Стропильная система вальмовой крыши: специфика устройства и описание процесса монтажа
Вальмовые крыши привлекают внушительным списком убедительных преимуществ. В их числе эффектная форма, равномерность прогрева и надежная защита дома от осадков. Благодаря отсутствию фронтонов вальмовым конструкциям не страшны существенные ветровые нагрузки. По сравнению с двухскатными вариантами намного меньше причин опасаться деформаций.
Перечень плюсов можно продолжить, но их поток притормаживает весьма веское обстоятельство: стропильная система вальмовой крыши не радует простотой устройства. Однако сложность не остановит самостоятельного строителя, если он знаком с нюансами сооружения четырехскатного каркаса.
Содержание
Характерные особенности вальмовых крыш
Вальмовые крыши от двухскатных собратьев отличаются тем, что вертикальных стенок фронтонов в их конструкции нет. Место фронтонов заняли расположенные в торцах треугольные скаты, ощутимо сокращающие реальный и визуальный объем крыши.
Экономический эффект от уменьшения объема – вопрос спорный. При раскрое крупнолистового материала на вальмовые скаты расходы напротив увеличиваются. К примеру, укладка профлиста или монтаж металлочерепицы заставят раскошелиться на покупку покрытия раза в полтора больше, чем на обустройство стандартного скатного сооружения.
Приобретение материала из разряда штучных позволит уменьшить бюджет строительства, ведь на обшивку торцов крыши тратиться не придется.
По аналогии с любой из строительных конструкций вальмовую крышу можно условно разделить на простые геометрические формы. В простейшем варианте без сопряжений и ендов у нее есть две пары симметричных скатов: два треугольника и две трапеции. На этом основании вальмовая крыша получила параллельное название «четырехскатная».
В анфас ее разрез напоминает обычную треугольную двухскатную крышу. В профиль у сооружения трапециевидная конфигурация, которую также можно разделить на прямоугольник с двумя зеркально развернутыми треугольниками по бокам.
Форма трапеции зависит от архитектурных предпочтений хозяина. Определяется она соотношением длины карнизного свеса к длине конька. Часть конструкции, ограниченная прямоугольником, сооружается в соответствии с висячими или наслонными технологическими кровельными стандартами.
Заменившие фронтоны вальмы устанавливаются под некоторым углом к горизонту, т.к. примыкать они обязаны к наклонным сторонам трапеции. Вот в их устройстве и заключается основная загвоздка вальмовой стропильной системы, потому что обычным скатным методом устроить ее не получится. Ведь коньковый прогон не перекрывает полностью скат. Потому стропильным ногам вальм и сопряженных с ними треугольных частей больших скатов буквально не на что опереться верхними пятками.
Опорой для них станут особые накосные стропильные ноги, соединяющие коньковый прогон с углами конструкции. Если на вальмовую стропильную конструкцию взглянуть сверху, то накосные стропилины будут похожи на диагонали.
Направление установки стало причиной получения второго технологического названия — «диагональные». Естественно, опираться на диагонали будут разновеликие по длине стропильные ноги, т.к. устанавливаются они перпендикулярно свесам крыши. У них есть собственное наименование – нарожники.
Суммируя информацию, получаем, что в сооружении стропильного каркаса для вальмовой крыши будут задействованы:
- Рядовые стропильные ноги, опирающиеся нижней частью на мауэрлат или на балки перекрытия. В соответствии с типом опоры они могут быть висячими или наслонными.
- Диагональные стропилины, соединяющие углы крыши и края конькового прогона. Отметим, что используют их не только в обустройстве выпуклых углов вальмовых крыш, но и в сооружении вогнутых углов ендов.
- Нарожники, формирующие плоскости вальм и примыкающих к накосным стропилам частей больших скатов.
Установка висячих и наслонных стропильных ног выполняется по правилам, согласно которым сооружается стропильная система двухскатной крыши. Разбираться будем с их диагональными собратьями и со стропильными полуногами-нарожниками.
Диагональные стропильные ноги
Принимая во внимание диагональное расположение, несложно догадаться, что длина накосов больше, чем длина обычных стропильных ног. К тому же они служат опорами для нарожников. Ввиду чего нагружены накосные стропила в полтора раза больше, чем рядовые аналоги. Потому их принято делать спаренными из двух досок сечением, равным аналогичному размеру материала для рядовых стропильных ног.
Спаривание накосных стропилин одновременно решает три технические задачи:
- Позволяет без риска увеличить нагрузку за счет удвоенного сечения несущего элемента.
- Предоставляет возможность получить диагональный элемент конструкции любой длины без ослабленных наращиванием участков.
- Устраняет необходимость в целенаправленной покупке бруса для накосных стропил.
Из-за своей длины диагональные стропилины нуждаются в дополнительных опорах, количество которых зависит от длины стропильной ноги.
Опоры для диагональных стропилин
Независимо от масштабов строительства любая схема стропильной системы вальмовой крыши включает опоры для усиления диагональных стропильных ног. Если проектный размер накоса более 9м, т.е. он перекрывает равнозначный по метрам пролет, его непоколебимость обеспечивают двумя дополнительными опорами. Для пролетов поменьше достаточно одной опоры, расположенной в верхней зоне пролета.
В качестве опоры диагональной стропилины могут использоваться:
- Стойка, устанавливаемая вертикально прямо на перекрытие. Между ней и перекрытием прокладывается кусок гидроизоляции, если стойке предстоит упираться в железобетонную плиту.
- Подкос. Устанавливается, как и положено подкосным стропилинам, под углом, размеру которого позволено варьировать в пределах от 45º до 53º. Особого значения величина наклона не играет. Важно, чтобы сам подкос поддерживал стропилину на наиболее нагруженном участке. Нижнюю пятку подкоса упирают в лежень.
- Шпренгель. Представляет собой Т-образную короткую балку из бруса, перевернутую низом вверх. Используется в устройстве больших пролетов, нуждающихся в двух и более усиливающих опорах. Устанавливается шпренгель так, чтобы его основание было перпендикулярно накосной стропилине. Располагают его в нижней части большого пролета ближе к углу крыши. Вместо шпренгеля может быть использована обычная короткая стойка.
Делают дополнительные опоры опять же из сдвоенной доски или бруска, устанавливают в наиболее нагруженных точках.
С нюансами устройства опор для каркаса вальмовой крыши ознакомит видео-обзор:
Нюансы опирания накосных стропилин
Верхняя пятка диагональной стропилины опирается на коньковый прогон различными способами. Выбор способа зависит от конструктивных особенностей стропильной системы:
- В стропильных конструкциях с одним прогоном вдоль центральной оси крыши диагональные стропильные ноги опирают непосредственно на консоли прогона.
