Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.
Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.
Основные функциональные задачи стропильных систем
При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.
Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.
Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:
- Количество осадков в разные периоды года.
- Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
- Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
- Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
- Финансовые возможности домовладельца.
Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.
Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.
Основные элементы конструкции крыши
Детали и узлы стропильных систем
В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.
К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:
- Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
- - деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.
- Конек - это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
- Обрешетка - это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
- Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.
Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.
Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.
Чердачное пространство
Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.
Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.
Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.
Уклон скатов
Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.
Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.
Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.
Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.
Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.
Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.
Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.
Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.
Базовые конструкции стропильных систем
В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.
крепления для стропил
Наслонная система
В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.
Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:
- В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.
- Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.
Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.
- В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.
В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.
Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.
Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.
Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.
Хороший фундамент - еще не означает, что дом простоит «верой и правдой» на протяжении долгих лет. Еще одна крайне важная составляющая - надежная и качественная стропильная система для крыши. Давайте разберемся, как она устроена в случае скатной крыши, каких видов бывает и из каких элементов состоит.
Стропильные системы крыши
Какими должны быть стропила для крыш
Вот несколько видов стропил, которые чаще всего используются в современном строительстве:
- металлические сложно изменить, но этот материал долговечен;
- деревянные просты в использовании и изменении, но требуют дополнительной обработки;
- деревянные двутавровые балки (сделаны из бруса и ОСП) отличаются ровностью при максимальной длине до 12 метров, но стоимость выше обычной системы из дерева;
- железобетонные не поддаются изменениям вообще, но их выделяет длительный срок службы;
- смешанные или комбинированные системы.
Каждый из них обладает своими плюсами и минусами, которые включают в себя прочность, цену, легкость монтажа, возможность небольших изменений, связанных, к примеру, с несоответствующими размерами, взаимодействие с окружающей средой. В данном материале пойдет речь о самом популярном материале для изготовления стропил - дерево. выделим основные задачи, которые ставятся перед конструкциями данного вида.
Первое, и самое главное - прочность каждого элемента. Крыша не должна деформироваться или сдвигаться. Основа конструкции стропил - треугольник. Именно в виде треугольника делают фермы (рамы), крепящиеся параллельно. Неподвижные и жесткие, они «возглавляют» всю конструкцию.
Малая масса. Тяжелая крыша - это крайне плохо. Поэтому большинство элементов производят из дерева. Если же вес кровельной системы большой, то его усиливают металлическим каркасом. Основа - хвойные породы дерева небольшой влажности.
Каким требованиям должно отвечать дерево:
- 1-3 сорта. Без сколов, сучков и трещин.
- Элементы из дерева не должны быть менее 5 см. по толщине, и с площадью до 45 кв. см.
- Максимальная длина бруса из дерева хвойной породы не должна превышать 5-6 м.
- Мауэрлат и прогоны изготавливаются исключительно из твердых пород дерева.
Главные конструкционные элементы стропил
Любой хозяин, планирующий возведение стропильной системы, обязан быть в курсе, из чего она состоит.
- Мауэрлат . Основа всей конструкции. С помощью этого элемента устанавливается правильная нагрузка на все несущие элементы дома.
- Стропильная нога . Задет наклон скату, придает крыше привлекательный вид, надежно закрепляет конструктивные части системы.
- Затяжка . Не позволяет «расходиться» ногам. Крепко удерживает их в нижней части.
- Прогон . Крепит стропильные ноги в верхней части системы (коньковый прогон) и по бокам (боковой прогон).
- Обрешетка . Монтируется строго перпендикулярно относительно балок. Изготавливается из обрезанного бруса или досок.
- Стойки/подкосы . «Добавляют» ногам еще больше стойкости.
- Свес . Защищает основные конструкции здания от различных природных осадков.
- Конек . Место, в котором закрепляются скаты.
- Кобылки . Создают свес. Необходимы в случае, когда стропила не имеют необходимой длины.
Детали стропильных систем на примере двускатной крыши, которые можно использовать для различных конструкций крыши
Давайте разберемся с таким составным элементов стропильной системы, как ферма. Ее делают плоской, и, помимо растяжки, в нее включаются раскосы и сами балки. Закрепляются все эти детали таким образом, чтобы нагрузка на главные конструкции шла вертикально.
