Как устроена стропильная система вальмовой крыши + пошаговая инструкция по монтажу

Как запилить стропила вальмовой крыши

Скаты вальмовой крыши могут располагаться с разным уклоном, но такая система сложна как для расчета, так и реализации. Гораздо проще построить равноугольную крышу, где все скаты имеют одинаковый угол наклона.

В равноуклонных вальмовых крышах проекции диагональных стропил пересекаются с мауэрлатом под углом 45°. Это существенно облегчает запил торцов укороченных стропил, поскольку горизонтальный угол уже известен. Основные стропила всегда перпендикулярны мауэрлату, поэтому их обработка ничем не отличается от двускатных систем.

Чтобы правильно запилить нарожники с первого раза, нужно точно выдержать 4 параметра:

• длину до мм;
• вертикальный угол уклона стропил (измеряется с помощью угольника или рассчитывается по геометрическим формулам);
• горизонтальный угол (определяется по отношению к диагональной балке).

Для измерения уклона ската можно воспользоваться приложением на смартфоне. Достаточно совместить его с осью стропила, программа вычислит этот угол.

Теперь нужно подготовить шаблоны для верхнего и нижнего запила. Поскольку стропила примыкают к диагональной балке симметрично, второй шаблон вырезается зеркально.

Если углы разные, то прирезка доски производится по месту. Размечается положение стропила на мауэрлате и диагональной балке с принятым шагом. В нижней части делается зарез, чтобы посадить стропила на мауэрлат.

Верх нарожника прикладывается к диагональной балке, приблизительно запиливается по ее плоскости. Путем доработки пилой за несколько запилов достигается плотное соединение двух деталей. По этому резу на доске изготавливается шаблон и используется уже для запила остальных укороченных стропил.

Основные конструктивные элементы крыши вальмового типа

Конкретное исполнение кровли влияет на наличие тех или иных элементов в ее конструкции. Однако когда выполняется стандартное строительство вальмовой крыши, всегда монтируется:

• Балка на коньке крыши. Этот элемент еще принято называть коньковым брусом. Он является одной из основных несущих деталей. На него опираются боковые ребра кровельной конструкции.
• Стропила, которые устанавливаются по диагонали от нижнего угла крыши к краю опорной коньковой балки. Это боковые ребра кровли. Они представляют собой длинные стропильные ноги и являются сторонами торцевых треугольных поверхностей и трапециевидных скатов конструкции.

Основные элементы крыши, включая диагональные стропилаИсточник twimg.com

• Центральные стропильные ноги – элементы с одинаковой длиной. Фиксация их верхней части выполняется на коньковом брусе. На каждом трапециевидном скате закрепляется по два таких элемента. Центральные стропильные ноги также монтируются посередине треугольных наклонных поверхностей крыши. Получается, что к одному краю конька примыкает три таких элемента.
• Промежуточные стропила, которые закрепляются на скатах в виде трапеций. Они монтируются между центральными строительными ногами. Промежуточные детали еще называют рядовыми элементами. Они позволяют полностью сформировать плоскости скатов в форме трапеций. В нижней части крыши промежуточные стропила фиксируются на обвязке, которая закрепляется вверху стен. Они являются одними из элементов карниза постройки.
• Короткие стропила, которые вверху соединяются с диагональными ребрами конструкции. Каждый такой элемент представляет собой нарожник. Они закрепляют на треугольных скатах крыши по обе стороны от центральной стропильной ноги. Их также монтируют в угловых частях трапециевидных плоскостей кровли.

Нарожники слева и справа от диагональной стропильной ногиИсточник mystroy24.ru

Конструкция вальмовой крыши с опиранием стропил на мауэрлат подразумевает монтаж и других элементов. Одним из них является стойка. Она служит опорой для коньковой балки. Ее монтаж осуществляется в месте соединения 2-х стропильных ног на коньке.

Сам мауэрлат всегда монтируется, когда возводится крыша на стенах из кирпича, пенобетона и другого подобного стройматериала. Этот элемент стропильной системы создается из бруса. Его крепление осуществляется по всему периметру постройки.

