Вальмовые стропила. Стропильная система вальмовой крыши: конструкция и монтаж. Инструкция по монтажу промежуточных стропил
Конструкции с висячими стропилами востребованы при возведении крыши с опорой только на наружные стены дома. Данный принцип строительства применим как для двухскатных, так и для вальмовых крыш.
Особенности конструкции вальмовой крыши
Расчет и строительство вальмовой крыши существенно сложнее возведения односкатных и двухскатных конструкций. Четырехскатная вальмовая крыша имеет два ската в форме трапеции, и два треугольных ската (вальма). Такая конфигурация позволяет противостоять высоким ветровым нагрузкам, надежно защитить строительные конструкции от внешних воздействий. Кроме того, получившееся просторное мансардное помещение может использоваться в качестве жилого (окна для естественного освещения монтируются на скатах кровли).
Четырехскатная крыша с коньковым прогоном может возводиться двумя способами: с наслонными или висячими стропилами. Использование наслонных позволяет сделать крышу более легкой, упрощает расчет и монтаж. Но в этом случае требуется, чтобы у строения имелась несущая средняя стена. Висячие стропила при строительстве вальмовой крыши могут применяться при небольшой ширине здания и отсутствии внутренних стен. Эксплуатационная нагрузка передается на наружные стены постройки.
Угол наклона скатов четырехскатной крыши с висячими стропилами должен составлять более 40°.
Висячие стропила крыши вальмового типа опираются либо на балки перекрытия, либо на мауэрлат. Проектирование стропильной системы требует точных расчетов и составления подробных чертежей с указанием принципов монтажа крепежных узлов. Для небольших зданий правильной геометрической формы расчеты можно выполнить самостоятельно, в других случаях рекомендуется обратиться к профессионалам, так как погрешности проекта станут причиной существенного снижения надежности крыши при эксплуатации.
На первом этапе расчетов необходимо выбрать угол наклона вальмовой крыши, что напрямую влияет на ее высоту. Для системы с висячими стропилами оптимальный угол наклона составляет 40 – 60° . Чем выше будет расположен конек, тем больше материала потребуется для возведения крыши. При этом высокая крыша – лучший вариант для регионов, для которых характерно большое количество осадков. Более пологая кровля имеет меньшую парусность и лучше противостоит ветровым нагрузкам.
При выборе угла наклона вальмовой крыши рекомендуется придерживаться правила «золотой середины» и исходить из эстетических соображений . Можно выбрать угол наклона скатов, и исходя из этого, рассчитать высоту расположения конька. Либо наоборот, определить желаемую высоту крыши, а затем вычислить угол ее наклона.
Выполняя расчет вальмовой крыши, требуется обеспечить правильное позиционирование конькового прогона. Он должен располагаться строго параллельно несущим боковым стенам, точно по центральной оси здания и равноудалено от торцевых стен. В противном случае центр тяжести крыши будет смещен, что приведет к неравномерному распределению нагрузки на стропильную конструкцию и несущие стены, что чревато деформацией и разрушением крыши.
Чертежи, подготовленные в рамках разработки проекта, должны содержать информацию о расположении, сечении, форме и размерах всех элементов стропильной системы. Учитывается их вид и конструктивные особенности, особенности крепления, ширина пролета, длина конька, высота крыши.
Стропильная система четырехскатной крыши
К основным элементам стропильной системы кровли вальмового типа можно отнести :
- мауэрлат/балки перекрытия (опора для стропильных ног);
- коньковый прогон (элемент, который вместе с накосными стропилами определяет конфигурацию крыши);
- рядовые боковые стропила (соединяют конек и несущие стены);
- диагональные (угловые, накосные) стропила (направлены от углов стен к коньку);
- центральное стропило вальма;
- нарожники (укороченные стропильные ноги, соединяющие накосные стропила с мауэрлатом);
- подкосы и стойки (применяются в качестве дополнительных опор);
- ригели (обеспечивают жесткую связь стропильных ног между собой попарно);
- шпренгель (выполняет функцию дополнительной опоры диагонального стропила).
При строительстве вальмовой крыши с применением висячих стропил коньковый прогон не устанавливается. Вместо этого монтируются центральные фермы – стропильные ноги, соединенные ригелями для жесткости. Стропильная система в центральной части будущей вальмовой крыши выполняется точно так же, как и при строительстве двухскатной. Стропильные фермы рекомендуется изготавливать на земле по заранее подготовленному шаблону, чтобы точно соблюсти все размеры. При монтаже ферм необходимо проверять вертикальность каждой конструкции. Важно, чтобы крайние стропильные фермы находились на одинаковом удалении от соответствующих торцевых стен здания: это обеспечит правильную геометрию и симметричность вальм .
После монтажа ряда из ферм в коньковой части получившейся системы (на обоих скатах) монтируются бруски или доски, связывающие фермы между собой. Затем к крайним фермам пристыковываются накосные стропила, опирающиеся на углы здания. На следующем этапе монтируется центральное стропило вальма (на каждом треугольном скате) и нарожники.
Стропильные фермы могут опираться на мауэрлат либо балки перекрытия. При разработке проекта следует учитывать, что во втором случае шаг укладки балок должен соответствовать шагу стропил. Если стропильная система предусматривает монтаж ферм на мауэрлат, то затяжки, расположенные в нижней части ферм, не только обеспечат жесткость конструкции, но и могут служить балками перекрытия.
Нижняя затяжка может применяться, если длина пролета не превышает 6 метров. Если висячие стропила монтируются в пролет от 6 до 7,5 метра, необходимо использование ригелей в верхней части. При длине пролета 7,5 – 9 метров верхнюю часть стропил следует связать с затяжкой с помощью бабки (стойки). Если длина пролета составляет от 9 до 10 метров, предыдущий вид конструкции следует усилить подкосами.
Перед тем, как приступить к монтажу стропильной системы, необходимо проверить геометрию стен постройки. Верхняя часть стен (мауэрлат, балки перекрытия) должны располагаться строго горизонтально.
Принципы изготовления и монтажа накосных стропил
Установка диагональных стропил – ключевой этап строительства вальмовой крыши. Важно обеспечить правильную геометрию конструкции, чтобы стропильная система равномерно распределяла эксплуатационные нагрузки кровли.
Диагональные стропила длиннее боковых, они опираются на углы коробки здания, а в верхней части соединяются с коньковым элементом крыши. На накосные, в свою очередь, опираются стропильные полуноги (укороченные) – нарожники. К накосным стропилам предъявляются повышенные требования по прочности, так как они несут повышенную нагрузку, выступая в качестве опорных элементов системы. Суммарная нагрузка на диагональные стропила вдвое больше, чем на обычные стропильные ноги. Нижняя часть накосных стропил упирается в мауэрлат или в уложенную на угол стены балку, либо опирается на них, в зависимости от принципа конструкции – распорной или безраспорной.
Накосные стропила могут изготавливаться из прочного клееного бруса необходимой длины. Но, чаще всего, применяются сдвоенные доски, срощенные с соблюдением определенных требований. Сращивание диагональной стропильной ноги позволяет :
- повысить сопротивляемость элемента нагрузкам за счет удвоенного сечения;
- изготовить неразрезную балку необходимой длины;
- унифицировать размеры деталей вальмовой крыши.
