Правила монтажа стропильной системы вальмовых крыш

Вальмовая крыша является одной из разновидностей четырехскатных кровельных конструкций. По сложности обустройства вальмовые крыши превосходят классические и двухскатные кровли, — разместить на доме четыре ската, в точности согласованных между собой и состыкованных под одинаковыми углами не очень просто. Но при большом желании даже самые трудновыполнимые мероприятия становятся понятными и простыми. Ознакомьтесь с руководством и приступайте.

Проектирование и устройство крыши

Проектирование и устройство крыши

Этапы устройства крыши:

  • Установка мауэрлата (брус, уложенный по периметру наружной стены для опоры стропил);
  • Сборка и монтаж системы стропил, закрепление их на коньке;
  • Монтаж горизонтальных стяжек;
  • Монтаж гидроизоляционного материала;
  • Установка обрешетки;
  • Финальное устройство лицевой поверхности кровли.
Проектирование и устройство крыши

Для фиксации конструкции крыши на стенах строения используются строительные шпильки. Под системой стропил располагают опорные кровельные ниши, которые скрепляются друг с другом прочной поволокой или арматурой.

Проектирование и устройство крыши

Чтобы верно спроектировать устройство крыши, нужно учесть форму и объем здания, расположение внутри несущих стен, будет ли устраиваться мансарда и какой внешний вид будет у строения в целом.

Особенности и элементы шатровой системы

Главное отличие шатровой крыши – полное отсутствие конька. Это очень важная деталь стропильных систем, она принимает на себя усилия стропильных ног. Функция этого элемента возложена на центральную опору, в вершине которой сходятся стропила. В связи с этим большое внимание следует уделять ее прочности. Есть варианты стропильных систем без центральной опоры, верхние пятки стропильных ног упираются друг в друга. Такие варианты чаще всего применяются на небольших по размерам строениях. Все скаты шатровой системы имеют форму равносторонних треугольников.

Особенности и элементы шатровой системы

Шатровая крыша для беседки

Особенности и элементы шатровой системы

Шатровая крыша имеет много вариантов изготовления, но у всех обязательно должны быть следующие элементы.

  1. Накосные стропила. Размещаются по сторонам скатов, воспринимают главные нагрузки на сооружение, служат опорой для остальных элементов, в том числе и нарожников.

    Конструкция стропильной системы шатровой крыши

  2. Нарожники. Используются для стропильных систем средних размеров. За счет применения нарожников действующие усилия на отдельные элементы распределяются равномерно.
  3. Вертикальная стойка. Увеличивает прочность нарожников, позволяет им воспринимать критические ветровые и снеговые нагрузки. Размеры, место установки и количество вертикальных стоек зависят от параметров стропильной системы и климатической зоны расположения здания.
  4. Лежень. Назначение – усиливать обвязку стропильной системы, в том числе и мауэрлата, повышать жесткость всей конструкции.
  5. Мауэрлат. Воспринимает нагрузки от стропильных ног. Делается из бруса или доски толщиной не менее 50 мм.
Особенности и элементы шатровой системы

Устройство шатровой стропильной системы

Особенности и элементы шатровой системы

Этапы монтажа шатровой крыши

Основные преимущества вальмовой крыши

Помимо оригинального дизайна вальмовые кровли имеют ряд достоинств, которые выгодно выделяют конструкцию среди других моделей:

  • отсутствие фронтонов способствует неуязвимости конструкции к сильным ветровым нагрузкам. Чем меньше величина уклона скатов крыши, тем меньшее воздействие оказывает давление ветра на стропильную систему;
  • обтекаемая форма всех четырех скатов способствует устойчивости конструкции к любому виду атмосферных осадков;
  • что касается эффективности энергосбережения, то такая конструкция во многом превосходит двухскатные кровли;
  • утеплить вальмовую крышу гораздо легче, так как термоизоляционный пирог располагается под скатами. В моделях крыш с фронтонами — требуется особое утепление вертикального фасада, более подверженного силе ветра;
  • система накосных, центральных и нарожных стропил обеспечивает надежную конструкцию, стойкую к деформациям под воздействием внешних нагрузок;
  • в зависимости от уклона, есть возможность рационального использования пространства под вальмовой крышей для мансарды и обустройства в крыше окон.

