Монтаж вальмовой стропильной системы наглядное. Вальмовая крыша — стропильная система
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.
Четырехскатная кровля знакома большинству застройщиков. А вот второе ее название — вальмовая может привести в недоумение даже бывалого строителя. Все дело в треугольных торцевых скатах (вальмах), заменивших вертикальные фронтоны.
Зачем создателям такой крыши понадобилось усложнять конструкцию двускатной кровли, спросите вы?
Для этого есть несколько причин:
- Аэродинамика вальмовой крыши лучше, чем у двускатной. Поэтому она стойко сопротивляется сильным ветрам.
- Треугольные скаты делают кровлю жесткой и надежной.
- Вальмовая конструкция дает возможность установить по периметру здания широкие карнизные свесы, защищающие фасад здания от дождя.
- Эстетика внешнего вида у такой крыши лучше, чем двускатной.
Устройство и разновидности вальмовых крыш
Для того, чтобы понять, как устроена вальмовая четырехскатная кровля, рассмотрим ее основные элементы.
Конструкция вальмовой непроходной крыши
Как видно из схемы основные элементы этой крыши такие же, как и у двускатной. Здесь присутствует коньковый прогон, стропила и мауэрлат для их крепления к стене, стойки, поддерживающие конек и подкосы, разгружающие среднюю часть стропильных ног.
Ветровая балка скрепляет стропила во время монтажа крыши, а кобылки удлиняют их, образуя кровельные свесы. Различия начинаются с диагональных стропил, образующих вальмовые скаты. Короткие стропильные ноги, примыкающие к диагональным стропилам, называются нарожниками. Для уменьшения прогиба длинных вальмовых балок под ними ставят шпренгели. Так называют короткие Т-образные стойки-подставки, врезанные торцами в мауэрлат.
В зависимости от ширины здания и наличия в нем внутренних стен на вальмовых крышах применяются два вида стропильных конструкций:
- висячие;
- наслонные.
Название каждой говорит само за себя. Висячие стропила опираются только на наружные стены. В верхней и нижней частях они соединяются горизонтальными балками-затяжками, обеспечивающими жесткость конструкции. Наслонные стропила в коньковом стыке опираются на вертикальные стойки, в средней части — на подкосы, а торцами ставятся на наружные стены.
Конструктивные схемы висячих и наслонных стропильных систем вальмовых крыш
Кроме классической вальмовой крыши существует несколько ее разновидностей, созданных из соображений эстетической привлекательности:
- полувальмовая 4-х скатная (датская);
- двускатная полувальмовая (голландская);
- шатровая (4 одинаковых вальмовых ската);
- вальмовая с ломаным склоном.
Особенности расчета
Процесс расчета вальмовой крыши можно разбить на три этапа:
- Выбор угла наклона скатов в зависимости от вида кровельного материала.
- Определение длин конструктивных элементов крыши, исходя из чертежей поперечного разреза здания и плана перекрываемого этажа.
- Подбор поперечного сечения и шага стропил по их длине с учетом сорта используемой древесины и нормативной снеговой нагрузки региона строительства.
Угол наклона скатов зависит от материала кровли. Поэтому делая схему стропильной конструкции, нужно учитывать рекомендуемое нормами его минимальное значение (в градусах):
- для шифера — 22;
- мягкой черепицы — 11;
- металлочерепицы — 14;
- профнастила — 12;
Для кровли из водонепроницаемой мембраны угол наклона скатов может быть любым. Отталкиваясь от минимально допустимого значения уклона, его фактическую величину выбирают в зависимости от назначения чердачного пространства.
Если под вальмовой крышей будет обустроено жилое помещение, то ее скаты должны иметь угол наклона, обеспечивающий возможность комфортного передвижения в пределах «жилой зоны».
Фактическую длину конструктивных элементов крыши проще всего определить, начертив стропильную систему в удобном для измерений масштабе.
Зная длину стропил, их шаг и поперечное сечение можно найти в таблице. Здесь указана зависимость геометрических размеров стропил от сорта древесины и величины снеговой нагрузки региона строительства.
Подбор сечения стропил и их шага в зависимости от длины, сорта древесины и снеговой нагрузки
Данной таблицей можно успешно пользоваться и в «обратном порядке». Выбрав шаг и сечение стропильных балок, сорт древесины и величину снеговой нагрузки, вы легко найдете максимально допустимую нормами длину стропил.
Поперечное сечение балки мауэрлата должно быть не меньше сечения стропильной ноги. Чаще всего оно составляет 10х15 см, 15х15 см или 15х20 см. Сечение конькового бруса, как правило, равно сечению стропильных ног.
Для обрешетки используют доску толщиной 25 мм, набивая ее с интервалом, рекомендованным для выбранного кровельного покрытия. Для монтажа сплошного настила по каркасу крыши используют плиту OSB толщиной 12-15 мм.