Унификация позволяет применять для изготовления диагональных элементов тот же материал, что и для стандартных стропильных ног – применение досок одного типоразмера упрощает конструктивные решения при проектировании и монтаже узлов стропильной системы .
Под диагональное стропило устанавливаются одна или две опоры. Доски по длине сращиваются таким образом, чтобы стыки располагались на расстоянии 0,15L от центра опоры. Соответственно, длина досок для изготовления накосных стропилин подбирается в зависимости от длины пролета и количества требуемых опор. В частности, если для вальмовой крыши требуется диагональное стропило длиной 10 метров, рекомендуется использовать доски длиной 7 и 3 метра, чтобы расположить стойку на расстоянии 1/4 длины пролета от верхнего конца стропилины. В этом случае конструкция будет способна выдержать расчетные нагрузки – под средней частью стропилины опоры ставить не рекомендуется .
В роли опоры под диагональное стропило выступает подкос или стойка, выполненная из бруса или спаренных досок. Угол установки принципиального значения не имеет, если подкос упирается в прочное железобетонное перекрытие (с укладкой гидроизоляционного слоя). Если стойка упирается в лежень, угол установки обычно составляет 35 – 45° к горизонтальной плоскости.
Дополнительные опоры устанавливаются по следующему принципу. Длина пролета до 7,5 метров требует использования одного подкоса. Если длина пролета составляет 7,5-9 метров, устанавливается опора в нижней части стропилины, либо монтируется шпренгельная ферма. При увеличении длины пролета устанавливается дополнительная опора. При недостаточно прочном перекрытии необходимо уложить дополнительную промежуточную балку для упора стоек .
Шпренгель – балка, пересекающая угол, образованный двумя стенами, примыкающими друг к другу. Шпренгельная ферма представляет собой конструкцию, в которой накосные стропилины подпираются опорами, которые лежат на шпренгелях. Вся система при этом усиливается двумя подкосами. Для изготовления шпренгельной фермы используется брус 100×150 мм для балок, 100×100 для стоек и 50×100 для подкосов.
Монтаж верхней части диагональных стропил
Верхний конец накосных стропил крепится к коньковой части крайней стропильной фермы при монтаже системы с висячими стропилами. Для этого может потребоваться использование шпренгеля или прибоины (короткой доски толщиной от 50 мм), к которой крепятся запиленные под необходимым углом концы диагональных стропил. Если прибоину расположить с отступом от конька, получится датская полувальмовая четырехскатная крыша. Для крепления накосных стропил в верхней части могут использоваться следующие виды крепежа :
- перфорированные пластины;
- гвозди;
- скрутка из проволоки-катанки;
- хомуты.
Нарожники к накосным стропилам крепятся методом врубки либо с устройством черепных брусков (второй вариант позволяет получить более жесткую конструкцию). Сечение брусков, которые нашиваются на стропило с обеих сторон, составляет 50×50 мм. Нарожники следует опирать на стропила со сдвигом, чтобы не образовывались стыки брусков в одной точке.
Вальмовая крыша часто используется в архитектурных решениях загородных домов, построенных в европейском стиле. Ее конструкция не только надежна , но и весьма эстетична. Причем , принимая за основу даже самый простой ее вариант, можно разнообразить его различными элементами, которые станут для всего строения своеобразным украшением и признаком изысканности стиля.
Вальмовая крыша своими руками чертежи которой нужно подобрать или подготовить заранее, может быть выполнена и самостоятельно, но одному мастеру с таким объемом и сложностью работ явно не справиться.
Что такое вальмовая крыша?
Самая распространенная простая схема вальмового типа крыши состоит из четырех скатов, два из которых имеют форму треугольника — их и называют «вальмами». Они располагаются по торцам здания и соединяют конек с карнизом. Две фронтальных плоскости в форме трапеции имеют большую площадь и скат, который также располагается от конька и до карниза.
Вальмовая крыша — вид сверхуНужно отметить, что бывают полувальмовые крыши — их еще относят к голландскому виду. В этом случае при строительстве карнизы торцевых скатов располагают намного выше фронтальных. Монтаж такой крыши, как правило, производят в тех случаях, когда в ее пространстве устраивают жилое помещение.
Основы конструкции вальмовой крыши
Традиционная вальмовая система состоит из определенных узлов и элементов, которые монтируются всегда одинаково и являются основой для более сложных крыш этого вида. На данном рисунке представлена именно такая конструкция, включающая в себя следующие детали:
1 — Угловое стропило или ребро всегда располагают под меньшим углом, чем такие же, но промежуточные элементы системы. Для такой конструкции крыши, как для боковых, так и промежуточных стропил подойдут доски, имеющие сечение 50×150 мм.
2 — Короткие стропильные ноги закрепляются не на коньке, а на угловой стропильной доске. Они должны иметь такой же уклон, как и промежуточные стропила.
3 — Конек в данном случае имеет такой же размер в сечении, что и стропильные ноги.
4 — Стропила, которые сходятся и стыкуются на углах конька с трех сторон, называют центральными стропилами.
5 — Промежуточными стропилами называются ноги, соединяющие конек и обвязку, проходящую по верхней части строения, и образующие карниз.
На следующей схеме, кроме уже упомянутых, можно увидеть устройство других элементов конструкции.
- После стропил можно рассмотреть стойку, которая поддерживает конек и устанавливается на соединении двух балки. Эти элементы используются не всегда, иногда их просто заменяют другими подпорными деталями, например, в тех случаях, когда пространство под крышей должно быть свободным, если в нем планируется устроить комнату.
- Затяжка является скрепляющим стропила элементом. Чаще всего она же выполняет роль балки перекрытия.
- Кобылка монтируется к установленным стропильным ногам для увеличения свеса крыши, который станет защитой от атмосферных осадков для промежутка под крышей и верхней части стен.
- Ветровую балку крепят на стропила наискось с той стороны крыши, которая считается ветреной. Иногда ее устанавливают и на оба трапециевидных ската.
- Нарожник или короткая стропильная нога используется только в вальмовой конструкции и крепится к угловому стропилу.
- Мауэрлат присутствует в любой стропильной системе и представляет собой брусок, который крепится по всему периметру стен строения.
- Шпренгель — это еще одна деталь системы, придающая ей жесткость и снимающая нагрузку со стен. Его устанавливают по диагонали, относительно углов здания и закрепляют на мауэрлат.
- Подкосы устанавливают под разным углом к стропильным ногам, в зависимости от того, будет ли задействована мансарда для создания дополнительной комнаты.
- Ребро, диагональные или боковые стропила, могут быть установлены, как с одной торцевой стороны крыши или с двух ее стороны, в зависимости от задуманной конструкции.
- Прогонами в данном случае называют расстояние между креплением стропил к коньковой балке — оно будет зависеть от веса выбранного материала кровли и предполагаемой снеговой нагрузки в местности постройки.
Этапы работы по монтажу вальмовой крыши
Если для крыши дома выбрана вальмовая конструкция, то работу над ней нужно вести в строгой последовательности:
- Любой проект начинается с составления схемы стропильной системы.
- Следующим шагом идет расчет всех параметров, которые будут зависеть от ширины расстояния между стен дома и наличия внутри строения капитальных перегородок.
- Далее, согласно расчетам , приобретаются необходимые материалы и подготавливаются нужные для работы инструменты .
- Затем следует подготовка к обвязке стен для установки стропильной системы — настил гидроизоляционного материала.
