Конструкция стропильной системы вальмовой крыши

Расчет стропильной системы

Монтаж вальмовой стропильной системы должен начинаться с расчетов параметров конструкции и чертежа. Основной целью этого мероприятия является выбор правильных материалов, способных нести вес всех материалов, нагрузку ветра и осадков. Главные величины, которые необходимо узнать для построения вальмовой кровли, это угол скатов и высота конька крыши.

Расчет угла наклона скатов и высоты конька

Угол наклона стропильной системы крыши может находиться в пределах 20-60°. Однако, угол меньше 35° не позволит создать под кровлей помещение с достаточной высотой потолка. Поэтому наклон крыши в 20-35° подойдет для хозяйственных построек.

Крыши жилых домов целесообразно устраивать под углом 40-60°. Выбор конкретной величины зависит от погодных условий региона. При снежных зимах лучше выбрать более острую конструкцию – снег с ее скатов будет лучше сходить. При больших ветреных нагрузках кровлю лучше делать более пологой, для избежания ее переворачивания.

Чем больше угол наклона кровли, тем сложнее ее схема и больше расход материалов на ее возведение.

Вычисление угла наклона и высоты конька, которые находятся в прямой зависимости друг от друга, возможно двумя способами:

• Если угол наклона выбран заранее: высота конька вычисляется как величина тангенса угла умноженной на половину ширины кровли;
• При заданной высоте конькового бруса: угол наклона равен высоте коньке, умноженной на 2 и поделенной на ширину здания.

Длина стропил

Размеры всех типов стропил вычисляются с применением теоремы Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Остается разобраться какие значения элементов стропильной системы в каждом конкретном случае будут катетами, а какие гипотенузой.

• Центральные стропила выполняют роль гипотенузы в треугольнике с катетами, равными высоте коньковой балки и половине ширины крыши. Промежуточные стропила, расположенные на трапециевидном скате, имеют такую же длину;
• Величина центральных вальмовых стропил зависит от расположения конька. Как правило, конек равноудален от всех трех стен;
• Для нахождения длины угловых стропильных ног необходимо выбрать треугольник, в котором данный элемент является гипотенузой, а катетами являются центральная вальмовая стропильная нога и половина размера кровли;
• Для вычисления длины укороченных стропил необходимо знать шаг стропил.

Расчет шага стропильной системы

Расстояние между стропилами зависит от ширины дома и планов на подкровельное пространство.

Чем длиннее стропильные ноги, тем короче и шаг.

При планировании теплой комнаты шаг системы будет зависеть от выбранного утеплителя, так как он поставляется в определенных размерах:

• Минеральная вата подразумевает расстояние в 58 см;
• Пенополистирол требует шага в 60 см;
• Полиуретановая пена может использоваться при любом шаге.

На выбор шага влияет и наличие мансардных окон: расстояние между стропилами должно быть на 5-6 см больше ширины оконного проема.

Выбор сечения стропил

В зависимости от полученных данных выбирается материал для стропил. В любом случае предпочтительнее выбрать доски и брусья из хвойных пород деревьев, с влажностью не больше 22% без сучков и трещин. Все деревянные элементы будущей кровли должны быть обработаны специальным антисептиком для защиты древесины от гнили и вредителей.

Сечение стропил находится в зависимости от расстояния между ними и длины пролетов. Приведем общие сведения, рассчитанные для шага в 90 см:

• Длина стропильной ноги менее 3 м – сечение 50*150 мм;
• Менее 4 м – 50*200 мм;
• Менее 5 м – 75*175 мм;
• Менее 6 м – 75*200 мм.

При увеличении шага данные значения будут увеличиваться. Все усиливающие элементы всегда берутся большего сечения. Угловые стропила изготавливаются сдвоенными, так как несут гораздо большую нагрузку, чем остальные.

Площадь кровли

Схема кровли при своем создании требует и учета площади кровли и веса кровельного материала. Площадь вальмовой конструкции складывается из площадей своих простых фигур (треугольник и трапеция). Для расчета площади последней удобнее разбить ее на составные части (квадрат или прямоугольник и примыкающие к нему треугольники).

