Стропильная система вальмовой крыши: конструкция и монтаж

Устройство стропильной системы

Вальмовая крыша

Наиболее сложную конструкцию имеет вальмовая стропильная система. Она состоит из следующих элементов:

Стропильных ферм. Элемент каркаса в виде равнобедренного треугольника, образованный двумя ответными стропильными ногами. Стропильные фермы четырехскатной крыши имеют такую же конструкцию, как и фермы двускатных крыш. Они являются основным элементом каркаса трапециевидных (боковых) скатов.

Как правило, стропильные фермы укрепляют затяжками. Это горизонтальные перемычки, которые крепятся между двумя стропилами. Затяжки снижают распорную нагрузку на стены.

Стропильная ферма состоит из двух стропил и укрепляющих элементов

Кроме затяжек могут применяться стойки, подпирающие конек, или подкосы. Последние представляют собой наклонные стойки, которые опираются на несущие стены или балки перекрытия, и подпирают стропила;

• Мауэрлата. Брус, который укладывается на наружные стены и служит основой конструкции. В беседках функцию мауэрлата чаще всего выполняет верхняя обвязка;
• Конькового прогона. Балка, которая устанавливается вдоль оси крыши и связывает все стропильные фермы;
• Накосных (диагональных) стропил. Стропильные ноги, которые устанавливаются в углах крыши;
• Нарожников. Стропила, которые крепятся накосным ногам;
• Центральных стропил. Устанавливаются по центру вальм и опираются на торец конькового прогона.

Дополнительно конструкция может содержать прогоны, связывающие все стропила в пределах ската. Как правило, прогоны передают нагрузку от скатов стойкам.

Эскиз стропильной системы полувальмовой крыши

Полувальмовая

Полувальмовая крыша отличается от вальмовой наличием опорных досок, которые крепятся к крайним фермам. Опорные доски служат границей между скатом и фронтоном. Таким образом, уровень расположения опорной доски определяет размер фронтона.

Как правило, фронтон занимает одну треть ската. Его украшают смотровым окном, которое обеспечивает вентиляцию подкровельного пространства.

Все накосные стропила конструкции и нарожники вальм опираются на опорные доски. Поэтому последние выполняют несущую функцию.

Схема устройства шатровой крыши

Шатровая

Стропильные системы шатровой крыши от вальмовых отличается отсутствием трапециевидных скатов и, соответственно, конькового прогона. В результате все диагональные стропила сходятся в одной точке.

Как правило, при строительстве шатровых крыш для беседок устанавливают шестиугольную стойку в центре конструкции, на которую опираются диагональные и центральные стропильные ноги. Но, можно собрать каркас и без этой стойки, используя подкосы и затяжки.

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:

1. 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.

1. 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.

1. 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.

Варианты опирания стропил вальмовой крыши

Выше описан классический вариант вальмовой конструкции, где опорой служит мауэрлат. Но существует вариант, когда в качестве опоры используются балки перекрытия. Монтаж системы начинается так же с мауэрлата, только балки выходят за стену, образуя вынос, а не упираются в него. Монтаж стропильной системы аналогичен, не изменяется последовательность действий, только стропила опираются не на мауэрлат, а на балки перекрытия внизу и вверху наслонным образом на конек. Конструкция вальмовой крыши с опиранием стропил на балки перекрытия не уступает по прочности классической.

Чем отличается вальмовая крыша с висячими стропилами? Только опиранием стропил. Стропильная система, включающая в себя балки, закрепленные на потолочном перекрытии с двух внешних стен, отличается тем, что использованы стропила, которые не опираются на мауэрлат, а фиксируются ригелями в верхней части на расстоянии 60см от конька и затяжками внизу рядом с основой.

Стропильная система вальмового типа сложна, но если внимательно рассмотреть её устройство, уделить время на просмотр видео по этой теме, то справиться с её возведением можно. Было бы желание

Конструктивные особенности

Эта разновидность кровельных конструкций, изображенная на фото, представляет собой обычную коньковую крышу, но без вертикальных фронтонов. Вместо них по бокам здания делается 2 дополнительных ската – вальмы, имеющие другой угол уклона.

Стропильная система вальмовой крыши состоит из следующих элементов (показаны на схеме):

мауэрлат, лежень – мощная обвязочная балка, монтируемая на верхнюю плоскость стен по периметру здания и внутренних перегородок; кровельные скаты формируются за счет наклонных балок, устанавливаемых с расчетным интервалом, — стропильных ног; вместе с элементами жесткости – затяжками, стойками и раскосами – стропила образуют кровельные фермы; коньковый прогон – брус, соединяющий верхние точки ферм; в некоторых конструкциях нижняя часть стропильных ног удлиняется за счет дополнительной детали — кобылки.

По линии схождения плоскостей устанавливаются вальмовые стропила, опирающиеся на углы здания. Их уклон совпадает с углом основных скатов. А вот торцевые стропильные ноги, называемые нарожниками, образуют по бокам дома более крутые или пологие скаты.

При строительстве 4-скатных крыш применяется 2 типа ферм – висячие и наслонные. В первых нижний пояс (затяжка) опирается только на внешние ограждения частного дома, поэтому ставить их на слишком длинные пролеты нерационально из-за повышенного расхода материалов на ребра жесткости. Устройство висячей фермы смотрите на чертеже:

Преимущество наслонных конструкций – возможность опирания на капитальную межкомнатную перегородку и перекрывания больших пролетов без увеличения материалоемкости

Новичкам кровельного дела стоит обратить внимание на эти фермы, поскольку они надежнее и проще в монтаже

Если на чердачном этаже планируется устроить жилую мансарду, то угол уклона основных скатов увеличивается, а ферма получает 2 опоры в виде стоек, образующих стены помещения. Эти детали принято ставить на лежни либо балки перекрытия деревянного дома. Потолки мансардной комнаты формируются благодаря горизонтальным затяжкам, связывающим стропила поверху, как сделано на схеме:

Как рассчитать систему стропил вальмовой крыши

Расчет несущей конструкции является основным этапом проектирования крыши. Малейший просчет в расчетах может быть причиной деформации или разрушения кровли.

После изучения конструкции крыши необходимо рассчитать угол наклона системы стропил. Чем он выше, тем большему воздействию ветров подвержена кровля, но от снега и наледи очищается самостоятельно.

Величина угла наклона скатов может быть 5-60 градусов, она зависит от нагрузки ветра и снега.

После определения угла наклона следует начинать расчеты определения основных нагрузок, которым подвержена крыша. К ним относятся вес самой кровли и природные явления – ветер и осадки.

Общее значение веса несущей конструкции, обрешетки, покрытия и утепления делят на площадь всех наклонных плоскостей. Полученная величина показывает нагрузку на 1 м2 кровли. Для жилого дома она должна выдерживать нагрузку в 45-50 кг/м2. Этот показатель одинаковый для любой местности.

Осадочные нагрузки разнятся в зависимости от местности и составляют 80-150 кг/м2. Эту величину можно узнать, используя «Строительные нормы и правила».

Значение нагрузки необходимо помножить на корректировочный коэффициент:

1. На 1.0, когда угол наклона не превышает 25 градусов;
2. На 0.7, если значение угла 25-60 градусов.

Если кровля подвергается регулярным сильным снегопадам, рекомендуется установка двойных опор или сплошной обрешетки.

Определение ветровой нагрузки подразумевает использование коэффициента давления ветра.

Показатель нагрузок (ветровой и снеговой) умножают на индекс, равный значению шага стропил. Шаг стропил определяется в метрах.

Завершающим этапом является расчет количества и критериев материалов.

После вычисления всех нагрузок на 1 м2 и на площадь всей кровли, определяют сечение опор (наименьшие значения):

1. Мауэрлат – 10*10 см.
2. Затяжки и прогоны – 5*15 см.
3. Кобылки, подкосы, ригели – 10*10, 15*15 см.

Количество балок, на которых крепится обрешетка и дополнительные элементы вычисляется длиной кровли. Например, длина крыши 12 м, шаг между стропилами 1 м. Исходя из этого, понадобится 24 строительные ноги, по 12 на каждую сторону.

При проведении расчетов для объемных проектов рекомендовано использовать специальные компьютерные программы для проектирования.

Все полученные показатели необходимо нанести на чертеж.

https://youtube.com/watch?v=n_Yr2QB3diM

Вальмовая крыша — особенности конструкции

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.

Вальмовая крыша стропильная система 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 узлы вальмовой крыши

• 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.

Схема вальмовой крыши

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

Вальмовая крыша стропильная система — 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 двухскатной крышей, однако по своим характеристикам значительно превосходит её.

Полувальмовая крыша (голландская)

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.

Датская полувальмовая крыша

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.

Пример дома с шатровой крышей

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.

Сортировка пиломатериала

Рассортируйте в три штабеля все имеющиеся на стройплощадке доски. Пометьте стрелками горб доски. В первый штабель сложите относительно ровные доски. Они пойдут для устройства каркасов и обрамлений. Во второй штабель сложите умеренно горбатые доски. Эти доски используйте для устройства балок и стропил, работающих под нагрузкой, направленной перпендикулярно их продольной оси. Направляйте горб этих досок навстречу нагрузке (в верх), тогда со временем эти доски выпрямятся и получат меньший прогиб, чем если бы они были изначально ровными. В третий штабель сложите кривые доски. Из них можно сделать связи и распорки, а при поперечной распиловке они сгодятся для изготовления мелких строительных деталей.

Классификация нагрузок на стропильную систему

Самый простой по устройству двускатный каркас состоит из таких деталей:

• стропило — является основным элементом, на котором устанавливается утепление, гидроизоляция и обрешетка;
• мауэрлат — мощный брус, укладываемый на внешние стены в качестве упора для стропил;
• обрешетка — рейки, на которые укладывается кровельное покрытие;
• прогон — брус, обеспечивающий продольную устойчивость несущих фрагментов;
• лежень — принимает часть нагрузки от стоек на мауэрлат;
• стойка — вертикальные опоры перераспределяющие давление от стропил между лежнем и мауэрлатом;
• подкос — предназначен для подпорки стропильной ноги и предотвращения ее провисания под вертикальным давлением.

Чтобы правильно рассчитать стропила, необходимо ознакомиться с составляющими нагрузки, которая воздействует на любую крышу.

Классификация внешних факторов, влияющих на стропильные конструкции:

Основные. Подразделяются на постоянные и длительные. К постоянным относится вес самого каркаса, утеплителя, гидроизолятора, мембраной пленки и крепежных приспособлений. Длительные — вес снега, который лежит на поверхностях более одного часа. Также, скаты испытывают нагрузки от стекающей по ней воды во время интенсивного ливня.
Дополнительные. Здесь подразумевается влияние на конструкцию значительного объема льда, сильных порывов ветра и веса мастеров в процессе проведения монтажных и ремонтных работ.
Форс-мажорные

Принимаются во внимание экстремальные факторы, длящиеся в течение краткого отрезка времени. К ним относится взрыв, ураган, землетрясение или оползень, возникновение пожара.

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

Я, при необходимости готов лично выехать на место для проведения консультации и разрешения всех вопросов еще до начала строительства.

Пальмовая крыша — основные элементы и узлы

В отличие от двускатной, вальмовая крыша имеет разные по длине и толщине стропила в своей стропильной системе.

Самые нагруженные — это диагональные (накосные) стропила, проходящие от угла дома к коньку. В зависимости от угла наклона короткого (вальмового) ската их длина может до полутора раз отличаться от центральных и промежуточных стропил, проходящих от конька крыши до верхней обвязки (мауэрлата).

Поэтому накосные стропила делают из сдвоенного бруса или доски. Это не только увеличивает несущие свойства конструкции, но и облегчает монтаж коротких стропил. Кроме «удвоения», для увеличения прочности могут устанавливать одну или две дополнительные опоры.

Центральные стропила есть у вальмы и ската, вверху они опираются на конек.

Промежуточные стропила равны по длине центральным и входят в состав скатов.

Короткие стропила (нарожники, укороченные стропильные ноги) опираются на накосные стропила. Чтобы равномерно распределить нагрузку на накосные стропила, нарожники со стороны вальмы и ската крепят со сдвигом по отношению друг к другу.

Конек (прогон) — верхний брус (сдвоенная доска), на него опираются накосные, центральные и промежуточные стропила.

Для любого типа дома в качестве нижней опоры всех стропил служит деревянный брус или бревно. В каждом случае этот элемент имеет свое название:

• для кирпичного (блочного, монолитного, каменного) дома — мауэрлат;
• для каркасного — верхняя обвязка;
• для деревянного (бревно, лафет, оцилиндрованное бревно, брус) — верхний венец.

Лежень можно рассматривать как часть мауэрлата или верхней обвязки по внутренней несущей стене. Он служит основанием стоек и подкосов для крепления конька и усиления стропильной системы. Если нет внутренних несущих стен для этих целей ставят затяжку — брус, опирающийся на мауэрлат и дополнительные столбчатые опоры на перекрытии кирпичного дома (для деревянного дома это могут быть балки потолочного перекрытия).

Шпренгель — нижний угловой брус между смежными сторонами мауэрлата (верхней обвязки), на который опирается усиливающая стойка накосной стропильной ноги.

Схватки, растяжки (ригели) — дополнительные горизонтальные элементы между вертикальными опорами или противоположными стропилами.

Подкос (подстропильная нога) — увеличивает расчетную нагрузку на стропило, переводя его из разряда однопролетной неразрезной балки в двухпролетую.

На каждый из перечисленных элементов воздействуют разные силы. В зависимости от величины и направления этих сил рассчитывают размеры сечения каждого элемента. Есть нормативные документы, определяющие формулы расчета и поправочные коэффициенты, которые зависят от вида и сорта древесины.