Какие бывают вальмовые крыши, особенности конструкций

Вальмовая крыша: устройство, узлы и усиление вальмовой крыши

Устройство вальмовой крыши в основе своей состоит из двух элементов: каркаса из стропил и мауэрлата. Соединенные в единую систему бревна крепятся к установленному на верх внешних стен здания мауэрлату.

Место расположения мауэрлата для вальмовой крыши Источник 74cement.ru

Конструкция вальмовой крыши состоит из таких элементов:

1. Угловые стропила. Это стандартные силовые «ноги», которые соединяют углы строения с коньковым брусом. Чаще всего в проектах используют четыре балки, той же толщиной, что и конек. Они крепятся к нему одним краем, а противоположный выводится за стены здания.
2. Конек. Это основная несущая ось и наивысшая точка кровли, где соединяют все ее стороны. Обычно центр конька, есть и центр всей крыши в вальмовом проекте.
3. Короткие стропила. Эти бревна или деревянные балки, крепят на мауэрлат одной стороной, а другой к угловым стропильным ногам. Число их зависит от площади кровли.
4. Рядовой каркас. Это 6 стропил занимающих центральное расположение и промежуточное. Их крепят к концам конькового бруса и ставят на несущие стены объекта. Они выстраиваются со всех сторон постройки в рамном числе.
5. Промежуточный каркас. Эти стропила закрепляются от конькового бруса и ставятся на мауэрлат. Вальмы не задействованы.

Классический пример устройства вальмовой крыши и чертёж с пояснениями: Источник obustroeno.com

Усиление

Для долголетнего использования требуется не только крепкая система из стропил, но и дополнительные элементы усиления объекта.

Для надежности конструкции крыши требуется усиление ее дополнительными элементами Источник roofs.club

Для большей надежности требуется:

1. Разместить на углы шпренгель – брус, между сторонами мауэрлата. Это укрепит стропила по диагонали.
2. Добавить стойку, соединенную брусом. Такая подпорка для стропил поможет перераспределить нагрузку на строение.
3. Использовать доски или брус с сечением 40*40 или 50*50 мм для обрешетки.
4. Работать с сухим деревом, обработанным защитным раствором.

Схема расположения деталей вальмовой стропильной системы Источник winterhouse.ru Когда шпренгель добавлен на значительном расстоянии от угла, организуется дополнительная ферма.

Устройство шпренгельной фермы Источник roof-tops.ru

Описание диагональных стропил

Учитывая расположение диагональных стропилин, можно определить, что их длина будет больше, чем аналогичный параметр рядовых стропилин. К тому же, являясь опорой для нарожников, они принимают на себя довольно большую нагрузку. Все это приводит к выводу, что  диагональные стропильные ноги должны стать усиленными. Чаще всего для этого используют доски, предназначенные для рядовых стропилин, но спаренные между собой.

Спаренные накосы позволяют решить одновременно три задачи:

• Увеличение нагрузки без риска деформации стропильной системы.
• Получение цельного диагонального элемента  (наращивание стропилин приводит к ослаблению отдельных участков).
• Снижение расходов на монтаж стропильной системы (две доски будут стоить гораздо дешевле, чем цельный брус).

Значительная длина диагональных стропилин требует установки дополнительных опор, количество которых определяется длиной диагонали.

Стропильная система четырехскатной вальмовой крыши своими руками

Сложное устройство стропильной системы вальмовой крыши отпугивает начинающих мастеров от ее создания своими руками. Однако, такой способ перекрытия прекрасно подходит для частных домов небольшого размера в европейской стилистике. Чтобы качественно выполнить монтаж вальмовой кровли своими руками следует провести подготовительную, проектную детальность: выполнить расчет, составить чертеж и нанести разметку. Для этих процессов необходимы базовые знания о строении стропильного каркаса, строительные нормы по выбору угла наклона кровельных скатов.

