нарожники;
• накосные ноги;
• мауэрлат;
• обрешетка.

Подготовительные работы

Перед тем как сделать вальмовую крышу, нужно принять несколько конструкторских решений, а именно:

Таблица расчета шага стропил вальмовой крыши

• шаг стропил;
• сечение стропил и накосных ног;
• угол наклона кровли.

Шаг стропил зависит от назначения подкровельного пространства и ширины здания. Чем больше пролет стропильной ноги, тем меньше придется принимать шаг. Если пространство под крышей будет использовано как мансардный этаж или отапливаемый чердак, потребуется дополнительное утепление.

Утепление проводят с помощью трех видов материалов, в зависимости от которых подбирают шаг:

• жесткие плиты минеральной ваты – шаг стропил 58 или 118 см;
• пенополистирол (пенопласт или экструдированный) – шаг стропил – 60 см;
• пенополиуретан (пена) – любой шаг.

Схема установки стропил в соответствии с мансардными окнами

Эти значения обусловлены удобством рабочих. Если принять шаг несущих конструкций 58 см при использовании минеральной ваты, то будет обеспечен удобный монтаж стандартных плит шириной 60 см.

Производитель рекомендует, чтобы теплоизоляционный материал был на несколько сантиметров шире, чем расстояние между стропильными элементами в чистоте, это обеспечит максимально плотное прилегание и предотвращение появления щелей и мостиков холода. Назначение размера 118 см предусматривает укладку плит в две полосы по ширине.

При применении пенополистирола стандартной ширины 60 см предусматривать установку с распором не требуется. Материал удерживается между несущими конструкциями за счет клея, специальных гвоздей и нижней обрешетки. Щели между деревянными элементами и плитами теплоизоляционного материала заполняют монтажной пеной или герметиком.

Пенополиуретан в виде пены снимает требования к шагу стропил. Материал может принять любую, заданную ему форму, что обеспечивает свободу действий в этом вопросе.

Если устанавливаются мансардные окна, их размеры также нужно учесть. Расстояние в свету между наклонными балками принимают на 4-6 см больше ширины окна. Если утепление крыши не предусмотрено, выбирают удобный шаг стропил, обычно это 1 метр.

Опирание накосных стропильных ног на шпренгель

Сечение стропил принимается расчетом, но в общем случае можно указать следующие значения:

• 5х15 см для пролетов до 3 м;
• 5х20 см для пролетов до 4 м;
• 7,5х17,5 для пролетов до 5 м;
• 7,5х200 для пролетов до 6 м.

Значения приведены для шага стропил 0,9. При увеличении расстояния, требуется увеличивать и сечение. Сечение накосных ног тоже принимается чуть больше.

Монтаж

Вальмовая крыша своими руками – посильная задача, но нужно знать основные узлы соединения конструкций.

Соединение стропильных ног в верхней точке зависит от типа стропил. Они могут быть:

• наслонные;
• висячие.

Наслонные сверху опираются на ригель. Для этого в горизонтальной балке делается врубка. Крепление производят гвоздями.

Висячие стропильные ноги предусматривают отсутствие ригеля. Они чаще всего применяются при необходимости организации свободной планировки и отсутствие центральной стены. В этом случае опоры под местом соединения нет. Наклонные балки скрепляются между собой на гвозди. Дополнительно в месте соединения предусматривают деревянные накладки толщиной 22-25 см с обеих сторон стропильных ног. Эти накладки стягивают с помощью шпилек или болтов.

Чтобы выполнить закрепление стропил в нижней точке, в мауэрлате делается врубка. Наклонные элементы устанавливаются и закрепляются с помощью гвоздей или металлических уголков. Нарожники к накосным элементам присоединяются встык, в одном уровне.

Для сопротивления кровли ветровым нагрузкам, старающимся сорвать ее, предусматриваются скрутки из проволоки, которые соединяют нижний конец стропил со стеной. В стену скрутка закрепляется на ерш (крепежное приспособление).

При строительстве стен из деревянных материалов вместо скруток можно применять скобы. Скрутки или скобы устанавливаются на каждую стропильную ногу или через одну.
Если построить стропильную систему правильно с грамотным подбором сечения и шага стропил крыша прослужит долгое время.

Занимаясь выбором проекта будущего дома, обратите внимание на конструкцию будущей крыши. Самыми простыми принято считать односкатные и двухскатные крыши. Хотя, не каждого клиента может полностью устраивать простой внешний вид его будущего сооружения.