- Выполняется разметка стен под монтаж стропильной системы.
- Самый важный этап — установка всей системы в соответствии с проектом.
- Завершающая стадия — устройство кровли.
Подготовка схемы крыши
Схема крыши может быть разной — это будет зависеть от фантазии и возможностей владельца дома, а также от расположения стен постройки. При составлении схемы нужно учесть и то, что чем сложнее будет конструкция крыши, тем больше материала для нее понадобится, а также дольше будет длиться монтаж системы.
Если конструкция будет очень сложной, то лучшим вариантом будет обратиться за помощью к профессионалам, которые помогут правильно рассчитать толщину и количество необходимых для надежности системы элементов. Конечно, на составление такого проекта уйдет какое-то время и будут потрачены определенные финансовые средства , но лучше воспользоваться разработкой специалистов, чем действовать наугад и получить ненадежную конструкцию.
Расчет параметров системы
Если же принято решение положиться на собственные силы, то, производя расчеты , нужно учесть следующие факторы:
- Надежность несущих стен и фундамента строения, над которым будет возводиться крыша.
- Тип стропильной системы (наслонная или навесная).
- Размер сечения стропил и брусков для других элементов системы.
- Угол наклона скатов и расстояние прогона между стропил.
- Размеры таких элементов, как выступы и проемы для дымоотводных труб, вентиляции, окон.
Для расчета точных пропорций конструкции можно воспользоваться специально разработанными для этого формулами, которые позволят сделать крышу надежной и прочной. Обозначение параметров в формулах:
S — общая площадь скатов крыши;
h — высота системы от перекрытия до потолка;
d — длина боковых или диагональных стропильных ног;
e — длина промежуточных стропил;
a — расстояние между стропилами по длине здания;
α — угол наклона ската;
b — расстояние между стропилами с торцевой вальмовой стороны.
Формулы для расчетов устройства простой вальмовой крыши, выглядят следующим образом:
- Высота конька:
- Длина промежуточных фронтальных стропил:
- Длина торцевых, вальмовых стропил:
- Площадь скатов крыши:
Рассчитав основные параметры системы, можно, опираясь на них, приобретать материалы для постройки.
Материалы для возведения крыши
Для монтажа стропильной системы понадобится не только хорошо просушенная качественная древесина, но и металлические крепления, а также кровельные гвозди, саморезы и анкерные болты.
- Из металлических элементов нужно будет приобрести уголки и крепления различной конфигурации, которые помогут сделать конструкцию более надежной и крепкой.
Одним из них является скользящее крепление. Его устанавливают в нижней части стропил, закрепляя их таким образом к мауэрлату. Установив его, можно исключить риск деформации системы крыши при усадке несущих стен.
Еще одним давно применяемым креплением являются скобы. Ими соединяют разные детали системы, например, стропила и балки перекрытия или мауэрлат, если крыша возводится, например, на здании, которое уже давно дало усадку.
- Для изготовления деревянных элементов понадобится:
— для укладки мауэрлата нужен будет брус, имеющий сечение 100×150 мм;
— стропила и конек изготавливают из бруса сечением 50×150 мм. Строители, занимающиеся возведением стропильных систем, рекомендуют производить монтаж всей системы из бруса или досок, имеющих одинаковое сечение — это дает гарантию прочности и надежности постройки;
— сверху системы стропил набивается обрешетка из досок, сечение которых должно составлять 25×150 мм.
Выбирая древесину для системы стропил, можно опираться на составленную специально для этого таблицу. В ней приведены допустимая длина стропил (в метрах) из хвойной древесины (лиственница, ель, кедр, сосна), в зависимости от ее качества, сечения бруса и средней величины снеговой нагрузки в данном регионе.
| Сорт | Сечение | Расстояние между стропилами в мм | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| мм | 300 | 400 | 600 | 300 | 400 | 600 | |
| 1,0 кРа | 1,5 кРа | ||||||
| Высший | 38×89 | 3.22 | 2.92 | 2.55 | 2.81 | 2.55 | 2.23 |
| 38×140 | 5.06 | 4.60 | 4.02 | 4.42 | 4.02 | 3.54 | |
| 38×184 | 6.65 | 6.05 | 5.28 | 5.81 | 5.28 | 4.61 | |
| 38×235 | 8.50 | 7.72 | 6.74 | 7.42 | 6.74 | 5.89 | |
| 38×286 | 10.34 | 9.40 | 8.21 | 9.03 | 8.21 | 7.17 | |
| 1 и 2 | 38×89 | 3.11 | 2.83 | 2.47 | 2.72 | 2.47 | 2.16 |
| 38×140 | 4.90 | 4.45 | 3.89 | 4.28 | 3.89 | 3.40 | |
| 38×184 | 6.44 | 5.85 | 5.11 | 5.62 | 5.11 | 4.41 | |
| 38×235 | 8.22 | 7.47 | 6.38 | 7.18 | 6.52 | 5.39 | |
| 38×286 | 10.00 | 9.06 | 7.40 | 8.74 | 7.66 | 6.25 | |
| 3 | 38×89 | 3.06 | 2.78 | 2.31 | 2.67 | 2.39 | 1.95 |
| 38×140 | 4.67 | 4.04 | 3.30 | 3.95 | 3.42 | 2.79 | |
| 38×184 | 5.68 | 4.92 | 4.02 | 4.80 | 4.16 | 3.40 | |
| 38×235 | 6.95 | 6.02 | 4.91 | 5.87 | 5.08 | 4.15 | |
| 38×286 | 8.06 | 6.98 | 6.70 | 6.81 | 5.90 | 4.82 | |
| 2,0 кРа | 2,5 кРа | ||||||
| Высший | 38×89 | 4.02 | 3.65 | 3.19 | 3.73 | 3.39 | 2.96 |
| 38×140 | 5.28 | 4.80 | 4.19 | 4.90 | 4.45 | 3.89 | |
| 38×184 | 6.74 | 6.13 | 5.35 | 6.26 | 5.69 | 4.97 | |
| 38×235 | 8.21 | 7.46 | 6.52 | 7.62 | 6.92 | 5.90 | |
| 38×286 | 2.47 | 2.24 | 1.96 | 2.29 | 2.08 | 1.82 | |
| 1 и 2 | 38×89 | 3.89 | 3.53 | 3.08 | 3.61 | 3.28 | 2.86 |
| 38×140 | 5.11 | 4.64 | 3.89 | 4.74 | 4.31 | 3.52 | |
| 38×184 | 6.52 | 5.82 | 4.75 | 6.06 | 5.27 | 4.30 | |
| 38×235 | 7.80 | 6.76 | 5.52 | 7.06 | 6.11 | 4.99 | |
| 38×286 | 2.43 | 2.11 | 1.72 | 2.21 | 1.91 | 1.56 | |
| 3 | 38×89 | 3.48 | 3.01 | 2.46 | 3.15 | 2.73 | 2.23 |
| 38×140 | 4.23 | 3.67 | 2.99 | 3.83 | 3.32 | 2.71 | |
| 38×184 | 5.18 | 4.48 | 3.66 | 4.68 | 4.06 | 3.31 | |
| 38×235 | 6.01 | 5.20 | 4.25 | 5.43 | 4.71 | 3.84 | |
| 38×286 | 6.52 | 5.82 | 4.75 | 6.06 | 5.27 | 4.30 | |
- Кроме этого, необходимо будет купить кровельный материал, утеплитель и пленку пароизоляции, которая настилается на стропила под обрешетку . В качестве кровельного материала для вальмовой конструкции крыши традиционно выбирают мягкое покрытие — его легче закреплять на сложной конфигурации такой стропильной системы. Под такую кровлю будет необходимо сделать настил из фанеры.
