Вальмовая крыша. Устройство, узлы и усиление вальмовой крыши
Стропильная система вальмовой крыши: конструкция и монтаж
Вальмовая крыша, пожалуй, самый популярный вид четырехскатной кровли. Она подходит для перекрытия частных домов большой и малой площади, бань, даже беседок. Узнаваемую геометрию ей придает стропильная система вальмовой кровли, совокупность опорных элементов, работающих как каркас.
Сложность данной конструкции заключается в большом количестве составных частей и узлов крепления, требующих особых навыков и опыта. Эта статья ответит на вопросы о том, из чего она состоит, какие материалы используют для строительства, а также как выполняют монтажные работы.
Конструкция вальмовой крыши
Вальмовая крыша относится к четырехскатному типу, то есть образована из четырех скатов, плоскостей, имеющих одну общую сторону. Два ската, заменяющие собой фронтоны, называют вальмовыми или торцевыми, они имеют треугольную форму. А два других, в виде трапеций, обозначают термином фасадные. Линия, в которой сходятся все четыре ската – конек, самая высокая часть крыши. Конструкция вальмового типа состоит из:
- Вальмовых скатов, которые имеют форму треугольника, располагаются на месте, принадлежащем фронтонам.
- Фасадных скатов трапециевидной формы.
- Конька, линии, которую образуют верхнее соединение стропильных пар, вершины вальмовой крыши.
- 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.
- Стропильной системы вальмовой крыши, каркаса несущего и распределяющего вес кровельной конструкции.
- Кровельного материала, покрытия, которое настилают на стропильные ноги вальмовой крыши для защиты от атмосферных осадков.
- 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.
- Снегозадержателей, элементов, не дающим снежным массам, накопившимся на крыше, обрушиваться и травмировать проходящих мимо людей.
Виды стропильной системы
Стропильная система вальмовой кровли может быть трех типов, в зависимости от того, как располагаются стропила:
- Висячего. Это означает что стропила имеют опору на две точки: в верхней части на коньковый прогон, а в нижней на мауэрлат. Висячая стропильная система испытывает нагрузки на прогиб, сжатие и распирание. Все эти силы оказывают на нее дестабилизирующее действие, поэтому необходимы дополнительные компенсирующие элементы – затяжки, ригели, бабки. Они усложняют конструирование и монтаж вальмовой крыши, поэтому опытные кровельщики советуют отказаться от висячих стропил, если есть такая возможность.
- Наслонного. При таком типе стропильной системы вальмовой крыши, стропила имеют опору на три точки: вверху на конек, в середине на стойку, а внизу на мауэрлат. Стойки устанавливают на внутренние несущие стены. Дополнительные вертикальные опоры снижают прогиб стропильных ног и ликвидируют распирающие усилие. Поэтому наслонную систему считают надежнее и устойчивее висячей, а кроме того более простой в монтаже.
- Комбинированного. Этот термин означает что стропильная система состоит из чередующихся наслонных и висячих элементов. Это возможно, если в качестве опоры для стойки используют не внутреннюю несущую перегородку, а столб или колонну. Крыша получается открытого типа, то есть все балки и стойки не скрыты обшивкой, а видны.
Важно! При помощи висячей стропильной системы можно перекрыть строение не больше 6 метров шириной. Использование наслонных стропил с одной дополнительной опорой увеличивает это расстояние до 12 м, с двумя – до 18 м.
Используемый материал
Стропильная система крыши вальмового типа состоит из множества составных частей, которые отражает чертеж, они изготавливают из следующих материалов:
- Из металла. В таком случае используют уголки и двутавры из оцинкованного металла. Это прочный, коррозионностойкий, долговечный материал, который выдерживает большие нагрузки. У металлических стропил есть ли два существенных минуса – значительный вес и высокая стоимость. Поэтому используют металл в строительстве крыши крайне редко, особенно в частном домостроении.
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:
- Мауэрлата, представляющего собой брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм. Его задача – равномерное распределение веса кровельной конструкции по периметру несущих стен. К мауэрлату крепят нижние части стропильных ног.
- Лежня, изготовленного из бруса толщиной 100 мм и более, который выполняет функции мауэрлата на внутренних несущих перегородках. На лежень монтируют стойки.
- Конькового прогона, деревянный брусок, на который опираются верхние части стропильных ног. Его соединяет собой вертикальные стойки.
- Диагональных стропил, формирующих ребра вальмовых скатов. Их крепят таким образом, что они продолжают конек и расходятся к углам дома. Всего в вальмовой крыше четыре диагональных стропильных ноги, их крепят к коньковом прогону и мауэрлату. Эти стропильные ноги имеют большую длину и подвергаются большим нагрузкам, поэтому их толщина должна быть в два раза больше рядовых.
Обратите внимание! Некоторые элементы стропильной системы вальмовой крыши имеют значительную длину. А стандартный размер пиломатериалов из дерева ограничен шестью метрами. Чтобы выйти из этой проблемной ситуации, кровельщики изготавливают клееные или наборные стропила, составленный из двух или трех частей.
