Вальмовая – это крыша, которая максимально удовлетворяет требованиям эстетичности и оригинальности, гармонично вписывается практически в любой окружающий ландшафт. Более того, ее стропильная система пока самая надежная геометрическая конструкция для защиты дома от ветровых нагрузок.

Основная задача крыши это защита дома от осадков. Чтобы кровля при этом была максимально функциональной, ее проектируют с уклоном скатов для удаления основной массы снега и дождевой воды. При этом вся несущая конструкция стропил должна быть прочной, чтобы выдерживать значительные нагрузки.

Оптимально будет выполнять такую работу классическая двухскатная крыша, либо четырехскатная стропильная система вальмовой крыши: схема возведения подобной конструкции позволяет получить кровлю, которую отличают:

• высокая надежность,
• универсальность,
• долгий эксплуатационный срок,
• обтекаемая форма устраняет эффект парусности, то есть ветровой нагрузки в районе фронтонов.

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.

Стропильная система вальмовой крыши: схема устройства

Работы по возведению несущего каркаса крыши проводят в следующей последовательности:

• Монтируют мауэрлат.
• В места, где будут расположены стойки укладывают лежень.
• Устанавливают на лежень стойки, строго вертикально, для конькового прогона. При необходимости стойки закрепляют подкосами.
• Для крепления конькового подгона используют уровень и отвес. Качество конструкции полностью зависит от точности установки.
• Монтируют накосные: нижний конец – к мауэрлату, а верхний – к коньковому прогону.
• По той же технологии установки монтируют и промежуточные.
• Монтируются нарожники.

Устройство предполагает следующие несущие конструкции:

• диагональные;
• промежуточные;
• нарожники (угловые).

Установка диагональных частей

Четыре диагональных (накосных) доски направлены к внешним углам и сходятся на коньковом прогоне. Нижние опоры у них могут отличаться – это зависит от материала, которым выстроен дом:

• деревянный рубленный или брусчатый – верхние венцы у сруба;
• каркасный – верхняя обвязка;
• кирпичный (каменный)– мауэрлат, посредством которого сосредоточенная нагрузка от деревянной конструкции распределяется на кладку стен.

• деревянную балку с квадратным сечением (100 х 100мм). Его укладывают либо по центру стены, либо ближе к внутреннему краю и крепят к стене при помощи скруток из катанки (так можно обезопасить строение от сильных порывов ветра). Одним концом скрутку прикручивают к костылю, который вбит в шов кладки (от верха стены на 300 мм), другим крепят к балке.
• Чтобы сохранить свободный доступ к осмотру стропильных ног и , от низа мауэрлата до верха перекрытия чердака оставляют расстояние не меньше 400 мм
• Все места соприкосновения деревянных элементов с кирпичной кладкой изолируют слоем гидроизоляции.
• Верх накосных досок опирается на коньковый брус, представляющий собой – деревянную балку с тем же сечением. Под коньковый брус из-за отсутствия в конструкции этого типа крыши кирпичных фронтонов с шагом 3-4 м устанавливают деревянные стойки (сечение 100 х 100мм), которые нижним концом опираются на лежень.

Его можно уложить:

• при наличии внутренней несущей стены на нее – доска с сечением 50 х 150 мм;
• через столбики кирпича на плиту перекрытия – брус с квадратным сечением 150 на 150 мм.

В любом случае под лежень обязательно укладывают рулонную изоляцию.

• Диагональные стропила по длине больше обычных, кроме того, на них упираются нарожники, поэтому приходящая на них нагрузка в полтора раза больше, чем у обычных. Накосные по этой причине делают спаренными – они состоят из двух сечений обычных рядовых досок.
• Под нее устанавливают опоры (одну-две) в виде стоек из бруса или подкосов (сечение обоих 100 на 100 мм). Таким образом расчетная длина накосной ноги уменьшается. Подкосы упираются в лежень под углом 45°.