- В стропильных системах с двумя прогонами и дощатыми стропильными ногами диагональные стропилины опирают на шпренгель, который в свою очередь опирается на оба прогона.
- В стропильных каркасах с двумя прогонами и стропилинами из бруса кроме шпренгеля применяется прибоина – дощатый коротыш, сшивающий рядовые стропильные ноги в зоне конька. Толщина усиливающего коротыша от 5 и более см.
Пятка диагональных стропилин для посадки на один из перечисленных верхних упоров подрубается по факту. Крепление производится гвоздями. Усилить при необходимости фиксацию можно скрутками из проволоки или металлическими хомутами.
Нижние пятки накосов можно упереть в угол мауэрлата или специально установленной угловой балки. Можно просто опереть на них. Крепят диагональные стропильные ноги металлическими скобами, гвоздовым боем поверх деревянной накладки или уголками.
Нарожники и способы их устройства
Нарожники формируют вальмы и треугольные части больших скатов. Верх полуноги опирается на накосную стропилину, нижняя пятка на мауэрлат, врезной брус или балку деревянного перекрытия.
Монтаж нарожников может производиться:
- Посредством врубки. В накосах выбирают гнезда так, чтобы полуноги смежных скатов не располагались друг против друга. Рекомендовано, чтобы между врубками расстояние было минимум 20см. Поэтому в шаге установки нарожникам позволено смещаться, чтобы не вырубать гнезда в одной точке.
- Путем установки черепных брусков, служащих опорами для полуног. Бруски 50×50мм наращиваются вдоль нижних граней с обеих сторон диагональной стропилины. Их наличие позволяет отказаться от врубок, ощутимо ослабляющих несущий элемент.
Второй вариант проще в работе и предпочтительней из-за увеличения жесткости конструкции. К тому же он абсолютно не обязывает менять шаг установки полустропил: они могут быть расположены друг против друга. К мауэрлату или балкам нарожники крепят тем же методом, что использовали для установки рядовых стропилин.
Элементарная вальмовая стропильная система
Самый простой способ увенчать загородную собственность четырехскатной конструкцией заключается в покупке и установке готовых стропильных ферм. Однако значительно интересней, полезней, дешевле собственноручно заняться устройством вальмовой крыши и подходящей ей по типу стропильной системы.
Тем более если ее запланировано возвести над небольшой хозяйственной постройкой, беседкой или летней кухней. На простых конструкциях очень даже стоит потренироваться перед приложением усилий к более ответственным объектам.
Отметим, что в приведенном ниже примере отсутствует перекрытие, не огорожен чердак и нет утепления. На скатах практически не задерживается снег, т.е. на накосные стропильные ноги действует минимальная по их стандартным меркам нагрузка. Не сохранен принцип разбежки между нарожниками.
Все узловые соединения выполняются гвоздовым прибоем и металлическими уголками. Исполнителю потребуется доска 5×25см для изготовления стропильных ног и прогона, а также влагостойкая фанера для сооружения сплошной обрешетки, потому что постройку планируется покрыть битумной черепицей.
Этап 1: Моделирование и проектирование
Независимо от архитектурной сложности строительной конструкции ей нужен проект. Он поможет определиться с оптимальной формой и избавит от покупки лишних материалов. Для простой вальмовой крыши со стандартной стропильной системой не потребуются суперсложные чертежи, но сделать хотя бы простенький эскиз необходимо.
Инструкция для упрощенного проектирования:
- Измеряем ширину/высоту/длину строения. Согласно данным вычерчиваем профиль и анфас строения на листе бумаги в масштабе, например 1:50. Это значит, что все размеры необходимо будет поделить на 50. Т.е. стена домика с размерами 5×2,5м на самодельном чертеже будет изображена в виде прямоугольника со сторонами 10×5см. Если мелковато выходит, масштаб можно выбрать покрупней — 1:40, 1:25 и т.д. Готовый эскиз желательно продублировать пару раз в запас.
- Выбираем оптимальную высоту крыши и угол ее крутизны. Для этого на одном из дублей эскиза рисуем несколько вариантов абриса крыши. Определяем наиболее удачный и измеряем транспортиром угол наклона будущих скатов.
- Отмечаем на дубле эскиза точки установки наслонных стропилин, это шаг. Обе стенки нам необходимо разделить на равные отрезки. Необязательно, чтобы шаг установки под вальмовым и пятиугольным скатом был одинаковым. В примере расстояние между стропильными ногами на обеих стенках строения равно 20 дюймам, это 50,8 см. По факту шаг установки может варьировать от 0,4 до 2,1м. Однако отметим, что слишком часто установленные стропила увеличат в разы расход материала, а слишком редко заставят усиливать конструкцию дополнительной контробрешеткой.
- Определимся с длиной конька. Нарисуем его на дубликате шаблона, учитывая, что коньковый брус должен связывать цельное количество пар стропилин. Отложим от обоих краев длинных стен равные расстояния.
- Все результаты переносим на основной лист и подсчитываем, сколько понадобится материала. Длину стропилин считаем по внешним сторонам с учетом длины карнизных свесов по 40-50см. Расход фанеры рассчитываем по количеству цельных панелей, приходящихся на каждую плоскость четырехскатной крыши.
По числу стропилин вычисляем количество крепежа. Гвозди нам потребуются буквально во всех узловых креплениях. Уголков на каждую стропильную ногу должно приходиться по паре. Не забываем купить доску с небольшим запасом на случай огрехов в собственной работе.
Для устройства вальмовой крыши по кирпичным и пенобетонным стенам потребуется брусок для сооружения мауэрлата. Он не нужен, если установка стропильной системы выполняется по деревянным стенам.
Этап 2: Устройство основной части вальмовой крыши
Первым делом соорудим вспомогательные леса из расчета, что между плоскостью самодельной подставки типа высокой скамьи и коньковым прогоном должен помещаться домашний мастер в полный рост.
Стартом монтажа стропильной системы для будущей вальмовой кровли является устройство коньковой части конструкции:
- К сопряженным с вальмами стенкам постройки прибиваем по вспомогательной доске, один край которой должен совпасть с центральной осью. Между досками натягиваем шнурку, повторяющую центральную ось.
- Примеряем пару стропилин к торцу строения. Пересекаться они должны прямо под шнуркой. Очерчиваем по факту линии спилов верхних пяток, не забывая, что между стропильными ногами будет прогон толщиной 5см.
- По полученным шаблонам заготавливаем наслонные стропилины.
- Устанавливаем попарно стропильные ноги по меткам основной части системы. Временно крепим одним гвоздем.