Монтаж мауэрлата
Монтаж мауэрлата – отправная точка создания стропильной системы для вальмовой кровли. Правильная установка обеспечит надежное основание для стропил. Во время строительства дома из бруса или бревна роль мауэрлата выполняют верхние венцы. В сооружениях из кирпича, газосиликатных блоков его крепят следующим образом:
- На верхнем срезе стен налаживают опалубку и заливают бетонный, усиленный арматурой пояс, в который вмуровывают металлические шпильки.
- Мауэрлатный брус обрабатывают антисептиком глубокого проникновения и изготавливают в нем отверстия под шпильки. При чем расположение отверстий рассчитывают таким образом, чтобы они не совпадали с местами крепления стропильных ног, а находились между ними.
- После застывания бетонного пояса, которое происходит в течении 2-3 дней, на него монтируют гидроизоляцию. Эти функции обычно выполняет сложенный в два соя рубероид.
- Мауэрлат укладывают на гидроизоляцию и притягивают металлическими шпильками.
Обратите внимание, что большое количество отверстий снижают прочность мауэрлата, провоцируют появление трещин, дефектов, снижая его опорные функции. Запомните, в мауэрлате никогда не выполняют выпилы под стропила, нарушать его целостность нельзя!
Этапы сборки
Результат расчета, произведенного вручную или программой, фиксируют, создавая чертеж, котором отражают размеры и взаимное расположение элементов стропильной системы, а затем начинают собирать ее согласно следующему плану:
- Устанавливают мауэрлат и лежень описанным в предыдущем пункте способом. На лежень монтируют стойки, чтобы не сохранить их вертикальное расположение используют временные подкосы, углы проверяют строительным уровнем. На стойки с помощью металлических уголков или гвоздей прикрепляют коньковый прогон.
- Если этого требует проект ставят подкосы из бруса. Верхнюю часть приколачивают гвоздями у середине стропил, а нижнюю к стокам.
- Устанавливают диагональные стропила. Осуществляют двойную врезку под углом 45 градусов, присоединяя их к коньку гвоздями. Нижнюю часть ноги крепят к мауэрлату подвижным соединением по типу ползуна.
Грамотный расчет, подробный чертеж и качественная установка – залог долгой службы и надёжности стропильной системы крыши.
Видео-инструкция
Устройство стропильной системы вальмовой крыши
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:
- скаты (при простой кровле прямоугольной или квадратной формы образуется 4 ската);
- конек – самая верхняя часть кровли;
- карниз – нижняя часть крыши.
Схема вальмовой крыши
Конструктивные элементы вальмовой крыши
Устройство стропильной системы вальмовой крыши предполагает наличие следующих элементов:
Элементы вальмовой кровли
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Стойки – вертикальные промежуточные опоры.
- 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.
- Схватка – горизонтальный элемент, который стягивает стропила не давая им разъезжаться, может располагаться в уровне мауэрлата или выше.
- 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.
- 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.
- Кобылки – доски, прикрепляемые к нижнему концу стропил, обеспечивающие необходимый вылет карниза.
Коньковый ригель вальмовой крыши
Обрешетка и контробрешетка вальмовой крыши
Узлы накосных (диагональных) стропил вальмовых крыш
Некоторые из этих элементов отсутствуют в конструкции простой крыши, обязательными конструкциями для вальмы являются:
Подготовительные работы
Перед тем как сделать вальмовую крышу, нужно принять несколько конструкторских решений, а именно:
- 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.
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 стропила
Наслонные сверху опираются на ригель. Для этого в горизонтальной балке делается врубка. Крепление производят гвоздями.
Висячие стропила
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.
Всё о устройстве и конструкции вальмовой крыши + вентиляция мансарды и чердака четырехскатной кровли
Четырехскатная вальмовая крыша — это конструктивный и функциональный элемент здания, который известен каждому строителю.
Треугольные торцевые скаты имеют название вальмы, из-за чего пошло основное название кровли дома такого вида.
Они заменили вертикальные фронтоны со всех сторон здания.
Причина популярности вальмовых крыш заключаются в том, что они очень стойкие по отношению к ветровым нагрузкам из-за своей повышенной аэродинамичности, более жесткие и надежные из-за треугольных скатов.
К тому же стоит отметить, что вальмовые четырехскатные крыши — это достаточно стильные и эстетичные элементы, которые могут придать любому зданию оригинальности, улучшив его внешнюю форму. Такую крышу не трудно сделать своими руками.
В данной статье вы узнаете каково устройство четырехскатной крыши.
Кровельный пирог четырехскатной крыши и описание ее элементов
Как и любой другой вид крыши, вальмовая кровля обладает особым типом кровельного пирога.
Он состоит из следующих элементов конструкции:
Каждый из вышеперечисленных элементов выполняют свою важную функцию и обладает индивидуальными особенностями. На сегодняшний день рынок строительных материалов достаточно богатый, поэтому в качестве кровельного материала для вальмовой крыши можно выбрать, как штучные, так и листовые изделия.
К первой группе относится шифер, различные виды черепицы, этернитовые плитки и некоторые другие материалы. Среди листовых материалов можно выделить ондулин, металлочерепицу, оцинкованное железо и др.
Монтаж каждого из видов кровельного материала осуществляется по особой технологии, которая напрямую зависит от его типа и производителя.
Обрешетка и контробрешетка — это деревянные элементы кровли, которые представляют собой стропильную систему, на которую сверху набивают планки с определенным шагом, зависящем от типа кровельного материала.
