Вальмовая крыша: несложная конструкция на 4 ската

Особенности стропильных систем

Четырехскатная крыша

Для каждой постройки конструкция стропил разрабатывается с учетом особенностей крыши. Например, чем больше вес кровельного материала, тем большая нагрузка будет оказываться на несущие элементы, а значит, их потребуется делать более прочными. При разработке «скелета» крыши учитывают и такие моменты, как ветровая и снеговая нагрузки, поскольку они могут быть достаточно велики, чтобы повредить крышу, созданную без учета подобных воздействий. В общем случае все оказываемые на стропильную систему воздействия можно разделить на временные и постоянные. К первым относят упомянутый выше вес снега и давление ветра на скаты, а ко вторым – массу элементов конструкций и кровельного пирога. В этом случае суммируется вес самих стропил, утеплителя, кровельного материала, а также всех элементов и оборудования, расположенных на крыше.

Что представляет собой полувальмовая крыша

В основном сооружают полувальмовую конструкцию для мансард. Крыша может быть двускатной и четырехскатной, в которых есть соответственное количество срезанных треугольных краев. Расположение подобных срезов — над торцевыми стенами.

Именно это отличает полувальму от подобной ей вальмовой конструкции. Кровельные скаты симметрично располагаются в отношении осевых балок и имеют равные углы наклона.

Если рассматривать подобную конструкцию с положительной стороны, то можно выделить следующие моменты:

• Высокая водостойкость обеспечивается благодаря тому, что в конструкции присутствуют скаты, расположенные со всех сторон;
• Повышенный уровень защиты от атмосферных осадков создается из-за наличия карнизных вальмовых свесов;
• Увеличивается пространство мансардного этажа, благодаря полувальмовой конструкции;
• Полувальма может устанавливаться в климатической зоне, которой присущи экстремальные погодные условия. Она очень прочная;
• Внешний вид полувальмовой конструкции очень эффектный и красивый. По дизайну подходит к каркасным домам, расположенным как в городской черте, так и за городом;
• Конструкция хорошо противостоит вибрациям из-за наличия низкого профиля в системе крыши.

Относительно недостатков можно сказать следующее:

• Большое оснащение системы стропил и всей конструкции крыши различными конструктивными элементами создает множество сложностей в процессе сооружения и монтажа крыши;
• Сооружение полувальмы требует больших затрат на материалы, которых требуется достаточно больше количество;
• Кровельное покрытие также обустроить достаточно сложно;

ВАЖНО! Самостоятельно сконструировать подобную разновидность нелегко, все упирается в возведение стропильной системы. Данная система характеризуется массой отличий в сравнении с обычными двускатными и односкатными крышами.

Дом с полувальмовой крышей

Каркасный дом с полувальмовой крышей

Типы вальмовых стропильных каркасов ↑

Данный вариант стропильной системы в отличие от классического двухскатного представляет собой «конверт». Кроме двух основных плоскостей скатов, вместо фронтонов собираются два дополнительных, в виде треугольника, это и есть так называемые вальмы. По назначению бывают чердачными и бесчердачными.

Сразу стоит оговорить, что такой вид крыши не подходить для обустройства жилого мансардного этажа, потому как четыре плоскости скатов ограничивают внутренне пространство. Однако при желании можно использовать такие типы конструкций как, датская или голландская.

Пример датской кровли с усеченными вальмами

Полувальмовая кровля голландского типа с жилой мансардой

Вальмовая крыша – это прекрасное решение для строений с оригинальной архитектурой, имеющих возвышения, выступы, различные башенки, мансардный этаж.

В обоих вариантах предусмотрено крышное пространство, которое можно использовать как дополнительное жилое. Наклоны плоскостей кровли при этом не значительно уменьшают полезную площадь за счет урезанных вальм.

1. Классический тип такой кровли предусматривает полноценные четыре ската с диагональными стропилами, соединяющими углы постройки с вершиной всей конструкции которую венчает конек, требуемой длинны. При этом используются следующие элементы:

• Висячие стропила со всеми деталями: лежнями, прогонами, затяжками.
• Диагональные.
• Накосные, формирующие контуры плоскостей.

1. Еще один вариант – шатровая вальмовая крыша, представляет собой схему стропил, по которой диагональные элементы сходятся в одной точке, формируя собой по форме пирамиду или четырехгранный шатер. Сборка такой конструкции предусматривает использование наслонных и висячих принципов монтажа деталей каркаса.

Идеальный вариант кровельного материала для шатровой крыши будет мягкая битумная черепица, так как большие листы металлочерепицы, или профнастила придется кроить, после чего останется много отходов.

Все типы вальмовой и полувальмовой кровли проектируют с углами наклона плоскостей от 10-12 градусов, до 60. Наиболее оптимально использовать принятые обычные скосы под углом в 25-30 градусов.

Базовые узлы кровли

Вальмовая крыша хорошо сморится на зданиях большой площади

Чтобы понять, как сооружаются такие конструкции, нужно разобраться, что такое вальмовая крыша в принципе. К этой разновидности относят четырехскатные кровли, которые возводятся над прямоугольными зданиями. В отличие от двускатных конструкций, на торцах здания сооружаются не вертикальные треугольные фронтоны, а наклонные вальмы.

