Вальмовая крыша: расчет, стропильная система, сложные узлы

В арсенале проектировщиков и строителей имеется несколько вариантов конструкций кровли. Выбор оптимального варианта – это ответственное дело, т.к. от него зависит надежность и долговечность всего сооружения.

Что же это за крыша?

Вальмовой называют четырехскатную крышу, у которой одна пара скатов имеет форму трапеции, а другая – треугольника. Эти треугольные скаты и называются вальмами. Слово «вальма» немецкого происхождения и обозначает оно – довольно неожиданно! — стог сена. Вроде бы ничего общего с крышей, но если вспомнить, что для этих земель традиционным кровельным материалом являлась солома, все становится на свои места! Укрытая соломой вальмовая крыша действительно похожа на аккуратный стог.

Треугольные скаты могут занимать либо все пространство от конька до карниза, либо только его часть. В последнем случае крыша будет называться полувальмовой. Такие крыши условно делятся на голландские и датские, в зависимости от того, где расположены вальмы – выше фронтона или ниже.

Что такое вальмовая крыша?

В последние годы архитекторы ищут новые ходы, улучшения и в результате вальмовая крыша приобрела множество оригинальных разновидностей, которые весьма мало напоминают изначальную конструкцию.

В классическом же исполнении такая крыша состоит из четырех плоскостей, соединяющих карниз здания с его коньком. Две из них устанавливают от узких карнизов – они имеют треугольную форму и называют вальмами. Поэтому вся конструкция получила название именно от них. Две другие плоскости имеют большие размеры и форму трапеции.

Сравнительно недавно в нашей стране получили распространение полувальмовые крыши, которые также называют ещё голландскими. В этом случае карнизы вальмов расположены значительно выше, чем карнизы трапециевидных скатов. Чаще всего такой прием используется в случаях, когда хотят оборудовать на чердаке дома просторную, уютную мансарду. Смотрится такая крыша значительно привлекательнее, чем классическая вальмовая, но в производстве значительно сложнее – к тому же нужно дополнительно наращивать стены, чтобы они сформировали две стены будущей мансарды.

Выбор материала для стропильной системы

До того как начнется сборка конструкции, требуется обратить внимания на качество используемого сырья, которое будет применяться для изготовления основных несущих элементов, ведь на них будет сосредоточена вся весовая нагрузка. В жилых домах предпочтительней использовать древесину первого сорта, в сараях, времянках и прочих хозяйственных постройках подойдет второй и третий сорт.

Заготовки с дефектами (сучками, трещинами) лучше отложить для запаса или вообще не использовать.

По ГОСТу допускается наличие 3 здоровых сучков на один погонный метр. Наличие небольших поверхностных трещин допустимо, если их количество невелико.

Деревянные несущие элементы должны быть толщиной минимум 5 см, максимальная длина 6.5 м. Если длины материалов не хватает, их можно соединять специальными пазами или с помощью накладок.

Типы скатных конструкций

Разберемся с существующими формами кровель, их устройством и наиболее часто встречаемыми разновидностями. Очень важно иметь чёткое представление о всех деталях предстоящего наведения крыши.

Классическая

Четырёхскатная крыша, по бокам — трапеции, с торцов — треугольники. Боковые треугольные скаты — вальмы, отсюда и название рассматриваемого вида кровли. Основное преимущество — функциональность, высокая надежность, привлекательный и оригинальный внешний вид. Есть и недостатки — дороговизна, конструктивная и технологическая сложность (относительная).

Читайте также:  Навес из профильной трубы своими руками — разбираемся подробно

Полувальмовая

Главное отличие от классической — усеченная форма вальмы. Для такой геометрии покрытия характерны высокие эксплуатационные качества и интересный внешний вид. Один из самых дорогих, технологически и конструктивно сложных видов кровли.

Шатровая

Очень популярная разновидность вальмовой крыши для квадратных зданий. Основное отличие — все четыре ската треугольные и сходятся в одной точке. Вместо горизонтального конькового бруса, конструкцию венчает коньковый узел, находящийся в верхней точке пирамиды, образованной скатами. Также применяется для сооружений, имеющих форму равносторонних многоугольников.