Состав стропильных ферм

Стропильная система выполняет функции опорного каркаса, на котором лежит основной вес кровли. Ее основной элемент – стропильные ноги, вальмовая кровля насчитывает 4 различных разновидности стропил:

1. Диагональные (угловые) стропила. Конструкция стропильной системы вальмовой кровли имеет 4 угловых стропильных ноги. Они продолжают коньковый брус, соединяя его с углом торцевой стены. За счет угловых стропил формируется вальмовый скат, их длина превышает аналогичный параметр рядовых. Так как диагональные ноги несут на себе вес кровельного материала вальм, а также к ним осуществляется крепеж нарожников и торцевых рядовых стропил, для изготовления требуются доски сечением 100х150 мм или сдвоенные обычные, 50х150 мм. Иногда стандартная длина пиломатериалов меньше необходимой, в таком случае требуется изготовление своими руками наборных ног, составленных из элементов. Расчет длины диагональных ног выполняют с применением специального коэффициента, путем умножения на длину рядового стропила.

Залог надежности стропильной системы – элементы одинакового сечения, изготовленные из одного и того же материала, исключение составляет лишь диагональные стропила, сечение которых должно быть толще.

Опорные конструкции

Конструкция стропильных ног не позволяет им самостоятельно выдерживать вес кровли, подспорьем в этом деле им служат дополнительные опорные элементы:

Мауэрлат. Мауэрлатный брус укладывают на верхний пояс сооружения. У бревенчатого и брусового дома роль мауэрлата играют верхние венцы, укрепленные анкерными болтами. В кирпичных или газосиликатных постройках требуется монтаж мауэрлата своими руками на цементную армированную стяжку

Очень важно рассчитать места крепления бруса так, чтобы они не совпадали с расположением стропил. Прочность мауэрлата снижается с каждым отверстием, проделанном в нем, поэтому нужно делать лишь те, что определил расчет

Расчет составляющих стропильной системы основывается на весе кровли, размерах перекрываемого здания и величине сечения исходного материала.

Вычисление основных параметров системы

Специальные компьютерные программы облегчают вычисления параметров стропильной системы, однако расчет достаточно прост, так как основывается на тереме Пифагора о прямоугольных треугольниках. Схема вычислений выглядит так:

1. Первым делом своими руками измеряют ширину и длину перекрываемого сооружения. Необходимо использовать для измерений одну рулетку, каждый замер производить по два раза, чтобы избежать ошибок. На основе полученных данных составляют схематичный чертеж.

Расчет состава стропильной системы не только позволит закупить необходимое количество строительного материала, но верно определить объем фундамента, однако, учтите, кровельный материал нужно приобретать с запасом 15-25% на нахлест и подрезку.

Результатом вычислений должен стать подробный чертеж и упрощенная схема для нанесения разметки. Четырехскатная крыша может строится по готовым проектам, если использовать стандартный угол наклона.

«Золотые» правила кровельщиков

Опытные мастера-кровельщики говорят, что стропильная система крыши с торцевыми вальмами не сложнее двухскатной, если соблюдать «золотые» правила, которые сформировались за долгие годы работы:

• Использовать для изготовления стропил доски и брус одного сечения, то есть стропила и коньковый прогон выполнять из доски 50х150 мм, мауэрлат и лежень из бруса 150х150 мм.
• Выполнять расчет до начала работ по установке кровли, основываясь на неоднократно проверенных измерениях.
• Узлы стропильной системы должны быть отражены в проектной документации и проверены расчетом нагрузок.
• Выбирать сечение стропил нужно в соответствии с длиной, весом кровельного материала и перекрываемой площадью.
• Своими руками монтаж выполняют с помощью подсобника, длинные, тяжелые диагональные стропила сложно установить в одиночку.

От чего зависит уклон?

Одним из основных параметров вальмовой крыши является угол наклона плоскостей, образующих чердак. В своем классическом виде она состоит из четырех наклонных плоскостей — двух треугольных (которые называются «вальмы») и двух трапецеидальных. Более подробно об устройстве вальмовой кровли мы писали здесь.

Вершины треугольных плоскостей, опирающихся на торцевые (поперечные) стены, соединяются так называемым коньком, к которому с двух сторон параллельно примыкают короткие стороны трапеций, образующих боковые плоскости крыши. Если вальма, начинаясь от конькового бруса, не доходит до карниза, крышу называют полувальмовой.