Особенности и типы опор

Чаще всего при строительстве домов используют обычную вальмовую схему крыши, реже голландскую или датскую.

Система опоры при сборке крыши может использоваться двух видов:

• Висячая схема стропильного каркаса. Обычно применяется в строительстве небольших построек жилых домов, в которых проектом не предусмотрены внутренние несущие стены. В таком варианте исполнения основные вертикальные опоры устанавливаются на брус перекрытия потолка в один ряд.
• Наслонная. При наличии несущих стен внутри дома можно установить два-три ряда вертикальных опор. Это упрощает сборку вальмовой кровли, за счет присутствия большего количества точек крепления, а также дает возможность сконструировать .

Обратите внимание

При сборке лучше отдать предпочтение последнему варианту, что даст возможность равномерно распределить вес, по всей площади уперев стропила в несколько опор.

Упоры для диагоналей применяются трех типов:

1. Стойка. Обычно брус подходящего сечения, установленный с упором по одному из вариантов. Между ней и перекрытием (собственно потолком), обязательно наличие гидроизоляции.
2. Подкос. Состоит с двух балок, упираемых своими концами в стойку каркаса, а двумя другими поддерживают сходящиеся диагональные стропила ската. Угол их может варьироваться от 45 до 53 градусов.
3. Шпренгель. Это брус, который укладывают на две стены, сходящиеся под углом. На него устанавливают вертикальную стойку, поддерживающую в нижней части накосное стропило. Еще один вариант упора для вальмы, состоит с двух частей шпренгельной фермы, уложенной на углах постройки. А также самого шпренгеля – вертикальной стойки поддерживающей диагональ, с упором на ферму.При небольшом угле строения снеговая нагрузка повышается, поэтому появляется необходимость усилить деревянную конструкцию шпренгелем.При необходимости усиления верхней части используют уже шпренгельную ферму. В этом случае шпренгель (вертикальную стойку) усиливают с помощью двух подкосов.

Шпренгельная установка

Также зависимо от схемы каркаса может использоваться различная система опоры диагональных накосных балок к коньковому прогону.

1. Если в конструкции крыши присутствует только один прогон, выполняющий функцию конька, то опора осуществляется непосредственно на его консоли.

1. При варианте двух прогонов, и использования в качестве стропильных ног доски, диагональные накосные балки упираются на оба прогона.
2. В случае двух прогонов и использования балок в качестве строп. ног, упор осуществляется на оба прогона. В зоне конька диагональные накосные детали имеют в качестве опоры коротыш (прибоина), сшивающий соседние стропила.

Схема упора накосных стропил с упором на коротыш

При этом креплении пятка стропильного элемента подрубается под необходимый угол, в качестве крепежа используются гвозди, а если нужно то и дополнительные хомуты, чтобы усилить соединение.

Противоположный торец диагонали крепят с упором на мауэрлат, или установленную перед этим угловую балку. На этом участке в качестве крепления используются скобы, или гвозди забиваемые через подкладку с деревянной рейки.

Устройство нарожников и промежуточных стропил

Нарожники (угловые элементы) называют из-за укороченной длины стропильными полуногами. Одним концом они опираются на диагональную ногу, а другим на балку-основу. Чтобы нагрузка на накосные от угловых распределилась равномерно, их крепят в разных местах.

• Нижний конец опирается на мауэрлат, а верхний – на коньковый брус. Устанавливают с шагом 1,0-1,2 метра. Сечения рассчитывают, исходя из схемы балки (одно- или двухпролетная), шага и нагрузки от веса снежного покрова и собственно каркаса. Нагрузку от снега рассчитывают с учетом угла наклона.
• Свободную длину промежуточных досок в каркасе ограничивают. При пролете здания:

• 8 — 10 м – под каждую ногу устанавливают одну опору (подкос или стойка);
• 10 — 12 м – две опоры.