Расчет площадей фигур происходит по простым геометрическим формулам: площадь треугольника как половина основания, умноженная на высоту фигуры, площадь прямоугольника как произведение его двух сторон. Так как ранее размеры всех элементов системы уже были найдены, этот шаг не вызовет никаких затруднений.

Данные о площади позволят купить необходимое количество кровельного материала (не забудьте прибавить к полученному числу 15% для запаса) и вес кровли. От последнего значения также будут зависеть сечения элементов стропильной конструкции.

Виды и особенности вальмовых стропильных систем

Являясь разновидностью скатных кровель, вальмовые крыши делятся на несколько типов:

• Шатровые. Крыши такого типа имеют четыре равных ската и подходят только для квадратных зданий.
• Ломанные. Состоят из разных скатов под разными углами. Монтаж таких конструкций — достаточно сложная задача.
• Полувальмовые. При такой конструкции вальмы не достают до низа, а прикрывают только фронтоны. Таким образом, малые скаты доходят до половины конструкции.

Помимо стандартных типов крыш, проект стропильной системы может предусматривать наличие дополнительных конструктивных особенностей:

• Стропильная система вальмовой крыши с мансардой – позволяет использовать чердачное помещение как жилую комнату. Такое решение очень актуально для владельцев одноэтажных домов. Мансарда позволяет до 2 раз увеличить функциональные квадратные метры дома. При составлении плана конструкции следует учитывать расположение окон и следить, чтобы это не повлияло на общую жесткость конструкции.
• Стропильная система вальмовой крыши с кукушкой придает крыше не только декоративный вид, но и дополнительные квадратные метры на мансардном этаже. Зачастую в таком выступе располагают окно, а это дополнительный источник освещения. Работы по созданию такой «кукушки» следует проводить внимательно, особенно тщательно нужно контролировать угол наклона и глубину вреза.
• Стропильная система вальмовой крыши с эркером предполагает использование дополнений к основной стропильной конструкции. Эркер — это выступ из стены в виде балкона или расширения комнаты, часто строится для улучшения освещения в помещении. Если высота такой пристройки равняется высоте здания, при постройке крыши это нужно учитывать. В виде эркера также может выступать вход в дом или веранда.

Замерная рейка — незаменимая вещь, особенно когда строится стропильная система вальмовой крыши. Схема использования такого инструмента достаточно проста, достаточно наметить на рейке часто используемые размеры.

Потратив на изготовление 5 минут, вы избавитесь от необходимости каждый раз производить измерения рулеткой. Сделать её можно из фанеры или рейки шириной около 5 см. Замерная рейка поможет соблюдать максимальную точность и нужные пропорции.

Как сделать четырехскатную крышу дома своими руками?

Возведение конструкции четырехскатной крыши своими руками, чертежи и фото, изложенные в Интернете, помогут в данном вопросе, является трудоемким, но выполнимым процессом, который требует правильных расчетов и определенной последовательности действий.

Схема стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

Стропильная система кровли является мощным и прочным каркасом, способным выдержать все нагрузки кровли, в том числе кровельного пирога и кровельного покрытия. Надежность и прочность кровли зависит от правильного и точного расчета нагрузки на стропильную систему.

Она должна выдерживать постоянные и временные воздействия. К постоянным относится вес крыши, вес всех элементов стропильного каркаса, масса кровельного пирога. К временным воздействиям можно отнести влияние окружающей среды, вес рабочих и техники при выполнении ремонтных работ на кровле.

Имея перед собой схему стропильной системы, можно приступать к возведению деревянного каркаса. Для начала необходимо установить основные элементы конструкции, на которые крепятся стропильные ноги.

Монтаж конструкции стропильной системы своими руками начинается с обустройства основания для будущего каркаса. Для этого устанавливается мауэрлат, который возводиться по периметру верхнего ряда несущих боковых стен. Далее следует установить лежень для коньковой опоры и смонтировать вертикальные стойки. Они должны располагаться строго под углом 90 град. Малейшие отклонения могут привести к деформации всей конструкции. Шаг стоек составляет не более 2 м. На стойки необходимо закрепить балку конька, сечение которой подбирается с учетом нагрузки центральной части стропильного каркаса.

