Конструкция стропильной системы вальмовой крыши: устройство, расчет, монтаж
Содержание
У современных застройщиков множество новых, креативных идей, как во внешнем виде самих построек, так и кровель. Но при этом конструкция стропильной системы вальмовой крыши остается одной из самых надежных и долговечных. Это крыша с четырьмя скатами, причем торцовые скаты имеют треугольную форму (так называемые «вальмы»), простирающиеся от конька до карниза. Два других ската представляют трапецеидальную форму.
Возведение такой крыши является более экономичным, чем двухскатной, но и более сложным, и требующим больших трудозатрат. Но при наличии определенных теоретических знаний это вполне возможно сделать без привлечения специалистов.
Ее монтаж особенно рекомендуется в климатических условиях с частыми, сильными ветрами и обильными осадками. Конструкцией стропильной системы вальмовой кровли обеспечивается равномерность распределения нагрузки при ветре, а, следовательно, хорошую устойчивость крыши и хороший сток воды.
Для данных 4-х скатных крыш применим практически любой кровельный материал, убедиться в этом можно изучив фото вальмовых крыш частных домов.
При возведении ее каркаса главным будет являться точный расчет и разметка конструкции. Потому что неправильно рассчитанный проект приведет к лишним временным и экономическим затратам.
Конструкция и основные узлы вальмовой крыши
Как видно из схемы стропильной системы вальмовой крыши, в ней имеются два типа скатов, которые соединены между собой:
- два длинных в виде трапеции;
- два коротких в форме треугольников с наклоном (вальма, с немецкого — шатер).
Структура таких крыш очень оригинальна. Скаты не закрывают полностью площадь дома, а вальмы заполняют оставшиеся промежутки.
Из-за отсутствия фронтонов и обтекаемости вальм они менее подвержены разрушению, а соответственно долговечнее, чем обычные двухскатные крыши.
Существует еще один вид вальмовых крыш – это полувальмовые (голландские), в них вальмы не доходят до низа, а прикрывая лишь половину ската, закрывают часть фронтона. Подробнее про них почитать можно тут.
Для того чтобы понять, как происходит строительство вальмовой крыши, надо первоначально изучить ее устройство.
Стропила вальмовой крыши
При монтаже данного вида конструкции используются следующие виды стропил:
- диагональные стропила (накосные), необходимые для соединения углов крыши и края конькового бруса. Такие элементы могут использоваться как для выпуклых углов вальмовой конструкции, так и при обустройстве вогнутых углов ендов.;
- центральные стропила (рядовые), нижняя часть которых опирается на балки перекрытия или мауэрлат. В зависимости от типа опоры стропилины могут быть висячими или наслонными.;
- угловые стропила (нарожные), элементы, создающие плоскость вальмы и частей трапециевидных скатов, которые примыкают к диагональным стропилинам..
Во время проектирования особое внимание следует обратить на силу ветра, количество осадков и выбор материала кровли. Все эти данные будут влиять на правильный расчет высоты крыши и углов наклона. Если вы решили произвести монтаж вальмовой крыши самостоятельно, то нужно точно провести расчеты, как стропил, так и всех остальных составляющих кровли. Для облегчения строительства вальмовой крыши своими руками нужно изготовить из фанеры рейку для разметки, где будут обозначены все требуемые размеры. При изготовлении элементов стропильной системы используют брус размером 150 на 50 мм. Для обеспечения прочности и долговечности конструкции материал для бруса следует выбирать сухой, по возможности с минимальным количеством сучьев, желательно хвойных пород. До начала монтажа следует провести дополнительную обработку антибактерицидными составами.
Балки
Несущие балки делятся на два типа:
- Мауэрлат – это балка, которая укладывается по всему периметру дома. Если же нам приходится иметь дело с деревянным домом, в таком случае мауэрлатом может служить верхний венец бруса. Наиболее часто для их изготовления применяются брус с сечением 100 на 150 мм.
- Балка, которая размещается поперечно и на ней устанавливают стойки для конькового пролета, изготавливается из того же материала, что и стропила
Коньковый брус
Коньковый брус является вершиной крыши, а также в нем соединяются все элементы стропильной системы.
Как производится расчет стропильной системы вальмовой крыши
Как выбрать угол наклона вальмовой крыши
Величина угла уклона скатов трапеций может быть от 5 до 60 градусов. На его выбор главным образом влияет ветровая и снеговая нагрузка.
Пример расчета площади и других параметров вальмовой крыши
Данный вариант предусматривает конструкцию с двумя равными трапециями и треугольниками. В первую очередь нужно определиться либо с величиной высоты будущей крыши, либо с углом наклона. От этих величин будут зависеть все последующие расчеты.
Порядок расчета:
- Если основным показателем является угол наклона, то высоту конька вальмовой крыши можно вычислить следующим образом: тангенс угла умножается на величину расстояния между краями вальмовых скатов и делиться на два. Если же вы отталкиваетесь от высоты вашей крыши, то расчет идет в обратном порядке. Т.е. вычисляется величина тангенса будущего угла: берется значение высоты будущей кровли, умножается на два и делится на расстояние от края до края ската.