- Устанавливаем коньковый прогон между верхними пятками, которые до этого свободно опирались друг на друга.
- Прибиваем гвоздями стропилины к прогону.
- К мауэрлату или верхнему венцу домика низ стропилин прикрепляем металлическими уголками.
Вспомогательные доски демонтируем, они нам более не понадобятся.
Этап 3: Сооружение вальмовых скатов
Вальмовую часть стропильной системы крепим аналогичным образом: нижние пятки уголками к мауэрлату или к верхнему венцу, верхние закрепляем гвоздями. Работу производим в следующей последовательности:
- Примеряем к скату первую накосную стропилину, отмечаем по факту линию спила. Нижняя часть стропилины должна точно проходить через угловую точку разметки.
- Отпиливаем отмеченные излишки. Прибиваем гвоздями диагональную ногу к коньковой консоли, низ фиксируем уголками.
- Аналогично поступаем с остальными тремя накосами.
- Заполняем вальмовый скат нарожниками, предварительно примерив каждую деталь к положенному месту и отпилив излишки.
- Устанавливаем нарожники пятиугольных скатов.
По окончании работ стропила через одну прикручиваются проволочными скрутками к заложенным в стены деревянным пробкам или ко второму венцу, чтобы сильным порывом ветра конструкцию не сорвало.
Есть способ закладки скруток из отожженной проволоки в кладку еще в процессе строительства для последующего фиксирования стропильной системы. Поверх проволочной скрутки должно быть еще три ряда кирпичной кладки или два ряда пеноблоков.
По готовой стропильной системе укладывается обрешетка. В случае применения мягкой кровли, как в приведенном случае, в качестве покрытия обрешетку делают сплошной из дюймовки, фанеры или подобных плит. Между плитами или досками оставляют зазор в 3 мм. Под жесткие материалы обрешетку сооружают из бруска с рекомендованным инструкцией шагом.
Строительство сложных вальмовых крыш
Принцип устройства каркасов вальмовых крыш с более сложной архитектурой немногим отличается от приведенного примера. Последовательность работ точно такая же. Правда наслонные стропильные ноги все же разумней и надежней фиксировать с помощью врубок.
Крайне желательно использование опор под диагональные стропилины. И перед монтажом коньковой части устанавливаются опорные рамы с лежнем внизу и коньковым прогоном вверху. Еще изменение угла наклона скатов при опирании врубкой следует учесть на этапе проектирования.
Как построить более сложную стропильную систему для интересной вальмовой крыши смотрите на видео:
Стропильная система вальмового типа сложнее каркаса обычной двухскатной крыши, но разобраться с ее устройством можно. Четырехскатная конструкция во многих случаях предпочтительней, она интереснее смотрится как над домами, так и над беседками и прочими бытовыми постройками. Описанный вариант сооружения поможет освоить азы в деле возведения вальмовых конструкций, а при удачном результате продолжение обязательно последует.
Монтажные работы 
Монтажные работы 
Монтажные работы 
Монтажные работы 
Монтажные работы 
Монтажные работы 
При прочтении все выглядит просто и понятно, но на практике все оказывается сложнее. К счастью мы отказались от установки на беседку четырехскатной крыши, остановившись на асиметричной двухскатной. Но и ее-то без опыта еле поставили. Думаю, что останавливая выбор на вальмовой крыше, надо заранее знать мастеров, кто ее смонтирует. Если таковые есть в наличии — то тогда и ставить такой вариант.
У нас в доме есть эркер и это выглядит невероятно красиво, мне нравится этот элемент нашего дома, как снаружи так и внутри. Стропильную систему и собственно крышу нам устанавливали мастера профессионалы. Как отметил Петр, для не подготовленного и не опытного мастера это будет очень сложно и лучше воспользоваться услугами строителя со стажем.
Жаль что нельзя скопировать и распечатать, на стройке интернета нет… и чтобы работяги не напортачили, эту инфо хорошо-бы тыкать им в нос.
У меня 5 лет стажа работы строителем. Четырехскатная кровельная конструкция это, прежде всего, надежность. Конечно, обустройство вальмовой крыши не самое простое дело, но результат приложенных усилий того стоит. Всегда следую общим правилам: коньковый брус и стропильные элементы использую одной толщины, стропильные элементы и коньковую систему кровли заказываю из одного материала, использую брус только хвойных пород.
А и не надо тыкать в нос никому и ничего. Выбирайте сразу профи. Это дорого, но без косяков. А хотите дешево, строй сам.
Строим большой бревенчатый дом. Проектирую сам. От самостоятельной разработки проекта вальмовой крыши с разными углами наклона скатов отказался. Сложно + дополнительные условие — отсутствие стоек в центральной части для обустройства мансарды. Заказал в проектной организации. Позиционируют себя как профи на рынке крыш, мансард и т.п. Трехмерная графика — все дела.
В итоге многие детали и узлы перерабатывали по замечаниям заказчика. Расчет нагрузок был сделан очень условный и ненаглядный — пришлось проверять — исписал общую тетрадь задачками по сопромату. В итоге отказалиь от проектной деталировки (слава богу), собрали каркас по проекту с большими корректировками по месту и с дополнительными техническими решениями, со всеми запасами по прочности какие только можно.
Были и ошибки и серьёзные, получилось исправить. Потом пришла бригада кровельщиков делать фальцевую кровлю (где ж вы раньше были) и раскритиковали. Проетировщики прикрутили конструкцию крыши для каменного дома на бревенчатый. Хорошо, что не все их рекомендации воплотили в жизнь. Можно было проще и надежнее, как раньше делали, но в институтах этому не учат. Мастеров все меньше…
Несолько слов о нагрузках. нагрузки там серьёзные. Суммарный вес конструкции (крыша, перекрытие и стены мансарды) вместе с нормативной снеговой нагрузкой 200 ккв.м. получается 40 тонн для дома 12х12. Нагрузки при изгибе балок (стропил) — даже не главная пролема, это решается дополнительными прогонами, подкосами и затяжками если надо.
Главные проблемы с точки зрения нагрузок — продольные усилия (до 600 кг на стропило), нагрузки на потолочные балки — до 2.5 тонн на бревно и внешние стены: вследстве этого вероятность «выворачивания» верхних венцов сруба. Мауэрлат как на каменной стене не работает. Так что начертите план крыши, план стропильной системы и прикиньте распределение веса по наиболее нагруженным и отвественным элементам. Сопромат для этого не нужен.
Не знаю, какое дерево лучше выбрать для вальмовой стропильной системы. Составил проект как у вас описывается, рассчитал примерный расход материалов. Теперь встал вопрос цены. Это зависит от выбранной породы древесины. Подскажите наиболее подходящий вариант. Дешевое дерево не нужно предлагать. Именно прочное, чтоб на века крыша встала. А для покрытия хочу использовать классическую черепицу.