Для того чтобы конструкция была прочной, необходимо проверять правильность угла размещения стропил на мауэрлате

Далее на основании чертежа стропильной системы следует приступить к установке стропильных ног в следующей последовательности:

• монтаж диагональных стропил, нижняя часть которых крепится к мауэрлату способом врубки;
• установка центральных стропил;
• монтаж угловых стропил, которые крепятся к диагональным брусьям;
• установка затяжки, которая используется для закрепления ног у конька;
• монтаж центральных стоек, которые одним концом крепятся к коньку, а другим – к затяжке (ригелю);
• установка подкосов, которые закрепляются на стропильной ноге и ригеле;
• монтаж шпренгеля, одна часть которого крепится к мауэрлату, а другая – к стропильной ноге.

Схема устройства стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши

После этого выполняется монтаж обрешетки. Затем осуществляется укладка кровельного пирога. Он состоит из гидроизоляционного, теплоизоляционного и пароизоляционного слоя. Далее следуют работы по наружному покрытию кровли выбранным кровельным материалом с соблюдением особенностей его укладки.

Если нет возможности самостоятельно выполнить работы, можно воспользоваться услугами специалистов по выполнению монтажа стропильной системы, цена которого зависит от сложности конструкции, общей площади кровли, вида кровельного покрытия, высоты здания, конфигурации кровли и места расположения объекта. Цена за м2 монтажа стропильной системы стартует от 400 руб.

Классический вариант четырехскатной крыши является простой конструкцией, но все же требует знаний строительства и точных расчетов

Монтаж кровельного пирога

Кровельный пирог четырехскатной крыши состоит из нескольких слоев, уложенных в определенной последовательности. Он устанавливается на стропильный каркас, и состоит из таких слоев:

• пароизоляционного слоя в виде защитной пленки, препятствующего проникновению в подкровельную систему влаги из помещения;
• теплоизоляционного слоя в виде утеплителя, укладываемого в пространство между стропилами;
• гидроизоляционного слоя в виде специального материала, препятствующего попаданию влаги в помещение;
• обрешетки в виде досок, к которым монтируется кровельное покрытие.

Гибкая черепица в виде покрытия позволяет максимально экономно использовать кровельный материал, без существенных отходов

Обрешетка в виде деревянных брусьев сечением 50×50 мм поперечно крепится гвоздями к стропильным ногам сплошным слоем или с определенным шагом в зависимости от кровельного покрытия. Далее к обрешетке крепится пароизоляционная плетка внахлест при помощи степлера. Монтаж утеплителя осуществляется в межстропильное пространство. Далее крепится гидроизоляционный слой, технология монтажа которого схожа с пароизоляционным слоем.

Инструкция по строительству крыши

Первым делом важно определить конструкцию будущей крыши, необходимые для ее возведения материалы и крепежные детали, а также их количество. Можно рассчитать приблизительный бюджет работ. Установка самой конструкции начинается с возведения основы под стропила

Это, так называемый, армированный пояс. Он изготавливается из бетона, усиленного металлической сеткой и повторяет контуры стен. Его задача не только создавать дополнительную основу для стропил, но также снимать лишнюю нагрузку с хрупких оконных проемов и усиливать всю конструкцию в целом

Установка самой конструкции начинается с возведения основы под стропила. Это, так называемый, армированный пояс. Он изготавливается из бетона, усиленного металлической сеткой и повторяет контуры стен. Его задача не только создавать дополнительную основу для стропил, но также снимать лишнюю нагрузку с хрупких оконных проемов и усиливать всю конструкцию в целом.

Следующий этап – установка системы стропил. Как правило, собирают на земле и уже в готовом виде поднимают наверх. Нижние концы балок должны выступать за внешний край стены на некоторое расстояние. Делается это для организации карнизных свесов. Следует внимательно соблюдать пропорции при сборке конструкции. От этого зависит не только внешний вид вашего строения, но и устойчивость.