На самом деле 2-скатная крыша самая надёжная и распространенная конструкция среди архитекторов и строителей, её предпочитают и благодаря простоте своего сооружения.

За такую крышу может взяться даже непрофессиональный специалист без опыта и строительного образования, и при этом справиться с поставленной задачей на отлично.

Мы же с Вами давайте поближе рассмотрим все виды стропильных систем, которые могут применяться в строительстве. Получив необходимый минимум информации, можно будет сразу же разобраться в сложностях построения той или иной стропильной конструкции и определиться с выбором будущей стропильной системы.

Двускатная крыша (разновидности стропильной системы)

Существует 3 вида двухскатных крыш:

• наклонные стропила;
• висячие стропила;
• комбинированные стропила (включают в себя конструкцию из наклонных и висячих стропил).

Висячий тип стропил применяется, когда расстояние между стенами дома не превышает 10 метров и отсутствуют промежуточные конструкции-перегородки и стены. Такая крыша дает определенную нагрузку на несущие стены.

Понизить уровень сопротивления можно при помощи затяжки, формирующей треугольник у основания из металла или дерева. Роль затяжек обычно берут на себя балки перекрытия. Их применяют в качестве конструкций чердачного этажа.

Когда расстояние между внешними стенами свыше 10 метров, используется опорная балка.

Факторы, оказывающие влияние на выбор той или иной конструкции крыши:

• Уровень осадков в данном регионе;
• Материальные возможности хозяина дома;
• Применяемый кровельный материал (мягкая черепица или керамическая);
• Использование пространства крыши в качестве жилого или нежилого помещения. Оборудование чердачного этажа или полноценного жилого пространства с комнатами или зоной отдыха;
• Погодные условия и климат.

Специалисты по кровельным системам и архитекторы особое внимание уделяют уровню осадков в выбранной местности, обилию и плотности снегопадов (дождей). В заснеженных северных регионах не используют крыши с малым углом наклона скатов. Снег на таких крышах задерживается и может привести, как минимум, к деформации конструкции или к полному разрушению крыши и дома.

Виды стропильных систем

Как было отмечено чуть выше, самыми надежными считаются односкатные и двухскатные стропильные системы, но бывают и другие виды стропильных систем.

В зависимости от погодных условий, назначения будущего сооружения, особенностей местностей, специалистами применяются различные виды конструкций крыш: односкатные, двухскатные, плоские, вальмовые, многощипцовые, четырёхскатные, полувальмовые, ломаные, мансардные, полувальмовые. Ознакомиться с фото стропильных систем можно ниже.

Двускатная крыша своими руками

Убедив Вас в том, что двухскатная крыша самый оптимальный выбор для Вашего дома, рассмотрим устройство стропильной системы.

Напомним, что крыша должна обладать должным запасом прочности и выдерживать природные нагрузки - сильный ветер, осадки (снег, град, дождь). Сюда же можно отнести вес человека и кровли.

При грамотном построении крыши с 2-мя скатами, нагрузка на стены распределяется равномерно. Такая конструкция крыш чаще всего применяется при одноэтажной застройке.

Расчет крыши с двумя скатами

Выполняя расчет стропильной системы двухскатной крыши, следует уделить внимание используемому материалу (кровли), а также техническим требованиям в сфере архитектуры и строительства:

Угол наклона двухскатной крыши должен быть более 5°. В некоторых случаях этот показатель достигает отметки в 90°.

В той местности, где погодные условия не самые лучшие и постоянно прослеживаются дожди и снег, скаты делаются крутыми. В подобной ситуации угол выбирают в пределах 35-40°. Тогда это предотвращает задержку воды и снега на поверхности крыши.

Однако, с таким углом кровли невозможно возвести дополнительный этаж с чердачными помещениями. Выходом из ситуации послужит ломаная стропильная система крыши. Сверху такая конструкция будет пологой, а снизу с резким уклоном.

Пологие крыши активно применяются в местностях с сильными порывами ветра. При постоянном ветре уклон делают 15-20°, чтобы защитить покрытие кровли.

Оптимальным выбором будет что-то промежуточное, когда скат подбирается не самый крутой. Обратите внимание, чтобы наклон не был слишком пологим.

Не стоит делать слишком большой угол наклона, это повлечет за собой дополнительные расходы на сооружение крыши из-за парусности будущей конструкции крыши.