Внутреннее устройство полувальмовой системы

Встречается и полувальмовая конструкция (она же — датская или голландская). У таких крыш нижняя часть фронтона представлена вертикальной трапецией, а верхняя — наклонной полувальмой.

Схема, на которой показаны основные элементы несущего каркаса

Конфигурация такой крыши обусловлена конструкцией ее стропильной системы:

1. Накосные стропила (иногда и называют угловыми) нижними концами опираются на углы здания, а верхними крепятся к коньку. Именно они задают весь абрис кровли, формируя скаты по длинным сторонам и вальмы — по коротким.

Так с помощью накосных стропил с каждого из торцов здания формируется диагональная вальма

1. Промежуточные стропила соединяют верхний край стены (либо уложенный на него мауэрлат) с коньковым брусом. На вальмах обычно ставится по одному промежуточному стропилу, на скатах — по нескольку штук, с шагом от 0,5 до 1 м.
2. Нарожники — короткие стропильные ноги, которые формируют плоскости скатов и вальм в месте примыкания к накосным стропилам. Нижняя часть ноги в этом случае опирается на мауэрлат, а верхняя — крепится к плоскости стропила.

Схема крепления нарожников к накосным стропилам

1. Коньковый брус вальмовой кровли получается более коротким, чем в двускатных конструкциях. Они используется для связывания всех стропил в верхней части в единую систему.

Дополнительно всю систему можно усилить стойками и подкосами, благодаря которым вальмовая крыша приобретет дополнительную прочность и жесткость. Кроме того, вертикальные стойки обычно используются в качестве каркаса стен при оборудовании помещений в подкровельном пространстве.

Вальмовая кровля позволяет устроить небольшую мансарду: свободного места под скатами будет достаточно

Недостатки четырёхскатной стропильной системы:

1. Стоимость. Такая стропильная система обходится дороже двухскатной. Но если учесть обустройство фронтонов из кирпича для двускатной конструкции, то разница окажется не такой и большой.
2. Уменьшение пространства на чердаке. При равной площади, как у всего здания два дополнительных ската, уменьшат обитаемый объем чердачного помещения. А с другой стороны при жилом чердаке его необходимо отапливать, а при меньшем объеме чердачного помещения расходы на отопление немного снизятся.
3. Расположенные под наклоном оконные системы. Они регулярно будут подвергаться воздействию снега, дождя и других неблагоприятных явлений и возможность протечек и утраты герметизации у них намного выше, чем у вертикально установленных оконных систем.

Правила возведения вальмовой крыши своими руками.

1. Выбирайте коньковый брус и стропила одной толщины и из одинакового материала, чтобы каркас со временем не начал «ходить» и не нарушил целостность конструкции.
2. Короткие стропила следует крепить не к коньку, а к угловым стропилам, так же, как и при возведении обычной двускатной крыши. Следует обратить особое внимание на выдерживание углов уклона коротких стропил, которые должны равняться углам уклона угловых элементов конструкции.
3. Отметим, если вы выбрали низкую вальмовую крышу, то следует продумать и дополнительные подстраховывающие элементы, которые поддержат тяжелые составляющие конструкции.
4. Используйте только хорошо высушенный брус хвойных пород. И не забудьте о покрытии материала специальной пропиткой.

Расчет необходимых элементов

Теоретически сечение каждого конструктивного элемента стропильной системы необходимо рассчитывать с учетом предполагаемых нагрузок. Однако на практике размеры принимаются конструктивно.

Сечение стропильных ног можно выбрать по таблице, приведенной на рис. 7 в зависимости от их длины и шага установки. Также рекомендуется учитывать предполагаемую толщину теплоизоляционного слоя – желательно, чтобы она совпала с высотой стропил (в случае утепленной кровли).

Рисунок 7. Таблица для выбора сечения стропил

Размеры других конструктивных элементов тоже подбираются конструктивно с учетом удобства соединения со стропильными ногами:

• Мауэрлат – 150×150 мм.

• Прогон – 150×50 или 150×100 мм.

• Стойки – 150×100 или 100×100 мм.

• Затяжки – 150×50 мм.

• Подкосы – 50×150 или 100×150 мм.

Рисунок 8. Конструктивные элементы стропильной системы

Размеры досок для обрешетки подбираются с учетом разновидности покрытия:

• Укладка металлочерепичной кровли, из профнастила и других листовых материалов выполняется на разреженный каркас из досок толщиной 25-30 мм и шириной до 150 мм.

• Гибкая черепица монтируется на сплошную обрешетку из OSB, фанеры или досок.

• Для каркаса под шифер применяется пиломатериал толщиной не менее 50 мм.

• Керамическая черепица обычно монтируется на обрешетку из брусков сечение 50х50 мм.

Установка обрешетки

Обрешетка набивается на стропила поле полного окончания их монтажа. Эта операция не представляет особой сложности и в дополнительных пояснениях не нуждается.