- Также нужно приобрести для обработки дерева перед началом монтажа.
- Возможно, понадобится стальная проволока диаметром в 4 мм, для закрепления некоторых элементов в несущей стене.
Цены на различные виды бруса
Инструменты для работы
Заранее нужно подготовить не только все необходимые материалы, но и инструменты, так как без них работу провести не удастся. Для установки стропильной системы понадобятся:
- Молоток, желательно с гвоздодером .
- Шуруповерт на электрической зарядке.
- Киянка – резиновый или деревянный молоток. Он бывает необходим для некоторых операций по выравниванию и подгонке деревянных элементов.
- Деревянная рейка длиной в 1,5— 1,7 м для выведения отдельных узлов на один уровень.
- Маркер или карандаш для отметок.
- Электролобзик, ножовка и электропила.
- Уровень строительный, отвес.
- Рулетка и линейка.
- Стамеска для выдалбливания пазов.
- Рубанок — лучше иметь и обычный, и электрический вариант, так как на высоте удобнее работать обычным инструментом, а большие плоскости можно обрабатывать внизу с помощью электрического.
Проведение монтажных работ
На рисунке показана упрощенная схема вальмовой крыши, на которую можно ориентироваться при монтаже системы.
Работа производится поэтапно и безо всякой спешки, с тщательным продумыванием каждого шага, так как конструкция вальмовой крыши достаточно сложна.
Первым шагом необходимо подготовить провести подготовку древесины, обработав ее антисептическим раствором и хорошо высушив. Когда материал будет готов, можно приступать к монтажу системы.
- Монтаж системы начинают с установки и закрепления мауэрлата по периметру несущих стен. Он должен укладываться на слой гидроизоляционного материала.
- После установки мауэрлата на нем производится разметка, согласно ранее произведенным вычислениям. Чтобы разметка была максимально точной и заметной, используются яркие маркеры или же в определенных местах вбиваются маячки.
Очень важно, чтобы размеченные на одной стене расстояния, были идентичны разметке на противоположной стене, иначе балки перекрытия и остальные элементы будут уложены неровно.
Залог успеха — правильно проведенная разметка- Далее, укладываются балки перекрытия. Они могут монтироваться на стены рядом с мауэрлатом или же на закрепленный брус ниже поверхности стены.
- Затем мауэрлат скрепляется затяжками, которые способствует снятию нагрузки с несущих стен.
- После того как уложены балки перекрытия, опытные мастера советуют накрыть их настилом из досок, не закрепляя их к балкам. Подобный настил нужен для комфортной и безопасной работы.
- Следующим этапом станет установка стоек. Их закрепляют на затяжки или балки перекрытия.
- Стойки скрепляются сверху коньковой балкой, и к ней же крепятся стропильные центральные ноги с торцевых вальмовых сторон крыши.
- Далее, размечаются и прикручиваются промежуточные стропила с фронтальных скатов крыши.
- Затем следуют диагональные стропила, которые соединяют конек и углы здания. При необходимости под них устанавливают дополнительные стойки.
- На диагональные стропила, закрепляются нарожники или короткие стропила. Их устанавливают на таком же расстоянии между собой, как и промежуточные.
- В зависимости от конструкции, в нее могут быть встроены и другие поддерживающие или усиливающие элементы, например, подкосы или шпренгели , а также ветровая балка.
- Если стропила установлены и заканчиваются на мауэрлате, то их продлевают дополнительными элементами — «кобылками», они и создадут навес над стеной.
Настил кровельного материала
Структура кровельного «пирога» вальмовой крыши- Перед тем, как переходить к следующему шагу по монтажу необходимых для кровли элементов, нужно провести разметку расположения проемов окон, отверстий, через которые будут выведены дымоотводные и вентиляционные трубы, устроен вход в мансардное помещение или же выход на балкон. Их обрамляют дополнительными рейками, набивая их по периметру планируемых проемов .
- Затем на стропильную систему производят монтаж кровельного «пирога». Работа производится в такой последовательности:
- Сверху стропил растягивается и закрепляется пленка пароизоляции
- Далее, поверх нее на стропила прикручиваются рейки обрешетки .
- Между рейками укладывается утеплитель, который накрывают ветрозащитными материалами (например, плотной полиэтиленовой пленкой ).
- Затем, следует закрепление контробрешетки .
- Следующий этап будет зависеть от того, какой материал для покрытия будет выбран. Если, например, будет применена металлочерепица, то ее можно прикручивать сразу к рейкам контробрешетки . При выборе мягкой кровли под нее обязательно необходимо уложить фанерные или ОSB листы .
Сложные узлы системы вальмовой крыши
Хотелось бы заострить внимание на сложных узлах стропильной системы, по монтажу которых всегда возникает много вопросов.
- может осуществляться несколькими видами жестких креплений:
— с помощью металлических уголков, устанавливаемых с двух сторон стропильной ноги;
— гвоздями, вбиваемыми под углом через стропило в мауэрлат;
— специальными скобами;
— скользящими креплениями.
- Соединение стропильных ног на коньковом брусе также может быть осуществлено по-разному:
— путем накладки их друг на друга над брусом и закрепления между собой с помощью болтов;
— устройство на стропилах специальных выемок для жесткости при установке их на конек ;
— подгонка стропил под выбранным углом на коньке и скрепления их деревянными или металлическими накладками с двух сторон.
- Еще одним очень сложным узлом является соединение конькового бруса со стропильными ногами. Эти элементы должны иметь надежное сопряжение и крепление, так как от этого зависит долговечность вальмовой стороны крыши.
— Коньковый брус укладывают на стойки и скрепляют их с двух сторон накладками из досок.
— Диагональные выпиливают под нужным углом и закрепляют к коньковому брусу и промежуточному стропилу. Таким же образом монтируется и второе стропило, идущее на другой угол дома.
Цены на различные виды крепежа для стропил
Крепеж для стропил
Видео: секреты конструкции вальмовой крыши
Если нет опыта по возведению такого сложного архитектурного элемента здания, как к ровля, то рекомендовано воспользоваться помощью квалифицированных специалистов. Причем этот момент касается не только вальмовой конструкции крыши, но и всех остальных, так как в любом виде этого сооружения имеются свои особенности со сложными соединительными узлами.
Нужно помнить, что от надежности покрытия дома будет зависеть долгосрочность службы всего строения, поэтому к его постройке нужно отнестись с максимальной ответственностью.
Практически всегда постройка крыши создает массу вопросов о том, какой именно конфигурации и конструкции должен быть каркас, чтобы обеспечить минимальное давление на кровлю и при этом не создавать дополнительных изгибающих нагрузок на стены дома. Чаще всего проблему прочности решают использованием вальмовых вариантов каркаса. Она сложнее в постройке, но дает ряд интересных преимуществ. Даже внешний вид вальмовой крыши более приятен глазу, в то время как обычный двухскатный вариант с прямыми фронтонами создает впечатление определенной незаконченности.
