О стропильной системе вальмовой крыши

О стропильной системе вальмовой крыши

Крыша в любом здании выполняет чрезвычайно важную функцию.
Ведь именно крыша защищает здание от ветров, атмосферных осадков, попадания прямых солнечных лучей.
Наличие надежной крыши – это залог того, что люди, которые находятся в доме, и все их имущество находятся в безопасности.
Поэтому очень важно правильно спланировать и соорудить крышу.
Одной из самых востребованных конструкций кровли является вальмовая крыша.

В классическом виде такая крыша использовалась ранее при строительстве многоэтажных многоквартирных домов.
Однако в последнее время вальмовая крыша все чаще и чаще используется при строительстве загородных коттеджей

Конструктивные элементы вальмовой крыши

Устройство стропильной системы вальмовой крыши предполагает наличие следующих элементов:

Элементы вальмовой кровли

1. Стропильные ноги (стропила) – основные несущие конструкции (имеются только у прямоугольных вальм), представляют собой наклонные балки, опирающиеся одним концом на мауэрлат, а другим на коньковый ригель.
2. Нарожники – стропильные ноги, опирающиеся верхним и нижним концом на накосные ноги. В качестве нижней опоры часто выступает и мауэрлат. Эти элементы являются основными конструктивными частями квадратной вальмовой кровли. При прямоугольной форме здания в плане используются совместно с обычными стропилами, шаг и сечение совпадают.
3. Накосные ноги – диагональные стропила, образующие торцовые скаты. В нижней точке они опираются на угол здания. Имеют обычно большее сечение, чем рядовые стропильные ноги. На них опирают нарожники.
4. Коньковый ригель – горизонтальная балка, располагающаяся в центральной части здания (отсутствует при квадратной форме строения). Конструкция вальмовой крыши предполагает наличие по нее стоек (при двускатной кровле опирание происходит на фронтоны). Является верхней опорой для наклонных балок.
5. Мауэрлат – балка, устанавливаемая по обрезу стены с внутренней стороны. Обеспечивает нижнюю опору для стропил, равномерно распределяет по стенам вертикальную составляющую нагрузки и воспринимает горизонтальную (распор). В брусовом или бревенчатом доме мауэрлатом служит верхний венец стеновой конструкции.
6. Подкосы – наклонные стойки, подпирающие стропила, накосные ноги или ригель. Промежуточные опоры позволяют уменьшить сечение несущих элементов. Стропильная система вальмовой крыши предполагает установку подкосов под углом 60 или 45 градусов относительно горизонтальной плоскости.
7. Стойки – вертикальные промежуточные опоры.
8. Шпренгели – горизонтальные балки, диагонально укладываемые в угол здания. Они обеспечивают опору под стойку, установленную для подпирания накосной ноги. Такая конструкция передает нагрузку на перпендикулярные стены и используется, когда нет возможности установить стойку на перекрытие. Например, посередине железобетонной плиты устанавливать опорную стойку нельзя, поскольку плита выдерживает определенную нагрузку, в которой главной составляющей является масса мебели, оборудования и людей.
9. Схватка – горизонтальный элемент, который стягивает стропила не давая им разъезжаться, может располагаться в уровне мауэрлата или выше.
10. Обрешетка – доски или бруски небольшого сечения, укладываемые перпендикулярно стропилам поверх них. Служат основанием для кровельного материала. Вальмовая крыша своими руками часто возводится с установкой разреженной обрешетки (через одну доску), но нужно помнить, что в особо ответственных местах (ендовы, карнизы) обрешетка выполняется сплошной.
11. Контробрешетка – бруски или доски небольшого сечения. В конструкции кровли используются не всегда. Устанавливаются поверх стропильных ног, параллельно им под обрешетку. Нужны, чтобы приподнять обрешетку над утеплителем между стропилами, обеспечивая тем самым необходимый вентиляционный зазор.
12. Кобылки – доски, прикрепляемые к нижнему концу стропил, обеспечивающие необходимый вылет карниза.

Некоторые из этих элементов отсутствуют в конструкции простой крыши, обязательными конструкциями для вальмы являются:

• нарожники;
• накосные ноги;
• мауэрлат;
• обрешетка.

