вальмовая крыша стропильная система своими руками расчет
Вальмовая крыша – стропильная система и ее виды, чертежи, монтаж своими руками
Самый популярный вариант кровли, имеющей четыре ската – это вальмовая крыша. Выбирать такой вариант идеально для абсолютно любых по площади частных домов, беседок, прочих строений. У нее приметная узнаваемая форма, которую не спутаешь ни с чем, а преимуществ у такой кровли хоть отбавляй. Но есть и минусы, которыми обладает вальмовая крыша. Стропильная система у нее достаточно сложная, но при желании разобраться с конструкцией можно, и можно изготавливать такую крышу самостоятельно.
Особенности конструкции
Вальмовая кровля – это одна из разновидностей крыши, имеющей четыре ската. Но при этом два ската выполнены в форме трапеции, а другие два – треугольные (вместо фронтонов), которые также называются вальмами. Отсюда и название – вальмовая кровля. Главное, чтобы торцовые скаты занимали все пространство от карниза до конька. Если же до карниза они не достают, то такая крыша будет называться полувальмовой. Если вальмовую крышу разрезать, то в этой проекции она будет выглядеть как обычная двускатная треугольной формы.
Вальмовая кровля – это не только прочная защитная конструкция для здания, она еще предназначена и для его украшения, а также способна придать ему особый шарм и индивидуальность.
На заметку! В России чаще всего используются более простые варианты кровель – например, двускатные. А вот в Европе вальмовые крыши очень широко распространены. Впрочем, и в нашей стране увидеть такие кровли в последние годы можно все чаще.
Достоинства вальмовой кровли заключаются, прежде всего, в следующем:
Но, как водится, даже у самого хорошего варианта всегда есть и свои недостатки. Например, вальмовая крыша – это достаточно сложная конструкция, ее непросто рассчитать и установить. Из-за того, что материала на нее тратится больше, она обойдется дороже, чем обычная двускатная. Также важно понимать, что чердачное помещение под ней будет небольшим из-за установки дополнительных опор. Потому, кстати, и полноценную мансарду под такой крышей не сделать. В целом, в ряде случаев эти недостатки не являются критическими, и вальмовая крыша обустраивается последнее время очень часто.
Конструкция такой кровли
Как уже говорилось, такая крыша имеет сложную конструкцию. И в первую очередь сложность заключается в том, что кровля имеет массу узлов крепления, составных частей, смонтировать которые в единую систему человеку без опыта будет крайне сложно. В конструкцию вальмовой кровли входят следующие элементы.
Важно! Некоторые из деталей вальмовой кровли могут иметь очень большую длину в зависимости от размеров самой кровли. Но все пиломатериалы ограничены по размерам. В этом случае можно использовать наборный или клееный вариант стропил.
Также вальмовая кровля, как и любой другой тип крыши, должна быть оснащена системой отведения воды. Могут быть установлены снегозадержатели и прочие дополнительные элементы.
Разновидности стропильных систем и вальмовых крыш
Вальмовые крыши в зависимости от своих конструктивных особенностей могут иметь различную стропильную систему, а также относиться к определенному типу кровли. Ниже в таблице представлены разновидности вальмовых кровель.
Таблица. Виды вальмовых крыш.
Также у вальмовой крыши могут быть разные стропильные системы в целом.
Материалы и расчеты
Создать систему стропил для кровли вальмового типа можно как из дерева, так и из металла. Для самостоятельной работы дерево предпочтительней, так как делать что-либо из него гораздо проще. Хороший вариант – сосна. Она легкая, прочная и имеет невысокую стоимость.
Важно! Чтобы дерево служило долго, перед работой его важно обработать специальными защитными составами, которые помогут предотвратить начало процесса гниения.
Если стропильная система создается из металла, то важно брать оцинкованный вариант, который будет способен противостоять коррозии и прослужит очень много лет, а также сможет выдерживать большие нагрузки.
Самое сложное в создании вальмовой крыши – это правильный ее расчет. Важно учесть не только размеры дома, но и ветровую нагрузку в регионе, количество осадков в течение года, тип материала, из которого будет изготавливаться крыша, а также необходимость установки дополнительных элементов, выполнения работ по утеплению и т. д.
Расчет в любом случае производится по определенным формулам. И здесь важно учитывать оптимальный уклон крыши. Его можно подобрать, ориентируясь по таблице. Уклон поможет сориентироваться и в отношении заложения стропил.
Расстояние между стропилами можно посмотреть на таблице ниже.
Заложение стропил и соотношение между их длиной можно рассчитать, используя коэффициенты в таблице ниже.