Гидробарьер представляет собой специально созданную пленку, предотвращающую попадание влаги под крышу.
Утеплитель укладывается чаще всего между балками стропильной системы. Наиболее популярными его видами является минеральная вата и пинопласт. Каждый из этих материалов имеет свои преимущества и недостатки. Минеральная вата огнеустойчива и имеет достаточно низкую теплопроводность, в то же время пинопласт легкий и удобный в монтаже.
Паробарьер изготовливается в виде пленки, которая позволяет испарениям выходит наружу, но не пропускает их внутрь.
Гипсокартон представляет собой самый последний внутренний элемент кровельного пирога, который закрывает внутреннюю его часть. В первую очередь данный материал несет эстетическую функцию.
Устройство вальмовой крыши
Конструкция вальмовой крыши состоит из четырех скатов. Она имеет две вершины, которые соединены между собой конструктивным элементом — коньковым брусом.
Вместо вертикальных фронтонов у домов с вальмовой крышей находятся треугольные скаты. Из-за этого боковые скаты имеют форму трапеции.
Основной осью крыши, которая несет нагрузку, является коньковый брус. Именно он соединяет все скаты кровли. На него крепятся другие важные элементы конструкции — каркас и угловые стропила.
Угловые стропила выступают базовыми элементами распределения нагрузки. Они соединяют угол сооружения с углом конька. Чаще всего их делают такими же по толщине, как брус.
Сама же нога выходит немного за край сооружения. Если здание является четырехугольным, понадобится четыре таких стропила.
Центральную часть конструкции становит промежуточный каркас — промежуточные стропила, которые крепятся попарно друг с другом на коньковом брусе и выводятся на мауэрлат. В зоне вальм они не устанавливаются. Их количество может быть разным в зависимости от длины здания.
Рядовой каркас представляет собой стропила, которые соединяются с концами конька и выходят на несущие стены здания с каждой из сторон. Их количество равняется шести.
Устройство шатровой четырехскатной крыши
Вальмовая кровля — конструкция
Вентиляция холодного чердака вальмовой крыши
Из-за того, что вальмовые крыши не имеют фронтонов, их вентиляцию лучше всего проводить, используя карнизные свесы. Это значит что движение воздуха будет осуществляться снизу вверх. Заходить он будет через подшивку самой крыши, а выходить — из-под конька.
Если подшивка сделана из дерева, панели следует размещать не очень плотно друг к другу, чтобы между ними были небольшие зазоры, позволяющие заходить свежему воздуху. Интервал должен состоять в пределах нескольких миллиметров.
В случае, когда подшивка сделана из пластика, следует заметить, что некоторые из элементов должны иметь небольшие отверстия. Сквозь них может проходить непосредственно в чердак. Но к сожалению не у всех софитах есть такие отверстия.
В некоторых случаях о вентиляции строителя и вспоминают уже после того, как вся работа сделана. Но это не является проблемой, так как из такой ситуации есть выход. Необходимо вставить в подшивку небольшие решетки с сеточкой, диаметром не более 5 сантиметров.
Расположить их нужно всей длине ветрового свеса, делая шаг 80 сантиметров.
Выход воздуха напрямую будет зависеть от выбранного типа кровельного материала. Гибкая кровля позволяет установить вентиль (т.н. «черепашку») или специальный проветриваемый конек.
Если был выбран шифер, можно обустроит классический вид конька. Керамическая черепица позволяет установить специальный вентиль. Кровлю из металлочерепицы проветривать очень просто, так как в таких случаях допускается выход воздуха посредством обычного конька.
Использование конька — это не только хорошая по функциональности замена вентиля, но и возможность обустроить вентиляцию в наиболее сжатые сроки.
Вентиляция мансарды
Вентиляция мансардных крыш может быть осуществлена без проблем естественным движением воздуха снизу вверх. Для этого следует только грамотно расположить все слои кровельного пирога. В некоторых случаях для улучшения выхода воздуха из помещения используют коньковые аэраторы.
Они устанавливаются вместо конька на в верхней точке крыши по всей длине ребра. Для предотвращения попадания в них различных посторонних предметов они защищены специальной решеткой. Вместе с естественными продухами, сделанными снизу в свесе, такой тип проветривания является отличной вентиляцией.
Его преимущества заключаются в следующем:
- Обеспечивании эффективного проветривания помещения;
- Поддержка оптимального микроклимата мансарды;
- Продление срока эксплуатации кровли.
Для того чтобы установить коньковый аэратор, следует придерживаться определенных правил:
- Угол ската крыша должен быть не более 45 градусов;
- Наличие коньковых продухов;
- Монтаж конька вентиляции по всему прогону;
- Создание герметичности вентиляционного конька;
- Расположение срезов конька на расстоянии 30 сантиметров от сквозных элементов кровли.
Если правильно расположить все части вентиляционной системы, мансарда будет хорошо проветриваться, как летом, так и зимой.
Устройство обрешетки
Основной частью кровли, которая непосредственно удерживает на себе кровельный материал, является обрешетка.
Все деревянные элементы предварительно стоит обработать специальным составом, который позволит их защитить от повреждений.