Создание чертежа стропильной системы вальмовой крыши

Перед началом возведения любой кровли нужно проделать множество предварительной работы. И, наверное, самой главной задачей будет создание чертежа системы вальмовой крыши. Именно от правильности выполнения этой работы будет зависеть быстрота и точность монтажа. Для составления чертежа нужно дополнительно выяснить множество параметров и характеристик будущей конструкции. А как это сделать будет рассказано чуть ниже.

Измеряем габаритные данные строения

Самый первый параметр, от которого будут отталкиваться все остальные расчеты – это размеры самого дома. От этой характеристики будет многое зависеть, а именно:

• высота расположения конька;
• длина ската;
• угол наклона;
• количество необходимого материала.

Если у вас есть проект дома, то выяснить его размеры будет несложно. Для этого достаточно посмотреть на чертеж. Если проекта нет или дом построен с небольшими отклонениями от него, то за измерение нужно взяться самостоятельно. Для дальнейших расчетов четырёхскатной кровли вам понадобится узнать длину и ширину строения, а также высоту стен.

Выбор оптимальной высоты крыши

После того, как габариты дома вам известны, можно приступать к следующим вычислениям. Первое из них – это выбор оптимальной высоты крыши. При этом нужно учитывать следующее:

• будет ли использоваться чердачное помещение. Если да, то высота должна быть больше, чтобы пространство было достаточно;
• размеры самого дома. Слишком высокая крыша может существенно ухудшить внешний вид всего строения;
• нужный угол уклона ската. Чем выше будет крыша, тем этот параметр будет больше.

Лучше всего производить подобные расчеты после определения угла наклона ската. Именно так чаще всего и поступают строители. В этом случае высота крыши будет равна половины ширины дома умноженное на тангенс угла наклона ската.

Выбор угла наклона ската вальмовой кровли

В проектировании крыши все параметры должны быть просчитаны и выверены. То же самое относится и к углу наклона ската. Здесь специалисты рекомендуют принять во внимание следующие факторы:

Как вычислить угол ската крыши и рассчитать ее монтаж

• в первую очередь нужно учитывать погодные условия в вашем регионе. Если угол наклона небольшой, то на нем скопится много снега зимой, но при этом кровля не будет испытывать большие ветровые нагрузки. При большом угле все зеркально наоборот;
• также учитывается, и какой кровельный материал будет использоваться. Каждый производитель определяет свой минимальный угол наклона, при котором его продукция будет работать наиболее эффективно.

Самым оптимальным вариантом считается величина, лежащая в пределах от 20 до 45 градусов. При этом угол наклона основных скатов и вальмы может отличаться. Также наклон выбирается в зависимости от того, будет ли использоваться чердачное помещение. Чем круче кровля, тем меньше свободного пространства под ней останется.

Выбираем точки (шаг) установки стропилин

После определения угла наклона ската и высоты всей конструкции можно переходить к следующему этапу планирования. Самым важным элементом любой крыши являются стропила. Именно они будут выдерживать все нагрузки. Чтобы весь вес стропила выдержали, нужно правильно подобрать шаг их установки.

Как правильно подобрать шаг установки стропил

Но тут многое будет зависеть от другого параметра, а именно от сечения используемых деревянных брусков или досок. Чем это значение больше, тем прочнее сами стропила. А это значит, что и устанавливать их можно реже.

Чтобы правильно подобрать сечение стропил, нужно учитывать следующие типы нагрузок:

1. Переменные. Сюда специалисты включают нагрузки от выпавших осадков и давления ветра. Все эти данные можно узнать из специальных карт.
2. Постоянные – это нагрузки от веса самих материалов кровли, а также всего оборудования установленного на крыше.

Лучше всего брать сечение с запасом, чтобы не было непредвиденных ситуаций. После того, как с данным параметром разобрались, можно определять и шаг стропил. Как правило, это значение лежит в пределах от 0,6 до 1,0 метра.

Для точного расчета сечения стропил и шага их установки, можно воспользоваться специальными программами или он-лайн калькуляторами. С их помощью можно более точно рассчитать все параметры будущей крыши, тем самым, избежать ошибок.

Определяем длину конька

Для определения этого параметра очень важно понимать, где именно должен находиться данный элемент. Конек в вальмовой крыши располагается строго по середине. Причем это относится как к продольной, так и к поперечной оси.