Итак, используемые формулы для расчета вальмовой крыши следующие:
Результатом всех расчетов может стать подробный чертеж вальмовой крыши с указанием всех размеров и параметров, которые нужно будет просто переносить на материал для кровли. Кстати, основываясь на этих расчетах, как раз и получится подсчитать, сколько чего нужно покупать для того, чтобы самостоятельно сделать такую крышу.
Важно! После самостоятельного создания чертежа настоятельно рекомендуется предоставить схему на проверку опытным специалистам. Ошибки, допущенные в расчетах, могут привести к печальным последствиям.
Цены на различные виды бруса
Онлайн-калькулятор расчета площади шатровой или вальмовой крыши
Монтаж вальмовой кровли по безраспорной системе
Шаг 1. Первым делом нужно приобрести весь необходимый материал, привезти его на место строительства, подготовить стропила к дальнейшей работе. Здесь важно сделать заготовки такими, чтобы были соблюдены все размеры и срезы. Также именно на этом этапе можно заняться и сращиванием стропил. В данном случае будут использоваться шестиметровые стропила сечением 15х15.
Совет! На этом этапе можно сделать макет из двух стропил, который поможет определиться с высотой крыши и ответить на ряд вопросов. Работать с визуальным примером будет проще, чем только по проекту.
Шаг 2. Далее можно заняться изготовлением и монтажом мауэрлата. Сначала требуется по периметру стен дома создать опалубку и проложить в ней армирующие прутья. Размер бетонного пояса в этом случае должен получиться 20х20 см. Здесь сразу же устанавливаются мощные металлические болты для установки и фиксации самого мауэрлата.
Шаг 3. После изготовления опалубки ее нужно залить бетонной смесью и дать застыть. В это время брус для мауэрлата сечением 10х20 нужно обработать защитными составами.
Цены на цемент и основы смесей
Шаг 4. Перед дальнейшими работами опалубку нужно удалить, а бетонный пояс – закрыть гидроизоляцией.
Шаг 5. В мауэрлатном брусе требуется просверлить отверстия, которые будут совпадать с торчащими из бетонного пояса болтами. Далее брус нужно надеть на шпильки и установить его по периметру стен.
Шаг 6. Излишки шпилек-болтов нужно срезать и закрутить их гайками, закрепив таким образом мауэрлат дополнительно.
Шаг 7. Теперь можно приступать к установке стропил по безраспорной системе. Это значит, что на стропилине будет делаться запил, который позволит ей не скользить по мауэрлату. Тогда нагрузка будет идти на стену дома. Но сначала требуется установить подконьковый брус посередине крыши. Он будет играть роль сродни мауэрлату. Фиксируется брус на стойках такого же сечения, как и он сам – 15х10. Все соединения производятся при помощи металлических уголков. Под брус, лежащий на перекрытиях, нужно постелить полосу гидроизоляции.
Шаг 8. Далее требуется установить диагональные стропила. Они получились сращенные из двух брусьев 15х5 см.
Шаг 9. Теперь необходимо переходить к установке остальных рядовых стропил. Важно помнить, что они держатся на мауэрлате за счет выпилов в области касания стропилины и мауэрлата, а также конька. Все соединения забиваются на три гвоздя, можно использовать уголки. Шаг между стропилами здесь – 60 см.
Шаг 10. По мере перехода на диагональные стропила длину обычных стропил нужно корректировать – получатся нарожники, и крепить их уже не к коньковому брусу, а к диагональным стропилам.
Шаг 11. По оставшимся двум скатам тоже нужно установить стропила-нарожники по тому же принципу, что описан выше. Излишки длины стропилин нужно подрезать в соответствии с выбранной длиной свеса кровли.
Цены на строительные леса
Шаг 12. Установка стропильной системы вальмовой кровли завершена. Далее можно монтировать защитные мембраны, утеплитель, обрешетку и непосредственно кровельный материал.
Видео – Стропильная система вальмовой крыши
Как видно из этой статьи, создание стропильной системы крыши вальмового типа – задача действительно не самая легкая. Но при желании и с ней можно разобраться самостоятельно. Однако просить совета и помощи у опытных мастеров все же стоит хотя бы на этапе проектирования кровли, чтобы избежать допущения фатальных ошибок.
Точный расчет стропильной системы — гарантия надежности вальмовой крыши
Стропильная система вальмовой крыши относится к сложным в расчете и проектировании конструкциям.
При правильном подходе этот этап всегда доверяется специалистам.
При отсутствии такой возможности работы ведутся поэтапно, с выбором оптимального варианта после уточнения нагрузок.
Основа и параметры для подсчетов
Расчет вальмовой кровли выполняется на этапе проектирования дома и начинается со сбора нагрузок и размерных характеристик несущих конструкций.
Основными данными служат:
Данные параметры оказывают прямое влияние на оптимальный уклон скатов вальмовой кровли, и как следствие – на ее высоту и площадь.
Что нужно учитывать?
Помимо выше перечисленного при расчете учитывается:
Цель расчета – получение максимально точного проекта каркаса и пирога крыши, оптимального по цене, долговечности и привлекательности.
Основные распорные нагрузки в таких конструкциях приходятся на мауэрлат, весовые – на вертикальные опоры и диагональные стропила.
Все остальные элементы размещают максимально равномерно, вне зависимости от габаритов и назначения вальмовая крыша всегда укрепляется.
Как рассчитать?
Работы начинаются со сбора и уточнения данных. Затем составляется первичный чертеж каркаса и уточняются дополнительные требования.
После этих действий с помощью тригонометрических формул последовательно высчитываются все размерные характеристики.
Начинать следует с основных несущих элементов, а заканчивать — укрепляющими.
Выбор угла наклона ската
Уклон скатов выбирается после сбора и учета всех факторов влияния, включая ветровую и снеговую нагрузку, допустимый угол укладки кровельных покрытий, потребность в использовании внутреннего пространства и других факторов (сметы строительства, соображений дизайна, наличия или отсутствия пристроек).
При этом влияние снеговой нагрузки преобладает над остальными. При допустимом нормами диапазоне от 5 до 60 ° в регионах с сильными снегопадами угол скатов рекомендуют поднимать до максимально возможного, т.е. – до 40-60 °.
В остальных случаях вес снега добавляют к весу пирога с учетом региона проживания (усредненная табличная величина) и поправочного коэффициента (уменьшаемого с 1 до 0,33 по мере роста наклона, приравниваемого к 0 при 60 °).
После выбора оптимального значения, угол укладки рядовых стропил и ската в верхней зоне находится по формуле: β=90-α.
Подробнее об определении угла наклона вальмовой кровли читайте здесь.
Определение высоты конька
По формуле ниже определяется высота крыши (она же – расстояние до одиночного конькового прогона или высота вертикальной опорной стойки):
h=(D∙tanα)/2, где D – расстояние между нижними точками боковых трапециевидных скатов, т.е. ширина здания.
В идеале коньковый прогон размещается строго по центру, с одинаковым расстоянием до нижней линии боковых скатов и вальмы (по сути, все рекомендуемые формулы подогнаны именно под этот вариант).
При таком исполнении уклоны скатов максимально совпадают, а нагрузки компенсируют друг друга. Но в ряде случаев торцевые и вальмовые скаты имеют разные уклоны, что обязательно учитывается при расчете стропил и других конструкций.
Длина центральных стропил вальмы
Длина рядовой стропильной ноги находится как сумма квадратов высоты крыши и расстояния от нижней точки крепления вертикальной стойки (или условной точки начала прогона) до мауэрлата.
Для заложения этих конструкций используются доски или брус толщиной от 50 мм, первые предпочтительней при планировании утепления вальмовой крыши. Полученное значение длины нуждается в корректировке, а именно – умножении на поправочный коэф., в свою очередь зависящий от уклона вальмовой крыши (см. табл. ниже)
Размер конькового прогона
Данный параметр получают путем вычитания двух отступов от середины вальмовых скатов до нижней точки крепления вертикальных опор, удерживающих конек или условной оси узла крепления диагональных стропил.
При равном расстоянии края каждого ската lконька=L-D, где L- длина постройки.
Данная величина оказывает прямое влияние на длину лежня (при наличии в каркасе), определяемого как lл=L-D/2. Но этот параметр нуждается в согласовании с внутренним планом дома.
Длина угловых стропил
Эту величину проще всего определить с помощью теоремы Пифагора, как гипотенузу треугольника, образованного центральным рядовым стропилом, половинкой нижней части вальмового ската и самой диагональной ногой.
В простом приближении ее получают, выделив квадратный корень из суммы квадратов катетов. По аналогии с промежуточными стропилами полученную величину умножают на поправочный коэффициент.
Найденные значения в точности используются на следующих этапах расчета кровли (определении площади скатов, параметров свеса, выборе укрепляющих узлов), но при расчете пиломатериалов его всегда увеличивают на 5-10%. Игнорирование этого требования приводит к проблемам при стыковке или креплении.
Не менее важное влияние на надежность каркаса оказывает сечение диагональных стропил. По нормам их закладывают из бруса толщиной от 100 мм или из сдвоенных досок от 50 мм.