• Каждую вторую ногу крепят к стене при помощи скруток (двойная проволока, диаметр – 4 мм), которые с помощью костылей забивают в шов кладки кирпича ниже на 300 мм от обреза стены.
• Промежуточные стропила и мауэрлат соединяют с помощью обратной скобы.

Крепеж нарожников

Нарожники, устанавливают в качестве стропил на диагоналях скошенной кровли. С помощью них формируются сами вальмы, и треугольные участки основных плоскостей крыши.

Установка нарожных деталей осуществляется двумя основными способами:

• Путем врубки. На диагональной делается выборка материала, формирующая гнездо под пятку нарожника. Расположение между ними должно быть минимум 200 мм, при этом с двух сторон вырубку делают так, чтобы она не совпадала.
• С предварительной установкой черепных брусков. В нижней части с обеих сторон диагонального стропила, набивается брус сечением 50×50 мм, по всей длине накосной балки. Нарожники в таком случае подрубают под черепной брусок, и упирают один напротив одного. Такая схема более предпочтительна, так как конструкция получается намного жестче за счет дополнительного упора.

Однако прежде чем приступать к приобретению материалов, а также сборке по выбранной схеме нужно произвести все расчеты параметров вальмовой крыши.

Крыши вальмовой конструкции обретают все большую популярность среди владельцев частных домов. Это – неудивительно, так как подобная схема отличатся целым рядом неоспоримых достоинств эксплуатационного свойства, а кроме того – смотрится очень оригинально, придавая дому особую эстетичность.

Некоторых домовладельцев, ведущих самостоятельное строительство, возможно, отпугивает то, что стропильная система вальмовой крыши выглядит слишком сложной. Да, она, безусловно, не столь проста, как или обычная двускатная щипцовая крыша. Тем не менее, и эта стропильная система вполне подчиняется законам геометрии, и произвести ее предварительный расчет – вполне возможно. Монтаж, конечно же, потребует определённого опыта в плотницкой работе, но с хорошими помощниками, а еще лучше – с квалифицированным консультантом, можно взяться и за это масштабное мероприятие.

В чем достоинства вальмовой крыши?

Укажите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "Рассчитать высоту конька h"

Половина ширины дома d (метров)

Планируемый угол уклона кровли α (градусов)

Длина конькового прогона

Раз предполагается, что угол уклона на боковых и вальмовых скатах будет одинаковым, то и длина центральных стропил также должна совпадать. А это, в свою очередь, означает, что края конькового прогона должны располагаться от торцевых стен дома на таком же расстоянии, как сам прогон от параллельных ему стен.

1 – мауэрлат

2 – коньковый прогон.

3 – центральные боковые стропила

4 – центральное вальмовое стропило, равно по длине центральным боковым.

Значит, длина конькового бруса получается равной длине дома за вычетом 2 d , а если упростить, то длина дома минус его ширина D . Располагаться он должен строго по центру, по обеим, продольной и поперечной, осям.

Для изготовления конькового прогона обычно используется такой же материал, что и для центральных стропильных ног. Вертикальные стойки для его установки вырезаются с учетом ширины бруса, чтобы в собранном виде верхний край конька расположился на рассчитанной высоте h .

Желательно коньковую раму, опирающуюся на лежень, усилить диагональными подкосами, так, как показано на рисунке.

Длина центральных стропильных ног

Коль известна высота установки конькового прогона и его расстояние от мауэрлата (в горизонтальной проекции), вполне можно сразу рассчитать длину центральных стропил.

Здесь – все предельно просто. По двум известным катетам – высоте h и основанию d несложно, применив теорему Пифагора, найти гипотенузу, которая и станет длиной стропильной ноги L от конька до мауэрлата. Воспользуйтесь для этого встроенным калькулятором:

Калькулятор расчета длины гипотенузы (стропильной ноги) по известным катетам

Введите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "Рассчитать длину гипотенузы (стропильной ноги)"

Катет 1 (высота h), метров

Катет 2 (основание треугольника d), метров

Понятно, что промежуточные стропила, опирающиеся также на коньковый прогон, будут иметь точно такие же размеры.