Наряду с особенным внешним видом вальмовая крыша обладает высокой степенью надежности и прочности

Главными недостатками четырехскатных моделей остаются сложность устройства стропильной системы вальмовой крыши и невозможность обустройства мансарды в моделях с небольшим уклоном. Однако при должном изучении чертежей вальмовых крыш и продуманных до мелочей мероприятий по возведению, строительство таких конструкций становится реально выполнимой задачей.

Проектирование конструкции

Как выбрать угол ската:

  • Боковые углы и вальмовые скаты чаще всего имеют одинаковый уклон, но могут и различаться. Если уклон одинаков, то нагрузка будет распределяться равномерно.
  • Угол уклона должен быть от 20 до 45 градусов. Если крыша монтируется в регионах с большой снеговой нагрузкой, то скат делают круче. Если дом будет находиться в месте, где дуют сильные ветра, то уклон должен быть не больше 30 градусов.
  • Нижние границы скатов будет зависеть и от типа кровли.
  • Для вальмовых крыш лучше использовать штучный кровельный материал, потому что при монтаже листовой кровли будет много отходов.
Читайте также:  Чем покрасить ондулин: краска для ондулиновой крыши, можно ли красить, чем обработать

Как рассчитывается высота конька:

  • К коньку будет сходиться промежуточные стропила и они же, только размещенные по диагонали.
  • Высоту конька следует находить по формуле:H= d*tqα Где d – это ширина здания, tqα – угол ската.
  • Конек должен размещаться строго по оси продольной.

Как определить длину конькового прогона:

  • Если угол уклона вальмового и бокового ската одинаковый, то длина стропил в центре системы также должна быть одинаковой.
  • Край конькового прогона должен находиться от торца стены здания на том же расстоянии, что и прогон от параллельных торцов.
  • Рассчитать длину конькового бруса можно, если вычесть из длины дома его ширину. Находиться он должен только по центру.
  • Коньковый прогон делается из тех же материалов, что и стропильные ноги в центральной части. Вырезаться вертикальные стойки должны с учетом ширины брусков. Верхний край конька размещается на высчитанной высоте.
  • Коньковую раму лучше всего усилить, используя диагональные подкосы.

Как определить длину стропильных ног в центре:

  • Если будет определена высота конькового прогона и его промежуток от мауэрлата, то можно высчитать и длину стропил, находящихся в центре.
  • Расчет ведется по теореме Пифагора. Нужно высчитать гипотенузу, она и будет длиной стропил в центре. Высота – это катеты, ширина – это основание.
  • Длина промежуточных стропил рассчитывается точно так же.
  • Чтобы соединить стропила, необходимо высчитать его угол, по следующей формуле: В=90◦-α.
  • Соединить их можно и по-другому – внахлест, тогда коньковый прогон будет находиться снизу. Но в этом случае надо рассчитывать размеры и высоту, как стропил, так и стоек. Высшая точка тогда – это прямое пересечение досок, находящихся вверху во всей стропильной системе.
  • Можно определить и удлинение стропил, если они понадобятся для формирования карнизного свеса. Существует для этого формула: ▲L=k/cos α, где k – это ширина карнизного свеса, а cos α – угол уклона кровельного покрытия.
  • Общую длину ноги стопил можно найти, суммировав L и ▲L.
  • Длина ног стропильных по диагонали находится с помощью теоремы Пифагора. Где стропило, находящиеся по диагонали – это гипотенуза с основанием, которая будет равняться ½ ширины дома, а высота приравнивается к длине центральной вальмовой стропилы.

Как определить шаг установки стропил:

  • Нагрузка на крышу в основном приходится на стропильные ноги. Если их шаг будет небольшим, то в сечении будет использоваться поменьше пиломатериалов.
  • Определить шаг можно по специальной таблице. Найти ее можно в любой строительной методичке либо форумах.

Расчет нагрузки на стропильные ноги:

  • Нужно знать следующие параметры:
    • Угол ската;
    • Вид покрытия крыши;
    • Снеговую нагрузку;
    • Уровень ветра.
    • Высоту строения в коньке;
    • Степень открытости земельного надела;
    • Шаг стропил.
  • Определяется нагрузка.

Расчет длины нарожников и шаг их установки:

Чтобы рассчитать эти данные, необходимо знать длину центрального стропила и использовать формулу:

L1=2/3 * L

Рассчитав все эти параметры, можно определиться с количеством материала. Чтобы закупить нужное количество кровельного материала, нужно высчитать площадь покрытия: ΣS=ΣL*(2B +4 k), где ΣL –сумма длин стропил, В – длина дома, k – ширина карнизного свеса.

Материалы для установки:

  • Стропильные ноги из бруса;
  • Мауэрлат из бруса различных параметров от 100*100 до 150*150;
  • Коньковые брусы, прогоны, лежаки различных параметров;
  • Ригели из досок 50*100 либо 50*150;
  • Кобылки и подкосы из доски 50*100;
  • Стойки из бруса 100*100 либо 150*150;
  • Доски подшивные, ветровые или торцевые – 20*100 либо 25*150;
  • Деревянная обрешетка.
  • Слой пароизоляции.
  • Теплоизоляционное покрытие.
  • Слой гидроизоляции.
  • Дощечки деревянные для обрешетки.
  • Сама кровля.

Самостоятельный монтаж

Особенности монтажа вальмовой крыши

Принимая в расчет то, что основой конструкции стропильной системы выступают накосные стропила, сборка кровли должна производиться с учетом таких моментов:

  1. Накосные стропила собирают из усиленного (сдвоенного) материала.
  2. Соединять отдельные части стропил лучше на участках, испытывающих максимальные нагрузки и подпирать их вертикальными стойками или подкосами.
  3. Чтобы предотвратить ошибку в расчете размера стропил, собирают их с небольшим запасом.
  4. Лучше усилить конструкцию дополнительными металлическими элементами или с помощью скруток из толстой проволоки.
Самостоятельный монтаж

Размер диагональных стропил обычно больше чем размер стандартных досок и бруса, чтобы получить необходимую длину, исходный материал сращивают, а под местами соединений устанавливают подпорки.

Монтаж стропильной системы

В первую очередь, производится крепление мауэрлата к стенам здания, и сразу производят разметочные работы. Далее, крепят с помощью ватерпаса и отвеса коньковый брус. Здесь необходимо максимально точно выдержать его расположение в плоскостях и высоту, от этого непосредственно зависит правильная сборка стропильной конструкции.

Читайте также:  8 советов по выбору поликарбоната для теплицы

Опорные стойки монтируют на укосинах под коньковым брусом. После этого, производят установку ног накосных стропил. Это начало создания плоскостей кровли дома. Тут же производится разметка размера свеса.

После этого, создаются и крепятся боковые скаты кровли. Размещают на предназначенные для них места промежуточные стропила и крепят нарожники, при установке которых необходимо точно размечать кроме параллельности их установки, еще и то, чтобы они находились строго в одной плоскости с боковыми скатами. После этого, монтируют обрешетку крыши.

Самостоятельный монтаж

Кровля дома сможет отслужить длительный срок, только если в расчетах приняли во внимание всевозможные нагрузки. Необходимо сложить вес снега, обрешетки, воздействие ветра, массу кровельного покрытия, гидроизоляции и утеплителя.

Обустройство конькового уровня и нарожников

В стропильной системе пирамидальной крыши отсутствуют коньковые прогоны. Пирамидальную форму конструкция приобретает за счет установленного по центру несущего столба, в который за счет врубок надежно упираются диагональные и центральные ноги.

Сама несущая опора может опираться:

  • на нижнее перекрытие – практически забытая технология, ее применение отнимает много полезного пространства и требует своих порядков в проектировании. Чаще всего данный метод находит применение в устройстве летних беседок, когда вокруг опоры обустраивается общая столешница;
  • центральный брус перекрытия – самый рациональный метод в загородном жилом строительстве. Брус монтируют на несущую стену, расположенную внутри здания, или на лежень, с целью усиления жесткости перекрытия к последнему крепят подкосы;
  • верхнюю часть центральных вальм соединенных металлическим уголком – при данном способе на мауэрлат передается распор, по этой причине каждую вальмовую ногу удерживает ригель.

Все элементы стропиловки образовывают прочную и стабильную конструкцию, которая может выдержать значительные нагрузки.

Отсутствие или неправильный монтаж одного из них может привести к перекосу и последующему разрушению стропильной системы кровли.

Поэтому даже установке нарожников должно уделяться максимум внимания. Внизу системы укороченные стропилины монтируются подобно монтажу узлов центральных вальмовых ног.

Обустройство конькового уровня и нарожников

Своим верхним краем нарожники могут опираться на угловые ноги по-разному. Элементы могут быть соединены с цельным брусом за счет пазовой выемки, либо путем опирания на дополнительный брусок, прибитый внизу диагональной ноги.

Видео:

Если к креплению нарожников не предъявляют особых требований относительно прочностных показателей, то оно может быть выполнено путем вбивания нескольких строительных гвоздей.

Самой распространенной технологией является монтаж нарожников посредством опорных брусьев, которые прибиваются на одном уровне с нижней частью накоса.

Такой подход позволяет повысить прочность углового накоса и выполнить монтаж нарожников быстро и надежно.

Монтируются укороченные и стандартные стропилины с шагом, соответствующим ширине теплоизоляционного листа.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

  • Подробнее о ней в материале: Стропильная система двухскатной крыши и ее устройство

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши.

  • Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам
Читайте также:  Высокие грядки своими руками: из чего сделать каркас и как заполнить

Плюсы и минусы конструкции

Любая конструкция имеет свои положительные и отрицательные стороны:

  1. К главному преимуществу можно отнести аэродинамические особенности: потоки сильного ветра скользят по скатам и не разрушают конструкцию, а надежные фронтоны добавляют жесткости всей кровельной системе. К тому же уникальный внешний вид не оставит равнодушным ни одного прохожего.
  2. К отрицательной стороне относится затруднительный монтаж. Если владелец задумал обустроить мансарду, то полезной площади останется мало.

Но, невзирая на сложность монтажа и лишний расходный материал, шатровая крыша оправдает себя. Например, двускатная крыша беседки будет смотреться куда хуже, чем шатровая.

Расчет объема мансардного помещения

Перед началом строительства мансардного этажа, следует проверить чертеж на соответствие правилам СНИП. По нормам 50 % помещения под четырехскатной вальмовой крышей должно иметь отметку потолка 2,5 м.

В полезную площадь входят части мансарды с высотой этажа не менее 2,5 м. Учитываются участки помещения с расстоянием от пола до потолка 1, 5 м при уклоне кровли 30°, 1,1 м – при 45°, 0,5 м – при 60°. Остальные площади помещения с меньшей высотой учитываются в формуле с понижающим коэффициентом 0,7.

Расчет объема мансардного помещения

Для определения основной части объема мансардного помещения самостоятельно, следует разбить пространство на геометрические фигуры. Формулы для вычисления можно найти в школьных учебниках. Размеры воображаемых фигур берут с чертежей плана, фасада и разрезов. Классическая четырехскатная вальмовая крыша состоит из двух пирамид со смещенным центром и одной усеченной. Объем шатровой четырехскатной крыши вычислить намного проще. Фигура, образуемая каркасом кровли, – правильная пирамида с квадратным основанием.

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.

Процесс создания кровли

Слой пирога шатрового кровельного изделия выглядит таким образом:

  1. Стропильный каркас необходим в качестве основы для последующих кровельных работ.
  2. Изначально стелют пароизоляционную пленку. Это необходимо для предотвращения возможного конденсата.
  3. Деревянная обрешетка добавляет прочности всей конструкции и служит основанием для следующих кровельных слоев.
  4. Укладывается утеплительный материал.
  5. Чтобы внешняя влага не могла проникнуть внутрь помещения, следует применить гидроизоляционное покрытие.
  6. После чего выполняется монтаж контрольной обрешетки. Это необходимо для обеспечения вентиляционного зазора, через который будет производиться проветривание крыши. К тому же без контробрешетки не обойтись, поскольку этот слой служит основой для кровельного покрытия.
  7. Затем делается монтаж любого вида кровли, например: гибкая черепица или шифер.

Если соблюдена технология монтажа и все слои выполнены должным образом, то в помещении образуется нормальный микроклимат.