После обработки некоторые время необходимо подождать, чтобы древесина высохла. Обшивку необходимо делать в зависимости от того, какой выбран кровельный материал.
Для того чтобы обустроить обрешетку, необходимы некоторые важные элементы конструкции:
- Деревянные доски или планки небольшой ширины;
- Деревянные бруски с квадратным сечение 40*40 или 50*50 миллиметров;
- Гвозди или шурупы.
Обрешетку необходимо прибивать строго перпендикулярно стропильным ногам, так как это усилит жесткость конструкции крыши. Стропила лучше всего размещать сплошным слоем. Допускается делать шаг в пределах 10-15 сантиметров.
Со всеми расчетами вам поможет наш онлайн-калькулятор.
Стропильная система
Для того чтобы вальмовая крыша была достаточно жесткой и надежной, необходимо определенным образом проводить устройство всех ее элементов.
Накосные типы стропил нужно крепить к внутренним углам стен, в то время как диагональные — к внешним. Это является принципиально важным. Из-за того, что на накосные стропила приходится большая нагрузка, их длина должна быть также больше.
Накосные стропильные ноги должны стать опорой для укороченных стропил скатов, которые имеют название нарожники. Чаще всего их изготовляют из двух спаренных ног.
Диагональные стропила должны быть подстрахованы одной или двумя опорами. Для этого используют стойки из бруса. Подкосы следует размещать таким образом, чтобы между ними и горизонтальной опорой образовывался угол в 45 градусов.
Промежуточные стропильные ноги должны опираться одной стороной на брус конька, а другой — на мауэрлат. Их следует располагать с шагов 1-1,2 метра. Каждое второе стропило лучше всего присоединять к несущим стенам, используя скрутки.
Их можно изготовить из обычных проволок, радиус которых становит 2 миллиметра. Используя обратную скобу, промежуточный каркас следует соединить с мауэрлатом.
Нарожники или полуноги (как их часто называют) должны одной стороной опираться на мауэрлат, а другой — на диагональную ногу.
Устройство стропильной системы четырехскатной крыши: чертежи и схемы ниже.
Чертеж стропильной системы
Схема стропильной системы
Узлы четырехскатной крыши
Важно отметить, что существуют определенные достаточно сложные узлы стропильной системы, которые всегда вызывают массу вопросов у строителей.
Это касается фиксации стропильных ног к мауэрлату, соединения стропильных ног друг с другом и крепления конькового бруса к стропильным ногам.
Для того чтобы осуществить фиксацию стропильных ног к мауэрлату, нужно использовать жесткое крепление.
Оно может быть осуществлено следующими способами:
- При помощи установленных по две стороны стропильной ноги уголков;
- Забиванием гвозде по диагонали сквозь стропило в мауэрлат;
- Специально созданными для этого скобами;
- Креплением, осуществляющим скольжение.
Стропильные ноги друг с другом могут быть соединены по-разному:
- При помощи болтов после накладки их поверх конькового бруса;
- Сделав специальные выемки под брус и соединив ноги над ним гвоздями;
- Подогнав стропила под выбранный угол и соединив их между собой металлическими или деревянными накладками с двух сторон.
Чтобы вальмовая сторона крыши была достаточно долговечной, необходимо соединить стропильные ноги с брусом следующим образом:
- Диагональные стропила выпиливаются таким образом, чтобы оно идеально подходило под форму бруса, с которым сверху их необходимо скрепить гвоздями;
- Уложив коньковый брус на стойки и скрепив его с двух сторон деревянными накладками из досок.
Стоит помнить, что жесткой всей конструкции равняется жесткости самого слабого ее узла. Поэтому очень важно соединения делать максимально надежно.
Заключение
От того, каким образом будет устроена крыша, зависит долговечность всего сооружения. Поэтому работу следует проводить тщательно и осторожно. Если в этом нет опыта, лучше всего обратиться к квалифицированным специалистам или же взять себе в помощь того, кто уже возводил вальмовые крыши. Их устройство сложное, но результат стоит потраченных усилий.
Как сделать четырехскатную вальмовую крышу
Четырехскатная вальмовая крыша считается довольно сложным и материалоемким сооружением, которое мало кто из домовладельцев берется построить своими руками. Но если вы решились на самостоятельное строительство, вначале пройдите подготовительный путь – изучите теоретические материалы, в том числе изложенные в данной публикации. Потом соберите макет стропильной системы небольших размеров, чтобы разобраться с узлами, нюансами их изготовления и расчетом количества лесоматериалов. Итак, предлагаем сделать первый шаг и рассмотреть…
Конструктивные особенности
Эта разновидность кровельных конструкций, изображенная на фото, представляет собой обычную коньковую крышу, но без вертикальных фронтонов. Вместо них по бокам здания делается 2 дополнительных ската – вальмы, имеющие другой угол уклона.
Справка. Если все 4 плоскости наклонить под одинаковым углом, то получится другой тип кровли – шатровая. Поскольку ее скаты сходятся в одной точке в виде купола, то конек отсутствует как таковой.