Стропильная система вальмовой крыши: особенности и калькулятор
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.
Стропильная система вальмовой крыши
Некоторых домовладельцев, ведущих самостоятельное строительство, возможно, отпугивает то, что стропильная система вальмовой крыши выглядит слишком сложной. Да, она, безусловно, не столь проста, как односкатная 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?
Согласитесь, что вальмовая крыша смотрится весьма привлекательно. Но эстетичность, которая она придает зданию – это отнюдь не главное достоинств подобной конструкции.
- Полное отсутствие вертикальных плоскостей делает такую крушу малоуязвимой в ветровой нагрузке. Если еще и величина уклона скатов незначительна – параметр ветрового давления на стропильную систему сводился к минимуму.
- «Сглаженность» форм на все четыре стороны делает такую крышу устойчивой вообще ко всем видам атмосферных осадков.
- С точки зрения энергосбережения, вальмовая крыша намного превосходит двухскатную конструкцию.
- Такую крышу значительно легче утеплить, разместив термоизоляционный «пирог» под скатами кровли. У двускатной крыши всегда имеются два проблемных фронтона, требующих особого подхода к утеплению и прекрасно «ловящие ветер».
- Удачное распределение нагрузок, обусловленное особенностью расположения основных, диагональных (угловых) и вальмовых стропил, обеспечивают высокую устойчивость всей системы к деформациям под действием внешнего приложения сил.
- Наконец, вальмовая крыша вполне может послужить и мансардой (при определённых углах уклона, безусловно). В любой их скатов может врезаться мансардное окно.
Недостаток у такой системы – это относительная сложность конструкции. Кроме того, на небольших по размеру зданиях и при малых углах уклона крыши чердачное помещение становится невместительным и малопригодным для полезного использования, особенно если система стропил потребует дополнительного усиления подкосами, стойками и т.п.
Очевидно, что недостатки – достаточно условны, и их вполне можно свести к минимуму. А вот количество достоинств – впечатляет, что и способствует постоянному росту популярности вальмовых крыш.
Основные конструктивные особенности вальмовой крыши
Итак, что собой представляет вальмовая крыша с конструктивной точки зрения.
Это – четырёхскатная конструкция. Два ската, проходящие вдоль длинно стороны здания, имеют форму трапеции, верхняя сторона которой является коньком, а боковые ребра расходятся от него к углам здания. С обеих фронтонных сторон скаты имеют форму равнобедренного треугольника, который своей вершиной упирается в крайнюю точку того же конька.
Так выглядит классическая четырёхскатная вальмовая крыша
Теперь, если виртуально аккуратно снять с крыши кровельное покрытие, убрать, чтобы не мешали рассмотрению, стены дома, то откроется примерно такая картина – собственно. Сама деревянная конструкция вальмовой стропильной системы.
Базовая схема вальмовой стропильной системы.
Теперь познакомимся с самыми основными конструктивными элементами вальмовой стропильной системы.
Основные элементы стропильной системы вальмовой крыши
1 – мауэрлат – мощный деревянный брус, закрепленный по периметру верхнего торца стен дома. Является базовой основой для установки стропильной конструкции.
2 – коньковый брус (прогон). Должен располагаться строго по продольной оси дома, на высоте от уровня перекрытия, зависящей от запланированной крутизны скатов крыши.
3 – центральные основные стропила. Располагаются с расчётом опоры на мауэрлат и на края конькового прогона. Всего таких стропил – 4 штуки, по два на каждый боковой скат.
4 – центральные вальмовые стопила. Расположены строго по оси конька, делят треугольный вальмовый скат ровно пополам. Общее количество – две штуки.
5 – угловые или диагональные стропила (иначе – накосные ноги). Опираются на угол мауэрлата и на оконечность конькового прогона. Самые длинные из всех стропильных ног. Общее количество – 4 штуки. Таким образом, на каждом конце конька сходится по пять стропил – два основных центральных, одно центральное вальмовое и два диагональных (накосных).
6 – промежуточные стропила. Устанавливаются по боковым скатам между центральными стропилами, имеют такой же размер, опираются так же — на мауэрлат и на коньковый прогон. Количество зависит от выбранного шага установки. При маленькой длине конька могут и вовсе отсутствовать.
Конек на этой вальмовой крыше настолько короткий, что необходимости в промежуточных стропилах просто нет
7 – укороченные стропила. Устанавливаются по боковым трапециевидным скатам между центральным стропилом и углом крыши. Опираются на мауэрлат и на накосные (диагональные) ноги. Количество зависит от шага установки. Длина деталей меняется – уменьшается по мере приближения к углу системы.
8 – укороченные стропила вальмового ската (нарожники). Расположение, количество и размеры в целом аналогичны с боковыми укороченными стропилами.
Это был показан простейший, базовый вариант стропильной вальмовой конструкции. На практике же, когда крыша возводится над жилым домом, приходится прибегать к усилению, то есть установке дополнительных элементов:
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 уклон: 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).
Диаграмма углов крутизны крыши и допустимые минимальные уклоны для различных типов кровельного покрытия
Стрелками показаны нижние предельные границы уклона для различных типов кровельного покрытия. Первые три пункта нас в данном случае не интересуют – они относятся к плоским крышам.
| № | Величина уклона | Тип применяемого покрытия (минимальный уровень уклона) |
|---|---|---|
| 4 | ≈ 9° 1:6,6 или 15 % |
Рулонные битумные материалы – не менее двух слоев, наклеенных на мастику горячим способом. Допускается использование определенных типов профнастила или металлочерепицы (в соответсвии с параметрами, установленными производителем). |
| 5 | ≈ 10° 1:6 или 17% |
Асбестоцементный волновой шифер усиленного профиля. Еврошифер (однулин). |
| 6 | ≈ 11÷12° 1:5 или 20 % |
Мягкая битумная черепица |
| 7 | ≈ 14° 1:4 или 25 % |
Плоский асбестоцементный шифер усиленного профиля. Профнастил и металлочерепица. |
| 8 | ≈ 16° 1:3,5 или 29 % |
Металлическая кровля с фальцевым соединением. |
| 9 | ≈ 18÷19° 1:3 или 33 % |
Шифер асбестоцементный волновой обычного профиля |
| 10 | ≈ 26÷27° 1:2 или 50 % |
Натуральная керамическая или цементная штучная черепица, композитные полимербетонные, сланцевые плитки. |
| 11 | ≈ 39° 1:1,25 или 80 % |
Кровельное покрытие из дранки, щепы, натурального гонта. Камышовая кровля |
Есть еще один нюанс. Вальмовая крыша, как мы видели, предполагает наличие трапециевидных и треугольных скатов. При использовании листового кровельного покрытия неизбежны будут немалые потери материала на раскрое – могут доходить до 30%. Оптимальным видится вариант с мягкой битумной черепицей или с использованием штучных кровельных материалов. Впрочем, опять же, все решает хозяин дома.