Уклон четырехскатной кровли проектировщики принимают сообразуясь с:

• климатическими условиями местности, в которой возводят строения, к числу которых относят воздействие снеговых, ветровых, дождевых, собственных, эксплуатационных нагрузок;
• материалом, выбранным для устройства кровли, часто это бывает металл, искусственные или натуральные кровельные материалы других видов;
• другими условиями, изложенными в нормативных документах для кровельных работ, таких как СНиП, СП, инструкции, рекомендации.

Зависимость от типа и назначения строений

Вальмовые крыши используются в сооружениях самых разнообразных типов, к числу которых относят:

• многоэтажные многоквартирные дома;
• коттеджи или частные особняки;
• садовые домики;
• производственные или административные здания;
• торгово-развлекательные комплексы;
• сельскохозяйственные строения.

Уклон зависит от необходимости обустройства подкровельного пространства. Для жилой мансарды кровлю нужно делать более крутой, для нежилого чердака достаточно малоуклонной.

Ветровая, снеговая, другие виды нагрузок

Значения этих видов воздействий принимаются в соответствии с рекомендациями Строительных Норм и Правил (СНиП 2.01.07-85 в его актуализированной версии от 2016 года — Свод правил СП 20.13330.2016), называемых «Нагрузки и воздействия».

Нормативные документы содержат таблицы, графики для различных климатических регионов

Так же учитывается устройство организованного (при помощи горизонтальных желобов и вертикальных водосточных труб) или неорганизованного (самотёк) удаления жидких осадков или талого снега с верхней поверхности крыши.

В соответствии с собранными данными рассчитывается деревянная или из стального проката стропильная система вальмовой крыши вместе с рекомендуемыми уклонами.

При проектировании кровли и выборе ее финишного покрытия нужно учитывать:

• Чем выше располагается конек (крутая крыша), тем больше ее парусность с воздействием соответствующих ветровых нагрузок и в меньшей степени от воздействия атмосферных осадков — снег и дождь сразу же скатываются с такой крыши, не задерживаясь на ее поверхности.
• При пологой крыше — на нее в меньшей степени воздействует ветер, однако снег, может накапливаться и своим весом вызывать существенное силовое воздействие на конструкции дома — стропила, стены, фундаменты, а также во время оттепелей приводить к образованию сосулек.

Характеристика материала кровли

Финишное покрытие кровли современных строений, где установлены вальмовые крыши, зависит от целей использования, утепленности чердачного помещения и других факторов.

От типа кровельного покрытия зависит в первую очередь уклон вальмовой крыши. Для металлических кровель он может быть более пологим, для кровель другого типа — более крутым. Правильный выбор делается на основе СНиП II-26-76 «Кровли» в его актуализированной версии СП 17.13330.2017, в зависимости от финансовых возможностей заказчика, а также стоящих перед ним целей и задач.

Основные типы кровельных материалов и допустимые уклоны:

1. Металлические кровли:
   • оцинкованная кровельная жесть на фланцах – 18-30°;
   • стальной профилированный настил – 15-30°;
   • металлочерепица – 14-90° (о строительстве вальмовой кровли из металлочерепицы читайте тут).
2. Кровли из других материалов, пригодных для использования в кровельных работах:
   • асбестоцементный волнистый или плоский шифер – 22-45°;
   • классическая керамическая черепица – 11-50°.

Расчет вальмовой крыши

При расчетах необходимо учитывать, что угол наклоны выбирается в зависимости от вида материала:

• измеряемый в штуках наборный материал (шифер)- 22 °;
• два слоя рулонного материала – 15°, три – 2-5°;
• профнастил – от 12°;
• металлочерепица – 14°;
• мягкая черепица – 11°;
• ондулин — 6°.
• мембранная кровля – любой уклон.

Уклон кровли должен быть пропорционально увеличен при увеличении общей площади и количества используемых при работе материалов.

Определение площади кровельного покрытия:

Площадь вальма высчитывается с применением формулы треугольника равнобедренного: S= 0,5*a (длина основания вальма)*h (высота),

Для вычисления плоскости боковой поверхности используется формула трапеции: S = h(высота)*(a(длина) + b(основание))/2.

