Устройство стропильной системы вальмовой крыши

С помощью калькулятора по расчету вальмовой крыши можно определить угол наклона, количество обрешетки и рассчитать стропильную систему. Также вам будет дана подробная информация о необходимом объеме строительных материалов. Выполните онлайн расчет вальмовой крыши дома.

Устройство кровли

Относится вальмовая кровля к категории четырёхскатных крыш. Два противоположных ската у неё – это трапеции, два – треугольники. Стыкуются они между собой так называемыми угловыми стропилами, которые создают границы между скатами. Это несущие элементы вальмовой кровли, от сечения которых зависит несущая способность конструкции в целом.

Кроме угловых стропил в плане несущих конструкций, в вальмовой крыше есть и другие элементы:

  • коньковый брус, который является опорой для основного количества стропил;
  • стропильные ноги центральные, они опираются на мауэрлат крова одним концом, другим на конёк, располагаются в плоскости трапециевидного ската;
  • стропила вальмовые, формируют вальмовые скаты, упираются верхними концами на угловые стропила.

Характеристики вальмовой крыши

Вальмовая крыша наиболее популярна, так как у нее высокие прочностные свойства и характеристики, долгий срок эксплуатации и красивый внешний вид. Вальмовая кровля станет идеальным выбором при устройстве жилого чердачного помещения, так как позволяет в значительной степени упростить процедуру монтирования мансардных окон.

Помимо этого, вальмовая крыша обладает обтекаемой формой. И за счет этого она не так сильно деформируется от ветровых внешних нагрузок, как прочие конструкции.

У вальмовой крыши конек не подрывается порывами сильного ветра. И данный показатель идеально подойдет для установки крыши в южных районах с сильными порывистыми ветрами.

Вальмовая крыша имеет четыре ската. Два ската — боковые, как у классической стандартной крыши. И два оставшихся ската расположены между двумя предыдущими. И в отличие от шатровой кровли, у вальмовой не одна вершина, а две. И соединены эти вершины между собой коньком. Вертикальные фронтоны наклонены в виде треугольных скатов. Их называют вальмами.

Вальмовая кровля состоит из следующих основных узлов:

  • Коньковый брус. Данный элемент является самой верхней точкой крыши и её основной несущей осью. В данном месте соединены все грани. При возведении вальмовой кровли чаще всего центр конька будет совпадать с центром кровельного покрытия.
  • Угловые стропила. Как правило, стропильные ноги выступают базовыми силовыми деталями и соединяют коньковый брус и углы всей постройки. Вырезают их из досок, толщина которых должна быть равна толщине конька. Стропильные ноги одним концом закрепляются к коньку, а вторым — заходят за границы каркасного дома.
  • Короткие стропила. Бывают различными по длине, но выходят обязательно под одним углом. Их количество будет зависеть от площади крыши. Стропила короткого типа соединяются одним концом специальными угловыми стропильными ногами. А другим концом опираются на мауэрлат либо угол дома, и к коньку не закрепляются.
  • Рядовой каркас. Промежуточные центральные стропила устанавливаются на концах конькового бруса и выводятся на несущие стены дома. Всего их шесть, с каждой стороны – по три штуки.
  • Промежуточный каркас. Стропила промежуточного типа начинаются на коньке, а второй частью опираются на мауэрлат. И на вальмах они не устанавливаются.

Особенности конструкции четырехскатной вальмовой крыши

Название этого вида кровли происходит от торцевых треугольных скатов – вальм. Вальмовая крыша являет собой четырехскатную конструкцию, две части которой имеют форму треугольника и занимают пространство от коньков до карнизов, а две другие – трапецеидальной формы. Существует еще один подвид вальмовой крыши – полувальмовая кровля, которая формируется в том случае, если торцы не доходят до карниза и обрываются. У опытных строителей обычно не возникает трудностей с возведением этого вида крыш, но ее вполне можно установить самостоятельно, произведя правильные расчеты и учитывая предполагаемые нагрузки. Расчет вальмовой крыши – самый важный этап в ее возведении.

Конструкция вальмовой крыши.

Основой любой вальмовой кровли являются каркас и стропильная система, которые поддерживают всю конструкцию.

Следует помнить, что оптимальный уклон крыши зависит от климатической характеристики региона. Там, где ветрено, уклон должен быть минимальным, чтобы избежать нагрузки на несущие стены, и наоборот, для регионов с обильными снегопадами угол наклона должен быть увеличен, чтобы снег быстрее сходил с крыши. В сухих и жарких регионах уклон делают минимальным – 2-5 градусов, чтобы избежать перегрева.