После того как угол уклона ската будет выбран, уже несложно определить высоту конька, к которому сойдутся центральные и промежуточные стропила.
Определение высоты конька вальмовой крыши
У нас известна ширина дома D. Конек располагается строго по продольной оси, то есть на расстоянии d = D/2. С углом α также определились. Высота конька, таким образом, определяется следующим соотношением:
h = d × tg α
Чтобы не заставлять читателя тратить время на поиски таблицы тангенсов — ниже размещен калькулятор для проведения расчета высоты конька.
Длина конькового прогона
Определяем длину и расположение конькового бруса (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.
«Классическое» расположение конькового прогона
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 2d, 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.
Коньковый прогон на стойках, усиленных диагональными подкосами.
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.
Определяем необходимую 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
Понятно, что промежуточные стропила, опирающиеся также на коньковый прогон, будут иметь точно такие же размеры.
Подрезка стропильных ног для соединения в коньковой части
Для соединения стропил на коньковом прогоне они могут подрезаться под углом β, который равен:
Β = 90° — α
Стропильные ноги примыкают с обеих сторон к коньковому прогону
Способ соединения, впрочем, может быть разным, например, внахлест стропильных ног с размещением конькового прогона снизу – это учитывается при расчете размеров и самих стропил, и высоты стоек под коньковый прогон. Исходят из того, что высшую точку конька в таком случае формирует верхнее пересечение стропильных досок.
Крепление стропильных ног над коньковым прогоном.
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. Как устанавливается мауэрлат – в отдельной публикации нашего портала. А еще одна статья посвящена основным правилам крепления стропил на мауэрлате .
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.
Расчет длины удлинения стропил (рабочей длины кобылок) для формирования карнизного свеса
Если известна планируемая ширина карнизного свеса k и угол уклона кровли α, то параметр ΔL несложно определить по формуле:
ΔL = k / cos α
Калькулятор расчета удлинения стропил на карнизный свес
Теперь, чтобы узнать общую длину стропильной ноги, останется лишь просуммировать полученные значения L и ΔL.
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.
Диагональные стропила или накосные ноги – самые длинные из всех
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.
Прямоугольный треугольник с гипотенузой – диагональным стропилом
Lд = √ (L² + 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 (бруса) для их изготовления и шагом установки. Это величины – взаимосвязанные, и зависят от предполагаемых нагрузок на конструкцию крыши.
Пришла пора определиться с сечением материала для стропильных ног и с шагом установки промежуточных стропил
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?
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.
Шаг установки и длина укороченных стропил (нарожников)
После установки центральных, диагональных и промежуточных стропил остаются «незаполненными» треугольники, примыкающие к накосным ногам. Они в нашем случае абсолютно равны по размерам. Здесь подразумевается установка укороченных стропил или нарожников.
Расположение укороченных стропил основного ската и нарожников — вальмового
Укороченные стропила (нарожники) устанавливаются строго параллельно центральным, но крепятся верхним концом уже не на коньковый прогон, а на подкосную ногу. Соответственно, по мере приближения к углу стропильной системы их длина уменьшается.
Шаг установки их может соответствовать шагу промежуточных стропил, но это не является обязательным. Гораздо удобнее разделить длину незаполненного участка мауэрлата на несколько равных участков – так проще будет определиться с длиной заготовок.
Рассмотрим на примере:
Боковая проекция углового участка стропильной вальмовой системы
2 – коньковый прогон;
3 – центральное и промежуточное стропила;
4 – диагональное стропило;
5 –укороченные стропила.
В данном случае оставшийся участок был разделен на три одинаковых отрезка, то есть предусматривается установка двух укороченных стропил. Длину каждого из них несложно определить, руководствуясь правилом подобия треугольников.
Длина центрального стропила L— известна. Основание второго треугольника ровно на треть меньше базовой длины d, таким образом, и длина первого укороченного стропила L1 будет также на треть короче.
L1 = ⅔ × L
Аналогично — и со вторым стропилом:
L2 = ⅓ × L
Если планируется установка трех стропил, то участок делится на четыре отрезка, четырех – на пять, и т.п.
Обратите внимание: несмотря на то, что треугольники по обе стороны диагонального стропила абсолютно одинаковые, количество укороченных стропил (нарожников) на боковом и вальмовом скате может различаться. Например, как показано на рисунке ниже, с боковых скатов устанавливается по две ноги, а с вальмовых – по три нарожника.
Схема крепления укороченных стропильных ног и нарожников на диагональном стропиле
Это удобно еще и с той точки зрения, что укороченные ноги не пересекаются в одной точке на диагональном стропиле. В противном случае были бы сложности в креплении, да и сама накосная нога не будет ослабляться из-за слишком большого количества крепежных элементов на ограниченном участке.
Обратите внимание еще на один нюанс. Рекомендуется к брусу накосного стропила с обеих сторон закрепить черепные бруски (сечением 50×50 мм). Это дает сразу две выгоды.
- Во-первых, сам профиль накостного стропила приобретает тавровую форму, что способствует увеличению жёсткости конструкции, ее сопротивляемости на изгиб. Для диагональных ног – это особо важно.
- Во-вторых, предельно упрощается прочное крепление укороченных стропил на накосной ноге. Дело в том, что здесь необходима подрезка стропил и по высоте, в соответствии с углом уклона крыши, и по ширине (под углом 45°) – для плотного прилегания к накосной ноге. Сделать это идеально точно без соответствующего опыта – непросто. А при наличии черепного бруска небольшие ошибки нивелируются, так как закрепляемые ноги получают еще и дополнительный упор снизу.
В связи с тем, что длина укороченных стропил последовательно уменьшается, сечение бруса для них может быть, в целях экономии, несколько уменьшено – это несложно рассчитать по тому же алгоритму, что приведен выше. Однако, довольно часто все стропильные ноги, без исключения, выполняют из одного типа материала.
При расчете длины укороченных стропил следует иметь в виду, что если они задействуются для создания карнизного свеса, то величина удлинения (расчет которой приводился выше) у них остаётся точно такой же, как и у центральных и промежуточных стропильных ног.