Площадь вычисляется по длине карнизов, во избежание нехватки материала к полученным вычислениям рекомендуется прибавить еще 10%, при монтаже сложной кровли – 15-20%.

При расчете кровельного покрытия необходимо учитывать следующие моменты:

площадь вычисляется с учетом окон и трубы;

длина ската рассчитывается от конька до карниза;

рассчитываются компоненты, не имеющие отношения к покрытию (парапеты, стены брандмауэра, свесы);

при расчете площади кровли с применением металлочерепицы длина скатов снижается на 70 см.

Необходимо учитывать, что вычисление площади четырехскатной кровли является достаточно сложным процессов, во избежание ошибок рекомендуется привлечь специалистов, применение компьютерных программ значительно упростит процесс.

Кроме надежности и прочности конструкции правильность вычислений влияет на материальные затраты и на стоимость строительства.

Внешний вид

Вальмовая крыша относится к четырехскатным, так как образуется сочленением четырех скатов. В отличие от двухскатных разновидностей с фронтонами, у нее их нет, на этом месте располагаются вальмы. Вальмовые скаты, называемые также торцевыми, формируются особыми элементами стропильной системы – накосными стропильными ногами и имеют треугольную форму. Два других ската в виде трапеции называют фасадными.

Устройство крыши вальмового вида складывается из следующих составляющих:

1. Конёк. Вершина вальмовой крыши, линия соединения стропильных пар, длина которого несколько меньше общей длины дома.
2. Вальмы. Два треугольных ската, заменяющих собой фасады дома. Они начинаются от окончания конька, а закачиваются свесом на уровне мауэрлата.
3. Трапециевидные скаты. Скаты, которые имеют вид трапеции, их формируют рядовые стропила.
4. Свесы. Выступающая за пределы периметра дома часть крыши, ее образовывают удлинения стропильных ног или кобылки. Свес вальмовой крыши крайне необходим, так как защищает поверхность стен от влаги, увеличивая срок их службы.
5. Стропильная система. Совокупность элементов каркаса вальмовой крыши, которые несут на себе вес кровельного пирога, формируют угол наклона скатов.
6. Кровельное покрытие. Материал в виде листов, рулонов или отдельных модулей, который служит для гидроизоляции кровли, защиты от дождя, снега и холода.

• Водосток. Элементы водосточной системы собирают и отводят излишки влаги с поверхности крыши в ливневую канализацию. Водосток бывает внутренним и внешним. На вальмовой крыше обычно используют второй вариант, состоящий из водоприемной воронки, желоба и водосточной трубы.
• Снегозадержатели. Металлические бортики, устанавливаемые на нижнюю часть крыши, для защиты от соскальзывания снежных масс со скатов после длительных снегопадов.

Конструкция вальмовой крыши, а точнее ее стропильной системы, состоит из такой геометрической фигуры как треугольник, обладающей наибольшей жесткостью и надежностью.

Плюсы конструкции

Архитекторы и дизайнеры активно используют конструкцию вальмовой крыши, так как она обладает следующими плюсами:

• Скошенные вальмовые скаты улучшают аэродинамические свойства кровли, снижая парусный эффект. Поэтому ее можно использовать даже в районах с экстремально сильными порывами ветра.
• Широкий диапазон угла наклона скатов позволяет выбрать подходящий для климатической зоны строительства. Более крутые скаты используют там, где высока снеговая нагрузка и велико количество выпадающих осадков. Пологие скаты рекомендуют в ветреных районах, где есть вероятность срывания кровли достаточно сильными порывами.
• Вальмовые крыши позволяют использовать подкровельное пространство в качестве жилого помещения за счет достаточно высоких потолков.
• Доступные, недорогие материалы делают цену строительства подходящей даже для более чем скромного бюджета.
• Конструкция вальмовой крыши достаточно проста в монтаже, поэтому подходит для строительства своими руками. Более того, даже неопытные исполнители могут справится с этой работой, при условии помощи грамотного консультанта.
• Кровля вальмового типа выглядит по-настоящему стильно и представительно. Поэтому нет варианта лучше для загородных коттеджей и для технологичных таун-хаусов.