Для соединения стропил на коньковом прогоне они могут подрезаться под углом β, который равен:

Β = 90° — α

Способ соединения, впрочем, может быть разным, например, внахлест стропильных ног с размещением конькового прогона снизу – это учитывается при и самих стропил, и высоты стоек под коньковый прогон. Исходят из того, что высшую точку конька в таком случае формирует верхнее пересечение стропильных досок.

Нижним своим краем стропильные ноги опираются на мауэрлат. Здесь тоже возможны варианты, но рассматривать в данной публикации их не будем, потому что это хорошо изложено в других статьях.

Мауэрлат – надежная основа для стропильной системы

Если на односкатной или щипцовой крыше мауэрлат может крепиться только со стороны скатов кровли, то при вальмовой системе он обязательно представляет собой замкнутую раму. – в отдельной публикации нашего портала. А еще одна статья посвящена основным правилам .

Сразу можно определиться насколько необходимо удлинить стропила, если именно они будут формировать карнизный свес. В том случае, когда карниз создается за счет кобылок, полученное значение станет «полезной» из длиной, то есть пригодится в любом случае.

Если известна планируемая ширина карнизного свеса k и угол уклона кровли α , то параметр Δ L несложно определить по формуле:

Δ L = k / cos α

Калькулятор расчета удлинения стропил на карнизный свес

Укажите запрашиваемые данные и нажмите кнопку "Рассчитать удлинение стропила (рабочую длину кобылки)"

Планируемая ширина карнизного свеса К, метров

Величина крутизны ската α, градусов

Теперь, чтобы узнать общую длину стропильной ноги, останется лишь просуммировать полученные значения L и Δ L .

Это удлинение будет одинаковым для всех стропил и нарожников, за исключением диагональных стропил (накосных ног). Для них в калькуляторе предусмотрен специальный расчет.

Длина диагональных стропил

Эти стропильные ноги – самый длинные, и будут испытывать максимальные нагрузки.

Определить их длину – сложности не представляет. Можно вновь воспользоваться теоремой Пифагора, то есть прибегнуть к помощи размещенного выше калькулятора. Диагональное стропило является гипотенузой с основанием, равным половине ширины здания d , и с высотой, равной длине центрального вальмового стропила L .

L д = √ (L ² + d²)

Несколько отличается, как мы видели из представленного выше калькулятора, и величина удлинения стропила для формирования карнизного свеса.

Шаг установки стропил и их сечение

Линейные размеры центральных, промежуточных и диагональных стропильных ног известны. Теперь следует определиться с сечением доски () для их изготовления и шагом установки. Это величины – взаимосвязанные, и зависят от предполагаемых нагрузок на конструкцию крыши.

Суммарная нагрузка, выражаемая в килограммах на квадратный метр, складывается из нескольких величин. Это, прежде всего, вес самой конструкции крыши, с учетом кровельного материала, обрешётки, утеплителя и т.п. К этому добавляются временные нагрузки – давление выпавшего снега и ветровое воздействие. Кроме того, вероятны и нагрузки стихийного характера, трудно поддающиеся прогнозированию – ураганные ветры, сейсмические толчки и другие форсмажорные явления. На этот счет в конструкцию крыши вносится определённый резерв прочности.

Выпадающая на крышу нагрузка распределяется по стропильным ногам. Чем чаще они смонтированы, то есть чем меньше шаг их установки, тем меньше выпадает на каждый погонный метр стропильной ноги, и тем меньше в сечении может быть пиломатериал. Второй параметр, влияющий на сечение материала – это пролет стропильной ноги, то есть расстояние между двумя точками опоры.

Ниже расположена таблица, которая поможет определиться с требуемым сечением бруса для стропильных ног. Как ею пользоваться?