В случае, когда пролет довольно большой, то ферма делается из нескольких составляющих. Нижняя часть фермы - потолок чердака. Точное число ферм определяется после серьезных расчетов на каждом конкретном объекте.
Виды стропильных систем разных типов крыш
Все варианты конструкций определяются двумя основными видами устройства стропильных систем: висячими и наслонными.
Висячие
Идеально подходят для двускатных типов крыш, с небольшими пролетами - до 5 м., без внутренних перегородок. Нижняя опора - мауэрлат. В такой системе применяется затяжка, которая уменьшает распор конструкции на главные опоры здания.
Конструкция крыши висячего типа
Балки висячих стропил расположены внизу - они также играют роль балок перекрытия. В случае, когда перекрытие были изготовлены из железобетонных конструкций, они также могут быть затяжками системы.
Важные дополнения:
- Не стоит использовать ноги в качестве основного опорного элемента для свеса крыши. Более оптимальный вариант - кобылка (при условии, что свес имеет ширину не более 1 м.). Нога, при таком решении, передает нагрузку по всей своей плоскости мауэрлату.
- Когда древесина имеет влажность более 20%, стоит заранее приготовиться к тому, что после высыхания система начнет «ходить». Решение - использовать в качестве крепежей болты, которые всегда можно подтянуть. Но, еще более «продвинутый» вариант - «мощные» крепежные винты.
- На верху крыши обязательно нужно закрепить ветровую доску (должна идти от самого мауэрлата до верха конька). Угол организовывается от мансарды. Нужно это для создания максимально прочной крыши, стойкой к ветровым нагрузкам.
Наслонные
Применяются для крыш с пролетами 9-15 м. Вверху такие стропила крепятся на коньковый прогон, внизу - на мауэрлат.
Наслонная стропильная система
Если пролет более 15 м., то вместо конькового прогона монтируется два боковых, которые дополнительно крепятся на стойки. В случае, когда будет создаваться чердак, в качестве опоры наслонных балок используют стену.
Особенности:
- Любая конструкционная часть такой системы не должна быть толще 5 см.
- Поверхности элементов должны быть максимально гладкими и обработанными.
- Очень тщательно нужно отнестись к расчету нагрузок на каждый конструкционный элемент.
- Мауэрлат должен располагаться строго в горизонтальном положении относительно вертикальных опор.
- Симметрии нужно придерживаться и при монтаже подкосов со стойками.
- Качественная вентиляция - залог того, что ваша система стропил не сгниет в будущем.
- В точках соединения элементов с камнем или кирпичем нужна хорошая гидроизоляция.
В зависимости от выбранной застройщиком формы крыши, ее каркас также будет различным. Предлагаем изучить различные варианты для наиболее популярных верхних конструкций дома.
Односкатные крыши
Изготавливаются под углом 13-25 градусов, такие крыши имеют наиболее простые (в плане изготовления и монтажа) стропила. В случае небольшого здания с пролетами до 5 м. применяется наслонная система. В случае, когда пролеты больше 5 м - дополнительно применяют фермы.
Двускатные
Тоже довольно простой вариант. Особенно, когда под такой крышей оборудуется чердак или мансардный этаж. Углы наклона - 15-63 градуса. Если капитальные перегородки расположены на расстоянии до 6 м. (относительно друг друга) - монтируют висячие стропила. Для ходовых размеров дома 6х6 или 9х9 метров рекомендуем использовать следующие схемы устройства крыши.
Рекомендуемая схема монтажа стропильной системы висячего типа для двускатной крыши
Увеличивая размеры дома, необходимо видоизменять (усиливать) конструкцию. В таких случаях необходимо использовать наслонную технологию.
Варианты двускатной крыши для пролетов более 10 метров: применение наслонной стропильной системы
Вальмовые или четырехскатные
Правила устройства стропильной системы вальмовой крыши
С углами наклона 20-60 градусов, и пролетами не более 13 м. Обязательное условие - внутренние усиливающие элементы. Для крыш такого типа используются фермы, или же монтируются стропила для крыш наслонного вида.
Ломанная крыша
Монтаж стропил ломанной крыши
В нижней своей части может обладать наклоном до 60 градусов, в верхней - пологая. Ввиду этой особенности мансардная площадь становится несколько больше. Используются такие же типы стропил, как и в варианте с четырехскатными крышами. Но, рекомендуется применять фермы.
Дополнительные элементы
Для создания максимально прочной крыши, каждая составная часть конструкции должна очень прочно соединяться с каркасом и остальными элементами. При этом крайне важно учитывать силу ветра и направление возможных механических нагрузок.
Более того, стоит обращать внимание еще и на древесину. Она может растрескаться из-за пересыхания. Поэтому важно создать такую конструкцию, в которой каждый элемент будет «работать» максимально слаженно.
Раньше все конструкционные элементы стропил закреплялись врубками. Но, это было не слишком «дешевое и экономичное удовольствие», так как необходимо брать деревянные элементы большого сечения.
Способы крепления стропил к мауэрлату и коньковому прогону
Так, сегодня для крепежа используются не врубки, а специальные болты и нагели:
Накладки из металла с атникоррозийным покрытием - еще один вариант крепежей. Они монтируются на элементы системы с помощью зубчатых пластин или гвоздей. Преимущества таких креплений следующие:
- Небольшой расход на одну единицу древесины.
- Простота монтажа.
- Высокая скорость закрепления.
Перфорированные элементы крепления: углы, пластины, опора бруса
Особенности установки стропильной системы и мауэрлатов двускатных крыш
Схема установки стропильной системы в случае двускатной крыши
I - мауэрлат, II - стропильная нога, III - перекрытие.
Использовать узкие стропильные ноги - «прямой путь» к провисанию системы в будущем. Чтобы не допустить этого, нужно применить специальную решетку - укрепление, в которую входят подкосы, стойки и ригеля. Чтобы создать ее, нужно взять древесину толщиной 2,2 и шириной 15 см., или использовать пластины из дерева диаметром минимум 13 см.
Стропила крыши - несущая конструкция скатов. Она состоит из элементов, которые можно соединять между собой ригелями, распорками, стойками и т.п. Материал для опорных балок, помимо наиболее распространенного - древесины, может быть любым - металлом, железобетоном или же смешанным.
Таблица для расчета стропильной системы в зависимости от расстояния между собой и длины
Древесина (брус) должна иметь сечение от 40 на 150 до 100 на 250 мм. Зависит эта цифра от удаленности ног одна от другой, и числа осадочных нагрузок для конкретной области (расчет проводится отдельно).
Доска не должна иметь более 5 см в поперечном сечении. Ширина прямо пропорциональна длине. К примеру, если ваша доска 5 м в длину, то ее ширина не должна быть менее 13 см. Немаловажен и основной материал обрешетки крыши. При его выборе стоит уделить внимание наличию сучков, сколов и трещин. Если найти максимально ровные бруски дерева не получается, то максимальная длина сучков не должна быть более 1/3 толщины древесины.
Последний шаг монтажа стропил для крыши - надежное закрепление каждого элемента. Скобы и металлические углы - самые оптимальные элементы для этих целей. Но, в современном строительстве все чаще стали использовать болты.
Важнейшая конструкция дома, оказывающая влияние на все строение в целом — является его крыша. Основные конструктивные особенности крыши зависят от многих факторов, таких как максимально допустимая нагрузка на стены, тип конструкции, вид кровельного материала и др. Вальмовая крыша стропильная система которой устроена не совсем просто, является тем не менее достаточно популярной конструкцией при строительстве. Основным её преимуществом считается, великолепная способность к самоочищению, а так же хорошей устойчивостью к сильным снегам и ветровой нагрузке.
Особенности конструкции вальмовой крыши
Широкое применение в строительстве вальмовая крыша нашла благодаря своей прочной конструктивной особенности, долговечности и достаточно оригинального дизайна, имеющий красивый внешний вид.
Конструкция крыши позволяет обустроить просторный жилой мансардный этаж с великолепными врезными окнами, а обтекаемая форма снижает аэродинамические нагрузки от сильных ветров.
Стропильная система вальмовой крыши состоит из четырех скатов: два из которых — боковые (имеющую форму трапеции), и еще два — вальмовые (в виде треугольников). Таким образом у конструкции получается две вершины, объединенные коньковым прогоном.
Основные конструктивные узлы
- Коньковый прогон — основная несущая ось в верхней части крыши, которая является местом соединения всех четырех скатов. Выполняется из обрезной доски 50х200 мм.
- Диагональные (накосные стропила) — важный несущий элемент каркаса, соединяющий углы дома с конковым прогоном. Выполняется из той же доски, что и коньковый прогон.