Материал и размеры дополнительных элементов системы
Выше были рассмотрены основные, определяющие элементы стропильной системы вальмовой крыши. Как уже говорилось, она может дополняться другими деталями, в зависимости от необходимости повышения ее прочности и стабильности, например, если расчетная длина стропил превышает допустимые величины, и приходится прибегать к сращиванию бруса или досок.
Основные усиливающие элементы были упомянуты и показаны на иллюстрациях в начале публикации. Размеры определятся по конкретному месту – здесь никаких точных зависимостей нет – исходят из соображений максимальной прочности конструкции, но безусловно, в рамках разумного, так как перенасыщение ее усилением приводит к избыточному весу всей системы и прямо противоположному эффекту.
Осталось определиться с материалом для их изготовления. Ниже приведена таблица, в которой указаны рекомендуемые пиломатериалы для различных дополнительных деталей системы.
| Основные элементы стропильной системы | Сечение пиломатериала, мм |
|---|---|
| Мауэрлат | Брус 100×100, 100×150, 150×150, а иногда и более. |
| Стропильные ноги | Доска или брус с сечением по результатам указанных выше расчетов нагрузки |
| Прогоны, лежаки, коньковый брус | Брус 100×100, 100×150, 100×200. |
| Затяжки (ригели) | Доска 50×100, 50×150. |
| Стойки, детали шпренгельной опоры | Брус 100×100, 150×150. |
| Подкосы, кобылки | Доска 50×100. |
| Ветровые, торцевые и подшивные доски, ветровая балка | Доска 20×100, 25×150. |
| Обрешетка | Доска 25 ×100, 25×150 мм. Для сплошной обрешетки — фанера или ОСП от 12 до 15 мм |
Шаг обрешетки выбирается в зависимости от типа выбранного кровельного материала и угла наклона скатов. Для мягкой битумной черепицы в любом случае должна быть выполнена сплошная обрешетка из влагостойкой фанеры или ОСП.
Какова будет общая площадь кровельного покрытия?
Осталось разобраться еще с одним вопросом – сколько составит общая площадь крыши. От этого зависит, какое количество кровельного материала, фанеры (ОСП) для сплошной обрешётки, утеплителя, рулонных пленочных и других материалов придется приобретать для завершения строительства крыши.
Схема для расчета площади вальмовой крыши
Еще раз вспомним, что вальмовая крыша – это два трапециевидных ската, и два треугольных. Причем и у трапеции, и у треугольника – одинаковая высота, равная:
ΣL = L + ΔL,
то есть расчетная длина стропила плюс удлинение для создания карнизного свеса.
Ширина здания – D. Прибавим к нему с каждой стороны ширину карнизного свеса k, и получим основание вальмового треугольника.
Площадь треугольной вальмы:
sв = ½ × ΣL × (D + 2 k)
Так как вальмовых скатов – два, их суммарная площадь:
Sв = ΣL × (D + 2 k)
У трапециевидного ската высота такая же. Нижнее основание равно длине дома В плюс две ширины карнизного свеса k. Верхнее основание, то есть длина конькового пролета, как мы помним, равно В – (2 × d) = B — D
Вычисляем площадь одной трапеции:
sт = ½ × ΣL × ((В + 2 k) + (В – D))
Для двух скатов получается:
Sт = ΣL × (2 В + 2 k– D)
Осталось только просуммировать и упростить выражение:
Σ S = Sв + Sт = ΣL × (D + 2 k) + ΣL × (2 В + 2 k– D) = Σ L × (2 В + 4 k)
Это – точное значение площади вальмовой крыши с классическими пропорциями заложения конькового прогона.
Для удобства вычислений предлагаем воспользоваться калькулятором – он это выполнит быстро и точно:
Калькулятор расчета площади вальмовой крыши
Итак, надеемся, что читатель получил достаточно полное представление о стропильной системе вальмовой крыши. Можно самостоятельно провести основные расчеты, чтобы оценить сложность задуманной конструкции и ее материалоемкость. Браться ли за самостоятельное возведение – вопрос спорный, так как без наработанных плотницких навыков в данном случае не обойтись. Надо или быть совершенно уверенным в своих возможностях, или заручится помощью опытных помощников.
В завершение публикации – весьма познавательное видео, которое должно дополнить информацию о конструкции вальмовой стропильной системы:
Стропильная система четырехскатной крыши
В практике строительства встречается два основных вида стропильной системы четырехскатной крыши:
- стропильная система вальмовой крыши
- стропильная система шатровой крыши
Обратите внимание
Вальмовая крыша – это крыша, состоящая из двух скатов в форме трапеции (вдоль более длинных противоположных стен) и двух скатов в форме треугольников (вдоль бюолее коротких противоположных стен).
Шатровая же крыша, как правило, строится на строениях с четырьмя одинаковыми стенами (основание здания – квадрат), или над отдельными частями здания имеющими форму квадрата.
Рассмотрим эти виды стропильных систем подробнее.
Особенности стропильной системы четырехскатной крыши (вальмовой)
Стропильная система четырехскатной крыши отличается от других систем наличием особых элементов конструкции: накосных стропил и наружников. О них мы и поговорим подробнее.
Накосные стропила
Для всех четырехскатных крыш характерно наличие в составе стропильной системы особенных – накосных стропил, которые направлены к углам здания. Их еще называют диагональными.
Как элемент, несущий гораздо большую нагрузку, чем обычное стропило, накосные стропила, как правило, монтируют из двойного бруса (доски).
Обратите внимание
При этом я придерживаюсь правила, что стык (место сращивания) подпирается стойкой, установленной на расстоянии, составляющем 0.15 от длины пролета. При этом стойка должна располагаться на расстоянии 1/4 длины накосного стропила от конькового узла.
Нарожники
Еще одна особенность стропильной системы вальмовой крыши – наличие нарожников – более коротких стропил, в отличие от обычных. Они всегда опираются на накосные стропила своим верхним концом. Чтобы равномерно распределить нагрузку на диагональные стропила от нарожников, я их монтирую таким образом, чтобы нарожники двух разных скатов соединялись с диагональным стропилом в разных точках.
Если диагональные стропила длиннее 7,5 метров, то не помешает дополнительная стойка – я устанавливаю ее обычно под нижнюю часть (на 1/4 длины) стропила. Опираться она может на балку перекрытия (если балка рассчитана на такую нагрузку) или шпренгель – балку, лежащую на смежных стенах в углу здания.
Обратите внимание
Шпренгель можно усилить подкосами – такая конструкция называется шпренгельная ферма.
При длине пролета более 9 метров, я ставлю еще одну стойку. Нагрузки при таких размерах весьма значительны, поэтому в случае деревянного перекрытия под центральную стойку я кладу еще одну, дополнительную, балку перекрытия.