Стропильная система вальмовой крыши состоит из следующих элементов (показаны на схеме):
- мауэрлат, лежень – мощная обвязочная балка, монтируемая на верхнюю плоскость стен по периметру здания и внутренних перегородок;
- кровельные скаты формируются за счет наклонных балок, устанавливаемых с расчетным интервалом, — стропильных ног;
- вместе с элементами жесткости – затяжками, стойками и раскосами – стропила образуют кровельные фермы;
- коньковый прогон – брус, соединяющий верхние точки ферм;
- в некоторых конструкциях нижняя часть стропильных ног удлиняется за счет дополнительной детали — кобылки.
По линии схождения плоскостей устанавливаются вальмовые стропила, опирающиеся на углы здания. Их уклон совпадает с углом основных скатов. А вот торцевые стропильные ноги, называемые нарожниками, образуют по бокам дома более крутые или пологие скаты.
При строительстве 4-скатных крыш применяется 2 типа ферм – висячие и наслонные. В первых нижний пояс (затяжка) опирается только на внешние ограждения частного дома, поэтому ставить их на слишком длинные пролеты нерационально из-за повышенного расхода материалов на ребра жесткости. Устройство висячей фермы смотрите на чертеже:
Преимущество наслонных конструкций – возможность опирания на капитальную межкомнатную перегородку и перекрывания больших пролетов без увеличения материалоемкости. Новичкам кровельного дела стоит обратить внимание на эти фермы, поскольку они надежнее и проще в монтаже.
Если на чердачном этаже планируется устроить жилую мансарду, то угол уклона основных скатов увеличивается, а ферма получает 2 опоры в виде стоек, образующих стены помещения. Эти детали принято ставить на лежни либо балки перекрытия деревянного дома. Потолки мансардной комнаты формируются благодаря горизонтальным затяжкам, связывающим стропила поверху, как сделано на схеме:
Устройство вальмовой кровли пошагово
Как и любое серьезное сооружение, вальмовая крыша возводится своими руками в несколько этапов:
- Создание проекта с расчетом несущих конструкций.
- Заготовка леса и других кровельных материалов.
- Монтаж стропильной системы.
- Укладка покрытия с утеплением (при необходимости).
Совет по проектированию. Чтобы вам не пришлось беспокоиться за надежность постройки, настоятельно рекомендуется поручить выполнение проектных работ инженерам, невзирая на финансовые затраты. Они рассчитают все параметры – шаг установки стропил, их сечение, количество подкосов и затяжек в соответствии с погодными условиями в вашей местности.
Выше в качестве примера показан чертеж четырехскатной кровли с наслонными фермами, перекрывающими 2 пролета по 4,5 м. Длина основных стропильных ног составляет 6 м, высота конька – 4 м, угол наклона – 41°. Эту конструкцию можно взять за основу, если ширина здания не превышает указанную на чертеже (9 метров). Учтите важный момент: чем сильнее наклонены вальмы, тем большую нагрузку испытывают нарожники и центральный коньковый узел, куда они опираются. В данном примере вальмы лучше ставить под углом 45—50°.
Самое сложное в строительстве вальмовых кровель – правильный монтаж узлов сращивания угловых стропил с мауэрлатом и верхним поясом ферм в разных конструкциях. Это еще одна причина проконсультироваться с проектировщиками, разрабатывающими узлы примыкания индивидуально. Чтобы вы понимали, о чем идет речь, представляем чертежи верхнего опорного узла, где вальмовая стропильная нога примыкает к коньку.
Некоторые конструкции не предусматривают изготовления и установки конькового прогона между фермами. Тогда вальмовые ребра крепятся на затяжке и дополнительных подкосах, как предписывает чертеж:
Нижний опорный узел ноги на мауэрлат и сращивание стропил выглядит несколько проще, хотя в действительности требует тщательного выпиливания досок под различными углами, что и отражено на схеме.
Для наглядного ознакомления с более сложной системой, где вальма совмещается с эркером, предлагаем посмотреть обучающее видео:
Подбор пиломатериалов
Перед тем как сделать стропильную систему вальмовой кровли, следует выбрать качественный и просушенный лес. По соотношению цена — качество наиболее подходящий вариант – дерево хвойных пород – ель, лиственница либо сосна. Ярко выраженная сучковатость, гниль и следы жизнедеятельности насекомых – вредителей недопустимы.
Представляем самые «ходовые» размеры пиломатериалов, применяющихся для поэтапного строительства вальмовых крыш:
- стропило основное – одинарная доска 50 х 200 мм либо двойная 40 х 150 мм;
- мауэрлат: минимальное сечение – 100 х 150 мм, оптимальное – 20 х 20 см;
- нарожники – доска 5 х 15 см;
- прогоны – брус 50 х 150 либо 50 х 200 мм;
- подкосы, ригели – доска толщиной от 25 до 50 мм;
- стойки – брусок 5 х 10 см.
Набор крепежных пластин и уголков тоже не будет лишним
Примечание. Если кровельные конструкции вам рассчитывают инженеры – проектировщики, то они же составят спецификацию всех материалов с размерами.
На обрешетку под укладку профнастила или металлочерепицы традиционно идут доски толщиной 25—32 мм, а на контробрешетку – бруски 5 х 5 см.
Монтаж обвязочного бруса на стены
В отличие от двускатных кровель, где мауэрлат устанавливается на боковые стены, под вальмы обвязка делается по всему периметру. Исключение – каркасные, бревенчатые и брусовые дома, где в качестве мауэрлата выступает верхний стеновой ригель или последний ярус бревен. Тогда в нем выполняются пазы, куда вставляются стропильные ноги, как это реализовано на фото.
На стенах из легкого ячеистого камня – газобетона и пеноблока – перед укладкой обвязки устраивается армирующий железобетонный пояс. В него вмуровываются монтажные шпильки, на которые впоследствии надевается обвязочный брус. Пошагово порядок работ выглядит так:
- Установка щитовой опалубки, вязка арматурного каркаса с закладными деталями и заливка пояса бетонной смесью М200.
- Гидроизоляция поверхности бетона рубероидом или битумным праймером.
- Установка бруса и его фиксация на шпильках.
Угловые соединения мауэрлата выполняются врубкой в полдерева. Таким же образом брус наращивается по длине, если стандартного размера 6 м недостаточно. Также по углам делаются горизонтальные подкосы либо вбиваются железные скобы, не позволяющие брусьям разъезжаться под нагрузкой основных и вальмовых стропил.
Совет. Обязательно обработайте все деревянные детали антисептиком и антипиреном. Один защищает древесину от гниения, а второй повышает ее огнестойкость.
Сборка стропильной системы
Кровельные фермы больших размеров принято монтировать по месту, ведь чтобы поднимать их с земли, понадобится вдвое больше работников. В деревянных домах первым делом устанавливаются все балки потолочного перекрытия, а по ним устраивается временный настил. Для монтажа высокого конька также понадобятся строительные леса.
Поэтапная сборка конструктива вальмовой крыши выполняется в таком порядке:
- Как и при возведении двускатной кровли, первом делом ставятся центральные опоры, куда крепится коньковый прогон.
- Производится монтаж основных стропил, которые подрезаются сверху и снизу под нужным углом. На коньке встречные стропильные ноги выводятся в одну плоскость и скрепляются стальными пластинами на саморезах (желтого, а не черного цвета). К мауэрлату балки фиксируются уголками.
- После установки основных ферм ужесточите их ригелями и подкосами согласно чертежам, используя для крепления болты.
- Установите ребра – крайние вальмовые стропила. Их соединение с коньковым и обвязочным брусом осуществляется по одной из предложенных выше схем.
- Отпилите и прибейте к каркасу нарожники. Каждый из них обрезается под разными углами, определяемыми измерением в 4 точках (вдоль каждой грани доски).
- При необходимости закрепите кобылки, чтобы обеспечить свес 0,5 м, и подшейте карниз досками.
Совет. Поскольку ребра вальмы отличаются большой длиной, их надо наращивать и ставить дополнительные подпорки. Стык делайте возле конька, где нагрузка на кровлю меньше, а опоры монтируйте ближе к мауэрлату.
Как крепятся элементы вальмовой конструкции в реальности, смотрите в следующем видео:
Укладка финишного покрытия
Эта завершающая операция выполняется по традиционной технологии, предусматривающей вентиляцию подкровельного пространства и устройство гидроизоляционного слоя из диффузионной мембраны. Последняя не позволяет влаге проникнуть с улицы в чердачное помещение, в то же время пленка свободно пропускает наружу водяные пары. Отличие от накрывки обычных двускатных крыш одно: по линиям излома (на ребрах вальм) ставятся дополнительные нащельники.
Материал покрытия настилается в таком порядке:
- Стропильная система полностью укрывается диффузионной мембраной. Полотна раскатываются горизонтально с нахлестом не меньше 100 мм, начиная снизу. Стыки обязательно проклеиваются скотчем.
- Пленка прибивается к наружным граням стропил через бруски контробрешетки сечением 5 х 5 см, обеспечивающие вентиляционный продух под металлочерепицей или другим материалом.
- Перпендикулярно направлению стропильных ног приколачиваются доски обрешетки. Интервал монтажа зависит от выбранного покрытия, а для мягкой черепицы набивка производится всплошную.
- Монтируется кровельный материал и все фасонные детали на торцах крыши, а также вокруг вентиляционных и дымовых труб.
Примечание. Брусья контробрешетки, прибиваемые к стропилам, не должны стать преградой на пути вентиляционного воздуха. Поэтому их специально укорачивают до длины 2—3 м и приколачивают с зазором 5—10 см между соседними элементами.
Утепление вальмовой кровли делается как во время монтажа покрытия, так и после него, главное, — собрать правильный «пирог», показанный на схеме. В первом случае минвата закладывается сверху, под гидроизоляцию, а во втором – изнутри.
Заключение
Надо понимать, что преимуществ у вальмовой крыши перед двускатной немного. Во-первых, она является красивым архитектурным решением, а во-вторых, снижает ветровую нагрузку на боковые фасады частного дома. Но за это домовладельцу придется расплачиваться повышенным расходом лесоматериалов и усложнением строительства, а значит, и временными затратами. Отсюда совет: не торопитесь с решением и хорошо обдумайте все за и против. Но если уж взялись, то делайте кровлю качественно, для себя, не экономя деньги на консультациях с инженерами – строителями.
Стропильная система вальмовой крыши
Вальмовой называют крышу с четырьмя и более скатами, образующую скаты с одинаковым наклоном как с торцовых, так и фронтонной стороны постройки. При этом такая крыша более сложна по конструкции, чем обычная двускатная, но лучше сопротивляется ветровым нагрузкам.