шуруповерт

Исходной величиной является значение распределенной нагрузки на стропильную ногу (при промежуточном значении берется очередное в большую сторону). В этом столбце находят ячейку с длиной пролета стропила. Эта ячейка предопределяет строку, в которой, в правой части таблицы, указаны необходимые сечения бруса для изготовления стропильных ног. Обратите внимание, что при желании можно использовать и кругляк – в таблице указаны значения необходимого диаметра.

Расчетная величина распределенной нагрузки на 1 погонный метр стропильной ноги, кг/м					Сечение пиломатериала для изготовления стропильных ног
75	100	125	150	175	из доски (бруса)							из кругляка
					толщина доски (бруса), мм							диаметр, мм
					40	50	60	70	80	90	100
Планируемая длина стропил между точками опоры, м					высота доски (бруса), мм
4.5	4	3.5	3	2.5	180	170	160	150	140	130	120	120
5	4.5	4	3.5	3	200	190	180	170	160	150	140	140
5.5	5	4.5	4	3.5	-	210	200	190	180	170	160	160
6	5.5	5	4.5	4	-	-	220	210	200	190	180	180
6.5	6	5.5	5	4.5	-	-	-	230	220	210	200	200
-	6.5	6	5.5	5	-	-	-	-	240	230	220	220

Например, при распределенной нагрузке на стропильную ногу в 150 кг/м и длине пролета 5 метров потребуется брус одного из сечений: 70×230; 80×220; 90×210 или 100×20, или же бревно диаметром 200 мм.

Теперь – как рассчитать распределенную нагрузку на стропила. Для этого есть особый алгоритм, учитывающий основные факторы воздействия на стропильную систему. Не станем в данной публикации приводить весь каскад формул и коэффициентов, а предложим воспользоваться калькулятором, в котором эти физико-математические соотношения уже заложены.

Калькулятор расчета распределенной нагрузки на стропильные ноги

Для расчёта понадобится несколько исходных величин:

• Угол ската кровли – он нам уже известен.
• Планируемый тип кровельного покрытия – от этого зависит постоянная весовая нагрузка на стропильную систему.
• Значение снеговой нагрузки для данного региона – оно заложено в калькулятор в соответствии с зоной, которую можно определить по представленной карте-схеме:

• Уровень ветрового воздействия. Также определяется зоной по карте-схеме, представленной ниже:

• Высота здания в коньке.
• Степень открытости участка ведения строительства. В калькуляторе указаны основные признаки для определения зоны, но следует иметь в виду, что наличие указанных природный или искусственных преград для ветра может учитываться только в том случае, если они находятся не далее, чем на расстоянии 30 × Н, где Н – это высота здания в коньке.

Наконец, шаг установки стропил. Эту величину можно изменять, подбирая оптимальное значение распределенной нагрузки. При этом принято учитывать, что если крыша будет утепляться, шаг установки стропил рекомендуется согласовать с размерами блоков (матов) термоизоляционного материала – так будет проще проводить монтаж и меньше останется отходов.

После того как значение распределенной нагрузки будет получено – можно заходить в размещенную выше таблицу для выбора сечения материала для центральных, промежуточных и диагональных стропильных ног.

Кровля защищает здание от проникновения неблагоприятных атмосферных явлений в помещения. Чтобы гарантировать надежность и прочность кровельных конструкций, необходимо правильно подобрать тип крыши и знать все ее конструктивные элементы. Нагрузку от покрытия и снегового покрова берет на себя стропильная система. Чаще всего вальмовая крыша становится наиболее оптимальным вариантом. Но что она из себя представляет?

Что такое вальма

Конструкция вальмовой крыши представляет собой четырехскатную систему. В центре которой находится конек или просто точка соединения скатов. Скат кровли – наклонная поверхность,

Лучше всего такой тип подходит для покрытия зданий, в плане приближенных к квадрату, то есть имеющих большую ширину. При возведении нет фронтонов, стены по всему периметру одинаковой высоты. Оптимальным значением угла наклона в градусах станет значение от 20 до 45.

Основными ее частями являются:

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:

• нарожники;
• накосные ноги;
• мауэрлат;
• обрешетка.