Минусы конструкции

Не смотря на вышеперечисленные преимущества, кровля такого типа имеет некоторые особенности, которые нужно учитывать до начала строительства:

1. Отсутствие фронтонов не позволяет организовать вертикальное освещение, так как возможности установить обычные окна нет. Вместо них устанавливают мансардные, более дорогостоящие и сложные в монтаже.
2. Увеличение углов наклона скатов вальмовой крыши повышает расход строительного материла, что делает строительство более затратным.
3. Сложность конструкции стропильной системы заставляет обращаться к профессиональным проектным фирмам, услуги которых стоят недешево.
4. Конструкция, состоящая из множества элементов, имеет значительный вес, выдержать который способен лишь надежный, капитальный фундамент, устройство которого стоит дорого.

Как вы заметили, недостатки вальмовой крыши по большей части относятся к финансовой стороне вопроса

Поэтому важно составить проект и смету, чтобы планировать и контролировать расходы

Вальмовая крыша своими руками: пошаговая инструкция.

Установите вертикальные стойки, которые будут поддерживать коньковый брус. С помощью системы укосов произведите крепление к центральной балке.

Выполните крепление диагональных стропил, которые (напоминаем) должны иметь равную длину. Свесы же кровли могут отличаться на 50- 70 сантиметров

Уделите особое внимание стыковке конька, вальмы и диагональных стропил

Рядовые стропила установите на расстоянии в 60 сантиметров, прикрепив к коньковому брусу и мауэрлату при помощи врубки после того, как будет произведен монтаж накостных. Используйте ригели и стяжки для дополнительной фиксации, шпильки для крепления мауэрлата. Чтобы рядовые стропила не создавали проблем с врубкой и креплением, они не должны касаться тех мест.

К диагональным планкам прикрепите с каждой стороны нарожники, которые свяжут мауэрлат с накосными стропилами.

Рядовые брусья с нарожниками необходимо установить под углом 90 градусов по отношению к коньку.

Исходя из того, какого размера ваше строение, вальмовую крышу, возможно, необходимо будет усилить. Это можно произвести  следующими методами:

1. С помощью шпренгелей (брус, который перекидывается меж двух плечей мауэрлата, которые образуют угол) со стойкой, которые подопрут диагональное стропило.
2. С помощью стоек-«полок», подпирающие стропила в центре. Их прибивают на перекрытие или затяжку.
3. С помощью сдвоенных балок вместо одного бруса. Этот вариант актуален, если стропила чересчур длинные.

Видео

https://youtube.com/watch?v=bp9HsbknNQY

Рекомендую прочитать:

Выбираем стильную лестницу для вашего дома

Монтаж винилового сайдинга своими руками.

Сколько стоит построить дом из пеноблоков?

Сколько стоит залить фундамент?

Инструменты для строительства вальмовой крыши

Конструкция крыши и способы обустройства узлов определяют набор инструментов, которые следует подготовить до начала работ.

Для работы с деревом пригодится: уровень, ножовка, молоток, рулетка, разметочный шнурок, степлер.

Для работы с металлическими конструкциями понадобятся электродрель, клепальщик, ножницы просечные.

Инструмент и расходные материалы должны быть подготовлены заранее, т.к. сложный монтаж стропильной системы вальмовой крыши предполагает большое число запилов и установки гвоздей.

Чтобы упростить замеры и иметь возможность делать все детали одинакового размера, мастера советуют заменить рулетку замерной рейкой. Измерительную рейку делают из фанеры шириной в 50 мм, на которую наносят основные размеры.

Стропильная система своими руками

Строительство стропильного каркаса кровли можно осуществлять 2-мя способами — поэлементно или полуфермами.

Для обустройства вальмовой кровли чаще прибегают к первому методу, т.е. каждый элемент готовят и крепят по отдельности.

Этапы монтажа:

1. подготовка основных элементов каркаса;
2. крепление мауэрлата и лежней;
3. обустройство перекрытия;
4. установка опорных стоек и конькового прогона;
5. крепление стропильных ног и монтаж связей жесткости.