Стойки-опоры встречаются не в каждой крыше вальмового типа. Ведь эти элементы не позволяют создать полностью свободное пространство под кровлей, чтобы обустроить жилое помещение. Поэтому вместо их используются другие детали.

При строительстве крыши также может монтироваться затяжка. Это элемент, который скрепляет стропильные ноги. Во многих проектах функцию затяжек выполняют балки перекрытия.

Если в крыше предусмотрен большой свес, тогда осуществляется монтаж кобылок. Эти детали закрепляются на уже зафиксированные стропила. Монтаж кобылок выполняется, чтобы лучше защитить верхнюю часть стен от осадков.

Стропила, удлиненные кобылкамиИсточник krovlyakryshi.ru

Конструкция стропильной системы вальмовой крыши с опиранием стропил на балки перекрытия может включать дополнительный элемент. Он представляет собой усиливающую деталь. Ее устанавливают на той стороне крыши, на которую воздействует ветровая нагрузка. В некоторых проектах ветровая балка предусматривается для каждого трапециевидного ската.

Для повышения жесткости всей системы может еще использоваться шпренгель. Благодаря наличию этой детали уменьшается нагрузка, воздействующая на стены строения. Монтируется такой элемент в углах постройки. Он размещается по диагонали и соединяет две части мауэрлата.

Еще в конструкции могут присутствовать подкосы. Их обычно закрепляют, если крыша не будет использоваться для обустройства жилых помещений. Хотя они могут фиксироваться под разными углами. Поэтому в зависимости от конструкции крыши даже при их наличии можно обустроить мансарду. Подкосы как бы подпирают стропильные ноги и обычно упираются в балки перекрытия или затяжки.

Крыша в вальмовом исполнении с подкосамиИсточник hausgrad.ru

Монтаж четырёхскатной крыши

Сборку стропильной системы необходимо выполнять в строго определённом порядке. Это необходимо для того, чтобы правильно установить и закрепить все конструктивные элементы кровли.

1. Для перераспределения нагрузки, которую оказывают на стены кровельная конструкция, ветер и осадки, на внешние стены укладывают мауэрлат. В индивидуальном строительстве для этих целей применяют брус сечением не менее 100х150 мм. Для крепления продольных балок конструкции используют анкерные шпильки. Их необходимо закладывать в верхние ряды кладки ещё на этапе возведения стен. Гидроизоляцию мауэрлата выполняют при помощи двух слоёв рубероида, который укладывают поверх несущих стен.

2. При необходимости установки вертикальных опор, на несущие простенки укладывают лежни. Для горизонтального выравнивания элементов стропильной системы используют деревянные подкладки. В дальнейшем это значительно упростит установку стоек и прогонов. Если капитальные перегородки планом здания не предусмотрены, то вертикальные опоры монтируют на балках перекрытий. Для этого их усиливают, сращивая две доски 50х200 мм или используя один брус 100х200 мм.

3. Выставляют опорные стойки. Для их выравнивания пользуются отвесом или лазерным уровнем, после чего устанавливают временные подпорки. Для крепления вертикальной опоры к лежню или горизонтальной балке используют металлические уголки и пластины.

4. Поверх стоек укладывают прогоны. Традиционная вальмовая кровля нуждается в монтаже одного прогона, который, собственно, и образует конёк. Шатровые конструкции нуждаются в монтаже четырёх прогонов. Как и при монтаже стоек, крепление выполняют при помощи металлических уголков и саморезов.

5. Подготовка стропил. Боковые стропильные ноги простых четырёхскатных крыш монтируют точно так же, как и наслонные на двускатной кровле. Сначала следует сделать шаблон. Для этого со стороны крайней опоры к коньку прикладывают доску такой же ширины, как и стропила. Её толщина не должна превышать 25 мм — шаблон должен быть лёгким. На этой доске отмечают запил, необходимый для надёжной опоры и точного прилегания стропильной ноги к коньковому брусу, а также вырез, соответствующий месту стыкования с мауэрлатом. Отмеченные места выпиливают и далее используют для быстрой подготовки стропильных ног.