Как правило, расчет длины конька проводится в следующей последовательности:

• определяется ширина дома и эта величина делится пополам;
• полученное значение будет равно расстоянию, на котором будет начинаться и заканчиваться конек относительно блины строения;
• отсюда можно высчитать и сам искомый параметр. Длина конька равна длине всего дома (крыши) за минусом его ширины.

Такой расчет считается стандартным, но можно его и изменить. Самое главное – это соблюдение строго серединного расположения конька.

Рассчитываем количество необходимого материала

Очень важный вопрос, который нужно решить еще до начала строительства – это сколько потребуется вложить средств. Но решить его можно только высчитав расход материалов. Тут многое зависит от размеров самого дома. Сам расчет можно проводить в следующей последовательности:

Расчет площади вальмовой кровли

1. Вначале рассчитываем площадь кровли. Зная угол наклона и высоту расположения конька, сделать это будет несложно.
2. Далее, можно узнать, сколько кровельного материала, гидроизоляции и утеплителя (если крыша будет теплой) вам понадобится.
3. После этого, зная шаг установки стропил, высчитываем их количество.
4. Также не стоит забывать и про дополнительные элементы. Если крыша большая, то вам обязательно понадобятся подпорки, растяжки, ригели и так далее.

Очень удобно для расчета использовать специальные программы. Некоторые их них не только высчитают, сколько и какого материала вам понадобится, но и помогут составить сам эскиз и чертеж стропильной системы и всей крыши. Но даже после этого лучше попросить проверить все расчеты вальмовой крыши, особенно схему, профессионалу. Вальмовая крыша довольно сложная конструкция и ошибиться при ее проектировании несложно. А ведь такие просчеты могут привести к серьезным последствиям при эксплуатации.

Угол наклона крыши площадь вальмовой кровли

Утверждение угла наклона скатов – это оптимальное решение между надежностью крыши от ветров и снега и полезной площади мансарды. Как рассчитать полезную площадь вальмовой крыши, обозначено на картинке.

Расчет угла наклона скатов крыши Источник tues.ru

Угол наклона зависит от местности, в которой строится дом и климатических условий региона. Принцип прост: холоднее погода – выше угол наклона. Так снег естественным образом будет скатываться с кровли. В теплых не ветряных районах лучше делать малый угол.

Еще одним фактором выбора угла наклона является материал вальмовой кровли. Рекомендуемые значения:

Ондулин – не менее 5°.

Мягкая черепица – от 15°.

Металлочерепица – от 13°. Наибольший угол не установлен.

Металлическая фальцевая крыша – более 25°.

Керамическая черепица – 35°-65°.

Создание большого угла делает возможным построение кровли из профнастила. При этом следует брать во внимание и высоту самого профиля. Угол создают в пределах 20° – 45°.

Как можно укрепить конструкцию?

Геометрические формы дома непосредственно влияют на варианты укрепления вальмовой крыши. Среди основных способов укрепления конструкции выделяют такие:

• установка шпренгели со стойкой на угол кровли (выполняет роль подпорки для стропил);
• установка стоек под перекрытиями в случае, если площадь кровли очень большая;
• использование сдвоенных балок для длинных диагональных стропил.

При строительстве четырехскатной вальмовой крыши нужно брать во внимание кроме расходов всех кровельных материалов, и пиломатериалы, необходимые на стропила, мауэрлаты, обрешетку и прочие элементы в конструкции. Помощь специалистов будет очень кстати.

Виды вальмовых крыш

Встречаются следующие разновидности вальмовых крыш:

• в случае, когда здание имеет в основании квадрат – такая крыша будет называться шатровой
• когда вальмы монтируются не на полную высоту, а усечены сверху – такую крышу называют полувальмовой или датской
• ломаная вальмовая крыша – у которой сочетаются скаты различной крутизны
• полувальмовая мансардная – с небольшими треугольными вальмами, монтируемыми над фронтонами
• и другие разновидности.