В чем секрет использования четырехскатных крыш
Строят крышу с вальмами не из-за красоты, хотя это тоже важно. Вальмовую крышу можно рассматривать, как усовершенствованный вариант обычной двухскатной конструкции. Вальмы - это две наклонные поверхности практически всегда треугольной формы. Применение вальмовых вставок превращает основные боковые скаты в равнобедренные трапеции, смыкающиеся основаниями на верхнем коньковом брусе.
Вальмовая крыша всегда более предпочтительна по ряду причин:
- Более симпатичного и эстетичного дизайна, придаваемого внешнему виду дома и всей усадьбе, особый стиль. Обычный двухскатный вариант, даже в богатом исполнении и отделке, конкурировать с эффектным «голландским» стилем не сможет;
- Высокой стойкости каркаса к разнонаправленным ветровым нагрузкам. Это основная причина использования вальмовых конструкций крыши;
- При правильном выборе параметров каркаса есть возможность создавать комфортабельные помещения мансардного типа.
Важно! Стоимость и сложность постройки значительно выше обычных двухскатных вариантов, поэтому при отсутствии опыта и навыков потребуются пара опытных помощников и специалист, способный выполнить проверку прочности конструкции.
Основной трудностью в изготовлении вальм является даже не столько сложность самой конструкции, сколько необходимость очень тщательного соблюдения и точного выполнения всех размеров рядовых и накосных стропил. Поэтому в каждом конкретном случае изготовлению вальмовой крыши предшествует тщательная деталировка и расчет размеров. Насколько это непростое дело, можно судить по приведенному ниже фото. Поэтому иногда каркас вальмовой крыши предварительно собирают на ровной горизонтальной площадке с подгонкой размеров всех элементов.
Особенности привязки вальмовой крыши на коробку здания
Выбор конкретных параметров крыши всегда связан с розой ветров на участке, ориентацией дома относительно окружающих построек и древесных насаждений, количеством выпадающих снега и дождя. Кроме того, учитываются размеры дома и разновидность кровельных материалов, которым предполагается зашивать скаты кровли.
В зависимости от размеров коробки здания, угла наклона скатов специалистами используются несколько разновидностей установки каркаса вальмовой крыши на стены:
- Привязка стропил и силовых балок с опорой на мауэрлат стен. Это стандартный способ, простой и доступный для выполнения, укладка стропил на мауэрлат для вальмовой крыши в этом случае ничем не отличается от установки обычной двухскатной конструкции даже собственными силами;
- Комбинированный способ,при котором нижняя часть стропильных ног стоит на деревянном брусе мауэрлата, центральный коньковый брус и часть массы деревянного каркаса через вертикальные стойки опирается на деревянный лежень и внутреннюю стену постройки;
- Крепление каркаса крыши на балки перекрытия потолка. Наиболее сложный способ установки вальмовой крыши.
Важно! Если в конструкции крыши используется схема с висячими стропилами, например, в качестве навеса над крыльцом, входом в дом или над открытой террасой, вальмовая крыша в обязательном порядке крепится на мауэрлат.
Установка вальмовой крыши на мауэрлат
Принцип установки четырехскатной вальмовой крыши такой же, как и обычной двухскатной конструкции. В обязательном порядке нужно предусмотреть гидроизоляцию под брус мауэрлата, правильно выровнять опорную поверхность по горизонту. Такой способ крепления применяется в небольших домах с отсутствием внутренних капитальных стен, на которые можно перенести часть нагрузки от стропильных ног. Тем не менее даже в упрощенных схемах вальмовая крыша требует точного расчета размеров каждой из стропил.
Каркас крыши с вальмами отличается от обычной двухскатки наличием, так называемых диагональных стропильных ног, их положение и функции достаточно наглядны из приведенной схемы. Накосная стропильная балка вальмовой крыши упирается в наиболее прочное место — в угловое соединение двух стен. Поэтому важно правильно так соединить каждую пару диагональных балок между собой, и дополнительно с коньковым прогоном, чтобы срединная линия коньковой фермы была параллельной стенам здания,проекция линии на плоскость мауэрлата проходила точно через середины мауэрлатных поперечных брусьев.
В этом случае нагрузка от снега и ветра будет оптимально распределяться между всеми силовыми элементами каркаса и, главное, - равномерно передавать усилие через мауэрлат на кирпичную или бетонную кладку стен дома. Это предупредит отрыв отдельных шпилек или даже разрушение самого бруса мауэрлата. Если в проекте дома предусмотрено использование висячих стропил, угол подъема или наклона ската желательно выдержать в пределах 50-55 о. Увеличение рекомендованных значений приведет не только к заметному удорожанию, но в отдельных случаях уменьшит полезное пространство под вылетом стропильных ног. Взамен хозяин получит хороший сход с крутого наклона вальмовой кровли снега, льда и воды.
Кроме диагональных элементов, в подобной схеме обязательно используются шпренгели - угловые перемычки мауэрлатной рамы, и могут применяться подкосы - боковые наклонные опоры, усиливающие жесткость стропильной ноги. Как и в двухскатной крыше, стропила в точке смыкания на коньковой балке соединяются шпильками и ригелями. Аналогичным способом сращивают попарно стыки пары накосных балок и подкосов.
Для формирования поверхности настила на вальмовой части крыши пространство между двумя диагональными стропильными ногами зашивают нарожными стропилами. Техника их установки на вальмовой плоскости сложнее, чем у рядовых балок, каждый элемент приходится подгонять в размер строго индивидуально. Зачастую даже тщательный расчет не дает ответа на вопрос, где и в какой размер выполнять точки врезки крепления, поэтому заготовки под нарожные балки приходится вымерять и вырезать с большим допуском.
Крыша с опорой на балки перекрытия
Не всегда вальмовую крышу можно опереть непосредственно на стены. Если кладка выполнена не из жесткого и прочного керамического или силикатного материала, использованы пеноблоки, газобетонные или арболитовые материалы, без опоры на балки перекрытия, скорее всего, не обойтись. Стены из подобных материалов не выдержат горизонтальной нагрузки от стропильных балок, и со временем верхняя часть кладки будет просто выдавливаться распирающим усилием от веса вальмовой крыши.
Такой способ дороже и сложнее, требует большого количества качественного соснового бруса под балку. Работы с укладкой балочного перекрытия тоже стоят дорого и потребуют специальной подъемной техники.
Что дает такой вариант привязки к стенам дома:
- В связи с большим весом вальмовой крыши приходится использовать балки из деревянного бруса, обладающего большой прочностью. Например, для пятиметровых балок используется брус 10х20 см. Такая балка укладывается с шагом 60-65см на предварительно подготовленный контур мауэрлата. Автоматически формируется плоскость зашивки под потолок и пол для мансарды на втором этаже;
- Набор балок увеличивает жесткость рамы мауэрлата под вальмовой крышей. Тем самым частично компенсируется распирающее усилие стропил;
- Каркас вальмовой крыши получает своего рода днище из уложенного соснового бруса, тем самым резко увеличивается жесткость конструкции, ее способность противостоять самым неблагоприятным нагрузкам от снега и ветра.