6. Прикладывая изготовленный образец к прогонному брусу, необходимо проверить, нужна ли точная подгонка стропила. При наличии зазоров, запилы в стропиле выполняют с учётом поправок. После того, как все опорные ноги будут готовы, их выставляют с шагом 50–150 см и прикрепляют к мауэрлату и коньку. Для монтажа лучше всего подходят скобы, но можно брать и мощные металлические уголки.

7. Как уже говорилось, диагональные стропила изготавливают из срощенных досок или бруса увеличенного сечения. Для их монтажа также понадобится шаблон, который подготавливают в полном соответствии с описанным выше способом. Поскольку накосные стропила одной стороной примыкают к углу мауэрлата, а другой опираются на стойки, запил выполняется под углом 45° к плоскости.

8. В промежутках между накосными стропилами крепят нарожники. Их шаг соответствует расстоянию между стропилами, а точками опор выступают диагональные ноги и мауэрлат. Нагрузку, которую испытывают нарожники, не сравнить с тем весом, который приходится на стропила, поэтому первые можно сооружать из досок толщиной 30–50 мм. Для ускорения монтажа понадобится шаблон с запилами со стороны диагонального стропила и мауэрлата, но вырезы на половине нарожников необходимо сделать в зеркальном отображении.

9. Если есть необходимость, то к стропилам и нарожникам крепят кобылки. Концы стропильных элементов обрезают по шнуру.

10. Укрепляют накосные и боковые стропила. В первом случае используют вертикальные шпренгели, а во втором — установленные под углом 45° подкосы. Их опирают на лежни или балки.

11. После того как стропильная система будет собрана, поверх неё устанавливают кровельный пирог.

Способы крепления стропил вальмовой крыши

На иллюстрации ниже представлено несколько современных способов крепления стропильных балок к мауэрлату.

При этом используются способы с запилом балки по месту (или предварительно, с вспомогательными опорными элементами и накладками-кобылками для удлинения стропил и увеличения свеса по мере необходимости.

Укороченные стропильные балки к диагональным крепятся немного иначе, поскольку нагрузка на них снижена и обычный способ монтажа не подходит.

Крепления балок в коньковой части также имеют отличия. Выбор конкретного способа зависит от навыков работы строителей, имеющихся крепежных материалов и планируемого типа гидроизоляции.

Связка диагональных стропил, конька и промежуточных стропильных брусьев особенно ответственна, поскольку этот узел обеспечивает жесткость всей конструкции.

Пошаговое строительство крыши по датской технологии

Датская крыша имеет вальму треугольной формы, а примыкающий к ней фронтон выполнен в форме трапеции. На первый взгляд схема крыши имеет сходство с вальмовой конструкцией, но укороченная вальма меньшего размера, а ее углы не имеют совпадений с углами крыши.

Чтобы не совершить ошибок во время строительства полувальмовой крыши своими руками, важно правильно составить проект крыши и рассчитать элементы стропильной системы. При этом не нужно вычислять размер каждого элемента, можно определить параметры самой большой детали. Для остальных деталей допускает применять такие же мерки или немного меньше.

Для остальных деталей допускает применять такие же мерки или немного меньше.

Разнообразие типов устройства

Встречаются более усложненные типы вальмовой кровли. Они отличаются вариативностью и конструктивностью исполнения. Как правило, к основной стропильной системе примыкает дополнительная. Изменяя архитектуру крыши, дополнительный элемент выполняет свои функции.

С эркерами

Эркеров может быть несколько. Располагаются с любой стороны здания. Придают зданию интересный вид, многомерность. 

Эркеры разные по форме:

• прямоугольные;
• полукруглые;
• многогранные.

Разные по этажности:

• одноэтажные;
• многоэтажные;
• с балконом;
• мансардой.

Стропильный конструктив эркера примыкает к основной крыше. 

Фото вальмовой крыши с эркером:

С кукушкой

Архитектурная часть кровли, представляющая собой небольшой выступ. Названа за сходство с часами, из которых вылетает птичка.

Выполняет декоративную, функциональную задачу:

1. увеличивает полезное пространство чердачной зоны;
2. организовывает естественное освещение;
3. делает дизайн дома более интересным.

Имеет разную форму крыш:

• односкатная;
• двускатная;
• арочная;
• вальмовая.