Единственно, что надо учитывать при ее обустройстве:

1. Обрешетка может быть сплошной или решетной, что зависит от типа кровельного материала.
2. Размер шага между отдельными деталями также зависит от вида кровельного материала.
3. Для основной обрешетки можно использовать даже необрезную доску, толщиной 20,0-25,0 миллиметров или бруски, с размерами поперечного сечения 50,050,0 миллиметров.

Несмотря на сложность конструкции вальмовой кровли, и большую трудоемкость монтажа в сравнении с традиционными видами крыш, она имеет ряд преимуществ, помимо привлекательного дизайна в чердачном пространстве гораздо проще организовать полноценные жилые помещения, которые при правильном проведении теплоизолирующих работ и монтаже отопительной системы, будут пригодны для круглогодично проживания.

Однако, для правильного выполнения строительных работ, перед их началом, необходимо выполнить специальные расчеты угла наклона скатов, проработать узлы крепления различных элементов конструкции между собой, вычертить эскизы и запастись необходимыми шаблонами.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

• Подробнее о ней в материале: Стропильная система двухскатной крыши и ее устройство

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши.

• Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам

Конструктивные элементы вальмовой крыши

Устройство стропильной системы вальмовой крыши предполагает наличие следующих элементов:

Элементы вальмовой кровли

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

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

Расчет стропильной ноги

Предварительно, для определения нагрузок, задаемся сечением стропильной ноги 75х225 мм. Постоянная нагрузка на стропильную ногу подсчитана в табл. 3.2.

Таблица 3.2 Расчетная постоянная нагрузка на стропильную ногу, кПа

Элементы и нагрузки

Нагрузка на обрешетку (табл. 3.1)

Стропильная нога 0,075*0,225*5/0,95

Расчетная предельная нагрузка на стропильную ногу (сочетание постоянная плюс снеговая)

Геометрическая схема стропил

Схемы к расчету стропильной ноги показаны на рис. 3.2. При ширине коридора в осях

=3,4 м расстояние между продольными ося­ми наружной и внутренней стен

.

Расстояние между осями мауэрлата и лежня с учетом привязки к оси (

=0,2 м)м. Устанавливаем подкос под углом β = 45° (уклонi2 = 1). Уклон стропил равен уклону кров­ли i1 =i = 1/3 = 0,333.

Чтобы определить необходимые для расчета размеры можно вычертить геометрическую схему стропил в масштабе и измерять расстояния линейкой. Если мауэрлат и лежень находятся на одном уровне, то пролеты стропильной ноги можно определить по формулам

Высоты узлов h1 =i1l

1 =0,333*4,35=1,45 м; h2: = i1l =0,333*5,8=1,933 м. Отметку высоты: ригеля принимаем на 0,35 м ниже точки пересечения осей стропильной ноги и стойкиh=h2– 0,35 (м) = 1,933 -0,35 = 1,583 м.

Усилия в стропильной ноге н ригеле

Стропильная нога работает как трехпролетная неразрезная балка. Просадки опор могут изменять опорные моменты в неразрезных балках. Если считать, что от просадки опоры изгибающий момент на ней стал равным нулю, то мож­но условно врезать шарнир в место нулевого момента (над опорой). Для расчета стропильной ноги с некоторым запасом прочности считаем, что просадка под­коса снизила до нуля опорный изгибающий момент над ним. Тогда расчетная схема стропильной ноги будет соответствовать рис. 3.2, в.

Изгибающий момент в стропильной ноге

Для определения распора в ригеле (затяжке) считаем, что опоры просели та­ким образом, что опорный момент над подкосом равен М1

а над стойками -нулю. Условно врезаем шарниры в места нулевых моментов и рассматриваем среднюю часть стропил как трехшарнирную арку пролетомl cp = 3,4 м. Распор в такой арке равен

Вертикальная составляющая реакции подкоса

Используя схему рис. 3.2.г, определим усилие в подкосе

Рис. 3.2. Схемы для расчета стропил

а-поперечный разрез чердачного покрытия; б -схема для определения рас­четной длины стропильной ноги; в – расчетная схема стропильной ноги; г – схема для определения распора в ригеле; л – тоже для схемы с одной про­дольной стеной; 1 – мауэрлат; 2 – лежень; 3 – прогон; 4 – стропильная нога; 5 -стойка; 6 – подкос; 7 – ригель (затяжка); 8 – распорка; 9, 10 -упорные бруски; 11 – кобылка; 12 – накладка.

Вальмовая крыша своими руками пошагово – видео

В программе показан процесс монтажа стропильной системы двухскатной вальмовой крыши с центральным эркером по короткой стене.

После того, как стропильная система готова можно приступать к монтажу кровельного покрытия, специфика крепления которого определяет необходимость монтажа обрешетки на стропильных ногах.

Монтаж стропильной системы вальмовой крыши – длительный процесс, который требует внимание к каждому этапу выполнения работ – от расчета и выбора материала, до установки деталей и усиления узлов крепления. Но, при правильном выполнении всех этапов, результатом станет красивая и надежная крыша для частного дома.

Метки: Крыша Стропила Вальмовая крыша