Материал кровли тоже влияет на оптимальный угол наклона:

  • крыша из наборных штучных материалов (шифера) требует минимального угла наклона в 22°;
  • угол наклона крыши из рулонных материалов зависит от количества слоев: от 2 до 5° при 3 слоях и до 15° – при двух;
  • минимальный угол наклона для кровли из профнастила – от 12° при условии дополнительной герметизации стыков;
  • металлочерепица требует минимального уклона в 14°, мягкая черепица – 11° на сплошной обрешетке;
  • покрывая крышу ондулином, можно ограничиться минимум 6°;
  • мембранные кровли подходят для конструкций с любым уклоном.

Но увеличение уклона пропорционально увеличению суммарной площади и количеству строительных материалов. Поэтому, если речь идет о необходимости экономии, учитывайте это при составлении чертежа.

Короткие стропила соединяются с угловыми, а не с коньковыми брусьями, поэтому их уклон всегда соответствует уклону промежуточных стропил. Особое внимание следует уделять центральным промежуточным стропилам, которых будет три и которые соединяются между собой на каждом конце конькового бруса. Другие промежуточные стропила доходят к верхней обвязке и коньковому брусу.

Мерная рейка

Изучите чертеж будущей кровли, обращая внимание на соединения между собой элементов конструкции. Следующий шаг – изготовление мерной рейки. Для этого можно использовать полоску из фанеры шириной 5 см. Измеритель, подготовленный таким образом, накладывается на верхнюю обвязку стены для разметки проекций центральных боковых и торцевых стропил, свесов, толщины стены и др.

Обратите внимание! Пересечение проекций (вид сверху) центральных стропил () с поперечным и продольным отрезками периметра крыши образуют проекционные квадраты по углам постройки. В свою очередь, угловых стропил делят эти квадраты по диагонали. Должны получиться прямоугольные равносторонние треугольники.

Усиление стропильной системы

В том случае, когда уклон вальмовой крыши не слишком большой (что влечет снеговые нагрузки), необходимо провести усиление стропильной системы. Для этого необходимы шпренгельные фермы и сами шпренгели.

Что же такое шпренгель? Это брус, который следует укладывать на две стороны так, что бы они сходились углом. На данный брус необходимо установить вертикальные стойки, которые будут поддерживать диагональное стропило. Это можно проводить не только в верхней части, но и в нижней части накосного стропила.

В случае если необходимо усилить верхнюю часть, то следует использовать шпренгельную ферму. В таком случае вертикальная стойка усиливается за счет пары подкосов. На этом этапе основная работа по устройству стропильной системы – заканчивается.

Разновидности полувальмовой четырехскатной крыши

В современном строительном дизайне можно встретить достаточно большое количество различных модификаций полувальмовой кровли, их активно применяют для различных схем мансард и жилых чердаков, полутора и двухэтажных построек с балконами и открытыми площадками для отдыха. Все они основываются на двух классических типах – датской и голландской схеме с полувальмовым построением стропильного каркаса.

Голландская полувальмовая крыша

Данный тип кровли по устройству полностью совпадает с рассмотренной ранее конструкцией с верхним расположением полувальмы.

Обычно голландский вариант построения полувальмовых скатов используют для полутораэтажных домов, стропильные системы которых выполнены с длинными скатами, расположенными под большим углом наклона.

Использование полувальмы позволяет снизить ветровую нагрузку на стропильную систему и одновременно защитить от дождя балкон или окна, построенные на фронтоне здания.

Голландский способ обустройства полувальмовой кровли дает возможность надежно изолировать верхнюю часть чердака от мансарды или жилого подкрышного пространства. Один из вариантов голландской схемы полувальмовой крыши приведен на видео

Голландские стропильные системы идеально подходят для обустройства мансард с ломаной крышей, дачных домиков и загородных коттеджей.

Датская полувальмовая крыша

Это классический вариант стропильной системы с нижним расположением полувальм. Голландские модели, несмотря на всю простоту и доступность изготовления двухскатной крыши, получили меньшее распространение, чем датские, так как рассчитаны на достаточно большие по размерам стропильные каркасы. Только в последние 10-15 лет с активным строительством двух и трехэтажных усадьб голландские системы стали пользоваться не меньшей популярностью.

Датские полувальмовые стропильные каркасы могут использоваться практически на любых типах построек, от особняков в три этажа до небольших одноэтажных зданий. В условиях очень влажного и холодного климата Дании полувальмовые системы строили обязательно с ломаными скатами, как на схеме.

Читайте также:  Как делается вентиляция септика из бетонных колец?