При укладке балок необходимо предусмотреть наличие вылета бруса за пределы стены. В продольном направлении это достигается путем укладки увеличенных на 1,5м брусьев, вдоль длинной стороны стен приходится дополнительно укладывать короткие метровые брусья. В результате по периметру стен дома получается своего рода «гребенка» из бруса, на который, собственно, и будут крепиться рядовые и нарожные стропильные элементы.
В центре системы уложенных балок устанавливается прямоугольная рама из двух вертикальных брусов 10х15см, на которые опирается коньковый прогон. Для усиления раму дополняют подкосами из доски сороковки.
Важно! Подобный вариант опоры коньковой балки допускается только при наличии внутренней опоры из колонн или капитальной кирпичной стены. В противном случае вес вальмовой крыши через раму проломит балки перекрытия.
В верней части каждой из стропил выполняется пропил паза 5*5см, с помощью которого стропильная нога опирается на конек. В нижней части стропила вальмовой крыши крепятся к выносу брусьев с помощью ригелей и коротких подпорок. Это значительно увеличит жесткость соединения ноги и бруса.
Далее выполняется обшивка выступающих концов бруса с помощью доски, и размечается место установки диагональных балок. Под накосные балки устанавливают диагональные врезки из бруса, на которые и будут опираться силовые элементы вальмы. Размер накосных балок и точки врезки измеряются по факту. Это нужно, чтобы скомпенсировать прогиб или подъем углов площадки из уложенного бруса.
Вторым важным моментом в разметке диагональных стропил является угол спила концов для плотного прилегания: в верхней части — к коньковой балке, в нижнем секторе — к распорке из бруса. В обязательном порядке диагональную балку усиливают вертикальной стойкой, опирающейся на брус в месте контакта со стеной.
На завершающем этапе устанавливают нарожные стропила по каждому из треугольных скатов вальмовой крыши. Плоскость зашивается сосновой доской или вагонкой, в зависимости от размеров конструкции.
Заключение
Конструкция вальмовой крыши только кажется сложной. Вполне по силам освоить ее изготовление своими руками, но потребуется опыт и определенные знания. Поэтому для первых пробных шагов лучше выбрать несложный и дешевый вариант дачного домика или хозяйственной постройки.
Важнейшая конструкция дома, оказывающая влияние на все строение в целом — является его крыша. Основные конструктивные особенности крыши зависят от многих факторов, таких как максимально допустимая нагрузка на стены, тип конструкции, вид кровельного материала и др. Вальмовая крыша стропильная система которой устроена не совсем просто, является тем не менее достаточно популярной конструкцией при строительстве. Основным её преимуществом считается, великолепная способность к самоочищению, а так же хорошей устойчивостью к сильным снегам и ветровой нагрузке.
Особенности конструкции вальмовой крыши
Широкое применение в строительстве вальмовая крыша нашла благодаря своей прочной конструктивной особенности, долговечности и достаточно оригинального дизайна, имеющий красивый внешний вид.
Конструкция крыши позволяет обустроить просторный жилой мансардный этаж с великолепными врезными окнами, а обтекаемая форма снижает аэродинамические нагрузки от сильных ветров.
Стропильная система вальмовой крыши состоит из четырех скатов: два из которых — боковые (имеющую форму трапеции), и еще два — вальмовые (в виде треугольников). Таким образом у конструкции получается две вершины, объединенные коньковым прогоном.
Основные конструктивные узлы
- Коньковый прогон — основная несущая ось в верхней части крыши, которая является местом соединения всех четырех скатов. Выполняется из обрезной доски 50х200 мм.
- Диагональные (накосные стропила) — важный несущий элемент каркаса, соединяющий углы дома с конковым прогоном. Выполняется из той же доски, что и коньковый прогон.
- Стропила боковой крыши — выполняются из доски 50х200 мм. Крепится к коньковому прогону и боковым стенам строения либо мауэрлату. Основная их задача равномерно распределять боковую нагрузку на несущие стены.
- Укороченные стропила (нарожники) — доска запилинная под определенным углом, которая крепится к диагональным стропилам и вальмовой части стене дома или мауэрлату. Таким образом соединение между нарожниками и конковым прогоном отсутствует.
Важно соблюдать основные правила связки конструктивных узлов, от качества их скрепления будет зависеть надежность и прочность всей конструкции. Для этого используйте только качественный пиломатериал и «ершеные» гвозди.
Схема соединения основных узлов конструкции
Виды вальмовых крыш
Вариантов исполнения вальмовых крыш достаточно много, помимо стандартной еще существуют: (полувальмовые голландские и датские, шатровые, а так же ломаные крыши).
- Если к примеру длинна вальмового ската крыши меньше боковых, такую конструкцию называют полувальмовой (голландской). Такая конструкция с достоинством выдерживает сильные вытровые нагрузки, а благодаря резким скатам снег на ней практически никогда надолго не задерживается. Данный тип больше схож с классической , однако по своим характеристикам значительно превосходит её.
- Датская полувальмовая крыша немного сложнее по исполнению. Отличие конструкции заключается в том, что вальмовая часть уже находится не снизу, а сверху вертикальный фронтон, который можно заменить красивой рамой со стеклом.
- Строениям со стенами одинаковой длинны (квадратными), великолепно подходит шатровая крыша. В отличие от вальмовой у которой имеется коньковый прогон, шатровая такового не имеет. Конструкция выглядит следующим образом, четыре абсолютно одинаковых ската крыши, сходятся в одной верхней точке. образуя тем самым пирамидальную геометрическую фигуру.
- Ломаные крыши ввиду сложности конструкции встречаются весьма редко. Однако их вид настолько завораживает, что долгое время не можешь отвести от нее взгляд. Представляет она собой, набором множества скатов, устроенных под различными углами относительно стен. Своими руками, не имея за спиной достаточного опыта, такую крышу изготовить весьма проблематично, поэтому лучше это дело доверить профессиональным кровельщикам.
Вальмовая крыша своими руками
Правильные расчеты — залог надежности и долговечности любой крыши. Начертив схему конструкции правильно, вы сможете без особого труда собрать её самостоятельно, имея при этом в подмастерье 2-3 напарника. Прибегать к помощи бригады строителей будет не нужно, достаточно делать все согласно плану и придерживаться заданным расчетам.
Угол наклона
При проектировании любой крыши, угол её наклона выбирают исходя из климатических условий, которые в России сильно отличаются, в зависимости от региона. Если строение возводится в регионе с преобладающими зимой сильными снеговыми осадками, то угол наклона желательно делать большим, таким образом снег не сможет задерживаться на крыше и постоянно с нее будет сползать под своим собственным весом.
В южных же регионах, где осадки встречаются довольно редко, и только в виде дождя, но зато нередки сильные порывы ветра, крыши возводят с небольшим уклоном. Основной задачей которых является сопротивление этим ветровым нагрузкам.
Так же немаловажным фактором при расчете уклона, является тип кровельного покрытия. Дело в том, что у некоторых из них есть рекомендуемое ограничение высоты угла, пренебрегать которым не следует. И так, чтобы не сделать ошибок ознакомьтесь с каждым из них:
- Шифер — рекомендуемый угол уклона 15º — 65° . Несоблюдение данных параметров может привести к попаданию влаги между стыками листов;
- Керамическая черепица — наилучший уклонный угол для скатов 35° — 65° . Пренебрежение рекомендуемого производителем уклона, приведет к возможности образования конденсата;
- Металлическая черепица — минимальный уклон для данного материала составляет 13° , максимальный производителями не устанавливается;
- Мягкая черепица — оптимальным размером уклона считается не меньше 15º . Монтаж кровли можно осуществлять при любом другом значении угла выше минимального;
- Ондулин — любой угол уклона не меньше 5° , от размера угла напрямую будет зависеть шаг обрешетки.
- Металлическая фальцевая кровля — должна применяться при уклоне скатов свыше 25° градусов.
Правильный расчет площади
Для того чтобы верно рассчитать общую площадь поверхности вальмовой крыши, сначала нам необходимо подсчитать площадь каждого ската по отдельности, затем получившиеся числа сложить между собой. Как мы помним скаты вальмовой крыши — это геометрические фигуры двух трапеций и треугольников. Вспомнив школьную программу, несложно подсчитать их общую площадь.
Если вы все же боитесь ошибиться, правильно произвести подсчет могут специалисты у которых вы будите приобретать кровельное материал, либо вы можете воспользоваться любым из удобных для вас он-лайн калькулятором, которых полно в интернете.
Точно указав все параметры будущей крыши они помогут все просчитать с точность до квадратного метра.
Расчет стропильной системы
Для точного расчета системы стропил необходимо воспользоваться приведенной ниже таблицей соотношения между длиной и их размещением.
| Соотношение угла ската крыши | Поправочный коэффициент для угловых стропил | Поправочный коэффициент для промежуточных стропил |
| 3:12 | 1.016 | 1.031 |
| 4:12 | 1.027 | 1.054 |
| 5:12 | 1.043 | 1.083 |
| 6:12 | 1.061 | 1.118 |
| 7:12 | 1.082 | 1.158 |
| 8:1 2 | 1.106 | 1.202 |
| 9:1 2 | 1.131 | 1.250 |
| 10:12 | 1.161 | 1.302 |
| 11:12 | 1.192 | 1.357 |
| 12:12 | 1.225 | 1.414 |
Исходя из вышеуказанной таблицы, длина стропильной ноги равна её произведению коэффициента и проекции. Применение таблицы поможет максимально точно произвести все необходимые вычисления.
Сам расчет осуществляется в следующей последовательности:
- Используя обычную рейку найдите заложение (горизонтальную проекцию) промежуточной стропильной ноги. Найдите в таблице ваш коэффициент уклона и умножьте на представленный коэффициент;
- От конькового прогона до места крепления нижней части стопильной ноги, измеряем длину стропила;
- Таким же способом, умножив поправочный коэффициент на заложение (горизонтальную проекцию), находим длину свеса стропил. Либо можно воспользоваться теоремой Пифагора (см.рис. 1).
- Теперь найдем длину угловых стропило. Наглядно это будет проще сделать воспользовавшись для этого приведенным ниже рисунком.
Монтаж стропил
Усиление каркаса
Для того чтобы придать конструкции большую жесткость, её нужно укрепить дополнительными угловыми раскосами и вертикальными стойками. Необходимое их количество рассчитывается исходя из величины максимальной нагрузки стропильной системы. В величину входит вес: кровельного пирога и покрытия, а так же масса снеговой и ветровой нагрузки.
После того, как стропильная система вальмовой крыши усилена, можете смело приступать к монтажу обрешетки. Её шаг и конструкция зависит, от выбранного вами типа кровельного материала. К примеру под она должна иметь сплошной ковер.
Вальмовые крыши обладают многими достоинствами. Они красивы, надёжны при любых погодных нагрузках, четырёхсторонняя конструкция позволяет эффективно утеплить дом со стороны кровли. Некоторую сложность представляет устройство стропильной системы. С её схемами и расчётами мы разберёмся в этой статье.
Вальмовые крыши, называемые иногда голландскими и датскими, отличает добротность, надёжность и эффектный европейский дизайн. Стропильная основа таких крыш состоит из многих основных и усиливающих элементов, требующих прорисовок или трёхмерных чертежей, точных расчётов и исполнения.
Разновидности вальмовой крыши
К вальмовым крышам, кроме базовой классической конструкции, состоящей из двух трапецеидальных скатов и двух треугольных торцевых вальм, относятся и их разновидности:
- Полувальмовая двухскатная.
- Полувальмовая четырёхскатная.
- Шатровая.
- Вальмово-фронтонная.
Каждая разновидность имеет свою схему стропильной системы. Далее мы рассматриваем и рассчитываем классическую вальмовую крышу.
Схема и основные элементы
Для выполнения расчёта стропильной системы нужно ознакомиться с её базовой схемой, основными и вспомогательными элементами.
Основные элементы стропильной системы
К основным элементам относятся (см. рис. ниже):
- Мауэрлат. Представляет собой брус, зафиксированный по периметру наружных стен с отступом от внешнего края. Крепится к стене. Мауэрлат рассредотачивает нагрузку от давления стропил, связывает стропильную систему со стенами дома, является основой кровли.
- Конёк. Верхняя перекладина для скрепления стропил скатов крыши. Высота расположения конька находится в зависимости от угла наклона скатов. Придаёт системе жёсткость и прочность.
- Центральные стропила скатов. Осуществляют опору концов конька на боковые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 4 шт. — по 2 шт. на каждом скате.
- Центральные стропила вальм. Осуществляют опору концов конька на торцевые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 2 шт. — по 1 шт. на каждой вальме.
- Накосные ноги (диагональные, угловые стропила). Соединяют углы мауэрлата с торцами конька. Являются частью несущей конструкции. В стропильной системе их 4 шт.
- Промежуточные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам ската между ними с одинаковым шагом, опираясь на боковую часть мауэрлата и брус конька. Если длина конька незначительна — могут не применяться.
- Укороченные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам скатов и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на боковую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.
- Укороченные стропила вальм или нарожники. Устанавливаются параллельно центральным стропилам вальм и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на торцевую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.
Схема и основные элементы стропильной системы
Подробнее о креплении стропил к мауэрлату вы можете прочитать в нашей статье .
Вышеперечисленные элементы являются базовыми, основными. Прочие элементы предназначены для усиления основных и применяются в ответственных постройках, например, для жилых домов:
- Вертикальные стойки для подпора конькового бруса. Опираются на ригели (см. ниже), уложенные параллельно торцу дома или лежень, расположенный по продольной оси строения (если под ним — капитальная стена).
- Ригели или затяжки. Связывают попарно стропильные ноги скатов. Служат опорой стойкам и диагональным подкосам (см. ниже). Могут служить балками перекрытия, если они встроены в мауэрлат или установлены непосредственно в продольные стены дома. Если затяжки расположить ближе к коньку, они станут основой потолка чердачного помещения.
- Диагональные подкосы (раскосы). Применяют для увеличения жёсткости системы, если длина стропил более 4,5 м. Применение подкосов позволяет снизить сечение стропил, которые они усиливают.
- Шпренгель. Балка, устанавливаемая в углах мауэрлата. Служит для монтажа стойки, подпирающей и усиливающей накосную ногу.
- Ветровая балка. Служит для сопротивления деформации стропильных ног при порывистых, сильных ветрах. Крепится на стропила скатов изнутри, наискосок, с одной или обеих сторон — зависит от ветровой нагрузки в районе строительства.
- Кобылка. Элемент меньшего сечения, чем сами стропила. Удлиняет ногу стропил для организации свеса кровли в случае, когда единый элемент не получается из-за ограниченной длины пиломатериала или из соображений экономии.