Подготовка элементов каркаса

На первом этапе необходимо рассчитать и заготовить стропила. Эта фаза считается самой сложной и трудоемкой из всех, так как нужно обеспечить правильный угол наклона стропильных ног и вычислить длину коротких стропил.

Как происходит подготовка:

• для начала необходимо спроектировать угол наклона крыши;
• затем нужно отобрать стропила – на них не должно быть дефектов и брака;
• система может быть наслонная или висячая;
• согласно схеме проектирования отбирают и раскладывают стропила согласно их предназначению: укороченные, диагональные и промежуточные.

Диагональные стропила должны иметь длину большую, чем стандартные основные стропила. Чтобы избежать покупки разного по длине материала, рекомендуется применять методику сращивания элементов.

Чтобы срастить несколько стропил для получения необходимой длины, используют вкладыши для усиления конструкции. Гвозди закрепляют в шахматном порядке – это также влияет на надежность и жесткость конструкции.

Крепление мауэрлата и лежней

Под мауэрлатом подразумевают деревянный брус различного сечения, зачастую это 100х100 мм или 100х150 мм. Брус монтируется по периметру стен, для него используется только древесина первого сорта:

1. на стены укладывается гидроизоляция;
2. брус присоединяют к стене по всей длине внахлест;
3. не рекомендуется присоединять брус методом «стык в стык»;
4. дополнительные узлы усиливают металлическими скобками;
5. после монтажа мауэрлата на нем производится разметка.

Мауэрлат должен быть защищен от влаги

Если дом сделан из газобетона, пенобетона или кирпича, под мауэрлат заливают железобетонный армированный пояс.

В него заранее устанавливают шпильки для монтажа бруса. Перед этим выводятся все диагонали и определяется место опирания стропил.

Лежень монтируется на внутренние несущие стены. Концы лежня должны находиться на равном расстоянии от фронтонного и бокового мауэрлатов, это позволит сделать одинаковыми углы вальмы и наклона основных скатов.

Устройство перекрытия

На мауэрлат и лежни крепятся балки перекрытия верхнего этажа

Важно соблюсти требуемый вынос карниза. Обычно он составляет 0,4 — 0,8 м, но может быть и больше в зависимости от проекта

Установка опорных стоек

Когда центральная ось выставлена, по ней ставят две крайние стойки и крепят их временными подкосами к балкам перекрытия. Далее устанавливают промежуточные стойки с шагом в 1-2 метра.

Если здание перекрыто балками, то опорные стойки разрешается монтировать по ним. Если же здание перекрыто панелями, то сверху панелей укладывается центральная балка, а к ней уже прикрепляют нижние концы крайних стоек.

Монтаж коньковой балки

На этапе установке конькового бруса необходимо для начала возвести «скамейку». Этот элемент состоит из коньковой балки с опорой на трех вертикальных стойках. При этом не стоит забывать, что средняя балка располагается по центру. А остальные должны находиться от нее на расстоянии 100 см.

После запиливания стропил укладывают коньковую балку, сечение бруса делают таким же, как и у вертикальных стоек.

На этот участок каркаса действует очень большая нагрузка, поэтому, чтобы коньковый брус ее выдержал, используют несколько типов соединения древесины: встык, внахлест и врубка «вполдерева.

Как крепить стропила и нарожники?

Если шестиметровых досок недостаточно, придется их наращивать. Стык лучше располагать в верхней трети, где нагрузки минимальные.

Очередность раскладки стропильных ног вариабельна. Можно осуществить первоначальный монтаж промежуточных стропил, а затем – диагональных или поступить наоборот. Первый вариант считается проще и на практике доказано, что при выполнении сборки стропильной системы новичку лучше выбрать именно его.

Далее крепятся нарожники основной крыши и вальм. Там, где нарожник примыкает к диагональному стропилу, делаются врубки, устанавливаются опорные балки. В месте установки крепят металлические элементы для усиления конструкции.

Установка связей жесткости

Для придания каркасу устойчивости устанавливаются распорки, подвесы, затяжки, подпорки. Сечение доски для вспомогательных элементов — 50х50, 50х150, 50х200 мм в зависимости от воспринимаемой нагрузки.