Второй вариант предпочтителен из-за лучшей выдержки сдвоенных элементов нагрузок на изгиб.
Чрезмерно длинные стропила рекомендуется сращивать в верхней точке с помощью гвоздей, вставок или других методов.
Определение количества и сечения опор
В вальмовом скате закладывается по одной центральной стропильной ноге, но в боковых их число увеличивается в зависимости от длины вытянутой стороны дома. Как правило, 4 таких элемента размещаются практически вплотную с узлом крепления диагональных ног. Остальные – укладываются с равным шагом от 60 см и выше.
Верхний предел зависит от габаритов вальмовой кровли, ожидаемых нагрузок и сечением пиломатериалов. Специалисты рекомендуют выбирать оптимальный интервал по таблицам, с округлением в меньшую сторону.
Укороченные опоры и нарожники для вальм
Полуноги и вальмовые нарожники рассчитываются после получения размеров остальных стропильных ног и выбора шага их размещения.
Строительные калькуляторы при расчете используют принцип пропорционально уменьшаемых треугольников (длина каждого следующего нарожника уменьшается на величину, пропорциональную удалению от центральной стропильной ноги).
По аналогии с остальными рядовыми стропилами полученное значение рекомендуют увеличивать на поправочный коэффициент или добавлять к длине ширину отрезка на привязку к мауэрлату.
Все элементы размещают с равномерным шагом, при увеличении числа нарожников формулу корректируют, но сам принцип расчета не меняется.
Карнизный свес
При первичном, ориентировочном расчете площади скатов и определении нагрузки на 1 м 2 крыши длиной карнизных свесов пренебрегают.
Но при детализированном расчете способ их обустройства и размеры всегда определяются заранее с учетом рекомендуемого выступа от стен в диапазоне от 40 до 70 см, не более.
Необходимую величину удлинения стропила находят как отношение отступа от стены до крайней точки карниза к косинусу уклона кровли: ∆=k/cosα.
Единого мнения об оптимальном способе обустройства свесов нет, из-за упомянутого выше ограничения в длине пиломатериалов и упрощения расчета параметров скатов некоторые специалисты рекомендуют формировать их с помощью кобылок.
Такой метод считается более сложным в исполнении и менее надежным. В ряде случаев владельцы отказываются от свесов в принципе или делают их укороченными, чаще всего такое исполнение выбирается при необходимости исключения влияние ветровых нагрузок.
Размеры укрепления
Укрепляющие элементы (подкосы, шпренгели, затяжки) подбираются после уточнения нагрузок и расчета несущего каркаса. Единых формул для них нет, в каждом случае вальмовая крыша усиливается индивидуально.
К обязательным элементам относят подкосы (от 1 шт. при длине диагональной ноги до 7,5 м, от 2 – при длине от 7,5 до 9 м), закрепляемые под углом в 45-53° с упором в верхнюю часть стропилины. При больших габаритах каркас укрепляется дополнительными вертикальными стойками.
Таблица параметров расстояния в зависимости от сечения бруса и сорта древесины
Взаимосвязь между сечением, длиной и оптимальным шагом стропил отражена в таблице:
При этом расстояние между стропильными ногами корректируется с учетом ожидаемых нагрузок и качества используемых пиломатериалов:
Таблица: наклон кровли в зависимости от материала
| Тип покрытия | Угол наклона ската, ° |
| Мягкая рулонная кровля и битумная черепица | От 5-11, при оптимальном уклоне от 15 |
| Еврошифер | От 5-10 при сплошной обрешетке, 10-15 и выше – разряженной |
| Профнастил | От 8-15 при сплошной обрешетке и дополнительных мерах по герметизации, свыше 15 в остальных случаях |
| Фальц | 7-25 |
| Металлочерепица | От 15, при оптимальном уклоне диапазон в 30-35 |
| Натуральная и композитная черепица | 22-30 |
| Асбестоцементный шифер | От 22 до 50 |
Как избежать ошибок?
При расчете крыши и материалов на ее возведение избежать ошибок помогают:
Видео на тему
Посмотрите полезное видео о том, как рассчитать стропильную систему вальмовой крыши:
Заключение
В заключение стоит отметить, что приведенные алгоритмы будут актуальны лишь при стандартных габаритах и конфигурации вальмовой кровли.
При необходимости усложнения каркаса (сокращении длины вальмы, вставок небольших вертикальных фронтонов, проектировании систем с двумя коньковыми прогонами, планировании использования внутреннего пространства в качестве жилого) расчет стропил должны выполнять специалисты.
Это же относится к каркасам с висячим способом крепления стропил, не имеющих центральных вертикальных подпорок и оказывающих сильные распорные воздействия на стены.