Элементы усиления
Расчёт стропильной системы
Расчёт системы включает выбор угла наклона скатов и вальм и расчёт длин основных и вспомогательных её элементов.
Выбор угла наклона продольных и торцевых скатов
Выбор угла скатов и вальм колеблется в пределах 25-45° и зависит от желания иметь чердачное помещение, принятого кровельного материала , оценки статических (вес кровли) и динамических (ветровых, снеговых) нагрузок.
В шатровых крышах угол наклона вальм и скатов одинаковый. В вальмовых крышах также зачастую принимают одинаковые углы с точки зрения эстетики, но они могут отличаться, если именно такой является задумка архитектора.
Рекомендации по применению кровельных материалов
Для лучшего понимания алгоритма расчёта рассмотрим в качестве примера вальмовую крышу дома со сторонами 8 и 12 м, и высотой расположения конька — 2,5 м. Угол наклона скатов примем в 35°, а угол наклона вальм — 45°.
Расчёт основных стропильных элементов
Классическая вальмовая крыша представляет собой два ската в форме трапеций, соединённых в коньке, и две вальмы — торцевых ската в форме треугольников.
Для начала нужно вспомнить некоторые формулы из школьной программы алгебры. Это отношение длин сторон прямоугольного треугольника, выраженное через тригонометрическую функцию угла и теорема Пифагора.
Тригонометрические функции острого угла прямоугольного треугольника
Изобразим каркас стропильной системы в аксонометрическом виде:
Выполним расчёт основных элементов стропильной системы.
1. Рассчитаем длину центрального стропила вальм CD, которое является высотой равнобедренного треугольника (вальмы) и гипотенузой прямоугольного треугольника, высота которого равна высоте конька (CE = 2,5 м). Угол наклона вальмы α = 45°. Sin 45° = 0,71 (по таблице Брадиса).
Согласно тригонометрическому соотношению:
- СD = CE / sin α = 2,5 / 0,71 = 3,52 м
2. Определим длину конька K. Для этого из предыдущего треугольника найдём длину основания ED, воспользовавшись теоремой Пифагора:
Длина дома: BL = 12 м.
Длина конька:
- CF = 12 - 2,478 х 2 = 7,044 м
3. Длина угловых стропил CA также может быть получена из теоремы Пифагора для треугольника ACD. Половина ширины дома AD = 8 / 2 = 4 м, CD = 3,52 м:
4. Длина центральных стропил ската GF — гипотенуза треугольника, катетами которого являются высота конька H (CE) и половина ширины дома AD:
Промежуточные стропила скатов имеют ту же длину. Их количество зависит от шага и сечения брусьев и определяется по расчёту совокупной нагрузки, в том числе погодной.
Данные таблицы соответствуют атмосферным нагрузкам Московского региона
| Шаг стропил, см | Длина стропил, м | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 215 | 100х150 | 100х175 | 100х200 | 100х200 | 100х250 | 100х250 | — |
| 175 | 75х150 | 75х200 | 75х200 | 100х200 | 100х200 | 100х200 | 100х250 |
| 140 | 75х125 | 75х125 | 75х200 | 75х200 | 75х200 | 100х200 | 100х200 |
| 110 | 75х150 | 75х150 | 75х175 | 75х175 | 75х200 | 75х200 | 100х200 |
| 90 | 50х150 | 50х175 | 50х200 | 75х175 | 75х175 | 75х200 | 75х200 |
| 60 | 40х150 | 40х175 | 50х150 | 50х150 | 50х175 | 50х200 | 50х200 |
Сравним максимальное, среднее и минимальное сечение бруса при длине 4,717 м (смотрим значения для 5,0 м).
При сечении 100х250 мм шаг составит 215 см. При длине конька 7,044 м число промежуточных стропил составит: 7,044 / 2,15 = 3,28 отрезков. Округляем в большую сторону — до 4. Число промежуточных стропил одного ската — 3 шт.
- 0,1 · 0,25 · 4,717 · 3 · 2 = 0,708 м 3
При сечении 75х200 мм шаг составит 140 см. При длине конька 7,044 м, число промежуточных стропил составит: 7,044 / 1,4 = 5,03 отрезков. Число промежуточных стропил одного ската — 4 шт.
Объём пиломатериалов на оба ската:
- 0,075 · 0,2 · 4,717 · 4 · 2 = 0,566 м 3
При сечении 50х175 мм шаг составит 60 см. При длине конька 7,044 м число промежуточных стропил составит: 7,044 / 0,6 = 11,74 отрезков. Округляем в большую сторону — до 12. Число промежуточных стропил одного ската — 11 шт.
Объём пиломатериалов на оба ската:
- 0,05 · 0,175 · 4,717 · 11 · 2 = 0,908 м 3
Следовательно, для нашей геометрии оптимальным с точки зрения экономики вариантом будет сечение 75х200 мм при шаге 1,4 м.
5. Для расчёта длин укороченных стропил ската MN опять придётся вспомнить школьную программу, а именно правило подобия треугольников.
Подобие треугольников по трём сторонам
Большой треугольник, который нам нужно усилить укороченными стропилами, имеет известные размеры: GF = 4,717 м, ED = 2,478 м.
Если укороченные стропила будут установлены с тем же шагом, что и промежуточные, их количество составит в каждом углу по 1 шт.:
- 2,478 м / 1,4 м = 1,77 шт.
То есть образуется два отрезка с одним укороченным стропилом в середине. Маленький треугольник будет иметь катет, в 2 раза меньше ED:
- BN = 2,478 / 2 = 1,239 м
Составляем пропорцию подобных треугольников:
Исходя из этого соотношения:
При такой высоте сечение стропила принимаем по таблице — 75х125 мм. Общее количество укороченных стропил обоих скатов — 4 шт.
6. Определение длины укороченных стропил вальм (нарожников) выполняется так же из соотношения подобных треугольников. Так как длина центральных стропил вальм СD = 3,52 м, шаг между укороченными стропилами может быть больше. При AD = 4 м укороченных стропил с шагом в 2 м будет по одной с каждой стороны центрального стропила вальм:
- (2 · 3,52) / 4 = 1,76 м
При такой высоте сечение стропила принимаем 75х125 мм. Общее количество укороченных стропил обоих вальм — 4 шт.
Внимание! В наших расчётах мы не учитывали свес.
Расчёт площади кровельного покрытия
Этот расчёт сводится к определению площадей трапеции (ската) и треугольника (вальмы).
Выполним расчёт для нашего примера.
1. Площадь одной вальмы при CD = 3,52 м и AB = 8,0 м, с учётом свеса 0,5 м:
- S = ((3,52 + 0,5) · (8 + 2 · 0,5)) / 2 = 18,09 м 2
2. Площадь одного ската при BL = 12 м, CF = 7,044 м, ED = 2,478 м, с учетом свесов:
- S = (2,478 + 0,5) · ((12,0 + 2 · 0,5) + 7,044) / 2 = 29,85 м 2
Суммарная площадь кровельного покрытия:
- S Σ = (18,09 + 29,85) · 2 = 95,88 м 2
Совет! При покупке материала учитывайте раскрой и неизбежные потери. Материал, производимый элементами большой площади, для вальмовых крыш не самый оптимальный вариант.