Ломаная

Наиболее привлекательная разновидность этого типа кровли. Характерное отличие — все части имеют различные размеры и форму. Недостатки те же, что и у полувальмовой – очень сложные конструкция и технология изготовления и, даже на фоне других недешевых, дороговизна реализации.

Теперь перейдём к технологическим и измерительно-расчётным тонкостям изготовления классической вальмовой крыши. Поняв основные принципы расчётных методик и способов разметки, вы сможете без затруднений обсчитать любой элемент подобных кровельных конструкций.

Выполняем расчеты для крыши

Первый шаг, перед тем как сделать Г-образную крышу – это проведение расчетов. Они должны быть точными. Нужно вычислить нагрузку на стропильную систему и другие параметры.

За основу берутся такие факторы:

  • Уровень постоянной нагрузки. Здесь речь идет об общем весе кровельного пирога. Он будет оказывать на конструкцию большую нагрузку. Кровельный пирог крыши включает в себя систему, которая состоит из утеплителя, гидро- и пароизоляционного слоя, обрешетки и кровельного материала.
  • Сезонная нагрузка на крышу. Сюда входят осадки разного типа: дождь, снег и ветер. К тому же нужно учитывать, что снег зимой может находиться на кровле постоянно. Вот почему нужно учитывать климатические особенности региона и выбрать правильный угол наклона Г-образной кровли. Благодаря этому сезонная нагрузка снизится. Например, если в вашем регионе много снега и дождя, то угол наклона делается большим. А вот в регионах с сильными ветрами лучше сооружать крышу, которая имеет пологий угол наклона. Парусность уменьшается, как и ветровая нагрузка на нее.
  • Дополнительная нагрузка на крышу. Речь идет о дополнительных коммуникационных приспособлениях, таких как водяной бак, спутниковая тарелка, дымовая или вентиляционная труба.

Это ответственный момент, который должен быть выверен правильно. Учитывая все данные, перечисленные выше, он может сделать соответственный чертеж со всеми точными указаниями: выбранный угол ската и другие параметры конструкции. Отталкиваясь от чертежей и выполняется вся работа.

Особенности системы и расчет

Крыша с четырьмя скатами способна выдерживать высокие ветровые и снеговые нагрузки. Чтобы кровля была практичной, надежной и на отлично выполняла возложенные на нее функции, проводят точный расчет всех элементов. Уклон скатов вальмовой крыши не превышает 40°. Возведение шатровой системы предусматривает угол от 40 до 60°.

Расчет опорной конструкции основан на взаимной зависимости длины пролета, стропильного шага и сечения бруса. Второй параметр выбирается индивидуально исходя из имеющегося материала и удобства крепления. В самых протяженных конструкциях шаг стропил составляет 2,15 м, а в большинстве случаев выбирают 90 см.

Особенности системы и расчет

Расстояние определяет сечение опор. Чем дальше друг от друга разместить стропила, тем толще потребуется доска. Размер сечения зависит и от длины самих опор. Связь – прямо пропорциональная. Чтобы стропила выдерживали усилие изгиба, выбирают материал большего сечения. У 6-метровых опор с шагом 90 площадь в разрезе равна 75×200 мм, а у 3-метровых – всего 50×150.

Состав стропильной системы

Чтобы понять, как сделать четырехскатную крышу, нужно узнать состав ее стропильной системы. Это совокупность всех опорных элементов, образующих каркас, на котором лежит кровельный материал. В ее состав входит:

Состав стропильной системы

Состав стропильной системы
  1. Мауэрлат. Толстый, прочный брус сечением 150х150 мм или 100х100 мм. Он распределяет вес кровли по периметру дома. Для четырёхскатной крыши требуется 4 опорных бруса. Если дом строят из дерева, то в роли мауэрлата выступают верхнее венцы из бревна или бруса. В том случае если строительство ведут из кирпича или газосиликата, то на верхней поверхности стен сооружают армированный бетонный пояс, в который вмуровывают длинные металлические шпильки на который крепят мауэрлат.
  2. Коньковый прогон. Брусок, к которому крепят верхние части стропильных ног. Он формирует высшую точку крыши. У четырехскатной крыши конек меньше дины дома из-за вальмовых элементов.
  3. Стропила. Это доски сечением 50х150 мм или 100х150 мм, которые задают геометрию скатов крыши. При возведении стропильной системы четырёхскатной крыши используют три вида стропильных ног: накосные (диагональные), рядовые, нарожные. Рядные стропила устанавливают на трапециевидных скатах. Накосные стропила обычно большей длины, чем рядные и нагрузка на них выше, поэтому для изготовления используют пиломатериал вдвое большей толщины. Они верхней частью опираются на коньковый прогон, а нижней на угол мауэрлата. Нарожники или стропильные полуноги имеют опору на диагональные стропила и мауэрлат и формируют вальму.

  4. Лежень. Опорный брус, укладываемый на несущую внутреннюю стену, если она используется в наслонной стропильной системе. Его функция – переносить вес кровли на фундамент, распределяя его.
  5. Стойки. Вертикальные опоры из бруса, устанавливаемые на лежень. Они подпирают собой серединную часть стропильной ноги или коньковый прогон.
  6. Подкос. Опорный элемент, также называемый подстропильная нога, который устанавливают под углом 45 градусов к стропилам и упирают в стойку. Они предотвращает прогиб ног и переносит часть веса на несущую внутреннюю стену.

  7. Шпренгель. Вертикальная опора, наподобие стойки, поддерживающая накосные стропильные ноги. Чаще используют шпренгельные фермы, то есть шпренгели которые упираются в горизонтальные схватки между мауэрлатом смежных скатов.
  8. Затяжка, ригель. Горизонтальные бруски, схватывающие стропильную пару в верхней или нижней части. Они гасят распирающую нагрузку, которой подвергаются стены при условии использования висячей стропильной системы.
  9. Кобылки. Доски, которые используют для удлинения стропильных ног, чтобы сформировать свес крыши, защищающий стены от сырости. Чаще всего кобылки необходимы для диагональных стропил, так как их длина превышает стандартные размеры пиломатериалов.
Состав стропильной системы

Технология создания вальмовой крыши

Самым распространенным методом монтажа вальмовой крыши является тот, что подразумевает установку стропил и несущего каркаса на ранее созданное перекрытие из прямоугольного бруса. Балки крепятся непосредственно на мауэрлат. Для его установки используют простые доски, которые крепят к стенам при помощи анкерных болтов с дополнительным применением гидроизоляционной пленки.

Читайте также:  Минимальный уклон кровли из сэндвич панелей

Этапы сооружения вальмовой крыши

Балки перекрытия укладывают с шагом 0,65 м. Крайние элементы не доходят до стен, поэтому на данных участках дополнительно устанавливают бруски, имеющие длину 1,1 м.

Технология создания вальмовой крыши

Чтобы добиться надежной фиксации, следует изготовить специальное приспособление. В стену забиваются небольшие отрезки арматуры, которые и будут использоваться для крепления мауэрлата. К металлу привариваются куски уголка, предварительно загнутые в виде крюка. Он должен иметь ширину полки 4 см, чего хватает для крепления всех балок при помощи саморезов.

Для увеличения пространственной жесткости созданной конструкции между балками в шахматном порядке необходимо установить короткие перемычки. Для их фиксации в нужном положении следует использовать уголки и саморезы. По периметру кровли концы установленных балок обшивают доской толщиной 40 мм.

Подготовительный этап

После разработки проекта и составлении чертежей (модели) четырехскатной крыши начинается подготовка к возведению кровли. На этом этапе важно правильно выбрать материал, проконтролировать его качество и приготовить необходимый инструмент.

Перед покупкой основных и расходных материалов необходимо рассчитать их потребность, т.к. закупать их надо сразу на весь объем строительства, но без излишнего запаса.

Особое внимание уделяется деревянным элементам для стропильной системы. Для нее наиболее подходит доска, брус или бревно хвойных пород. Особо по прочности и стойкости к гниению выделяется лиственница. При наличии финансовых возможностей можно использовать дуб.