Далее следует установка обрешетки, на которую впоследствии будут крепиться гидроизоляционные и кровельные материалы. В качестве гидроизоляции может быть использован обыкновенный кровельный битум. Обрешетка бывает двух видов: сплошная и разреженная. Выбор одного из них зависит от того, какая кровля для крыши эркера вам необходима. Для гибких материалов лучше делать сплошную обрешетку. Тогда как для металлочерепицы или профлиста подойдет и разреженная (ячеистая). В последнюю очередь устанавливаются ендовые планки. Они соединяют кровлю эркерной крыши с основной. Благодаря им обеспечивается надежная изоляция стыков. Под них не будет затекать вода и попадать грязь, что позволит слою гидро- и звукоизоляции прослужить вам гораздо дольше. Прямоугольная или вальмовая крыша дома делается примерно по такому же алгоритму. Разница будет только в форме стропил и их количестве.

Что это такое?

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

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

На стадии проектировки нужно соответствие:

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

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

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

Схема устройства

Крышу можно представить, как объёмную геометрическую фигуру из сложенных попарно наклонных плоскостей. Две из них по форме представляют треугольники (вальмы), а два остальных фрагмента кровли имеют вид трапеций. По центральной осевой линии дома вверху крыши располагается коньковый прогон, на который опираются стропила.

Так стропильная система выглядит на фото:

Основные узлы вальмы

Каркас вальмы формируется в виде равнобедренного треугольника, основанием которого является мауэрлат, а равные стороны — диагональные стропила (накосы). Накосные балки вверху сходятся в один узел с торцом конькового прогона.

В углах стен в один узел сходятся смежные балки мауэрлата, нижние концы накосных стропил, шпренгели и врезные балки.

Виды стропил

Для формирования каркаса применяют три вида стропил:

• Диагональные (накосные). Изготавливают из бруса сечением 100х100 мм. Они являются несущими балками вальмовых скатов. Четыре накоса расположены попарно напротив друг друга. Две наклонные балки сходятся в вершине треугольника на торце конькового прогона. Основанием вальмы является мауэрлат. Диагональные стропилины по своему виду крепления являются наслонными балками. То есть несущие рёбра вальмы жёстко соединены с мауэрлатом.
• Рядовые. Опоры трапециевидных скатов изготавливают из досок сечением 50х150 мм или 100х150 мм. Их верхние концы опирают на коньковый прогон. По типу нижнего опирания стропила могут быть висячими или наслонными балками.

  Особенностью висячих стропил является то, что они связаны затяжками (балками перекрытия), которые, воспринимая нагрузку, работают на растяжение, тем самым распирают стены дома. Висячие конструкции монтируют в домах, где нет возможности передать нагрузку на внутренние стены, и где нет центрального нижнего прогона. В остальных случаях стропила делают наслонными.

• Нарожники. Укороченные стропила крепят вверху к диагональной стропилине, а внизу опирают на мауэрлат или соединяют с затяжками. Они нужны только, как опорное основание кровельного пирога вальмы.

Правильный план

Сечение и частота расположения элементов стропильного каркаса прямо влияют на надежность конструкции и смету ее заложения. Ошибки не допускаются, из-за сложности расчет и планировку вальмовой крыши всегда доверяют профессионалам.

Элементы

Стандартная конструкция включает:

• Стропильную систему, формирующую вальмовые и фасадные скаты, конек, карнизные свесы и распределяющую все весовые нагрузки кровли.
• Обрешетку и контробрешетку, выполняющие функции основания для кровельного покрытия и обеспечивающие правильную вентиляцию пирога.
• Кровельный пирог (в жилых домах – утепленный).
• Систему отвода осадков.
• Снегозадержатели и другие дополнительные элементы.

Отличия проявляются в:

• типе стропильной системы (наcлонной, висячей или комбинированной);
• числе прогонов (одном или двух);
• длине и параметрах вальмовых скатов (в ряде случаев они бывают укороченными или имеют разные с фасадными скатами уровень);
• материале стропил и обрешетки;
• наличии или отсутствии окон и других особенностях проекта.