Верхняя часть стропильного каркаса строилась под очень большим углом – до 70о, нижние свесы и полувальмовые скаты располагались под наклоном всего в 20о. В результате получалась крыша, по форме очень напоминающая остроконечную средневековую шляпу, одинаково удобную и в снег, и в дождь. В таком доме жили хозяева преимущественно на втором этаже, на первом находилась печка и кухня, на чердаке и в подкрышном пространстве хранилась утварь и припасы.

Долгое время датские кровли с ломаными скатами оставались визитной карточкой Копенгагена. Современные полувальмовые стропильные системы лишь отдаленно напоминают кровельные конструкции двухсотлетней давности.

Важно! В современных условиях датскую полувальмовую стропильную систему выбирают лишь в качестве альтернативы шатровой или обычной четырехскатной крыше.

Такая конструкция дает возможность обустроить пару чердачных окон, не прибегая к более сложным слуховым и врезным системам.

Расчет вальмовой крыши

Расчет стропильной системы вальмовой крыши выполняется с учетом таких предпосылок:

  • ветровая нагрузка в регионе. Чем она выше, тем более пологим должен быть скат, и тем прочнее вся конструкция. Для нивелирования сильного ветра центральные и диагональные стропила делаются более толстыми;
  • количество осадков. Наблюдается обратная зависимость. Чем выше число осадков – тем более крутым должен быть скат, чтобы снег и дождь не создавали давления на стропильную систему;
  • вид кровельного материала. Каждый тип кровельный материал выдвигает свои требования к обрешетке, а также имеет определенный вес. Эти факторы нужно учитывать еще на этапе проектирования;
  • необходимость утепления крыши. В этом случае шаг установки стропил рассчитывают с учетом ширины теплоизоляционного материала. Кроме того, расстояние между стропилами зависит от сорта и сечения древесины.

Таблица параметров расстояния между стропилами в зависимости от сечения бруса и сорта древесины

Расчет кровельного материала выполняется по формулам с учетом угла наклона крыши. Оптимальный уклон крыши для кровельных материалов разных видов приведен в таблице:

Таблица — угол наклона крыши в зависимости от кровельного материала

Таблица — угол наклона крыши в зависимости от типа покрытия

Наклон угла ската определяет заложение стропил. В свою очередь, заложение промежуточного стропила рассчитывается следующим образом:

  1. сначала на верхнюю обвязку торцевой стены наносится осевая линия;
  2. затем вычисляется половина толщины коньковой балки, и наносится линия размещения первого из числа центральных промежуточных стропил;
  3. далее совмещается конец замерной рейки и линия размещения размеченного выше центрального промежуточного стропила;
  4. на противоположный конец замерной рейки наносится линия внутреннего контура боковой стены;
  5. полученная точка является заложением промежуточного стропила.

Соотношение между длиной стропил и их заложение рассчитывается с помощью поправочного коэффициента, величина которого зависит от угла наклона ската кровли. Длина стропильной ноги определяется путем умножения заложения на коэффициент.

Материал подготовлен для сайта

Формулы для расчета вальмовой крыши

Высота конька

Чертеж для расчета высоты конька вальмовой крыши

Длина конькового бруса

Длина дома минус его ширина

Чертеж для расчета длины конькового бруса вальмовой крыши

Длина центральных стропил (трапеции)

Формула для расчета длины центральных стропил

Теорема Пифагора
Длина рядовых стропил Рассчитывается аналогично длине центральных стропил
Удлинение стропила для формирования каркасного свеса

Чертеж для расчета насколько необходимо удлинить стропила для свеса

Угол наклона рядовых стропил

Формула для расчета угла наклона рядовых стропил

Чертеж для расчета угла наклона рядовых (промежуточных) стропил

Длина диагональных вальмовых стропил

Формула для расчета длины диагональных стропил

Схема для расчета длины диагональных стропил вальмовой крыши

Нарожники (короткие стропила)

Первое короткое стропило

Чертеж для расчета 1-го короткого стропила вальмовой крыши

Второе короткое стропило

Схема для расчета 2-го короткого стропила вальмовой крыши

Площадь вальмовой крыши

Формула для расчета площади вальмовой кровли

Чертеж для расчета площади вальмовой крыши

Как рассчитать площадь вальмовой крыши?

Чтобы знать, сколько покупать кровельного материала, необходимо знать общую площадь кровли.

Для этого нужно всю крышу разбить на составляющие простые геометрические фигуры и сделать расчет для каждой из них.

Расчет площади вальмовой крыши — формулы

Расчет площади вальмовой кровли позволяет заранее определить не только затраты на приобретение кровельных материалов и монтаж, но и определить требования к материалам, а также необходимость обустройства и точную конфигурацию обрешетки.