- Стропила боковой крыши — выполняются из доски 50х200 мм. Крепится к коньковому прогону и боковым стенам строения либо мауэрлату. Основная их задача равномерно распределять боковую нагрузку на несущие стены.
- Укороченные стропила (нарожники) — доска запилинная под определенным углом, которая крепится к диагональным стропилам и вальмовой части стене дома или мауэрлату. Таким образом соединение между нарожниками и конковым прогоном отсутствует.
Важно соблюдать основные правила связки конструктивных узлов, от качества их скрепления будет зависеть надежность и прочность всей конструкции. Для этого используйте только качественный пиломатериал и «ершеные» гвозди.
Схема соединения основных узлов конструкции
Виды вальмовых крыш
Вариантов исполнения вальмовых крыш достаточно много, помимо стандартной еще существуют: (полувальмовые голландские и датские, шатровые, а так же ломаные крыши).
- Если к примеру длинна вальмового ската крыши меньше боковых, такую конструкцию называют полувальмовой (голландской). Такая конструкция с достоинством выдерживает сильные вытровые нагрузки, а благодаря резким скатам снег на ней практически никогда надолго не задерживается. Данный тип больше схож с классической , однако по своим характеристикам значительно превосходит её.
- Датская полувальмовая крыша немного сложнее по исполнению. Отличие конструкции заключается в том, что вальмовая часть уже находится не снизу, а сверху вертикальный фронтон, который можно заменить красивой рамой со стеклом.
- Строениям со стенами одинаковой длинны (квадратными), великолепно подходит шатровая крыша. В отличие от вальмовой у которой имеется коньковый прогон, шатровая такового не имеет. Конструкция выглядит следующим образом, четыре абсолютно одинаковых ската крыши, сходятся в одной верхней точке. образуя тем самым пирамидальную геометрическую фигуру.
- Ломаные крыши ввиду сложности конструкции встречаются весьма редко. Однако их вид настолько завораживает, что долгое время не можешь отвести от нее взгляд. Представляет она собой, набором множества скатов, устроенных под различными углами относительно стен. Своими руками, не имея за спиной достаточного опыта, такую крышу изготовить весьма проблематично, поэтому лучше это дело доверить профессиональным кровельщикам.
Вальмовая крыша своими руками
Правильные расчеты — залог надежности и долговечности любой крыши. Начертив схему конструкции правильно, вы сможете без особого труда собрать её самостоятельно, имея при этом в подмастерье 2-3 напарника. Прибегать к помощи бригады строителей будет не нужно, достаточно делать все согласно плану и придерживаться заданным расчетам.
Угол наклона
При проектировании любой крыши, угол её наклона выбирают исходя из климатических условий, которые в России сильно отличаются, в зависимости от региона. Если строение возводится в регионе с преобладающими зимой сильными снеговыми осадками, то угол наклона желательно делать большим, таким образом снег не сможет задерживаться на крыше и постоянно с нее будет сползать под своим собственным весом.
В южных же регионах, где осадки встречаются довольно редко, и только в виде дождя, но зато нередки сильные порывы ветра, крыши возводят с небольшим уклоном. Основной задачей которых является сопротивление этим ветровым нагрузкам.
Так же немаловажным фактором при расчете уклона, является тип кровельного покрытия. Дело в том, что у некоторых из них есть рекомендуемое ограничение высоты угла, пренебрегать которым не следует. И так, чтобы не сделать ошибок ознакомьтесь с каждым из них:
- Шифер — рекомендуемый угол уклона 15º — 65° . Несоблюдение данных параметров может привести к попаданию влаги между стыками листов;
- Керамическая черепица — наилучший уклонный угол для скатов 35° — 65° . Пренебрежение рекомендуемого производителем уклона, приведет к возможности образования конденсата;
- Металлическая черепица — минимальный уклон для данного материала составляет 13° , максимальный производителями не устанавливается;
- Мягкая черепица — оптимальным размером уклона считается не меньше 15º . Монтаж кровли можно осуществлять при любом другом значении угла выше минимального;
- Ондулин — любой угол уклона не меньше 5° , от размера угла напрямую будет зависеть шаг обрешетки.
- Металлическая фальцевая кровля — должна применяться при уклоне скатов свыше 25° градусов.
Правильный расчет площади
Для того чтобы верно рассчитать общую площадь поверхности вальмовой крыши, сначала нам необходимо подсчитать площадь каждого ската по отдельности, затем получившиеся числа сложить между собой. Как мы помним скаты вальмовой крыши — это геометрические фигуры двух трапеций и треугольников. Вспомнив школьную программу, несложно подсчитать их общую площадь.
Если вы все же боитесь ошибиться, правильно произвести подсчет могут специалисты у которых вы будите приобретать кровельное материал, либо вы можете воспользоваться любым из удобных для вас он-лайн калькулятором, которых полно в интернете.
Точно указав все параметры будущей крыши они помогут все просчитать с точность до квадратного метра.
Расчет стропильной системы
Для точного расчета системы стропил необходимо воспользоваться приведенной ниже таблицей соотношения между длиной и их размещением.
| Соотношение угла ската крыши | Поправочный коэффициент для угловых стропил | Поправочный коэффициент для промежуточных стропил |
| 3:12 | 1.016 | 1.031 |
| 4:12 | 1.027 | 1.054 |
| 5:12 | 1.043 | 1.083 |
| 6:12 | 1.061 | 1.118 |
| 7:12 | 1.082 | 1.158 |
| 8:1 2 | 1.106 | 1.202 |
| 9:1 2 | 1.131 | 1.250 |
| 10:12 | 1.161 | 1.302 |
| 11:12 | 1.192 | 1.357 |
| 12:12 | 1.225 | 1.414 |
Исходя из вышеуказанной таблицы, длина стропильной ноги равна её произведению коэффициента и проекции. Применение таблицы поможет максимально точно произвести все необходимые вычисления.
Сам расчет осуществляется в следующей последовательности:
- Используя обычную рейку найдите заложение (горизонтальную проекцию) промежуточной стропильной ноги. Найдите в таблице ваш коэффициент уклона и умножьте на представленный коэффициент;
- От конькового прогона до места крепления нижней части стопильной ноги, измеряем длину стропила;
- Таким же способом, умножив поправочный коэффициент на заложение (горизонтальную проекцию), находим длину свеса стропил. Либо можно воспользоваться теоремой Пифагора (см.рис. 1).
- Теперь найдем длину угловых стропило. Наглядно это будет проще сделать воспользовавшись для этого приведенным ниже рисунком.
Монтаж стропил
Усиление каркаса
Для того чтобы придать конструкции большую жесткость, её нужно укрепить дополнительными угловыми раскосами и вертикальными стойками. Необходимое их количество рассчитывается исходя из величины максимальной нагрузки стропильной системы. В величину входит вес: кровельного пирога и покрытия, а так же масса снеговой и ветровой нагрузки.
После того, как стропильная система вальмовой крыши усилена, можете смело приступать к монтажу обрешетки. Её шаг и конструкция зависит, от выбранного вами типа кровельного материала. К примеру под она должна иметь сплошной ковер.
Кровля защищает здание от проникновения неблагоприятных атмосферных явлений в помещения. Чтобы гарантировать надежность и прочность кровельных конструкций, необходимо правильно подобрать тип крыши и знать все ее конструктивные элементы. Нагрузку от покрытия и снегового покрова берет на себя стропильная система. Чаще всего вальмовая крыша становится наиболее оптимальным вариантом. Но что она из себя представляет?
Что такое вальма
Конструкция вальмовой крыши представляет собой четырехскатную систему. В центре которой находится конек или просто точка соединения скатов. Скат кровли – наклонная поверхность,
Лучше всего такой тип подходит для покрытия зданий, в плане приближенных к квадрату, то есть имеющих большую ширину. При возведении нет фронтонов, стены по всему периметру одинаковой высоты. Оптимальным значением угла наклона в градусах станет значение от 20 до 45.
Основными ее частями являются:
Конструктивные элементы вальмовой крыши
Устройство стропильной системы вальмовой крыши предполагает наличие следующих элементов:
Элементы вальмовой кровли - 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Стойки – вертикальные промежуточные опоры.
- 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.
- Схватка – горизонтальный элемент, который стягивает стропила не давая им разъезжаться, может располагаться в уровне мауэрлата или выше.
- 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.
- 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.
- 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.
Подготовительные работы
Перед тем как сделать вальмовую крышу, нужно принять несколько конструкторских решений, а именно:
Таблица расчета шага стропил вальмовой крыши - шаг стропил;
- сечение стропил и накосных ног;
- угол наклона кровли.
Шаг стропил зависит от назначения подкровельного пространства и ширины здания. Чем больше пролет стропильной ноги, тем меньше придется принимать шаг. Если пространство под крышей будет использовано как мансардный этаж или отапливаемый чердак, потребуется дополнительное утепление.
Утепление проводят с помощью трех видов материалов, в зависимости от которых подбирают шаг:
- жесткие плиты минеральной ваты – шаг стропил 58 или 118 см;
- пенополистирол (пенопласт или экструдированный) – шаг стропил – 60 см;
- пенополиуретан (пена) – любой шаг.
Схема установки стропил в соответствии с мансардными окнами Эти значения обусловлены удобством рабочих. Если принять шаг несущих конструкций 58 см при использовании минеральной ваты, то будет обеспечен удобный монтаж стандартных плит шириной 60 см.
Производитель рекомендует, чтобы теплоизоляционный материал был на несколько сантиметров шире, чем расстояние между стропильными элементами в чистоте, это обеспечит максимально плотное прилегание и предотвращение появления щелей и мостиков холода. Назначение размера 118 см предусматривает укладку плит в две полосы по ширине.
При применении пенополистирола стандартной ширины 60 см предусматривать установку с распором не требуется. Материал удерживается между несущими конструкциями за счет клея, специальных гвоздей и нижней обрешетки. Щели между деревянными элементами и плитами теплоизоляционного материала заполняют монтажной пеной или герметиком.
Пенополиуретан в виде пены снимает требования к шагу стропил. Материал может принять любую, заданную ему форму, что обеспечивает свободу действий в этом вопросе.
Если устанавливаются мансардные окна, их размеры также нужно учесть. Расстояние в свету между наклонными балками принимают на 4-6 см больше ширины окна. Если утепление крыши не предусмотрено, выбирают удобный шаг стропил, обычно это 1 метр.
Опирание накосных стропильных ног на шпренгель Сечение стропил принимается расчетом, но в общем случае можно указать следующие значения:
- 5х15 см для пролетов до 3 м;
- 5х20 см для пролетов до 4 м;
- 7,5х17,5 для пролетов до 5 м;
- 7,5х200 для пролетов до 6 м.
Значения приведены для шага стропил 0,9. При увеличении расстояния, требуется увеличивать и сечение. Сечение накосных ног тоже принимается чуть больше.
Монтаж
Вальмовая крыша своими руками – посильная задача, но нужно знать основные узлы соединения конструкций.
Соединение стропильных ног в верхней точке зависит от типа стропил. Они могут быть:
- наслонные;
- висячие.
Наслонные сверху опираются на ригель. Для этого в горизонтальной балке делается врубка. Крепление производят гвоздями.
Висячие стропильные ноги предусматривают отсутствие ригеля. Они чаще всего применяются при необходимости организации свободной планировки и отсутствие центральной стены. В этом случае опоры под местом соединения нет. Наклонные балки скрепляются между собой на гвозди. Дополнительно в месте соединения предусматривают деревянные накладки толщиной 22-25 см с обеих сторон стропильных ног. Эти накладки стягивают с помощью шпилек или болтов.
Чтобы выполнить закрепление стропил в нижней точке, в мауэрлате делается врубка. Наклонные элементы устанавливаются и закрепляются с помощью гвоздей или металлических уголков. Нарожники к накосным элементам присоединяются встык, в одном уровне.
Для сопротивления кровли ветровым нагрузкам, старающимся сорвать ее, предусматриваются скрутки из проволоки, которые соединяют нижний конец стропил со стеной. В стену скрутка закрепляется на ерш (крепежное приспособление).
При строительстве стен из деревянных материалов вместо скруток можно применять скобы. Скрутки или скобы устанавливаются на каждую стропильную ногу или через одну.
Если построить стропильную систему правильно с грамотным подбором сечения и шага стропил крыша прослужит долгое время.
Загородные участки не отличаются большими размерами. Поэтому многие строят дома малой площади и увеличивают жилое пространство за счет создания на чердаке дополнительных жилых помещений. Это возможно, если правильно выполнить устройство стропильной системы вальмовой крыши.