Выполняя монтаж стропильной системы, сначала следует ознакомиться с основными элементами конструкции:

• Мауэрлат - брус, крепящийся по периметру дома на верхнюю плоскость стен;
• Опоры и стойки;
• Лежни - опорная система брусьев, монтируемые на колонные или несущую систему перегородок;
• Прогоны - элементы опоры, укладываемые вдоль оси конструкции крыши, используются стойки;
• Балки перекрытия.

Висячие стропила своими руками

Стропильная система своими руками на примере висячих стропил подразумевает на первом этапе установку балки перекрытия и мауэрлата. Полное отсутствие каких-либо опор (вертикальных, горизонтальных). Не требуется установка стоек и прогонов.

По шаблону размечают центральную часть крыши, где будет располагаться конек. Для этого используют доски фронтоны прибитые по центру. На самих фронтонах делают пометки высоты будущей конструкции кровли.

Фото стропильной системы

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 кровля является одним из видов четырехскатной крыши, в её конструкцию входят два основных трапециевидных и два торцевых треугольных ската, образующие замкнутую поверхность с общим коньковым прогоном. Если боковые скаты располагаются по всей площади от конька до карниза, то кровля называется вальмовой, а если они не дотягивают до карниза - полувальмовой.

Виды стропильных конструкций для вальмовой кровли

Если стропильная конструкция опирается только на основные стены здания, её называют висячей, а если она имеет дополнительные опорные точки за счёт стен внутри дома, то она имеет название наслонной.

Если стропильная система опирается только на внешние несущие стены здания, она называется висячей

Если здание имеет две основные стены, то в верхней части вертикальных стоек прокладывается стягивающая балка, которая усиливает стропила и распределяет нагрузку по всей площади вертикальных опорных стоек.

Для создания вальмовой кровли больше всего подходит наслонная система стропил, так как она обладает большей степенью прочности и даёт возможность облегчить конструкцию кровли, равномерно распределяя её вес на весь каркас здания.

Система стропил вальмовой крыши может иметь несколько различных по способу монтажа конструкций, каждая из которых предполагает наличие определённых особенностей при сборке.

1. Традиционная стропильная система. В этой конструкции диагональные рёбра опираются на опорную балку главного конька, а свесы находятся на одинаковой высоте. Состоит такая система из двух равнобедренных треугольников и двух трапеций.

   Стропильная система классической вальмовой кровли состоит из двух треугольников и двух трапеций

2. Шатровая система. Такая конструкция не предусматривает наличие опорной коньковой балки, потому что устраивается над зданиями квадратной формы и состоит из четырёх одинаковых скатов треугольной формы. Все диагональные рёбра сходятся в общей точке, а к ним подсоединяются короткие нарожники. Сделать надёжный коньковый узел шатровой крыши могут только профессионалы.

   Шатровая стропильная система состоит из четырёх треугольных скатов, сходящихся своими верхними частями в одну точку

3. Полувальмовая конструкция. Такая система предусматривает наличие вертикальных частей во фронтонных скатах, в которые можно устанавливать стандартные окна.

   Полувальмовая кровля имеет вертикальные участки фронтонов, в которые можно вставить обычные окна

4. Ломаная крыша (мансардная). Это самая сложная и трудоёмкая система вальмовой кровли, так как все скаты имеют разную форму и площадь и расходятся друг от друга под разными углами. Такая кровля позволяет наиболее эффективно использовать площадь под крышей и создавать на ней дополнительные жилые помещения.

   Ломаная или мансардная конструкция крыши позволяет обустраивать в подкровельном пространстве полноценные жилые помещения

Как рассчитать систему стропил для вальмовой кровли

При расчёте конструкции стропил вальмовой крыши необходимо учитывать следующие факторы.

1. Степень ветровой региональной нагрузки. Чем она больше, тем меньше должен быть угол ската крыши и прочнее система. Основные опорные стропила должны быть изготовлены из толстого бруса.
2. Количество осадков. Чем больше ежегодно выпадает осадков, тем более крутыми должны быть скаты кровли во избежание большого давления на конструкцию стропил.
3. Материал для покрытия крыши дома. В зависимости от вида и веса используемого кровельного материала выбирается система обрешётки. Этот фактор учитывается на стадии разработки проекта дома.
4. Теплоизоляция крыши. Ширина утеплителя, сорт и толщина бруса учитываются при расчёте шага установки стропил.
5. Угол наклона кровли. Уклон крыши влияет на выбор материала финишного покрытия.