Подготовительные работы

Перед тем как сделать вальмовую крышу, нужно принять несколько конструкторских решений, а именно:

Таблица расчета шага стропил вальмовой крыши

• шаг стропил;
• сечение стропил и накосных ног;
• угол наклона кровли.

Шаг стропил зависит от назначения подкровельного пространства и ширины здания. Чем больше пролет стропильной ноги, тем меньше придется принимать шаг. Если пространство под крышей будет использовано как мансардный этаж или отапливаемый чердак, потребуется дополнительное утепление.

Утепление проводят с помощью трех видов материалов, в зависимости от которых подбирают шаг:

• жесткие плиты минеральной ваты – шаг стропил 58 или 118 см;
• пенополистирол (пенопласт или экструдированный) – шаг стропил – 60 см;
• пенополиуретан (пена) – любой шаг.

Схема установки стропил в соответствии с мансардными окнами

Эти значения обусловлены удобством рабочих. Если принять шаг несущих конструкций 58 см при использовании минеральной ваты, то будет обеспечен удобный монтаж стандартных плит шириной 60 см.

Производитель рекомендует, чтобы теплоизоляционный материал был на несколько сантиметров шире, чем расстояние между стропильными элементами в чистоте, это обеспечит максимально плотное прилегание и предотвращение появления щелей и мостиков холода. Назначение размера 118 см предусматривает укладку плит в две полосы по ширине.

При применении пенополистирола стандартной ширины 60 см предусматривать установку с распором не требуется. Материал удерживается между несущими конструкциями за счет клея, специальных гвоздей и нижней обрешетки. Щели между деревянными элементами и плитами теплоизоляционного материала заполняют монтажной пеной или герметиком.

Пенополиуретан в виде пены снимает требования к шагу стропил. Материал может принять любую, заданную ему форму, что обеспечивает свободу действий в этом вопросе.

Если устанавливаются мансардные окна, их размеры также нужно учесть. Расстояние в свету между наклонными балками принимают на 4-6 см больше ширины окна. Если утепление крыши не предусмотрено, выбирают удобный шаг стропил, обычно это 1 метр.

Опирание накосных стропильных ног на шпренгель

Сечение стропил принимается расчетом, но в общем случае можно указать следующие значения:

• 5х15 см для пролетов до 3 м;
• 5х20 см для пролетов до 4 м;
• 7,5х17,5 для пролетов до 5 м;
• 7,5х200 для пролетов до 6 м.

Значения приведены для шага стропил 0,9. При увеличении расстояния, требуется увеличивать и сечение. Сечение накосных ног тоже принимается чуть больше.

Монтаж

Вальмовая крыша своими руками – посильная задача, но нужно знать основные узлы соединения конструкций.

Соединение стропильных ног в верхней точке зависит от типа стропил. Они могут быть:

• наслонные;
• висячие.

Наслонные сверху опираются на ригель. Для этого в горизонтальной балке делается врубка. Крепление производят гвоздями.

Висячие стропильные ноги предусматривают отсутствие ригеля. Они чаще всего применяются при необходимости организации свободной планировки и отсутствие центральной стены. В этом случае опоры под местом соединения нет. Наклонные балки скрепляются между собой на гвозди. Дополнительно в месте соединения предусматривают деревянные накладки толщиной 22-25 см с обеих сторон стропильных ног. Эти накладки стягивают с помощью шпилек или болтов.

Чтобы выполнить закрепление стропил в нижней точке, в мауэрлате делается врубка. Наклонные элементы устанавливаются и закрепляются с помощью гвоздей или металлических уголков. Нарожники к накосным элементам присоединяются встык, в одном уровне.

Для сопротивления кровли ветровым нагрузкам, старающимся сорвать ее, предусматриваются скрутки из проволоки, которые соединяют нижний конец стропил со стеной. В стену скрутка закрепляется на ерш (крепежное приспособление).