У «кукушки» своя стропильная система, соединенная с конструкцией главной крыши. Стыки покрытия нужно герметизировать тщательно.

Г, Т и крестообразная

Две двускатные крыши врезаются друг в друга. Строится конек формой буквы Г, Т, креста, на который устанавливаются стропильные ноги, опирающиеся на мауэрлат. На стыке крыш стропила соединяются.

Трехскатная

Такой тип кровли можно встретить на пристройках к дому, эркерах. В редких случаях на самом доме, например, одна стена полностью из панорамного остекления.

С фронтоном

Фронтон позволяет изменить направление, высоту, угол ската. Служит дополнительной опорной точкой стропильной системы. Распределяет весовую нагрузку крыши на стены. Придает кровле дополнительный уровень жесткости.

Ограничение между двумя скатами кровли бывает разной формы:

• килевидное;
• лучковое;
• полукруглое;
• прерванное;
• разорванное;
• самцовое;
• трапециевидное;
• треугольное.

Стропильная система состоит из:

• фронтонных стропил;
• коньковых прогонов;
• балок перекрытия;
• затяжек;
• стоек.

С ендовой

Ендовые крыши — сложной формы. Много плоскостей, соединенных под разными углами, образуют выступы — слуховые окна. Имеют резкие внутренние углы стыков сторон кровли — ендовы.

Стропильная система более сложная, в отличие от классической вальмовой крыши. В самой широкой части стропильную ногу ендовы подпирают укосиной, снизу ставят подпорку. Обрешетку усиливают по разной технологии, в зависимости от типа кровельного покрытия.

Усилению стоит уделить предельное внимание. Осадки скапливаясь создают дополнительную нагрузку на стыки скатов

С балконом

Балкон может присутствовать абсолютно на любом типе крыши. Технологии, современные материалы позволяют воплотить любую архитектурную задумку. Особенно прост, эргономичен балкон или терраса при голландской полувальмовой. 

С окном

Оконные системы вальмовых крыш доступны в многообразии вариантов. Оконная промышленность способна создать конструкцию любой сложности: от классических мансардных, до оконных систем на всю кровлю. 

Вертикальное остекление возможно в разных вариациях

• с боковыми стенами и без них и фронтоном в плоскости здания;
• с боковыми стенами и фронтоном вне плоскости здания.

Популярны небольшие треугольные, трапециевидные и арочные проемы с остеклением всей вертикальной плоскости.

С козырьком

Козырек служит укрытием входной зоны, крыльца. К основной части крыши примыкает стропильная система козырька. Чаще всего делают односкатные, двускатные, трехскатные козырьки.

Многоуровневая сложная

Представляет собой сложную комбинацию из разных конструкций и видов вальмовых крыш. Имеет разные уровни линий конька, стыков и наклон скатов. 

Ассиметричная

Не симметричен хотя бы один скат. Он может быть как отличной от параллельного ската длины, так и располагаться под другим углом. Удлиняют один скат при примыкании гаража, пристройки к основному зданию. Таким образом, размещают под одну крышу.

С неправильной диагональю

Диагонали крыши неравны друг другу. Разные формы, длины боковых частей кровли смещают стропильную группу по диагонали. 

Особенности конструкции вальмовой крыши

Расчет и строительство вальмовой крыши существенно сложнее возведения односкатных и двухскатных конструкций. Четырехскатная вальмовая крыша имеет два ската в форме трапеции, и два треугольных ската (вальма). Такая конфигурация позволяет противостоять высоким ветровым нагрузкам, надежно защитить строительные конструкции от внешних воздействий. Кроме того, получившееся просторное мансардное помещение может использоваться в качестве жилого (окна для естественного освещения монтируются на скатах кровли).

Четырехскатная крыша с коньковым прогоном может возводиться двумя способами: с наслонными или висячими стропилами. Использование наслонных позволяет сделать крышу более легкой, упрощает расчет и монтаж. Но в этом случае требуется, чтобы у строения имелась несущая средняя стена. Висячие стропила при строительстве вальмовой крыши могут применяться при небольшой ширине здания и отсутствии внутренних стен. Эксплуатационная нагрузка передается на наружные стены постройки.