Каждый кровельный материал имеет свой допустимый диапазон углов наклона кровли

Величина угла наклона кровельного ската определяет положение всех стропил. Место установки промежуточных стропил рассчитывается таким образом:

1. На верхнюю балку боковой стены наносится осевая линия.
2. Определяется середина балки конька по толщине и отбивается линия расположения первого из центровых промежуточных стропил.
3. Конец замерной планки соединяется с линией расположения размеченного ранее центрового опорного стропила.
4. На другом конце планки отбивается линия расположения внутреннего контура торцевой стены.
5. Точка, которая получится на предыдущем этапе, и будет местом установки промежуточного стропила.

Взаимосвязь между размером стропил и длиной их заложения (горизонтальной проекции) определяется с помощью коэффициента поправки, величина которого прямо пропорциональная углу наклона ската. Если умножить размер заложения на этот коэффициент, можно определить точную длину стропил.

Таблица: поправочные коэффициенты для определения длины стропил

Уклон ската крыши	Коэффициент для промежуточного стропила	Коэффициент для углового стропила
3:12	1,031	1,016
4:12	1,054	1,027
5:12	1,083	1,043
6:12	1,118	1,061
7:12	1,158	1,082
8:12	1,202	1,106
9:12	1,25	1,131
10:12	1,302	1,161
11:12	1,357	1,192
12:12	1,414	1,225

Формулы расчёта конструкции стропил

В процессе разработки проекта для любой крыши следует определить точный угол наклона ската, который необходим для всех последующих расчётов.

Расчёт площади вальмовой кровли

Расчёт площади кровли производится следующим образом:

1. Определяем высоту конька по формуле h = d / 2 · tg α (где d - ширина здания, α - угол наклона ската, h - высота конька).
2. Вычисляем величину боковых стропил по формуле с = d / 2 · cos α.
3. Находим длину диагональных стропил l = √(h 2 + d 2 /4).
4. Считаем площадь кровли, для чего складываем площади всех элементов конструкции (две трапеции и два треугольника):
   • площадь треугольного ската S 1 =1/2 · d/2 · c;
   • площадь трапециевидного ската S 2 = 1/2 · (b + k) · e, где b - длина карниза, k - длина конькового прогона, e - высота трапециевидного ската;
   • S = 2 · (S 1 + S 2).

Для определения площади вальмовой кровли необходимо использовать формулы площади простых геометрических фигур: треугольника и трапеции

Расчёт расстояния между стропилами

Большинство стропильных систем создаются с шагом между двумя стропилами в 1000 мм. Минимально допустимым значением шага является 600 мм.

1. Выбираем приблизительное расстояние между стропилами, руководствуясь стандартными размерами (для примера возьмём этот параметр равным 0,8 м).
2. Замеряем или берём из проектной документации длину ската. Допустим, что она равна 12 м.
3. Длину ската делим на выбранное ранее значение стропильного шага, итог округляем в большую сторону и прибавляем 1. Получаем 12 /0,8 + 1 = 16.
4. Делим длину ската на число, полученное в третьем пункте. Итоговый шаг стропил будет равен 12/16 = 0,75 м = 75 см. Полученное значение будет равно расстоянию между центральными осями стропильных лаг.

Подготовительные работы

Чертёж системы стропил является обязательным условием при возведении такого типа кровли, так как не бывает одинаковых схем, которые готовы к непосредственному использованию без учёта конкретного вида здания и места его возведения.

Чем сложнее кровельная система, тем точнее должны быть расчёты, так как они будут влиять не только на качество проводимых работ, но и на их стоимость.

Чертёж главных узлов конструкции должен точно указывать размеры всех элементов стропильной системы, расположение точек примыкания диагональных стоек к брусу конька и места крепления стропил к мауэрлату.

Инструменты, необходимые для сборки конструкции:

• уровень строительный;
• ножовка;
• большой молоток;
• длинная рулетка;
• строительный шнур;
• степлер;
• электрическая дрель;
• клепальник;
• металлические просечные ножницы;
• гвозди;
• замерная планка.

Материалы для работы:

При устройстве вальмовой кровли на доме из бруса, который даёт усадку, специалисты рекомендуют использовать специальные плавающие крепежи для стропил, чтобы компенсировать движение венцов.

При устройстве стропильной системы в деревянном доме рекомендуется использовать скользящую систему крепления стропил, которая компенсирует деформации здания при его усадке

Видео: обеспечение жёсткости вальмовой кровли

Особенности стропильной системы вальмовой крыши

Все виды стропильной системы вальмовой крыши имеют идентичные детали, которые и создают каркас конструкции:

Видео: собираем стропила

Технология создания вальмовой системы стропил

Так как на стропильную конструкцию кровли возлагается большая нагрузка, то все узлы и соединения должны быть выполнены в точном соответствии с технологией, в противном случае крыша не сможет в полной мере выполнять свои функции.