- Длину ската определяем при помощи теоремы Пифагора, т.е. вычисляем сумму катетов (высота крыши и половина основания вальмы) прямоугольного треугольника и извлекаем квадрат.
- Таким же способ рассчитываем величину вальмовых (накосных) стропил, разбив трапециевидный скат на прямоугольник и два треугольника.
Определившись с высотой, углом наклона крыши и другими величинами и составив проект, можно приступать расчету площади всей крыши.
Для того чтобы узнать общую площадь нужно вычислить площадь скатов-трапеций и вальм.
Площадь трапеции равна сумме величин ее оснований деленной на два и умноженной на высоту.
Площадь треугольника равна произведению его основания на высоту, деленному на два.
Сложив полученные величины и умножив их на два, получим площадь будущей крыши.
Теперь, когда мы знаем, как рассчитать площадь вальмовой крыши, мы без труда можем узнать количество материала для обрешетки, так и количество материала кровли.
Также с помощью этой величины можно провести расчеты утеплителя (при необходимости), материала для гидроизоляции, пароизоляции, количество крепежных изделий. Рассчитанная величина количества (площади) материала кровли всегда несколько больше площади самой крыши из-за спилов по форме конструкции и нахлестов.
Монтаж стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши своими руками
Устройство вальмовой крыши начинают, устанавливая балки. Сначала укладывается мауэрлат, затем поперечная балка.
Далее применяя разметочную рейку и отвесы (или уровни), нужно в первую очередь провести разметку месторасположения конька, с учетом рассчитанной высоты, которая определяется исходя из предпочтений и вкуса хозяина.
Стойки конька устанавливаются вертикально и крепятся саморезами. Для фиксации стоек конька применяют укосины. Конек располагается строго в центре строения. Для стропильной системы и коньковых элементов используется одинаковый материал (доска 150 на 50 мм).
На следующем этапе производится установка накосных стропил. Обычно их четыре и они равной длины. Это, пожалуй, самый важный этап, на нем закладываются плоскости всех скатов, и они должны быть безупречно ровными.
Диагональные стропила имеют наибольшую длину, поэтому иногда требуется спарить несколько досок, чтобы добиться нужной длины. Накосные стропила соединяются попарно. При таком способе отсутствуют лишние отходы.
Следует учесть, что они должны выходить за пределы стен примерно на 50 — 100 сантиметров, а верхним концом прикрепляться к коньку. Это делается для создания карниза, который служит защитой стен от влаги, создаваемой различными осадками. В климатических условиях с сильными ветрами длину свеса можно увеличить до метра.
Сечение стропил выбирается в зависимости от:
- угла уклона крыши;
- предполагаемых нагрузок, воздействующих на крышу;
- расстояния между несущими стенами;
- шага между стропилами.
Установка промежуточных стропил
Необходимо соблюдать следующие правила:
- Центральные и промежуточные стропила монтируются по верху бруса конька. Они также выходят за пределы стен. Их количество рассчитывается исходя из длины здания.
- При установке угловых стропил их верхняя часть укладывается на накосные стропила. Приближаясь к углам строения их размер уменьшается.
Монтируются они по концам конька. Для этого надо найти одну точку на мауэрлате строго на середине стены и точку середины толщины конька. Здесь будет установлено первое центральное стропило (на вальме).
Затем монтируются центральные стропила на скатах-трапециях и параллельно им устанавливаются оставшиеся промежуточные стропила.
Высчитать величину расстояния, на котором их нужно монтировать, можно следующим способом: длина конькового бруса делится на величину большую числа запланированных стропил на единицу. Обычно эта величина колеблется в пределах от 60 до 80 сантиметров. А длину стропила можно определить простым способом: уложить его в место установки, добавить длину карниза и наметить спилы.
Очень важный момент при монтаже стропильной системы – соединение в пересечении диагональных и центральных стропил (трапеций и вальм) на коньковом брусе. Для этого делаются надрезы с двойными скосами. Для прочности соединения пользуются стяжками.
Как устанавливаются угловые стропила (нарожники)
Данные стропила монтируются в параллели с центральными. На нарожнике производится спил, он укладывается на накосное стропило и крепится гвоздями или саморезами. Можно произвести соединение при помощи врубки или с применением опорного бруса, закрепленного на диагональном стропиле с обеих сторон. Нарожные стропила основных скатов и вальмовых не должны быть состыкованы с диагональными стропилами в одном месте.
При большой ширине здания в расчетах обязательно нужно учитывать показатели провисания, особенно это касается диагональных, а также промежуточных стропил. Центральное стропило соединяется с коньковым бруском двумя деревянными коньками.
Для того чтобы усилить (укрепить) углы вальмовой крыши, можно установить шпренгели со стойками. Они будут подпирать диагональное стропило и обеспечивать надежность всей конструкции. Шпренгель – это дополнительный брус для повышения прочности конструкции.
Обрешетка вальмовой крыши производится согласно рекомендациям по монтажу обрешетки для выбранного материала.
Теперь, когда вы имеете достаточный объем информации относительно конструкции стропильной системы вальмовой крыши и проведению ее монтажа, вы вполне можете провести его самостоятельно. Далее можно проводить обрешетку крыши.
Предлагаем наглядно ознакомиться с процессом монтажа стропильной системы вальмовой крыши из следующего видео: