Вальмовая крыша с опорой на балки перекрытия

Стропильная система вальмовой крыши: конструкция и монтаж

Вальмовая крыша, пожалуй, самый популярный вид четырехскатной кровли. Она подходит для перекрытия частных домов большой и малой площади, бань, даже беседок. Узнаваемую геометрию ей придает стропильная система вальмовой кровли, совокупность опорных элементов, работающих как каркас.

Сложность данной конструкции заключается в большом количестве составных частей и узлов крепления, требующих особых навыков и опыта. Эта статья ответит на вопросы о том, из чего она состоит, какие материалы используют для строительства, а также как выполняют монтажные работы.

Вальмовая крыша с опиранием стропил на балки перекрытия

Для вальмовой крыши существует 2 основных варианта сооружения стропильной системы. Это с опиранием стропил на мауэрлат и на балку. Очень много споров идет по каждому из методов. Сразу скажем, что рекомендуемый нашим порталом «Строительство и ремонт» способ с опиранием на балку проще и легче. Почему именно он более популярен, и имеет больше преимуществ, разберем ниже.

Особенности крепления стропил на балки

Стропильные системы бывают 2х базовых видов: наслонная и висячая. Подробнее о каждой из них обзор Виды стропильных систем для двускатной крыши. Для вальмовых крыш стропильные системы аналогичны, хоть и имеют дополнительные элементы.

Крепление стропил к балкам чаще всего применяется для возведения легких крыш мансардного типа.

Сделать каркас кровли с опиранием на балки – это самый легкий способ возведения крыши. Чаще всего он применяется в деревянных домах из бруса/бревна или при наличии вверху стены монолитной балки из бетона, поскольку такие стены будут равномерно распределять нагрузку от крыши за счет материала.

В домах кирпичных и т.п. вальмовая крыша с опиранием стропил на балки перекрытия будет давать неравномерную точечную нагрузку на стены, и очень быстро стены начнут разрушаться, трескаться и крошиться.

Но выйти из этой ситуации легко: необходимо произвести укладку мауэрлата, а сверху на него крепить балки перекрытия. Стены разрушаться не будут, поскольку мауэрлат распределит давление крыши.

Кроме того нерационально врезать стропила в мауэрлат, поскольку это снизит его прочность.

Способы крепления стропил к балкам

Крепить стропила к балкам можно разными способами. Главное требование, чтобы крепление было прочным, и элементы не соскальзывали.

Способ 1. Пазы с шипами. При этом способе в каждом элементе вырубается соответствующие пазы и шип посередине, который не дает стропилам сдвигаться в стороны.

Способ 2. Металлическое крепление. Это может быть болт и гайка. С нижней стороны балки делается треугольный вырез под местом крепления стропил. Просверливается стропила с балкой так, чтобы отверстие вышло в сделанный вырез. И через него продевается болт с фиксацией гайкой.

Следует отметить, что чаще всего используют первый способ, поскольку металлическое крепление снижает устойчивость стропильной системы. Поэтому предпочтение отдается соединениям с шипом/зубом/упором.

Вальмовая крыша с опиранием стропил на балки перекрытия будет устойчивее, если использовать крепления не с 1 зубом, а с двумя. Особенно необходимы такие крепления, если крыша имеет пологий угол скатов, подвержена повышенным климатическим нагрузкам. Такой вид крепежа улучшает сцепление элементов, повышает площадь соприкосновения, а также прочность всего узла. Для крутых кровель достаточно крепления с 1 шипом.

Совет: все пазы и гнезда чтобы балку не ослаблять должны вырезаться на 1/3-1/4 глубины балки. А чтобы не было скола врезка делается на 25 и более сантиметров от края.

Но не стоит думать, что пазы сами по себе удержат стропила, всё равно потребуется дополнительные металлические крепежи. Это могут быть гвозди, хомуты, накладки.

Другие виды крыш можете изучить в нашем обзоре Какие бывают крыши по конструктивному решению.

Какие инструменты нужны для работы

Чтобы построить такой конструктивный элемент, как вальмовая крыша, своими руками, пошаговая инструкция должна быть всегда в доступе. Так же, как и набор необходимого инвентаря, в виде:

молотка;
гвоздодера;
шуруповерта, снабженного аккумуляторной батареей;
киянки, предназначенной для ровной подгонки комплектующих из дерева;
деревянной рейки, которой выводят отдельные узловые элементы на нужный уровень;
маркера;
электрического лобзика;
строительного уровня;
отвеса или самодельного приспособления с ниткой и грузом;
рулетки;
стамески, чтобы выдалбливать пазы;
рубанка.

Пользоваться профессиональным электроинструментом намного проще, удобнее, быстрее.

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.

Читать еще: Цокольное перекрытие что это?

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.

Каких видов бывает вальмовая крыша

На данный момент существует несколько видов четырехскатной кровли:

Классический вариант. В конструкцию входит четыре ската. Собирается из прямых, без переломов стропил, с угловыми ребрами, которые начинаются от конька. Каждый свес кровли расположен на одной высоте;
Шатровая. Один из видов кровли с четырьмя скатами, с разницей лишь в том, что все ребра «соединяются» в одной точке по центру крыши;
Датская. Ее особенность в том, что в верхней части коротких скатов расположены фронтоны. Датская крыша хороша тем, что дает возможность для установки вертикальных окон;
Полувальмовая. Один из видов двухскатной кровли, где каждая стропильная нога монтирована на длинной стороне с параллельным расположением;
Мансардная вальмовая (ломаная с четырьмя скатами). Обустройство такой кровли является более сложной процедурой, но такая крыша оптимальна, если планируется отвести площадь под жилые помещения. Такой вид кровли наиболее часто встречается на территории Кореи, Китая и Японии.

Важно заметить, что наличие четырех скатов – не обязательное условие. Такая крыша может представлять собой комбинацию различных вариантов.

Элементарный план каркаса

Одной из самых простых схем стропильного каркаса представляет собой соединение вальмовых и трапециевидных скатов правильной формы в единую конструкцию кровли.

В случае примыкания строящегося дома к другому зданию, возводят полувальмовую крышу. То есть кровля состоит из одной вальмы и двух трапециевидных скатов. Полувальмовые конструкции украшают здания любой архитектуры.

Чертёж полувальмовой крыши:

Все вариации вальмовых конфигураций крыш всегда базируются на элементарной стропильной системе. Её ставят в основу проектирования необычных по форме кровель.

Вальмовая крыша с опорой на перекрытия

В отличие от обычных двухскатных крыш, у которых угол наклона настила может быть от 30 – 65 о , вальмовые схемы имеют оптимальный угол в 45 о . Практически все построения и расчеты выполняются, исходя из указанного угла наклона основных элементов каркаса — диагональных стропил. Такой вариант обеспечивает максимальную прочность конструкции.

Использование наслонных схем и опор на балочное перекрытие

Чаще всего такая крыша опирается нижней частью стропил на мауэрлат из бруса или толстой доски, закрепленный к верхнему торцу кирпичных или бетонных стен будущего дома. Совместно с фундаментом стены образуют жесткую полузамкнутую систему, способную противостоять вертикальной и горизонтальной нагрузкам от стропил. Установка перекрытия из бревна, бруса или доски в таких схемах необходима для формирования потолка и чердачного пола. Само перекрытие в удержании крыши или отдельных элементов вальмовой конструкции не несет.

В наслонной конструкции стропильных опор также обычно существует вариант потолочного перекрытия, выполненного из деревянных балок. При небольших размерах дома удельной прочности перекрытия хватает для того, что частично принять на себя нагрузку от конькового прогона и стропил. Если длина балки увеличивается более 5 м, прочности такого перекрытия для удержания крыши явно не хватит. Поэтому в центральной части выстраивают опорные колонны или даже часть стен, на которые и опирается центральная часть бруса перекрытия. Нагрузка от конькового прогона передается через вертикальные стойки-опоры на один мощный центральный брус, называемый лежнем. Иногда усилие от веса конструкции передается через лежень напрямую на каменные опоры, без участия самого потолочного перекрытия.

Благодаря такой схеме перераспределения нагрузки стропила могут быть тоньше и легче, а давление на стены дома уменьшено на 30-40%.

Использование балочного перекрытия для удерживания стропил

Зачастую в конструкции дома не всегда решающим фактором является способность капитальных стен удерживать вертикальную нагрузку от веса кровли и каркаса. Подобная ситуация зачастую возникает в конструкциях щитовых домов, в зданиях с облегченными стенами, или при использовании в качестве основного материала для стен блоков с низкой жесткостью, например, арболитового камня.

Читать еще: Бетонные плиты перекрытия ребристые

В этих случаях даже частичная разгрузка и перенос большей части давления от веса вальмовой крыши с периметра внешних стен на внутренние каменные стены и опоры проблемы не решает. Жесткости и прочности основной коробки здания не хватает для надежного удержания даже вальмовой крыши, не говоря уже о двухскатной схеме. Проблему дополнительной жесткости можно решить, если сделать в основании крыши специальное перекрытие из деревянного бруса, сечением 20х20 см или 20х15 см. Балки укладывают поверх готового мауэрлата, с вылетом за пределы стен на 60-70 см, с шагом в полметра. Перекрытие из бруса должно иметь опору на одну из внутренних стен.

Выступающие за пределы стен концы бруса используют для крепления нижних частей стропильных ног, а в центральной части перекрытия устанавливают раму с опорами, поддерживающими коньковый прогон и верхнюю часть стропил. Основная часть конструкции – диагональные стропила устанавливаются в углах перекрытия и соединяются в одной точке на коньковом прогоне.

Вальмовые крыши с опорами на плитах перекрытия

Конструкции с вальмовыми треугольниками давно стали обязательным атрибутом двух или трехэтажных коттеджей из кирпича и камня, построенных по классической технологии с укладкой потолков из железобетонных плит. Благодаря высокой прочности плит и кирпичных стен проблема обеспечения потребной жесткости опорной поверхности под каркас не стоит.

Для удержания веса каркаса используется та же схема, что и в наслонном варианте. Рама с вертикальными стойками и подкосами, которая воспринимает усилие от коньковой балки и стропил, опирается на лежень, закрепленный на бетонной плите перекрытия.

Вальмовые стропила

Стропильная система собирается из бруса разного сечения, 150х50мм, 150х100мм. Обработка, подготовка стропильного материала включает в себя грунтовку антисептическими средствами, антипиренами. Брус нужен сухой с максимальной остаточной влажностью 12-15%, ровный, без сучков. Предпочтение следует отдать брусу из хвойных пород, смоляные мешочки которых защищают от разбухания, проникновения влаги.

Вальмовая крыша отличается от всех других типов и видов крыш наличием большого количества элементов, в частности стропил разного назначения. Скелет вальмовой крыши схож со скелетом большого кита, где малые и большие кости, а так же костные связки между ними образуют длинную прочную конструкцию.

Помимо отмеченных выше стропил в стропильной системе есть так называемые ребра, устанавливаемые с разных сторон, в зависимости от конфигурации вальмовой крыши. Ребрами могут называть так же угловые стропила.

Короткие ноги стропил крепят не на конек, а на стропильную доску, углового расположения. Центральные стропила стыкуются в узлы конькового элемента, в который приходят с трех сторон. Промежуточные стропила соединяют конек и карниз. Особенность вальмовой крыши не только в большом количестве элементов. Важно правильно рассчитать угол наклона, шаг вальмовых стропил и прочие особенности стропильной системы.

Правильный расчет угла наклона вальмовой крыши, а также её высоты зависит от веса кровельного материала и полной несущей нагрузки, в которую входит вес стропильной системы и природные нагрузки.

Ещё на этапе проектирования дома составляется схема вальмовой крыши, делается её чертеж, производится расчет стропильной системы вальмовой крыши. Проектирование конструкции вальмовой крыши происходит в такой последовательности:

Выбирают высоту конька, от которой напрямую зависит угол скатов. Оптимальным вариантом считается одинаковый уклон основных и вальмовых скатов крыши, когда нагрузки распределяются равномерно, кровля распределяется естественнее, а визуальная оценка выше. Оптимальное значение угла вальмовых крыш 20° — 45°. В регионах с большой снеговой нагрузкой высоту конька следует делать максимально высокой, в местности с регулярными ветрами большой силы минимальной. Высота конька вальмовой крыши определяется так же необходимостью создания чердачного пространства. Если планируется устройство мансарды, поднимать конек следует выше.