Конструктивные особенности вальмовой крыши
Наиболее характерный элемент вальмовой крыши – стропильная система. Она состоит из элементов, показанных на иллюстрации.
- Конек или коньковый брус – наиболее нагруженная часть конструкции, на которое опираются стропила (стропильные ноги).
- Стойки поддерживают конек, воспринимая нагрузку от веса кровли и передавая ее на стены здания.
- Угловые (накосные, наклонные) стропила формируют характерную геометрию крыши.
- Балки, образующие стропильную систему, делятся на короткие (укороченные, нарожники) и длинные – центральные и промежуточные. При этом с учетом строения кровли, представляющей собой состыкованные детали – две равнобедренных трапеции по длинным сторонам и два равнобедренных треугольника по коротким – длинные стропила идут вниз от конька, а короткие – от накосных стропил.
- Все доски опираются на нижний брус (обвязку или мауэрлат) или непосредственно в кладку стены, как показано ниже.
Следует обратить внимание, что для жесткости и прочности конструкции центральные промежуточные стропила (те балки, что сходятся к концам конькового бруса по треугольным и трапецевидным скатам) соединяются. Промежуточные и укороченные элементы такой связи не имеют.
При описании устройства стропильной системы вальмовой крыши используются также термины:
- лежень – это несущая балка, используемая для установки подпорок (стоек) конькового прогона. Она опирается на расположенную внутри дома капитальную стену;
- мауэрлат – прямоугольная рама, уложенная поверх наружных стен дома и связанная с ними. Служит место для крепления концов стропил, длинных и укороченных;
- шпренгель – дополнительная стержневая конструкция, усиливающая основную несущую стропильную систему, обычно устанавливается под диагональными стропильными ногами;
- подкосы и раскосы – наклонные балки, усиливающие основную конструкцию и придающие ей жесткость.
Различные названия элементов связано с использованием отечественных и переводных терминов.
Положение центральной стены, на которую будет смонтирован лежень, может дать различное опирание стержневой системы. При этом, как показано на иллюстрации, количество и расположение усиливающих конструкцию элементов, зависит от величины прогонов. Симметричная кровля более удобна в расчете и монтаже, поскольку не требует уточнения смещения приложенной нагрузки.
Расчет элементов вальмовой стропильной системы
При расчете стропильной системы вальмовой крыши учитываются такие данные:
- планируемый скат кровли. Зависит от снеговых и ветровых нагрузок в регионе;
- высота конька – связана с углом ската и наличием/отсутствием под кровлей эксплуатируемых помещений (мансарды, чердака);
- материалы стропильной системы и кровельного покрытия;
- необходимость утепления кровли. С учетом запланированного теплоизолирующего материала рассчитывается расстояние между стропилами.
Информацию для расчета можно найти в СНиПах, на сайтах производителей кровельных и изолирующих материалов.
Расчет угла ската кровли, высота конька
Вид вальмовой кровли в разрезе позволяет зримо представить базовые элементы расчета: высоту конька, угол ската и длину заложения (прогона). Цифры на иллюстрации предложены условно, с учетом часто встречающихся для частных домов средних размеров величин.
В зависимости от того, что является необходимостью – получение под кровлей мансарды (чердака) требуемой высоты или соблюдение приемлемого для погодных условий региона ската кровли, при расчете ориентируются либо на высоту конька, либо на угол наклона.
Подробно нюансы выбора уклона кровли в зависимости от погодных условий (количества осадков и ветровых нагрузок) рассмотрены в статье. Для практического же расчета следует использовать подходящие для частной застройки углы скатов 25…45 градусов (для вальмовых крыш обычно не применяются более крутые склоны) и равное влияние ветра на все скаты вальмовой крыши.
Порядок расчетных действий:
- определение зоны расположения здания по снеговым и ветровым нагрузкам (используются карты РФ с соответствующим делением на зоны и указанием нормативной нагрузки на квадратный метр кровли);
- расчет снеговой нагрузки с учетом коэффициента наклона кровли (0,7 для 25…60 градусов, интерполируется в зависимости от угла наклона);
- расчет ветровой нагрузки с учетом этажности и окружения здания;
- суммирование полученных нагрузок;
- проверка соответствия расчетных данных допустимым;
- определение высоты конька с учетом ширины здания и полученного угла ската;
- проверка полученной высоты желаемому способу эксплуатации подкровельного пространства;
- при несоответствии высоты конька необходимой высоте помещения изменение угла ската из допустимого диапазона и повтор пунктов 2…8.
Пример расчета высоты конька
Для здания, расположенного в районе Уфы (снеговая зона 5, ветровая 2) с предполагаемым углом ската 30 градусов и общей шириной 8 м, расположенного в зоне частной малоэтажной (до 10 м) застройки высота конька составит:
Для устройства мансардного помещения такой высоты недостаточно.
Однако угол ската даст сравнительно небольшую нагрузку на кровельную конструкцию. Нагрузка от снега составляет исходных данных (уклон 30 градусов) 320 кг/м.кв., от ветра – 42 кг/м.кв. При коэффициенте 0,7 для снеговой нагрузки и 0,65 (высота строения до 10 м, зона частной застройки) суммарная нагрузка на стропильную конструкцию составит:
Такой уровень нагрузки позволит использовать деревянные стропила и другие элементы конструкции, не увеличивая затраты на строительство.