Порядок расчета вальмовой крыши

• Шаг 1. Выберите наиболее удобные единицы измерения – мм, см, м, дюймы, футы.
• Шаг 2. Выберите способ отрисовки чертежей – цветные, черно-белые.
• Шаг 3. Укажите тип кровельного материала – жесткий, мягкий (влияет на тип обрешетки – разреженная или сплошная, соответственно) .
• Шаг 4. Введите параметры крыши – высота (от мауэрлата до вершины стропильной системы) , свес.
• Шаг 5. Заполните поля с параметрами дома – длина, ширина, высота, толщина стены.
• Шаг 6. Параметры бруса для мауэрлата – ширина, толщина.
• Шаг 7. Расчет стропильной системы – величина горизонтального запила под мауэрлат, ширина и толщина стропильной доски, расстояние между элементами (рекомендации ниже) .
• Шаг 8. Введите характеристики гидроизоляции – ширина и длина материала, величина нахлеста сверху и сбоку.
• Шаг 9. Укажите толщину контробрешетки в горизонтальной проекции (в вертикальной всегда 5 см) .
• Шаг 10 (опционально). Укажите параметры разреженной обрешетки ( в случае выбора жесткой кровли ) – ширина и толщина доски, расстояние между элементами.
• Шаг 11 (опционально). Укажите параметры сплошной обрешетки ( в случае выбора мягкой кровли ) – ширина, длина, толщина листа ОСП.
• Шаг 12. Характеристики кровельных листов – ширина и длина материала, величина нахлеста сверху и сбоку.
• Шаг 13. Проверка введённых значений и начало расчета вальмовой крыши с помощью кнопки «Рассчитать».

После выполнения расчета, на вкладке «Вид в 3D» вы можете ознакомиться с трехмерной моделью конструкции, построенной в точности по заданным параметрам. Также для подписчиков доступен дополнительный инструмент – 3D-линейка.

• На стены и фундамент дома ложится вес всех четырех скатов, что обязательно должно учитываться на стадии проектирования;
• Рассчитывать и возводить вальмовую крышу сложнее, чем обычную двускатную;
• Отсутствие вертикальных плоскостей делает невозможным установку обычных окон в торцах. Для организации естественного освещения в подкровельном помещении придется использовать более сложные варианты.

Основной параметр, на котором базируются все расчеты – это уклон кровли. Его следует выбирать, исходя из значений ветровой и снеговой нагрузок, свойственных региону строительства. Чем меньше уклон крыши, тем более она устойчива к порывам ветрам, но при этом более уязвима для сильных снегопадов. Снег с малоуклонной крыши скатывается менее охотно, что приводит к разного рода неприятностям, от внезапного и травмоопасного схода большого объема снега, до протечек, связанных с его таянием.

Зависимость полезной площади мансарды от угла наклона кровли

При выборе уклона также следует учесть свойства выбранного кровельного материала. Для каждого покрытия существует свой диапазон применимости, в рамках которого кровельный материал безупречно справляется со своими функциями.

Кроме того, важно знать, будет ли помещение под крышей жилым и отапливаемым, или же нет. Несмотря на то, что вальмовая крыша – не самый лучший вариант для организации мансарды, при желании под ней все-таки можно уместить небольшое жилое помещение.

Зная длину и ширину здания и определившись с требуемым уклоном, по законам геометрии легко рассчитать высоту кровли, а также площади всех четырех скатов.

Суммировав площади скатов, можно оценить количество кровельного материала. При покупке нужно умножить расчетное количество на поправочный коэффициент, равный примерно 1,1-1,3 (в зависимости от типа покрытия). Он учитывает неизбежные потери материала при раскрое.

Расчет вальмовой крыши

Расчет стропильной системы вальмовой крыши выполняется с учетом таких предпосылок:

• ветровая нагрузка в регионе. Чем она выше, тем более пологим должен быть скат, и тем прочнее вся конструкция. Для нивелирования сильного ветра центральные и диагональные стропила делаются более толстыми;

• количество осадков. Наблюдается обратная зависимость. Чем выше число осадков – тем более крутым должен быть скат, чтобы снег и дождь не создавали давления на стропильную систему;

• вид кровельного материала. Каждый тип кровельный материал выдвигает свои требования к обрешетке, а также имеет определенный вес. Эти факторы нужно учитывать еще на этапе проектирования;

• необходимость утепления крыши. В этом случае шаг установки стропил рассчитывают с учетом ширины теплоизоляционного материала. Кроме того, расстояние между стропилами зависит от сорта и сечения древесины.

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

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

Таблица — угол наклона крыши в зависимости от кровельного материала

Таблица — угол наклона крыши в зависимости от типа покрытия

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

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

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