Особенности монтажа
В интернете циркулируют суждения о том, что монтаж вальмовой крыши очень сложен и трудоемок. В этом есть доля истины, но, по своей сути, сборка этой конструкции мало чем отличается от строительства обычной двускатной кровли.
Вальмовая крыша для беседки – бесценный опыт сборки
Процесс устройства стропильной системы вальмовой крыши включает несколько этапов:
1. По периметру стен укладывается мауэрлат. В данном случае его ставят на стальные шпильки с резьбой, заделанные в кладке, и затягивают гайками. На участках стыковки (на углах дома и в местах сращивания) на мауэрлате выбирают посадочные плоскости, срезая половину балки.
2. Дальнейшая последовательность работ зависит от ширины перекрываемого пролета (площади крыши). Этот момент нужно учесть на этапе составления чертежа или схемы крыши.
Без стоек, поддерживающих коньковый брус можно обойтись в том случае, если ширина здания (пролет) меньше 7,5 метров. При ширине дома от 6 до 7,5 метров висячие стропила в верхней части нужно связать ригелем (балкой сечением 50х100 мм).
Если ширина строения невелика (до 6 метров), то для обеспечения жесткости стропильной системы будет достаточно нижних затяжек (балок перекрытия).
Уложив мауэрлат, на торцевых стенах отмечают центральную ось. По ней выставляют две крайние стойки и крепят их временными подкосами к балкам перекрытия. Если здание перекрыто панелями, то по ним укладывают центральную балку (сечение такое же, как у мауэрлата). На ней фиксируют нижние концы крайних стоек.
Начальный этап монтажа – установка вертикальных стоек под конек
Промежуточные стойки расставляют с шагом 1-2 метра. Если дом перекрыт балками, то стойки можно монтировать на них, фиксируя скобами или саморезами.
3. На стойки укладывают коньковый брус, отмечают на мауэрлате места установки стропильных ног и монтируют их. Для крепления стропил к мауэрлату используют врубку (делают вырез на стропильной ноге для более плотного контакта).
Врубка стропильной ноги в мауэрлат повышает надежность стыка
4. Вальмовые (накосные, диагональные) стропила нижним концом фиксируют к мауэрлату, а другим — к месту стыковки конькового бруса и крайних рядовых стропил.
После этого к ним крепят короткие стропильные ноги (нарожники).
Тот, кто хочет сделать вальмовую крышу своими руками, должен помнить, что главное внимание здесь уделяется качеству сборки узлов. Очень ответственно нужно подойти к установке конькового бруса, стыковке диагональных стропил с коньком и с нарожниками.
Стык нарожника с вальмовым стропилом
На больших крышах стандартной длины бруса (6 метров) не хватает для изготовления цельного диагонального стропила. Поэтому его собирают из двух частей, надежно фиксируя их между собой.
Свесы вальмовой кровли делают, набивая на стропильные ноги обрезки бруса или толстой доски (кобылки), выходящие за периметр стен на 50-100 см.
Закончив монтаж стропильной системы, к ней прибивают обрешетку и настилают кровельный материал.
Конструкции с висячими стропилами востребованы при возведении крыши с опорой только на наружные стены дома. Данный принцип строительства применим как для двухскатных, так и для вальмовых крыш.
Особенности конструкции вальмовой крыши
Расчет и строительство вальмовой крыши существенно сложнее возведения односкатных и двухскатных конструкций. Четырехскатная вальмовая крыша имеет два ската в форме трапеции, и два треугольных ската (вальма). Такая конфигурация позволяет противостоять высоким ветровым нагрузкам, надежно защитить строительные конструкции от внешних воздействий. Кроме того, получившееся просторное мансардное помещение может использоваться в качестве жилого (окна для естественного освещения монтируются на скатах кровли).
Четырехскатная крыша с коньковым прогоном может возводиться двумя способами: с наслонными или висячими стропилами. Использование наслонных позволяет сделать крышу более легкой, упрощает расчет и монтаж. Но в этом случае требуется, чтобы у строения имелась несущая средняя стена. Висячие стропила при строительстве вальмовой крыши могут применяться при небольшой ширине здания и отсутствии внутренних стен. Эксплуатационная нагрузка передается на наружные стены постройки.
Угол наклона скатов четырехскатной крыши с висячими стропилами должен составлять более 40°.
Висячие стропила крыши вальмового типа опираются либо на балки перекрытия, либо на мауэрлат. Проектирование стропильной системы требует точных расчетов и составления подробных чертежей с указанием принципов монтажа крепежных узлов. Для небольших зданий правильной геометрической формы расчеты можно выполнить самостоятельно, в других случаях рекомендуется обратиться к профессионалам, так как погрешности проекта станут причиной существенного снижения надежности крыши при эксплуатации.