Советую прочитать:
Виды крепления накосных стропил
Крепление накосных стропил к коньку бывает двух видов:
1. В случае, когда выполняется один коньковый прогон – я стыкую стропила, выполнив двойной срез (под прямым углом), и креплю их на консоли прогона
2. В случае конструкции с двумя прогонами – вначале на консоли прогона устанавливаю шпренгель со стойкой, которая и становится основанием для упора накосных стропил (если стропила из досок). Если же стропила из брусьев – к основным стропилам трапециевидных скатов в коньке прибиваю прибоину – короткую толстую доску — и уже на нее опираю диагональные стропила.
Одной из разновидностей вальмовой крыши является так называемая датская крыша. В такой конструкции прибоина выполняется из более длинной доски или бруса и крепится гораздо ниже конька. Тогда накосные стропила монтируются в местах стыков прибоины и основных боковых стропил.
При этом торцевые скаты также получаются трапециевидными, а в верхней части образуется вертикальная плоскость, где можно установить окна для освещения чердака. Такая крыша всегда была очень популярна у строителей.
Особенности стропильной системы четырехскатной крыши (шатровой)
Главное отличие шатровой крыши от остальных – у нее нет конькового прогона. Все четыре накосных стропила упираются и соединяются между собой в одной точке – вершине «шатра».
Если конструкция здания позволяет установить центральную стойку – всю стропильную систему я тогда монтирую из наслонных стропил, что упрощает задачу и снижает нагрузку на элементы кровли.
В противном же случае стропильная система собирается из висячих стропил – тогда мне приходится в обязательном порядке включать в конструкцию затяжки, дополнительные стойки и другие элементы.
Основные стропила (центральные) монтируются от вершины стропильной системы к стенам, под прямым углом. Нарожники устанавливаю параллельно им, предварительно усилив накосные стропила черепным брусом. Можно обойтись и без него – тогда нарожники врубаются в накосные стропила или подрезаются под плоскость стропил и пришиваются гвоздями. И в том и другом случае стропильная система теряет в прочности и для больших зданий непригодна.
Обратите внимание
При больших размерах накосных стропил, я, как и в случае с вальмовой крышей, в углах строения устанавливаю шпренгели или шпренгельные фермы, усиливающие несущую способность конструкции крыши.
Мауэрлат в данном случае, не обязательно устраивать по всему периметру – достаточно уложить полутораметровые отрезки под основные несущие элементы.
Общие правила монтажа стропильных систем четырехскатных крыш
Так как основой стропильных систем четырехскатных крыш являются накосные (диагональные) стропила, при монтаже несущих элементов необходимо соблюдать несколько общих правил:
- Накосные стропила, несущие удвоенную нагрузку должны исполняться из удвоенного строительного материала, применяемого для остальных элементов стропильной системы.
- Сростка частей накосных стропил всегда расположена в местах наибольшей нагрузки (верхняя четверть стропила) и усилена вертикальными стойками или подкосами, перпендикулярными по отношению к стропилам.
- Чтобы не ошибиться с размерами накосных стропил в местах формировании свеса, лучше оставить некоторый запас, который всегда можно подрезать.
- Наиболее ответственные узлы крепления накосных стропил усиливают дополнительно скруткой из металлической проволоки (катанки) или элементами металлического перфорированного крепежа.
Таким образом, стропильные системы четырехскатных крыш – конструкции более сложные в сравнении с двускатными, и требуют профессиональной подготовки для их монтажа.
Мои сотрудники – хорошо подготовленные работники, имеющие богатый опыт строительства таких крыш – сделают свою работу быстро и безукоризненно. Звоните: +7 (495) 795-82-20
Я, при необходимости готов лично выехать на место для проведения консультации и разрешения всех вопросов еще до начала строительства.
Система стропил на вальмовой крыше: устройство и конструкция узлов
Не только внешний вид, но и конструкция кровли имеет ключевое значение при возведении любого здания. Именно крыша защищает всю конструкцию от попадания влаги, обеспечивая при этом термическую защиту. Сегодня большой популярностью пользуется такой вариант кровельной конструкции, как вальмовая крыша. Стропильная система вальмовой крыши отличается долговечностью, надежностью и многообразием конструкций. Такая крыша отлично подходит для строений с мансардой, так как легко решает проблему размещения мансардных окон.
Конструкция кровли имеет четыре ската, при этом торцевые скаты (вальмы) простираются от конька до карниза и имеют треугольную форму. Оставшиеся два ската имеют трапецеидальную форму. Преимущества скатной вальмовой крыши в том, что она позволяет экономично расходовать материалы и получается достаточно эстетичной. Однако, монтажные работы по сравнению с другими типами кровли, наиболее трудоемкие.
При монтаже вальмовой крыши можно использовать один из двух видов стропил:
- промежуточные: угловые (нарожники) и центральные (рядовые);
- диагональные (накосные).
Виды вальмовых стропильных систем
Стропильные элементы такой крыши могут делиться по способу монтажа на висячие и наслонные. В первом случае, система стропил при производстве представляет некоторые сложности, а долговременное использование сопряжено с хлопотами при ремонтных работах. Чаще всего, эти системы устанавливаются на стеновые внешние проемы, поскольку в них отсутствуют внутренние аналоговые системы. Наслонный тип стропильной системы является более экономичным, выверенным и конструктивным. Обычно такие комплексы применяют в сооружениях с конструкциями опорного вида (столбы) или в сооружениях, имеющих среднюю стену несущего вида.
Если в постройке имеются добавочные опорные конструкции, то это позволяет сделать еще длиннее участок пролета, оснастив его стропилами наслонного типа. Это особо актуально при монтаже четырехскатных крыш, имеющих наклон плоскости до 35°.
Устройство стропильной системы вальмовой крыши включает в себя:
- накосные элементы, которые устанавливаются по направлению к углам проемов стен или по диагонали;
- трапеции элементов ската;
- нарожники;
- стойки и подкосы;
- ригели;
- лежни и прогоны;
- шпренгели.
Диагональные накосные стропила для вальмовых крыш крепятся одним краем в нижнюю опору стропильной конструкции или в балку, продолжающую ее, а другим краем накосные стропила крепятся к другой паре стропил. Данные элементы для крыш такого типа по линейным размерам несколько больше, чем привычные комплексы. Поэтому на них приходится больше силового воздействия, ведь они одновременно являются упором для нарожников.
Нарожники – это комплексы из стропил, которые укорочены по длине. Их фиксируют на накосные стропила в одной точке опоры, при этом другая точка опоры закрепляется на нижнюю опору. Если ширина здания превышает 4,5 метра, то стропильные компоненты компонуют по длине сразу несколькими элементами. Таким образом, они становятся составными изделиями. Чтобы снизить линейные размеры, можно использовать подкосы и стойки. Такой подход к монтажу кровли позволяет строить ее практически без каких-либо распорок, однако в коньковом устройстве крыши, где элементы поддерживают друг друга, возможно применение распорок. В данном варианте нужно использовать ригельные устройства.