Опоры для стропил вальмовых крыш

Как было сказано выше, конструкция стропильной системы варьируется по вариантам крепления на здании. Это целиком зависит от вида строительного материала, используемого при возведении здания:

  • В рубленых домах или, сложенных из бруса, стропильная система может крепиться на верхних венцах, которые и служат опорой.
  • В деревянных сооружениях каркасного типа опорой для стропил кровли служит верхняя часть обвязки каркаса.
  • Для кирпичных и каменных зданий в качестве опоры стропильной системы служит нижний опорный венец.

Важно!В любом варианте крепления стропил следует обязательно провести гидроизоляцию плоскости опоры. Обычно использую гидроизолирующий материал рулонного типа .

Элементы усиления конструкции вальмовой крыши

9 – стойки, подпирающие коньковый прогон. Они могут опираться на лежень, уложенный ровно по центру перекрытия параллельно коньку (например, если снизу имеется капитальная внутренняя стена). Другой вариант – упор стоек в балки перекрытия или в затяжки (ригели) соединяющие пары стропильных ног.

10 – затяжки (ригели), которые одновременно могут выполнять и роль балок перекрытия. Другой вариант – это действительно балки, врезанные в мауэрлат или вмурованные в стены дома. Затяжки могут располагаться и выше, ближе к коньковому прогону. Зачастую в этом случае она становится основой для подшивки потолка чердачного помещения. Затяжки или балки становятся основой не только для стоек, но и для некоторых других усиливающих элементов конструкции.

11 – если основные или промежуточные стропила получаются слишком длинными, более 4,5 м, то их необходимо усилить, установив диагональные подкосы, упирающиеся в расположенный снизу прогон или в балки перекрытия (затяжки). Подкосы обычно устанавливаются под углом 45 ÷ 60°, и использование таких промежуточных опор позволяет уменьшить сечение пиломатериалов, идущих на изготовление стропильных ног.

12 – самыми длинными всегда получаются диагональные стропила (накосные ноги). Как правило, они в первую очередь нуждаются в усилении, так как будут служить опорой для целого ряда укороченных стропил (нарожников). Один из вариантов – это установка шпренгеля, как показано на рисунке. Устанавливается угловая шпренгельная балка, которая врезается в мауэрлат, а от нее к накосной ноге идет вертикальная стойка. Другой вариант усиления диагональных стропил – те же подкосы, которые снизу будут опираться на центральный лежень.

13 – ветровая балка, которая наискось прибивается изнутри к стропильным ногам, как правило, с наветренной стороны здания. Практикуется ее использование и с обеих сторон, когда дом возводится в ветреном регионе, а направление ветра – неустойчиво.

14 – для формирование карнизных свесов можно увеличивать длину стропильных ног, так, чтобы они выходили за внешние стены на определенное расстояние. Это, правда, бывает не всегда возможно или оправдано – из-за ограничений по стандартной длине пиломатериалов или из соображений экономичности. Выход – применение удлиняющих стропила деталей, кобылок, которые и сформируют карнизный свес требуемой ширины от уровня стен дома.

Как рассчитываются элементы вальмовой стропильной системы

Итак, впереди самый ответственный этап – провести проектирование будущей вальмовой стропильной конструкции. В этом вопросе следует придерживаться определённой последовательности.

Выбор угла ската кровли и определение высоты конька

Начать следует с выбора оптимального угла ската кровли. В принципе, угол боковых и вальмовых скатов может и различаться, но все же «классический» вариант – это их одинаковый укло: так и нагрузки распределяются равномерно, и внешне крыша будет смотреться более выигрышно.

Для вальмовых крыш обычно принимают угол уклона от 20 до 45 градусов. В регионах с повышенной снеговой нагрузкой есть смысл сделать скат круче, а там, где превалирует ветровое давление оптимальным будет придание уклона не более 30 градусов. Впрочем, это решение хозяев, так как могут играть роль и планы насчет использования чердачного помещения.

Важным параметром выбора угла ската является и планируемое кровельное покрытие – для различных его типов есть определенные нижние границы крутизны. Ниже расположена схема уклонов крыши (в градусах и в процентах). Схема выполнена с точным соблюдением масштаба, так что при желании можно по ней задать угол и в пропорциональном отношении (отношение высоты подъема к длине основания стропильного треугольника).

Устройство стропильной системы крыши по датскому методу

Крыши, возведенные по датской технологии, имеют много интересных моментов, как и голландская крыша. Но стропильная система устраивается немного другим способом. В целом оба варианта крыши представляют собой два яруса, водруженных друг на друга.

Именно таким способом обустраиваются ломаные конструкции в случае предполагаемого размещения мансарды в чердачном пространстве. Но ломаная крыша обходится в несколько раз дороже, чем полувальма. Это призывает более подробно изучить последний вариант.