На первом этапе расчетов необходимо выбрать угол наклона вальмовой крыши, что напрямую влияет на ее высоту. Для системы с висячими стропилами оптимальный угол наклона составляет 40 – 60° . Чем выше будет расположен конек, тем больше материала потребуется для возведения крыши. При этом высокая крыша – лучший вариант для регионов, для которых характерно большое количество осадков. Более пологая кровля имеет меньшую парусность и лучше противостоит ветровым нагрузкам.
При выборе угла наклона вальмовой крыши рекомендуется придерживаться правила «золотой середины» и исходить из эстетических соображений . Можно выбрать угол наклона скатов, и исходя из этого, рассчитать высоту расположения конька. Либо наоборот, определить желаемую высоту крыши, а затем вычислить угол ее наклона.
Выполняя расчет вальмовой крыши, требуется обеспечить правильное позиционирование конькового прогона. Он должен располагаться строго параллельно несущим боковым стенам, точно по центральной оси здания и равноудалено от торцевых стен. В противном случае центр тяжести крыши будет смещен, что приведет к неравномерному распределению нагрузки на стропильную конструкцию и несущие стены, что чревато деформацией и разрушением крыши.
Чертежи, подготовленные в рамках разработки проекта, должны содержать информацию о расположении, сечении, форме и размерах всех элементов стропильной системы. Учитывается их вид и конструктивные особенности, особенности крепления, ширина пролета, длина конька, высота крыши.
Стропильная система четырехскатной крыши
К основным элементам стропильной системы кровли вальмового типа можно отнести :
- мауэрлат/балки перекрытия (опора для стропильных ног);
- коньковый прогон (элемент, который вместе с накосными стропилами определяет конфигурацию крыши);
- рядовые боковые стропила (соединяют конек и несущие стены);
- диагональные (угловые, накосные) стропила (направлены от углов стен к коньку);
- центральное стропило вальма;
- нарожники (укороченные стропильные ноги, соединяющие накосные стропила с мауэрлатом);
- подкосы и стойки (применяются в качестве дополнительных опор);
- ригели (обеспечивают жесткую связь стропильных ног между собой попарно);
- шпренгель (выполняет функцию дополнительной опоры диагонального стропила).
При строительстве вальмовой крыши с применением висячих стропил коньковый прогон не устанавливается. Вместо этого монтируются центральные фермы – стропильные ноги, соединенные ригелями для жесткости. Стропильная система в центральной части будущей вальмовой крыши выполняется точно так же, как и при строительстве двухскатной. Стропильные фермы рекомендуется изготавливать на земле по заранее подготовленному шаблону, чтобы точно соблюсти все размеры. При монтаже ферм необходимо проверять вертикальность каждой конструкции. Важно, чтобы крайние стропильные фермы находились на одинаковом удалении от соответствующих торцевых стен здания: это обеспечит правильную геометрию и симметричность вальм .
После монтажа ряда из ферм в коньковой части получившейся системы (на обоих скатах) монтируются бруски или доски, связывающие фермы между собой. Затем к крайним фермам пристыковываются накосные стропила, опирающиеся на углы здания. На следующем этапе монтируется центральное стропило вальма (на каждом треугольном скате) и нарожники.
Стропильные фермы могут опираться на мауэрлат либо балки перекрытия. При разработке проекта следует учитывать, что во втором случае шаг укладки балок должен соответствовать шагу стропил. Если стропильная система предусматривает монтаж ферм на мауэрлат, то затяжки, расположенные в нижней части ферм, не только обеспечат жесткость конструкции, но и могут служить балками перекрытия.
Нижняя затяжка может применяться, если длина пролета не превышает 6 метров. Если висячие стропила монтируются в пролет от 6 до 7,5 метра, необходимо использование ригелей в верхней части. При длине пролета 7,5 – 9 метров верхнюю часть стропил следует связать с затяжкой с помощью бабки (стойки). Если длина пролета составляет от 9 до 10 метров, предыдущий вид конструкции следует усилить подкосами.
Перед тем, как приступить к монтажу стропильной системы, необходимо проверить геометрию стен постройки. Верхняя часть стен (мауэрлат, балки перекрытия) должны располагаться строго горизонтально.
Принципы изготовления и монтажа накосных стропил
Установка диагональных стропил – ключевой этап строительства вальмовой крыши. Важно обеспечить правильную геометрию конструкции, чтобы стропильная система равномерно распределяла эксплуатационные нагрузки кровли.
Диагональные стропила длиннее боковых, они опираются на углы коробки здания, а в верхней части соединяются с коньковым элементом крыши. На накосные, в свою очередь, опираются стропильные полуноги (укороченные) – нарожники. К накосным стропилам предъявляются повышенные требования по прочности, так как они несут повышенную нагрузку, выступая в качестве опорных элементов системы. Суммарная нагрузка на диагональные стропила вдвое больше, чем на обычные стропильные ноги. Нижняя часть накосных стропил упирается в мауэрлат или в уложенную на угол стены балку, либо опирается на них, в зависимости от принципа конструкции – распорной или безраспорной.