После определения высоты конька и производится расчет угла ската стропильной системы крыши вальмовой рановидности. Следует помнить, что увеличение угла усложняет конструкцию вальмовой крыши и увеличивает расход материала для кровли. Расчет угла производится так. Чтобы найти тангенс будущего значения угла, берется высота конька, умножается на цифру 2 и делится на длину ската (берется не ширина дома, а длина ската от верха до низа). Длина ската вальмовой крыши вычисляется с помощью Пифагора, то есть извлекается квадрат из суммы катетов. Катетами в данном случае являются высота конька и половина ширины основания вальмы. Здесь же следует не откладывая, найти длину накосных стропил, вычисляется она аналогичным способом.

Расчет площади крыши, следующий этап. Общая площадь крыши это сумма площадей двух вальмовых сторон и двух основных. Знать площадь необходимо для того чтобы произвести расчет необходимого количества кровельного материала, площади обрешетки, матов или рулонов для утепления крыши, паро-гидроизоляционных материалов. При использовании листовой кровли будет большой отход до 30% .

Устройство стропильной системы вальмовой крыши лучше понять, осмотрев схему, наглядное пособие поможет понять нюансы и подробности монтажа, к примеру, для чего заранее делают разметочную рейку, лекала по которым затем пилят стропила.

Эскиз крыши

Прежде чем приступать к монтажу кровельной конструкции рекомендуем выполнить ее эскиз в масштабе. Этот эскиз будет своего рода макетом и инструкцией по созданию вальмовой крыши:

Рисуем дом в двух проекция (анфас и профиль) соблюдая все пропорции в масштабе;
Отмечаем на проекции анфас высоту конька и выбранный угол скатов;
Определяемся с длиной конькового прогона на проекции дома в профиль;
На схемах наносим шаг стропил, вычерчиваем все стропильные ноги;
Дополняем эскиз необходимыми отметками для усиливающих элементов системы.

Данный эскиз не только поможет визуализировать будущую кровлю, но и станет своеобразной инструкцией по ее возведению. Кроме того, данный чертеж поможет определиться с необходимым количеством строительных материалов.

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).

Читать еще: Как правильно разложить плиты перекрытия?

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

повысить сопротивляемость элемента нагрузкам за счет удвоенного сечения;
изготовить неразрезную балку необходимой длины;
унифицировать размеры деталей вальмовой крыши.

Монтаж верхней части диагональных стропил

перфорированные пластины;
гвозди;
скрутка из проволоки-катанки;
хомуты.

Достоинства и недостатки вальмовой кровли

Такой вид крыш пользуется большим спросом, что объясняется их высокими техническими характеристиками, прочностью и оригинальностью.

Самое важное преимущество заключается в том, что конструкция крыши предусматривает множество наклонных ребер. Это позволяет крыше быть обтекаемой со всех сторон, что и объясняет ее стойкость к сильным ветровым нагрузкам. Карнизные свесы способны будут прослужить долгие годы, так как удачно расположены. Достоинство также заключается в угловых ребрах, которые сводятся к коньку, делая конструкцию максимально жесткой и стойкой к различным деформациям.

Еще одной особенностью вальмовой крыши можно назвать то, что она дает возможность установить большие свесы с любой стороны дома, которые защитят фасад от воздействия атмосферных осадков. Кроме того, такая крыша равномерно прогревается. Если район характерен сильными ветрами, то вальмовая кровля – оптимальный вариант.

Еще одно достоинство – при желании может быть создан любой угол наклона крыши. В районах с большим количеством осадков крыши делают с максимально крутыми скатами, чтобы снег не задерживался.

Необычная конфигурация конструкции открывает возможность для установки мансардных окон, причем это не отнимет много средств. Также вальмовая крыша – отличный вариант, если предполагается наличие мансардного помещения.

Имеются у такой крыши и отрицательные качества:

Ее сложно рассчитать и установить. Для возведения кровли необходимы точные расчеты, прочные и дорогостоящие строительные материалы, квалифицированные мастера, что требует вложения немалых средств;
Большое количество кровельного материала уходит в отходы. В особенности это касается металлочерепицы;
Из-за торцевых скатов полезная площадь мансардного этажа может быть уменьшена;
Описываемая крыша собирается из множества элементов, которые влияют на суммарный вес кровли. По этой причине важно, чтобы фундамент сооружения мог выдерживать высокую нагрузку.

0 0 голоса

Рейтинг статьи