Узлы

К основным узлам вальмовой кровли относят следующие элементы:

1. Коньковый брус. Это верхушка крыши и её главная несущая ось. Здесь соединяются все грани. Чаще всего центр конька совпадает с центром всего кровельного покрытия.

2. Угловые или диагональные стропила. Это базовые силовые элементы каркаса, соединяющие конек и углы строения. Для них используют доски, равные толщине конька.

   Одним концом стропила крепятся к коньку, вторым — заходят за границы постройки.

3. Короткие стропила или нарожники. Они соединяются одним концом угловыми стропилами, а другим — опираются на мауэрлат или угол постройки, к коньковому брусу не крепятся. Могут быть разной длины, но выходят под одним углом. Их количество определяется площадью кровли.
4. Промежуточные стропила. Это центральный рядовой каркас. Стропильные ноги установлены на коньке и выводятся на несущие стены.

Узлы стропильного каркаса должны быть цельными, длинные элементы приходится наращивать. Способы соединения отдельных узлов бывают разными – от гвоздей, накладок и уголков до врезки.

Крепление стропил к мауэрлату осуществляется несколькими типами жестких креплений:

• металлическими уголками с 2-х сторон стропильного бруса;
• гвоздями, забиваемыми под углом сквозь стропило в мауэрлат;
• специальными скобами;
• скользящими креплениями.

Соединение стропил на коньке осуществляется путем:

• накладки стропильных ног друг на друга над брусом и закрепления между собой болтами;
• устройства на стропилах выемок для жесткости при установке их на конек;
• подгонки стропил под углом на коньке и скрепления их деревянными или металлическими накладками с 2-х сторон.

Соединение конька со стропилами:

• конек укладывают на стойки и крепят их с 2-х сторон накладками из досок;
• угловые стропила выпиливают под требуемым углом и крепят к коньку и промежуточному стропилу.

Усиление стропильной системы

Основная нагрузка оказывается на диагональные стропила

Для увеличения жесткости их рекомендуют делать сдвоенными, в том числе – со смещением возможных стыков наращиваемых пиломатериалов.

Наслонные стропила усиливаются как минимум одной дополнительной опорой в верхней части при длине в пределах 9 м и двумя и более – при превышении этого значения.

Функции опор выполняют:

• Вертикальные стойки, при необходимости опирающиеся прямо на чердачное перекрытие или внутренние несущие перегородки.
• Подкосы, монтируемые с углом в диапазоне от 45 до 53° и поддерживающие самый нагружаемый участок.
• Т-образные шпренгели (фермы), размещаемые в нижней части больших пролетов, рядом с углами вальмовой крыши. При покрытии стандартных загородных домов шпренгельные фермы делаются сдвоенными из досок с сечением от 50 мм или цельными из бруса 100×100 мм в подпорочной части, 100×150 — балочной.

Помимо дополнительного укрепления, при расчете вальмовых кровель особое внимание уделяются шагу лежней (строго обязательных при превышении площади дома более 100 м2), рядовых стропил и сечению всех элементов каркаса. Эти величины всегда обосновывается расчетом, после сбора всех нагрузок

Схема стропильной системы вальмовой крыши

Вальмовые четырехскатные кровли превосходят по сложности возведения обычные двускатные модели. Это объясняется сложностью точной стыковки всех четырех скатов под требуемым уклоном. Такие крыши имеют два больших ската в форме трапеции и два торцевых ската в форме треугольника. При формировании стропильной системы и возникают основные трудности устройства вальмовой крыши.

Проект дома с вальмовой крышей учитывает, что уклон скатов должен находиться в пределах от 10 до 60 градусов. На выбор угла наклона влияет количество атмосферных осадков, материал кровельного покрытия, а также то, будет ли использоваться подкровельное пространство под мансардное помещение. В регионах с большим количеством осадков уклон должен быть не менее 45 градусов.

Схемой вальмовой крыши должны быть предусмотрены форма сечения, размеры и точное расположение всех конструктивных элементов каркаса. Помимо этого, в чертежах стропильной системы вальмовой крыши отражается длина конькового прогона, высота крыши, угол наклона скатов, ширина пролетов, методы усиления конструкции и специфика крепления элементов.