Подготовительный этап

Расчет потребности стропил производится с учетом шага установки и высоты крыши (угла наклона ската). Длина каждого стропила определяется, как L=h/sinA. Пиломатериал эля стропильной системы должен быть высокого качества, и иметь остаточную влажность не более 20%.

Кровельный материал выбирается, исходя из финансовых возможностей, размеров дома и общего дизайна. Это может быть:

  • рулонный материал (в т.ч. ондулин),
  • шифер,
  • черепица,
  • профнастил,
  • металлочерепица,
  • асбесто-цементные или металлические листы.
Читайте также:  Гофрированная труба из нержавеющей стали

Для гидроизоляции обычно выбирается битумная мастика, рубероид или полимерные пленки. В качестве утеплителя, чаще всего, применяется минеральная вата и пенополистирол (пенопласт).

Потребность этих материалов выбирается по площади кровли с учетом перекрытия элементов или полос, а также неизбежных отходов.

Необходимые инструменты

Подготовительный этап

Перед началом основных работ надо подготовить такой инструмент:

  • болгарка,
  • ножовка,
  • электродрель,
  • шуруповерт,
  • рубанок,
  • топор,
  • молоток,
  • плоскогубцы,
  • отвертка,
  • стамеска,
  • строительный нож,
  • ножницы,
  • строительный или мебельный степлер,
  • малярная кисть и валик,
  • строительный уровень,
  • отвес,
  • рулетка,
  • металлическая линейка,
  • угольник.

При большом объеме работ желательно иметь циркулярную пилу.

На какие сооружения рекомендуется вальмовая крыша

Вальмовые крыши актуальны как для одноэтажных строений, так и для высотных зданий.

Многоскатная кровля эффективно оберегает от непогоды хозяйственные и бытовые постройки (гаражи, сараи, беседки и пр.), придает индивидуальность частным домам, вносит неповторимость в архитектуру городов и частных секторов.

Благодаря конструктивным особенностям, а также возможности оборудования естественного освещения подкровельного пространства, вальмовая крыша стала синонимом мансардной.

Эскиз крыши

Прежде чем приступать к монтажу кровельной конструкции рекомендуем выполнить ее эскиз в масштабе. Этот эскиз будет своего рода макетом и инструкцией по созданию вальмовой крыши:

  • Рисуем дом в двух проекция (анфас и профиль) соблюдая все пропорции в масштабе;
  • Отмечаем на проекции анфас высоту конька и выбранный угол скатов;
  • Определяемся с длиной конькового прогона на проекции дома в профиль;
  • На схемах наносим шаг стропил, вычерчиваем все стропильные ноги;
  • Дополняем эскиз необходимыми отметками для усиливающих элементов системы.
Эскиз крыши

Данный эскиз не только поможет визуализировать будущую кровлю, но и станет своеобразной инструкцией по ее возведению. Кроме того, данный чертеж поможет определиться с необходимым количеством строительных материалов.

Количество обрешетки для односкатной крыши

Количество обрешетки напрямую зависит от того, какое покрытие для кровли будет применяться в данном случае. Планки обрешетки должны располагаться с шагом, соответствующим размерам листа материала.

Такое соответствие очень важно, без него правильный монтаж кровельного материала будет усложнен или окажется вовсе невозможным. Поэтому для расчета количества обрешетки прежде всего надо определить ее шаг. Можно обратиться к СНиП, в которых имеется подробная и точная информация о правилах установки всех элементов кровли.

Для мягких кровельных материалов часто используется сплошная обрешетка, когда расстояние между планками составляет 2-2,5 см. В этом случае расчет обрешетки сводится к делению длины кровли на ширину планки плюс 2 см на зазор.

Более жесткие виды материала не требуют сплошной обрешетки и расчет делается исходя из расстояния между планками, применяющегося для данного вида кровли.

Более простым решением будет использование онлайн-калькуляторов, осуществляющих специализированный расчет по указанному кровельному материалу. Полученные данные следует уточнить при помощи пересчета на другом онлайн-калькуляторе.