Висячие стропила крыши вальмового типа опираются либо на балки перекрытия, либо на мауэрлат. Проектирование стропильной системы требует точных расчетов и составления подробных чертежей с указанием принципов монтажа крепежных узлов. Для небольших зданий правильной геометрической формы расчеты можно выполнить самостоятельно, в других случаях рекомендуется обратиться к профессионалам, так как погрешности проекта станут причиной существенного снижения надежности крыши при эксплуатации.

На первом этапе расчетов необходимо выбрать угол наклона вальмовой крыши, что напрямую влияет на ее высоту. Для системы с висячими стропилами оптимальный угол наклона составляет 40 – 60°. Чем выше будет расположен конек, тем больше материала потребуется для возведения крыши. При этом высокая крыша – лучший вариант для регионов, для которых характерно большое количество осадков. Более пологая кровля имеет меньшую парусность и лучше противостоит ветровым нагрузкам.

При выборе угла наклона вальмовой крыши рекомендуется придерживаться правила «золотой середины» и исходить из эстетических соображений. Можно выбрать угол наклона скатов, и исходя из этого, рассчитать высоту расположения конька. Либо наоборот, определить желаемую высоту крыши, а затем вычислить угол ее наклона.

Выполняя расчет вальмовой крыши, требуется обеспечить правильное позиционирование конькового прогона. Он должен располагаться строго параллельно несущим боковым стенам, точно по центральной оси здания и равноудалено от торцевых стен. В противном случае центр тяжести крыши будет смещен, что приведет к неравномерному распределению нагрузки на стропильную конструкцию и несущие стены, что чревато деформацией и разрушением крыши.

Чертежи, подготовленные в рамках разработки проекта, должны содержать информацию о расположении, сечении, форме и размерах всех элементов стропильной системы. Учитывается их вид и конструктивные особенности, особенности крепления, ширина пролета, длина конька, высота крыши.

Проектирование вальмовой крыши

Разработка проекта производится на основе действующих нормативов — СП 17.13330.2011, СП 31-101-97, СП 20.13330.2010, СП 70.13330.2011 и других. Параметры кровли рассчитываются исходя из действующих нагрузок и известных характеристик дома — длины, ширины, толщины стен и их высоты. Изначально нужно выбрать кровельное покрытие, от которого будет зависеть тип обрешетки — сплошной под мягкое или разреженный под жесткое.

Стропильная система вальмовой крыши состоит из элементов:

• мауэрлат;
• основные стропила;
• коньковая балка, на которую опираются основные стропила;
• угловые стропила (накосные стропила, ендовая балка), где стыкуются 2 ската;
• короткие стропила — нарожники, длина их зависит от расстояния между стеной и ендовой балкой.

При расчете определяются их сечения, длина и способы крепления. Чтобы каждый раз не проделывать большую работу, для средней полосы рекомендуются оптимальные параметры типовых конструкций:

• угол наклона — 20-45%;
• длина карнизного свеса — 50-100 см;
• фронтонный выпуск — 40-70 см;
• сечение мауэрлата — 100х150, 150х150, 200х200 мм;
• стропила — 50х150, 50х200 мм;
• отношение глубины запила к ширине стропил — 1/4-1/3;
• шаг стропил — 0,6-1 м;
• обрешетка — 25х100, 40х150 мм;
• контробрешетка — 30х50 мм;
• шаг обрешетки под мягкую кровлю 10-100 мм, металлочерепицу и профнастил 300-650 мм;
• толщина теплоизоляции — 100-200 мм;
• нахлест гидроизоляции — 100-200 мм.

Принимая эти рекомендуемые значения для составляющих своей кровли, можно по геометрическим формулам найти длину всех элементов стропильной системы.

Поскольку расчет достаточно объемный, требует профессиональной подготовки и знания теоретической базы, для упрощения задачи рекомендуется использовать онлайн программы для вальмовых крыш.

Скаты и вальмы могут располагаться с одинаковым уклоном или под разными углами. Равноугольную конструкцию рассчитать гораздо проще, достаточно знаний геометрии и обычного калькулятора.