Монтаж основных узлов

Монтаж узлов сводится к следующим действиям:

1. Подготавливаем стропила. Определяем угол наклона стропил, длину коротких опор и накосных стропил, которые несут существенную нагрузку. Для того чтобы получить все элементы нужной длины, используем метод соединительного сращивания досок внахлёст. Для этого укладываем две доски друг на друга с нахлёстом в 1 м и скрепляем их с помощью гвоздей, расположенных в шахматном порядке. Это наиболее простой и прочный способ сращивания стропильных ног.

   Наиболее прочным и надёжным методом сращивания стропильных ног является крепление внахлёст

2. Крепим мауэрлат. Монтируем брус по всему периметру стен здания в верхней части. Брус соединяем внахлёст с использованием большого количества мест крепления с основанием несущих стен. Узлы соединения скрепляем металлическими скобами.

   Брус мауэрлата крепится к верхнему торцу стены при помощи анкерных болтов

3. Между стеной и брусом прокладываем слой рубероида для создания гидробарьера. В кирпичных, газобетонных, пенобетонных и арболитных домах под мауэрлат заливается железобетонный пояс с предварительно закреплёнными штырями для установки бруса. Штырь должен иметь диаметр не менее 10 мм и выступать примерно на 30 мм за пределы пояса. Шаг между штырями - от 1 до 2 м.

   Слой рубероида создаёт гидробарьер между мауэрлатом и стеной из влагопоглощающего материала

4. Устанавливаем лежень - центральную балку между двумя короткими сторонами мауэрлата для обеспечения дополнительной прочности под стропилами. Такой прогон необходим для создания вальмовой кровли большой площади.
5. Монтируем опорные стойки. Они выполняют роль опор для конькового прогона.

   Опорные стойки монтируются на лежень и служат опорами для конькового прогона

6. Монтируем коньковую балку. При установке конька вальмовой кровли следует провести точные замеры, так как на нём будет держаться вся система кровли. Точность его установки проверяем уровнем по высоте.

   Проведение работ по устройству коньковой балки требует точных замеров, так как она в системе вальмовой кровли несёт наибольшую нагрузку

7. Прибиваем стропильные ноги. Монтируем центральные стропила, а после них диагональные. Во время монтажа нижнюю часть балок упираем в мауэрлат. Это можно сделать двумя способами: с вырезкой или с опорными стойками. В первом случае вырезаем в мауэрлате паз, вставляем в него стропила и закрепляем их металлическими уголками. Во втором случае просто накладываем стропило на мауэрлат и под него подкладываем брусок с косым срезом. Их также закрепляем с помощью металлического уголка.
   

   Стропильные ноги можно крепить к мауэрлату двумя способами: с вырезкой и на опорный брусок

8. Устройство узла на коньковой балке производим методом «в полдерева». Для этого выпиливаем на конце стропильных ног выемку, которая должна быть равна половине толщины доски. Затем соединяем эти выемки друг с другом и закрепляем гвоздями или нагелями. Получается прочный коньковый узел. Для большей прочности все узлы закрепляем стальными уголками.

   Для создания прочного конькового узла на вальмовой кровле используется метод врубки «в полдерева»

9. На диагональные стропила оказывается большое давление, поэтому их усиливаем с помощью стоек, которые монтируем на перекрытие или устанавливаем подкосы под определённым углом. Можно использовать шпренгель в виде Т-образной балки, развёрнутой на 180°.

   Шпренгель является одним из вспомогательных элементов для обеспечения необходимой жёсткости стропильной системы, передающим часть её нагрузки на мауэрлат

10. Монтируем рядовые стропила аналогично центральным, формирующим края трапециевидной конструкции. Низ балки опираем и крепим на мауэрлат, а верх упираем в балку конька.
11. Устанавливаем нарожники, которые изготавливаем из цельной доски. В месте их крепления к длинному стропилу делаем специальные врубки или ставим опорные балки и обеспечиваем необходимую прочность с помощью металлических креплений. Для упрощения работы нарожники можно устанавливать вразбежку.

    Нарожники крепятся при помощи врубки в стропильную балку и устанавливаются в шахматном порядке

Все деревянные детали стропильной системы перед сборкой обрабатываем специальными огнеупорными и антисептическими средствами.