Такая кровля выполняется в виде четырех скатов. Два из них – это классические боковые в виде трапеции, и еще два треугольные на торцах крыши. В отличие от шатровой крыши, где все четыре ската сходятся в одной точке, у вальмовой имеется две вершины, соединенные между собой коньком.
Вальмовая крыша с четырьмя скатами
Именно боковые треугольные фронтоны, которые выполняются с уклоном, и называются вальмами. Двухскатная крыша также имеет треугольные торцевые фронтоны, но располагаются они строго вертикально, у вальмовой крыши эти скаты наклонены, что является отличительным признаком этого вида крыш.
Двускатная вальмовая крыша
Вальмовой крыша называется в том случае, если торцевые скаты, начинаясь от конька, доходят до наружной стены, то есть, до карниза. Но встречаются варианты, когда скат прерывается и в одном месте переходит в вертикальную плоскость. Тогда подобная крыша называется полувальмовой или голландской.
По способу монтажа и использованию различного материала такие кровли можно отнести к разряду сложных конструкций. В целом конструкция вальмовой крыши состоит из мауэрлата, конькового бруса, стропил – угловых, коротких и промежуточных.
Мауэрлат – это деревянный брус, монтируемый по всему периметру дома на самом верху стен. Он служит для правильной передачи и распределения нагрузок, оказываемых ветром, снеговым покровом, весом кровли и самой на несущие стены здания. Этот элемент является связующей верхней обвязкой для стен, выполненных из штучных материалов – кирпича, бетонных блоков.
Мауэрлат вальмовой крыши
Для стен из бревна или бруса мауэрлат не устраивается. Его роль выполняют верхние венцы сруба.
Коньковый брус является тем главным элементом стропильной системы, который соединяет все скаты крыши в единую конструкцию. Он должен быть одинакового сечения со стропильными ногами. В противном случае в дальнейшем может возникнуть перекос всей стропильной конструкции и крыши в целом.
Угловые стропила, называемые по-другому накосными либо диагональными стропилами – базовые силовые детали, соединяющие углы коробки здания с коньковым брусом. Для их изготовления потребуется доска, равная по толщине коньковому брусу. Одним концом она крепится к коньку, вторым опирается на мауэрлат. В зависимости от проекта крыши используется различное количество таких стропил, но не менее четырех.
Угловые стропила вальмовой кровли
Короткие стропила могут быть различными по длине, но при сборке конструкции крыши они все выводятся под одним углом и располагаются параллельно промежуточным стропилам. Когда производится необходимый расчет их количества, прежде всего, учитывают площадь всей крыши. Одним концом короткие стропильные ноги соединяются с угловым стропилом, а другим опираются на наружную стену здания.
Центральные стропила устанавливаются верхним концом на коньковый брус, нижним опираются на несущие стены дома. Как правило, их расчет такой: три с одной стороны крыши и столько же с другой, но при конструировании стропильных систем для домов большой площади допускается увеличение их количества.
Промежуточные стропила – это элементы, одной стороной монтируемые на коньке, а второй опирающиеся на мауэрлат. На вальмовых скатах их обычно не используют, поскольку вся площадь закрывается короткими стропилами. Расчет сечения и количества промежуточных элементов производится исходя из несущей способности стропильной конструкции и вида кровельного материала.
При больших размерах здания потребуется установка дополнительных укрепляющих элементов в виде подкосов и вертикальных стоек, поддерживающих коньковый брус, и шпренгельных конструкций, чтобы исключить провисание диагональных стропил.
Стропильные системы в этих видах крыш выполняются в различных вариантах. Например, если вальмовый скат не доходит до конька, вследствие чего наверху образуется вертикальный маленький фронтон треугольной формы, то такая крыша носит название – голландская.
Голландская вальмовая крыша
Также выделяются шатровые кровли. У них все четыре ската одинаковой формы, а боковых фронтонов в таких конструкциях попросту нет. Вальмы в этом варианте представляют собой треугольные поверхности, уклон которых выполнен под одним углом с другими скатами. Как правило, используются такие системы для строений, имеющих в проекции площадь в форме квадрата. В группе вальмовых крыш есть полувальмовые мансардные кровли, четырехскатные, щипцовые, многощипцовые и двухскатные.