При строительстве стен из деревянных материалов вместо скруток можно применять скобы. Скрутки или скобы устанавливаются на каждую стропильную ногу или через одну.
Если построить стропильную систему правильно с грамотным подбором сечения и шага стропил крыша прослужит долгое время.

Тип вальмовой крыши чаще всего используется для частных домов или коттеджей. Комплекс устроен в виде четырехскатной крыши с двумя скатами трапециевидной формы. В ее основе включены сложные элементы, состоящие из стропил и балок. В этой статье мы расскажем, как выполнить монтаж вальмовой крыши, а также разберем устройство стропильного комплекса.

Элементы стропильной системы бывают наслонными и висячими. Наслонная стропильная система считается наиболее выгодной. Такой комплекс используют для опорных сооружений или конструкций со средней несущей стеной. Висячая система применяется на стенах с внешними проемами. Недостаток виясчего комплекса является его сложность монтажа.

Для информации! За счет наличия дополнительной опорной конструкции можно значительно увеличить область пролета. Чаще всего такое устройство применяется в четырёхскатной крыше с углом наклона в 35 градусов.

Вальмовая крыша имеет следующее устройство стропильной системы:

• стойки, подкосы;
• трапециевидные элементы ската;
• нарожники;
• шпренгели;
• ригели;
• накосные элементы, крепящиеся по диагонали либо по направлению углов проема.

Диагональный накосный элемент фиксируется краем в нижнюю опору всей стропильной системы либо в балку. Такая конструкция имеет большие линейные размеры и способна вынести высокую силовую нагрузку. Нарожники представляют собой стропильные элементы, имеющие небольшую длину. Они крепятся на накосную систему в одной точке опоры, а вторая фиксируется по нижней точке опоры. Для уменьшения линейного размера используют стойки и подкосы. Такое соединение позволяет выполнить монтаж вальмовой крыши без дополнительных распорок. Стоит отметить, в коньковом элементе вальмовой крыши возможно применение распорок для поддержания всей конструкции. Исключить образование распора поможет установка горизонтального уровня, который используют вместе с нижней опорой:

• фксацией на балку, которую врезают в дополнительный брус и располагают на нижней опоре;
• фиксация на нижней балке с обязательной обвязкой верховых венцов.

Специалисты не рекомендуют выполнять фиксацию в нижнюю опору, т.к. такое действие значительно снижает прочность и надежность конструкции. Независимо от выбранной конструкции крыши и стропильной системы должное внимание следует уделить гидроизоляции. Например, при укладке леженя на кирпичный слой сечение рулонной гидроизоляции должно быть 100х150 мм, а вот при укладке леженя на стеновые проемы либо перекрытия его высота может составлять на 10 см меньше.

Для информации! Лежень может отсутствовать у стропил вальмовой крыши только в случае отсутствия подкосов на крыше.

Прогоны выполняют функцию дополнительного усиления всей конструкции. Их располагают, как подпору на расстоянии 4,5 м. Монтаж шпренгелей выполняется с учетом линейной величины пролетов, а его изготовление выполняется из бруса либо бревна. Накосные стропила увеличивают нагрузку и переходят в шпренгель.

Процесс монтажа стропильного комплекса

Устройство стропильной системы для вальмовой крыши состоит из действий:

• Возведение мауэрлата по всему периметру стен. Фиксируют его при помощи шпилек с резьбой, которые установлены в кладке и прочно затягивают их гайками. В местах стыковки мауэрлата находят посадочную плоскость и подрезают половину балки;
• Следующий этап требует четкого соблюдения чертежей проекта дома. Если ширина дома составляет до 7,5 метров, висячие стропила связывают ригелем в верхней части. При ширине дома меньше 6 метров выполняют нижнюю затяжку;
• После укладки мауэрлата отмечается центральная ось на торцевой стене, фиксируют две крайние стойки и ставят их на балки перекрытия, закрепляя временными подкосами;

Для информации! Если конструкция крыши перекрыта панелями, сверху следует установить центральную балку, с фиксацией нижних концов крайних стоек. Если же строение перекрыто балками, стойки монтируют на них и крепят при помощи саморезов.