Видео: стропильная система вальмовой крыши

Создание вальмовой стропильной конструкции является длительным и сложным процессом, требующим внимания к каждой конкретной детали. Но если правильно и точно выполнять все этапы работ, то в результате вы получите красивую, долговечную и надёжную крышу для своего дома.

Вальмовая крыша характеризуется большим количеством преимущественных моментов, среди которых выделяют привлекательную геометрию, равномерный прогрев и защита строения от осадков. Даже сильные порывы ветра не оказывают воздействия на такую конструкцию, так как она не имеет фронтонов. Если сравнивать ее с двускатной крышей, то можно отметить, что вероятность деформации вальмовой крыши намного меньше. Перечислять преимущества такой крыши можно очень долго, но нельзя забывать, что система стропильная вальмовой кровли - это достаточно сложная конструкция. Этот факт может стать весомой причиной при выборе типа крыши. Несмотря на это частные застройщики очень часто сооружают именно вальмовую конструкцию, благодаря ее сходству с четырехскатным остовом.

Некоторые особенности вальмовой крыши

При сравнении вальмовой и двухскатной крыши можно сразу заметить, что в устройстве вальмовой крыши отсутствуют вертикальные стенки фронтонов. Их заменяют треугольные скаты, располагающиеся с торцов. Благодаря этому визуальный и реальный объем крыши значительно уменьшается. С экономической стороны выгода от этого является спорным вопросом, так как при резке больших листов кровельного материала на вальмы происходит увеличение расходов.

Как и любое сооружение, вальмовая крыша условно делится на простые геометрические фигуры. Самый простой вариант имеет симметричные скаты: два в виде трапеции и два в форме треугольника. То есть вся конструкция состоит из четырех скатов, что послужило основанием для параллельного названия - четырехскатная крыша.

Боковой разрез вальмовой крыши имеет сходство с обычной двускатной крышей в форме треугольника. При визуальном осмотре в профиль можно увидеть трапецию, которая условно делится на прямоугольник с примыкающими по бокам развернутыми треугольниками. Форма трапеции определяется непосредственно застройщиком и зависит от отношения длины конька к длине карнизного свеса. Часть конструкции, которая имеет форму прямоугольника, возводится на основании кровельных стандартов по сооружению висячих и наслонных стропильных систем.

Вальмы, которые заменяют фронтоны, должны устанавливаться с определенным наклоном, так как конструкция предусматривает их соединение с наклонными сторонами трапеции. Именно устройство вальм является самым сложным этапом обустройства вальмовой стропильной системы. Тем, кто решит выполнить работу по аналогии с обычным скатным методом, можно сказать, что ничего из этого не выйдет. Все дело в том, что длина конькового прогона не соответствует длине ската, следовательно, стропильные ноги вальм в верхней части, а также примыкающие к ним треугольные части больших скатов, остаются без опоры.

В качестве опоры конструкцией предусмотрена установка особых накосных стропильных ног, которые соединяют коньковый брус и углы конструкции. Взгляд на вальмовую крышу сверху позволяет заметить, что накосные элементы представляют собой диагонали, по этой причине их второе название - диагональные. Кроме того конструкция вальмовой кровли подразумевает, что диагональ станет опорой для стропилин разной длины, установка которых выполняется под прямым углом к свесу. Эти разновеликие элементы называются нарожниками.

Таким образом, основными элементами вальмовой стропильной системы являются:

• Рядовые стропила вальмовой крыши, нижняя часть которых опирается на балки перекрытия или мауэрлат. В зависимости от типа опоры стропилины могут быть висячими или наслонными.
• Диагональные стропильные ноги, необходимые для соединения углов крыши и края конькового бруса. Такие элементы могут использоваться как для выпуклых углов вальмовой конструкции, так и при обустройстве вогнутых углов ендов.
• Нарожники - элементы, создающие плоскость вальмы и частей трапециевидных скатов, которые примыкают к диагональным стропилинам.

Описание диагональных стропил

Учитывая расположение диагональных стропилин, можно определить, что их длина будет больше, чем аналогичный параметр рядовых стропилин. К тому же, являясь опорой для нарожников, они принимают на себя довольно большую нагрузку. Все это приводит к выводу, что диагональные стропильные ноги должны стать усиленными. Чаще всего для этого используют доски, предназначенные для рядовых стропилин, но спаренные между собой.

Спаренные накосы позволяют решить одновременно три задачи:

• Увеличение нагрузки без риска деформации стропильной системы.
• Получение цельного диагонального элемента (наращивание стропилин приводит к ослаблению отдельных участков).
• Снижение расходов на монтаж стропильной системы (две доски будут стоить гораздо дешевле, чем цельный брус).