Шатровая кровля
Кроме этого, существуют ломаные кровли, состоящие из скатов различных размеров, угол наклона у которых разный. Подобные конструкции весьма сложны в устройстве, также сложно произвести и их расчет. Поэтому встречаются они нечасто, но нужно заметить, что они имеют очень привлекательный вид. Оценить эффектность крыш с ломаной конструкцией стропильной системы вы можете на видео, где также рассказывается об особенностях их сооружения.
Устройство вальмовых стропильных систем начинается с разработки их проекта. Правильный и грамотный проект позволит собрать крышу в короткие сроки. Оптимальный выбор угла наклона скатов определяется в зависимости от климатических условий:
- В регионе, где преобладает ветреная погода, угол наклона должен быть меньше, это позволит снизить нагрузку от ветра на крышу.
- При более снежных зимах угол наклона скатов, наоборот, увеличивают, чтобы лед и снег не скапливались на крыше.
Проект вальмовой стропильной системы
При выборе угла наклона стропил, соответственно, проводится и расчет необходимого количества материала. И если для обрешетки практически во всех случаях расчет производится исходя из общей площади кровли, то количество и сечение угловых и коротких стропил рассчитываются отдельно, в зависимости от выбранного типа крыши.
Кроме климатических особенностей региона, при выборе угла наклона учитывается тип кровельного материала:
- Если используется наборный материал, например, шифер или металочерепица, то чтобы не увеличивать нагрузку на стропила, угол лучше сделать не менее 22°.
- При использовании рулонных покрытий учитывается количество слоев. Чем их больше, тем меньше можно сделать наклон скатов.
- Устройство большего угла наклона скатов позволяет использование кровельного материала – профнастила, но в расчет при этом берется высота профиля. Угол наклона при этом может варьироваться в диапазоне от 20 до 45 градусов.
Выбор угла наклона кровли по материалу
Правильный расчет угла наклона крыши начинается с определения торцевой оси здания на верхней обвязке. После этого необходимо отметить середину конькового бруса, в этой точке будет располагаться центральная стропильная нога. Затем необходимо определить место расположения следующего промежуточного стропила, для чего отмеряется расстояние, соответствующее расчету распределения промежуточных стропильных ног. В большинстве случаев оно не превышает 70–90 см.
Длина стропил определяется так, чтобы их нижний конец выступал над наружной стеной на 40–50 см, а верхний упирался в коньковый брус.
Аналогичный расчет проводится на всех четырех сторонах крыши для вычисления расположения промежуточных стропильных ног на коньковом брусе. Пример их правильного расположения показан на фото.
При проектировании вальмовых крыш можно использовать два вида стропил – висячие и наслонные. Висячие опираются только на стены здания, передавая все распорные нагрузки мауэрлату. Если предполагается устройство мансарды, то дополнительно потребуется установка стяжек из металла или дерева, которые укладываются на несущие стены здания и впоследствии служат основанием для устройства перекрытия. На фото видно, как устраиваются мансардные вальмовые крыши с висячей стропильной системой.
Мансардная вальмовая крыша с висячей стропильной системой
Наслонные стропила применяются, если для них есть опора в виде колонн или внутренних несущих стен. При конструировании системы допускается чередование двух типов стропил. Там, где внутренние стены исполняют роль опор, крепятся наслонные, а в других местах висячие.
Крепление стропил в основном осуществляется путем устройства запилов (седел). Но их глубина не может превышать четвертой части ширины стропильной доски. Для того, чтобы запил был одинаковым на всех ногах, необходимо сделать шаблон. Кроме этого, элементы стропильной системы крепятся с применением металлических уголков, саморезов, гвоздей. Крепление также может производиться скобами, болтами и шпильками.
Крепление элементов стропильной системы вальмовой крыши
При монтаже мауэрлата не забудьте проложить слой гидроизоляции по верху стен. Если стены выложены из кирпича, то в последних рядах кладки устанавливаются закладные детали для дальнейшего крепления мауэрлата. Подобные крепления могут быть изготовлены в виде вертикальных шпилек или болтов, устанавливаемых с шагом не больше полутора метров.
Вальмовые кровли – это сложные конструкции, но это нисколько не снижает их популярности. Несмотря на сложность возведения, они дают возможность устроить дополнительное жилое помещения в чердачном пространстве, а если провести качественное , то можно эксплуатировать ее и в зимнее время.