• Коньковый брус укладывается на стойки, на самом мауэрлате выполняют отметку стропильных ног и делают их монтаж. Крепеж стропила к мауэрлату выполняют методом врубки. Для этого делают специальный вырез на стропильной ноге, за счет чего опирающиеся элементы плотно становятся и обеспечивают высокую прочность;
• Накосные и диагональные вальмовые стропила фиксируют на мауэрлат, а второй конец к месту стыковки конькового бруса. На фото наглядно показан элемент опираемых стропил на вальмовой крыше.

Способы крепления нарожника

Нарожники изготавливают из цельного материала. Для обеспечения жесткого крепления выполняют подпиливание верхнего края данного элемента в одной области с накосными стропилами. Установка стропил дополнительно усиливается металлическими деталями. Нарожники монтируют на силовой каркас кровли, за счет чего происходит опирание стропил, что значительно увеличивает надежность и безопасность кровли. Для увеличения несущей способности стропильной системы применяют следующий метод:

• Выполняют усиление всех сторон нижней плоскости стропильного элемента брусками с сечением 50х50 мм. Монтаж стропил следует выполнять из хорошо подсушенного дерева, предварительно обработанного специальными антисептиками.
• Если выполнена установка стропил на мауэрлат, их удлиняют за счет дополнительных элементов - кобылки, которые служат навесом над стеной.

Усиление стропильной системы

В устройстве стропильных элементов следует серьезно отнестись к стыковочным узлам. Увеличить несущую способность вальма можно за счет установки специальной стойки, задача которой - соединять стропы и перекрытия. Еще одним важным моментом является устройство обрешетки, которую изготавливают из досок или бруса. Шаг обрешетки можно использовать любой, однако, при использовании мягкой черепицы специалисты рекомендуют устанавливать сплошную обрешетку, а в остальных типах шаг составляет 20-50 см. Комфортное проживание в доме обеспечит грамотное устройство пароизоляции, гидроизоляции, вентиляции и звукоизоляции. Все строительные материалы укладываются в виде кровельного пирога.

Для информации! Устройство кровельного пирога позволит обеспечить нормальную вентиляцию помещения, а также сохранит элементы стропильной системы.

Монтаж стропильной системы вальмовой конструкции достаточно сложный и длительный процесс, требующий четкого соблюдения правил и норм. Каждое действие в ее устройстве влияет не только на внешний вид крыши, но и отвечает за технические и эксплуатационные характеристики. Грамотный расчет всех показателей и правильное строение крыши позволит создать комфортные условия проживания в доме.

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:

1. Полувальмовая двухскатная.
2. Полувальмовая четырёхскатная.
3. Шатровая.
4. 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):

1. 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.
2. Конёк. Верхняя перекладина для скрепления стропил скатов крыши. Высота расположения конька находится в зависимости от угла наклона скатов. Придаёт системе жёсткость и прочность.
3. Центральные стропила скатов. Осуществляют опору концов конька на боковые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 4 шт. — по 2 шт. на каждом скате.
4. Центральные стропила вальм. Осуществляют опору концов конька на торцевые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 2 шт. — по 1 шт. на каждой вальме.
5. Накосные ноги (диагональные, угловые стропила). Соединяют углы мауэрлата с торцами конька. Являются частью несущей конструкции. В стропильной системе их 4 шт.
6. 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.
7. 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.
8. 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:

1. 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).
2. 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.
3. Диагональные подкосы (раскосы). Применяют для увеличения жёсткости системы, если длина стропил более 4,5 м. Применение подкосов позволяет снизить сечение стропил, которые они усиливают.
4. Шпренгель. Балка, устанавливаемая в углах мауэрлата. Служит для монтажа стойки, подпирающей и усиливающей накосную ногу.
5. 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.
6. 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.