Накосные стропила могут изготавливаться из прочного клееного бруса необходимой длины. Но, чаще всего, применяются сдвоенные доски, срощенные с соблюдением определенных требований. Сращивание диагональной стропильной ноги позволяет :
- повысить сопротивляемость элемента нагрузкам за счет удвоенного сечения;
- изготовить неразрезную балку необходимой длины;
- унифицировать размеры деталей вальмовой крыши.
Унификация позволяет применять для изготовления диагональных элементов тот же материал, что и для стандартных стропильных ног – применение досок одного типоразмера упрощает конструктивные решения при проектировании и монтаже узлов стропильной системы .
Под диагональное стропило устанавливаются одна или две опоры. Доски по длине сращиваются таким образом, чтобы стыки располагались на расстоянии 0,15L от центра опоры. Соответственно, длина досок для изготовления накосных стропилин подбирается в зависимости от длины пролета и количества требуемых опор. В частности, если для вальмовой крыши требуется диагональное стропило длиной 10 метров, рекомендуется использовать доски длиной 7 и 3 метра, чтобы расположить стойку на расстоянии 1/4 длины пролета от верхнего конца стропилины. В этом случае конструкция будет способна выдержать расчетные нагрузки – под средней частью стропилины опоры ставить не рекомендуется .
В роли опоры под диагональное стропило выступает подкос или стойка, выполненная из бруса или спаренных досок. Угол установки принципиального значения не имеет, если подкос упирается в прочное железобетонное перекрытие (с укладкой гидроизоляционного слоя). Если стойка упирается в лежень, угол установки обычно составляет 35 – 45° к горизонтальной плоскости.
Дополнительные опоры устанавливаются по следующему принципу. Длина пролета до 7,5 метров требует использования одного подкоса. Если длина пролета составляет 7,5-9 метров, устанавливается опора в нижней части стропилины, либо монтируется шпренгельная ферма. При увеличении длины пролета устанавливается дополнительная опора. При недостаточно прочном перекрытии необходимо уложить дополнительную промежуточную балку для упора стоек .
Шпренгель – балка, пересекающая угол, образованный двумя стенами, примыкающими друг к другу. Шпренгельная ферма представляет собой конструкцию, в которой накосные стропилины подпираются опорами, которые лежат на шпренгелях. Вся система при этом усиливается двумя подкосами. Для изготовления шпренгельной фермы используется брус 100×150 мм для балок, 100×100 для стоек и 50×100 для подкосов.
Монтаж верхней части диагональных стропил
Верхний конец накосных стропил крепится к коньковой части крайней стропильной фермы при монтаже системы с висячими стропилами. Для этого может потребоваться использование шпренгеля или прибоины (короткой доски толщиной от 50 мм), к которой крепятся запиленные под необходимым углом концы диагональных стропил. Если прибоину расположить с отступом от конька, получится датская полувальмовая четырехскатная крыша. Для крепления накосных стропил в верхней части могут использоваться следующие виды крепежа :
- перфорированные пластины;
- гвозди;
- скрутка из проволоки-катанки;
- хомуты.
Нарожники к накосным стропилам крепятся методом врубки либо с устройством черепных брусков (второй вариант позволяет получить более жесткую конструкцию). Сечение брусков, которые нашиваются на стропило с обеих сторон, составляет 50×50 мм. Нарожники следует опирать на стропила со сдвигом, чтобы не образовывались стыки брусков в одной точке.
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:
- Полувальмовая двухскатная.
- Полувальмовая четырёхскатная.
- Шатровая.
- 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):
- 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.
- Конёк. Верхняя перекладина для скрепления стропил скатов крыши. Высота расположения конька находится в зависимости от угла наклона скатов. Придаёт системе жёсткость и прочность.
- Центральные стропила скатов. Осуществляют опору концов конька на боковые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 4 шт. — по 2 шт. на каждом скате.
- Центральные стропила вальм. Осуществляют опору концов конька на торцевые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 2 шт. — по 1 шт. на каждой вальме.
- Накосные ноги (диагональные, угловые стропила). Соединяют углы мауэрлата с торцами конька. Являются частью несущей конструкции. В стропильной системе их 4 шт.
- 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.
- 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.
- 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:
- 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).
- 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.
- Диагональные подкосы (раскосы). Применяют для увеличения жёсткости системы, если длина стропил более 4,5 м. Применение подкосов позволяет снизить сечение стропил, которые они усиливают.
- Шпренгель. Балка, устанавливаемая в углах мауэрлата. Служит для монтажа стойки, подпирающей и усиливающей накосную ногу.
- 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.
- 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.
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.