Схематическая конструкция вальмовой крыши

Учитывая, что накосные стропильные ноги имеют большую длину и являются опорными для нарожников, они нуждаются в усилении. Для этого применяют шпренгель, балку которого врезают в мауэрлат, а стойкой подпирают накосную ногу. Для усиления стропильной системы практикуют использование ветровой балки. Ее фиксируют с внутренней стороны центральных стропил по диагонали преимущественно с ветреной стороны дома.

В случае когда стропила имеют длину более 4,5 м для их усиления используют диагональные подкосы, применение которых позволяет выбрать для стропил брус меньшего сечения. Подкосы упираются в затяжки (балки перекрытия), которые не дают стропилам разъехаться. Если затяжки крепятся ближе к коньковому ригелю, они могут служить в качестве основания под обшивку потолка мансардного этажа.

В схеме стропил вальмовой крыши обосновывается целесообразность использования наслонных или висячих стропил, а также применения дополнительных усиливающих элементов. Если при расчетах выясняется, что параметры бруса не соответствуют требуемой нагрузке, возможно применение клееных или наборных стропильных балок. Эти модифицированные элементы значительно массивней и могут иметь большую длину.

Стропильная система дома с вальмовой кровлей

Если домостроение не имеет промежуточной несущей стены, то используют висячие стропильные ноги, которые опираются только на две опоры (на две стены дома). В этом случае стропила испытывают нагрузку на сжатие и изгиб. Ввиду того что стропильные ноги создают распирающие усилие на стены, применяют деревянную затяжку, которая соединяет между собой стропила. Обычно ее устанавливают внизу у основания стропильных ног.

Когда строение имеет промежуточную несущую стену или средние опорные столбы, используют схему наслонных стропил. В этом варианте стропила одним концом опираются на наружные стены, а для средней части ног опорой являются колонны или внутренняя несущая стена. При такой конструкции стропильные элементы работают на изгиб, подобно балке.

По сравнению с крышей, где используют висячие стропила, конструкция с наслонными стропильными ногами является более легкой. На возведение такой кровли расходуется меньше материалов, что уменьшает затраты на строительство. Возможно использование комбинированной стропильной системы в одной конструкции. Это происходит когда одна часть дома имеет внутреннюю несущую стену, а другая — нет. Для устройства крыши над таким строением используют оба варианта стропил.

Схема деревянных наслонных стропил с упором на один прогон для вальмовой крыши

Схему стропил вальмовой крыши с выносом применяют, когда необходимо произвести увеличение карниза. В этом случае стропильные ноги будут упираться в балки перекрытия. При устройстве вальмовой крыши с опиранием стропил на балки перекрытия такой элемент как мауэрлат можно полностью исключить из конструкционной схемы. Вместо него предлагается применение деревянных выравнивающих прокладок.

Варианты опирания стропил вальмовой крыши

Выше описан классический вариант вальмовой конструкции, где опорой служит мауэрлат. Но существует вариант, когда в качестве опоры используются балки перекрытия. Монтаж системы начинается так же с мауэрлата, только балки выходят за стену, образуя вынос, а не упираются в него. Монтаж стропильной системы аналогичен, не изменяется последовательность действий, только стропила опираются не на мауэрлат, а на балки перекрытия внизу и вверху наслонным образом на конек. Конструкция вальмовой крыши с опиранием стропил на балки перекрытия не уступает по прочности классической.

Чем отличается вальмовая крыша с висячими стропилами? Только опиранием стропил. Стропильная система, включающая в себя балки, закрепленные на потолочном перекрытии с двух внешних стен, отличается тем, что использованы стропила, которые не опираются на мауэрлат, а фиксируются ригелями в верхней части на расстоянии 60см от конька и затяжками внизу рядом с основой.

Стропильная система вальмового типа сложна, но если внимательно рассмотреть её устройство, уделить время на просмотр видео по этой теме, то справиться с её возведением можно. Было бы желание