Значительная длина диагональных стропилин требует установки дополнительных опор, количество которых определяется длиной диагонали.

Опоры для диагональных элементов

Конструкция вальмовой стропильной системы независимо от размеров предполагает обязательное наличие опор, усиливающих диагональные стропильные ноги. При длине накоса больше 9 метров, то требуется установка не менее двух опор. Пролеты меньшей длины могут опираться на одну опору, расположенную в верхней части.

Опорой для диагональных стропильных ног могут служить:

• Вертикальные стойки, устанавливаемые непосредственно на перекрытие. Если перекрытие железобетонное, то под стойку обязательно подкладывают кусок гидроизоляционного материала.
• Подкосы, которые нижней частью упираются в лежень и располагаются под углом 45 градусов, причем величина угла наклона особой роли не играет.
• Шпренгели, которые выполнены в виде литеры «Т» в перевернутом виде. Этот элемент используется в тех случаях, когда диагональ нуждается в двух и более опорах (прочитайте также: " "). При установке важно следить, чтобы основание шпренгеля располагалось перпендикулярно накосу. В большинстве случаев такие опоры размещают ближе к углу крыши, то есть в нижней части накосных стропил.

Дополнительные опоры лучше всего изготовить из спаренных досок и установить в местах, где предполагается наибольшая нагрузка.

Конструкция опорных точек накосов стропил

Верхней частью накосная стропильная нога упирается в коньковый брус. Конструктивные особенности вальмовой крыши позволяют сделать это несколькими способами:

• Если конструкция крыши имеет один коньковый прогон, то накос упирается на консоль конька.
• Если стропильная система имеет два коньковых прогона и рядовые стропилины из досок, то накосы должны упираться на шпренгель, основание которого лежит на коньковых прогонах.
• Если конструкцией предусмотрено наличие двух прогонов, а стропила выполнены из бруса, то вместо шпренгеля используют прибоину. Этот элемент выполняется из обрезка доски толщиной более 5 см и соединяет между собой рядовые стропилины недалеко от конька.

В зависимости от способа посадки верхнюю часть накоса подрубают. Крепить диагонали можно гвоздями, при этом допускается усиление скруткой из проволоки или металлическим хомутом.

В нижней части диагональные стропилины вальмовой крыши с опиранием на мауэрлат крепятся с помощью металлических скоб или уголков непосредственно к мауэрлату или к специально установленной угловой балке.

Устройство нарожников

Посредством нарожников формируются вальмы и треугольные части больших скатов. В верхней части элемент упирается на диагональную стропилину, внизу - на мауэрлат или балки перекрытия.

Нарожники устанавливаются двумя способами:

• С помощью врубки. В диагональных стропилинах вырубают гнезда на расстоянии 20 см друг от друга, при этом следует помнить, что врубка нарожников смежных скатов не должна выполняться напротив друг друга.
• Монтаж черепных брусков, которые будут выступать в качестве опор для нарожников. Для этого берут бруски 5*5 см и наколачивают их на нижнюю часть накоса. Этот вариант считается более эффективным, так как врубка может ослабить прочность и устойчивость накоса. Кроме того использование такого способа позволяет располагать нарожники напротив друг друга.

Крепление нарожников в нижней части выполняется по аналогии установки рядовых стропильных ног.

Монтаж простой вальмовой стропильной системы

Самым простым способом возведения вальмовой крыши является покупка готовой стропильной системы и ее установка. Но строительство вальмовой стропильной системы своими руками доставит большее удовольствие и позволит создать конструкцию, соответствующую всему строению. Чтобы убедиться в собственных силах, можно потренироваться на небольших постройках, например, возвести четырехскатную крышу над беседкой или летней кухней.

Создание простейшей вальмовой крыши проходит в несколько этапов.

Этап 1. Создание модели крыши и составление проекта.

Строительству любой конструкции предшествует этап проектирования. Это помогает определить форму конструкции и приобрести нужное количество материала. Простая вальмовая крыша не требует составления сложного чертежа, достаточно от руки нарисовать примерную схему стропил вальмовой крыши.