Расчет длины конькового прогона
Определить длину конька (конькового прогона) можно на основании выбранного угла ската и длины здания. Учитывается также нагрузка на конек от выбранного типа стропил. При висячих стропильных конструкциях две встречные балки опираются на мауэрлат и друг на друга. Вверху они скрепляются более или менее жестко или опираются на коньковый прогон. Если в доме есть внутренняя несущая стена, на которую допустимо через лежень смонтировать стойки для конька – нагрузка на него от стропил распределяется лучше и заметно уменьшается. В упрощенном виде можно сказать:
- при ширине дома более 7 метров желательно дополнительное опирание конькового прогона (на лежак через стойки);
- при длине здания свыше 10 метров необходимо проверять коньковую балку на прогиб (расчет требует минимальных знаний сопромата и сведений о собственном весе кровли – стропильной системы, тепло- и гидроизоляции, покрытия – и снеговых нагрузок).
Обычно длину конькового прогона рассчитывают графически, используя свойства геометрических фигур.
Пример расчета длины конька
Для уже использованных значений (угол ската 30 градусов, ширина дома 8 м и длина 12 м) длина конька составит:
Где MN =H x ctg α, то есть угла ската. Таким образом при высоте конька 2 м и угле 30 градусов MN = 3,45 м.
Тогда L = 12 – 2 х 3,45 = 5,1 м.
Расчет длины центральных стропильных ног
Накосные стропила также рассчитываются на основании тригонометрических формул. Для начала определим длину промежуточного стропила, она одинакова для трапецевидного и треугольного скатов. Зная высоту конька и расстояние от его конечной точки до свеса крыши, используем теорему Пифагора, то есть определим длину гипотенузы прямоугольного треугольника CMN при известных катетах СM и MN:
CN 2 = СM 2 и MN 2 = 2 2 + 3,45 = 15,9 м, то есть CN = 3,98 м.
По тому же принципу рассчитываем длину диагонального стропила:
Для укороченных стропил решаем ту же задачу с учетом шага размещения стропильных балок и, соответственно, уменьшением катетов треугольника. Обычно точные расчеты стропил вальмовой крыши не производятся, длина подрезается «по месту».
При выполнении расчетов важно учитывать тип узлов опирания стропильных ног друг на друга, на конек, на мауэрлат и давать запас на длину стропил.
Расчет сечения стропил и шага между ними
Опирание стропил на балки вальмовой крыши происходит с разным шагом в зависимости от снеговой нагрузки, сечения элементов конструкции и выбранного сорта и породы древесины. Традиционно для стропильных систем выбирают сосну 1…2 сорта.
Учитываются также длины стропильных ног. Это необходимо, чтобы подобрать такое сечение, которое позволит избежать прогиба балки и/или продемонстрирует необходимость установки подкосов.
Для упрощения расчетов сечения стропил используются онлайн-калькуляторы.
Полученные в одном из таких калькуляторов итоговые данные выглядят следующим образом:
Здесь под вальмами понимаются треугольные участки кровли.
Следует отметить, что ширина свеса (заходящая за пределы мауэрлата часть кровли) и шаг, а также сечения стропил и досок обрешетки выбраны средними для таких габаритов здания. При выборе иных значений в исходные данные необходимо вносить корректировки.
Способы крепления стропил вальмовой крыши
На иллюстрации ниже представлено несколько современных способов крепления стропильных балок к мауэрлату.
При этом используются способы с запилом балки по месту (или предварительно, с вспомогательными опорными элементами и накладками-кобылками для удлинения стропил и увеличения свеса по мере необходимости.
Укороченные стропильные балки к диагональным крепятся немного иначе, поскольку нагрузка на них снижена и обычный способ монтажа не подходит.
Крепления балок в коньковой части также имеют отличия. Выбор конкретного способа зависит от навыков работы строителей, имеющихся крепежных материалов и планируемого типа гидроизоляции.
Связка диагональных стропил, конька и промежуточных стропильных брусьев особенно ответственна, поскольку этот узел обеспечивает жесткость всей конструкции.
Монтаж обрешетки
При устройстве обрешетки следует учитывать плотность ее настила, сечение выбранной доски и последовательность создания гидро- и теплоизоляционного слоя. Это отдельные большие темы, требующие всестороннего освещения, поэтому в рамках данной статьи следует учесть:
- расположение досок или планок обрешетки на углах кровли (по диагональным стропилам) должно совпадать;
- количество, сечение и способ установки обрешетки зависит от выбора кровельного материала и изолирующих слоев;
- устройству обрешетки следует уделять не меньшее внимание, чем монтажу стропильных конструкций.
Заключение
При любой конструкции стропил вальмовой крыши правильно устроенная система легко выдерживает нагрузку от собственного веса и атмосферных осадков. Однако сложность построения схемы вальмой кровли и расчет стропильной системы требует работы профессионалов, то же самое касается и монтажа. Браться за самостоятельный расчет и возведение такой крыши стоит только при наличии достаточного опыта строительства.