Чтобы предотвратить появление распоров в местах взаимодействия плоскостей стропильных элементов с нижней опорой, делается горизонтальный уровень. В этих случаях можно использовать два вида взаимодействия с нижней опорой:
- на балку, которая врезана в дополнительный брус, расположенный на нижней опоре;
- непосредственно на нижнюю опору, на обвязку верхнего типа или на верховые венцы.
Нецелесообразно врезаться непосредственно в нижнюю опору, поскольку от этого она теряет прочность. Ведь именно лежень играет для подкосов и стоек роль опор. Лежень монтируют на внутренний проем стены или на небольшие кирпичные столбы, которые имеются на перекрытии. Практикуется также крепить лежень методом подгона подкладок, изготовленных из дерева в горизонтальной плоскости перекрытия. Последний способ горизонтального подгона в верхней части лежня позволяет существенно упростить монтаж прогонов и стоек.
Какой бы из вариантов использования лежня при укладке вы не выбрали, необходимо на первом этапе осуществить гидроизоляцию рулонного типа. Если вы выбрали вариант, когда лежень укладывается на кирпичных небольших столбах, то его сечение может доходить до 100×150 мм. Если лежень укладывается на перекрытие или стеновой проем, то его высота может быть на 10, а то и на 5 см ниже. Лежень будет не нужен, если вы выбрали монтаж системы стропил без подкосов на крыше. В этом случае, можно будет обвязать так называемыми схватками нижнюю часть стоек.
Балку, которая состоит из опорных элементов и располагается параллельно нижней опоре, принято называть прогоном. Главная задача этого элемента стропильной системы привнести в конструкцию дополнительную прочность. Прогон в этом случае должен располагаться таким образом, чтобы у него была дополнительная подпора. Самой оптимальный длиной между прогонами и нижней опорой считается расстояние, не превышающее 4,5 м.
Использование прогонов в общей стропильной системе, прежде всего, связано с ее конструктивными особенностями. Это обусловлено наличием перекрытий и стеновых проемов, которые позволяют реально закрепить прогон на расположенный продольно, по отношению к нему, стеновой проем или на крепящую потолок балку. В качестве дополнительного усиления необходимо монтировать шпренгеля, учитывая при этом расстояние линейной величины пролета, который необходимо усилить стропильными конструкциями. Изготавливаются шпренгеля из бревна или бруса. Накосные стропила, расположенные по диагонали через стойку, усиливают нагрузку, которая трансформируется на шпренгель.
Опоры системы стропил вальмовой крыши
Выбор системы оформления крыши напрямую зависит от материалов, которые использовали при строительстве здания. В различных типах домов этот стропильный комплекс может опираться на разные плоскости, включая:
- на верховые венцы в домах из рубленного или брусчатого дерева и из клееного бруса;
- на обвязку, которая формируется сверху в домах каркасного типа из дерева;
- на нижние опорные брусья в домах из кирпича и камня.
Линейная величина длины расположенных диагонально накосных стропил, чаще всего превышает длину брусьев стандартного типа. Чтобы достичь необходимой длины для этого стропильного элемента, необходимо сращивать брусья. Все стыки при сращивании нужно усиливать подпорой под стойки или подкосы. Технология сращивания брусьев в длину осуществляется так, чтобы стыковой узел получился по длине в точке 0,15×h, где h обозначает высоту стропила, т.е. расстояние между двумя опорами.
Рассчитывать линейную длину брусьев нужно с учетом общего количества опорных конструкций. Сращивание элементов стропил производят непосредственно техникой прируба косого типа, после чего на место стыковки двух соединенных стропил, устанавливается стяжка болтами 12-14 мм.
Различные способы крепления нарожника
Чтобы сформировать жесткое крепление нарожника к детали стропильной системы, нужно подпилить верхний край этого элемента в одной плоскости с накосными стропилами, усилив место соединения гвоздями. Чтобы увеличить несущий момент всей стропильной системы крыши, можно применить следующий вариант – усилить с двух сторон нижнюю плоскость стропильного элемента брусками размером 50×50 мм. На этих брусках следует размещать нарожники с учетом того, чтобы они не соприкасались с обеих сторон в одной точке.
Важным вопросом при возведении построек с подобной кровлей будет выбор правильной древесины, из которой впоследствии будет изготовлена стропильная система вальмовой крыши. Для этих целей отлично подходят такие сорта древесины, как лиственница или сосна.
Для монтажа качественной крыши следует использовать хорошо просушенное дерево, которое в процессе подготовки пропитывается качественным антисептиком.
Расчет вальмовой крыши
Чтобы вся конструкция, включая стропильную систему, была абсолютно безопасной, надежной, долговечной и привлекательной, необходимо правильно осуществить расчеты, позволяющие выполнить грамотную разметку, исключая погрешности. При этом, нужно провести помимо вычисления параметров стропил, необходимые размеры всех других кровельных элементов, применяемых в данном строении. Разметка должна проводиться предельно точно с обозначением тех мест, где впоследствии будет проводиться фиксация стропил. Данная разметка включает в себя отметки двух ключевых точек на нижней обвязке строения (мауэрлаты) и по центру бруса конька. Именно здесь будут уложены центральные стропила.
Использовать для возведения стропильной системы необходимо доски толщиной 50 мм, учитывая при этом, чтобы такая доска выдержит совокупные нагрузки ветра, снега и собственной массы.
Привлечение специалистов
Каждое жилое строение отличается габаритами, которые напрямую влияют на конструкцию стропильной системы крыши данного типа, а также на количество подкосов, стоек и других сопутствующих элементов. Если вам предстоит собственными руками возводить дом дачного типа, то все расчетные измерения стропильной системы лучше доверить специалистам, впрочем, как и монтаж такого сложного типа кровли.
Профессионалы смогут «про запас» увеличить стандартные параметры прочности крыши, которая уже точно не подведет долгие годы. Эта услуга не из дешевых, поэтому экономить на ней не советуем. Учтите, приступая самостоятельно к работе над монтажом четырехскатной крыши, что внутренняя стропильная система монтируется сложнее, чем расчет, сборка, установка двухскатной системы кровли.
Именно специалисты, привлеченные к возведению вальмовой крыши, будут иметь в наличии весь необходимый арсенал инструментов, а главное опыт, позволяющий грамотно и быстро осуществить все работы по монтажу крыши данного типа.