Чтобы составить простейший проект вальмовой крыши достаточно выполнить действия, описанные в следующей инструкции:

• Определяются параметры строения, согласно которым составляется примерный чертеж крыши в профиль и анфас. Чтобы рисунок соответствовал реальным параметрам, необходимо выбрать масштаб, чаще всего выбирают 1:25. Это означает, что размера в действительности следует разделить на 25.
• Выбрать оптимальную высоту крыши помогает рисунок контура крыши, причем в нескольких вариантах. У наиболее подходящего рисунка измеряют угол наклона скатов.
• Далее на рисунке отмечают точки установки наслонных стропильных ног, при этом каждую сторону нужно разделить на равные участки. Шаг стропил вальмовой крыши должен быть оптимальным, чтобы не увеличивать расход строительного материала, но и не усиливать конструкцию дополнительной контробрешеткой.
• Следующим шагом определяют длину конька. При этом следует помнить, что эта часть конструкции должна соединять целое количество стропильных ферм. С обеих сторон длинной стороны нужно отложить одинаковые отрезки.
• На основании рисунка высчитывается необходимое количество материала.

Количество крепежных элементов определяется числом стропильных ног, с учетом всех узловых креплений. Для каждой стропилины нужно приобрести по два уголка. Доски лучше всего покупать с небольшим запасом, чтобы была возможность устранить случайные ошибки в строительстве. Если конструкция возводится на бетонной или кирпичной коробке, то следует позаботиться о приобретении бруса, из которого будет сооружаться мауэрлат для вальмовой крыши.

Этап 2. Монтаж основной части.

Монтаж вальмовой стропильной системы начинается с устройства коньковой части:

• Непосредственно посередине стенок, к которым будут примыкать вальмы, прибивают по одной доске. Между ними натягивают строительный шнур, который должен проходить строго по центральной оси.
• С одного из торцов строения прикладывают две стропилины, их пересечение должно проходить под шнуром. Отмечают линию спила верхней пятки стропильной ноги с учетом конькового прогона толщиной около 5 см. Спиливают необходимую часть элемента, чтобы конвертная крыша получилась необходимой формы.
• По сделанной заготовке напиливают остальные стропилины. При этом следует помнить, что при возведении вальмовой крыши с висячими стропилами учитывается длина карнизного свеса.
• Собирают фермы из двух стропильных ног и крепят их на один гвоздь.
• Через все фермы устанавливают коньковый брус и прибивают к нему стропилины.
• В нижней части наслонные стропилины крепятся к мауэрлату, висячие стропила вальмовой крыши - к балкам перекрытия. В обоих случаях крепление выполняют с помощью металлических уголков.
• Ранее прибитые вспомогательные доски можно убрать, так как нужды в их потребности больше нет.

Этап 3. Строительство вальмовых скатов.

Стропила вальмовой части крепятся по аналогии рядовых стропильных ног: верх фиксируется гвоздями, низ - посредством уголков к мауэрлату или верхнему бревну.

Установку выполняют следующим образом:

• Выставляют первую диагональную стропилину и ставят отметку на месте спила. При этом нижняя часть элемента должна располагаться в углу крыши.
• Отпиливают элемент по намеченной линии и фиксируют его: верх - с помощью гвоздей, низ - уголками.
• Остальные диагональные стропила устанавливаются по аналогичной схеме.
• Для заполнения вальмового ската нарожники примеряются и устанавливаются индивидуально.
• После этого переходят к монтажу нарожников основных скатов.

После установки всех элементов стропильной системы выполняют следующее: с помощью проволочной скрутки каждую вторую стропилину привязывают к бревну второго ряда или к деревянным пробкам, которые предварительно закладывались в стены. Кроме того проволочная скрутка может быть заложена в кирпичную кладку или между блоками в процессе возведения стен. При этом следует помнить, что от верха до места расположения скрутки должно быть не меньше трех рядов кирпича или двух рядов блоков.

Готовую стропильную систему закрывают обрешеткой. Если покрытие будет мягким, то обрешетка должна быть сплошной из досок, фанеры или плит OSB. Жесткие кровельные материалы можно укладывать на обрешетку из бруска, прибитого с определенным шагом.

Возведение сложной вальмовой кровли

Каркас сложной вальмовой крыши возводится в аналогичной последовательности, но с небольшими доработками. Например, диагональные стропилины должны фиксироваться более прочным способом, с установкой дополнительных опор. Коньковая часть устанавливается после монтажа опорной рамы, включающей в себя лежень внизу и коньковый прогон сверху.

Возвести стропильную систему вальмовой крыши намного труднее, чем обычную двускатную конструкцию. Однако четырехскатная крыша выглядит более привлекательной и над домом, и над легкой постройкой.

Испытав свои силы при возведении вальмовой крыши над беседкой или другим бытовым строением, можно добиться хорошего результата в самостоятельном строительстве четырехскатной крыши над жилым домом.