Стропильная система вальмовой крыши: специфика устройства и описание процесса монтажа

Параметры расчета крыш и кровельного материала

Перед тем как рассчитать крышу дома, калькулятор запросит определенные данные. Один из них это тип крыши. Существует два критерия, по которым можно определить тип крыши: угол наклона кровли и количество скатов (плоскостей). Если угол наклона кровли равен нулю, крыша называется плоской, если больше нуля — скатной. Скатные конструкции, в свою очередь, делятся на виды, в зависимости от количества скатов. В частном малоэтажном строительстве распространено несколько разновидностей крыш:

Односкатная.

Выглядит довольно скромно, зато самая простая конструктивно и наименее затратная в строительстве. Представляет собой плоскость с опорой на разновысотные стены. Односкатную крышу можно увидеть на гараже, сарае или современном проекте в стиле хай-тек. Такие конструкции описываются малым числом параметров и рассчитываются на всех онлайн калькуляторах.

Распространенные формы скатных конструкцийИсточник remokna.in.ua

Двускатная (щипцовая).

Наиболее распространенный, классический вариант с двумя наклонными плоскостями прямоугольного вида, соединенными коньком, и многовековой историей. Вертикальные треугольные плоскости между скатами называются фронтонами (щипцами).

В современном частном строительстве симметрия скатов — необязательное условие. Они могут иметь разный уклон и различаться размером (ломаные), что открывает большие возможности в дизайне кровельных конструкций. Двухскатная крыша — идеальный вариант для устройства мансарды.

Для вычислений на онлайн калькуляторе используют такие параметры, как длину и ширину скатов, длину свесов и высоту конструкции.

Вальмовая (четырехскатная).

Основные скаты называются вальмами и имеют вид трапеций, а фронтоны расположены не вертикально, а под углом, превращаясь в скаты.

Вальмовая система намного сложнее в разработке и монтаже, чем предыдущие, однако это компенсируется повышенной устойчивостью конструкции. Кроме того, вальмовая крыша позволяет поднять потолок для мансарды, сделав ее гораздо комфортнее.

Расчет вальмовой крыши на онлайн калькуляторе имеет определенные тонкости (основание может быть квадратным или прямоугольным) и включает угол наклона скатов.

Многощипцовая.

Сложная конструкция, состоящая из нескольких щипцов (двухскатных элементов). Расчет такой крыши — работа для опытного архитектора. Встречаются онлайн калькуляторы, рассчитывающие площадь кровли трехщипцовой крыши, но результат расчетов они выдают очень приблизительный.

Сложность стропильной системы многощипцовой кровли исключает самостоятельное планированиеИсточник yandex.ru

Мансардная.

Скат состоит из двух элементов: нижнего, более крутого, и верхнего, пологого. Такая конструкция позволяет увеличить полезную площадь помещения, но, чтобы рассчитать ее на онлайн калькуляторе, потребуется хотя бы предварительный чертеж и понимание устройства стропильной системы.

Виды кровельных материалов

Вопрос о кровельном материале также решается на стадии проектирования. На его выбор влияют не только предпочтения дизайнера, но и более реальные факторы, включая количество осадков и силу ветра в регионе. Онлайн калькулятор дает возможность узнать не только количество, но и стоимость выбранного материала. Обычно настроен калькулятор для крыши для расчета таких материалов:

• Профнастил.
• Металлочерепица.
• Мягкая (рулонная) кровля.
• Фальцевое покрытие (стальное, алюминиевое или медное).
• Черепица. Керамическая (штучная), гибкая (мягкая) черепица Шинглас, цементно-песчаная, композитная.
• Шифер (в основном для хозяйственных построек).

Калькулятор расчета металлочерепицы (работает с несколькими типами крыш)Источник amvita.ru

Устройство крыши

Вальмовая крыша – это четырехскатная конструкция. Боковые ее стороны выполняются в форме трапеции, а торцовые скаты имеют треугольное строение. Все части устройства расположены к основанию под одинаковым углом.

Для осуществления правильных расчетов конструкции вальмовой кровли следует учитывать все ее основные составные элементы:

1. Верхушка – конек. Устройство представляет собой брус, который фиксируется на самой верхней точке горизонтальной плоскости крыши. Он несколько меньше от общей длины здания и служит для соединения элементов стропильной системы.
2. Стропила центральные. Такие несущие элементы кровельной конструкции размещаются по высоте и длине скатов, а также конька.
3. Угловые стропила. Располагаются такие брусья под наклоном. Установка их начинается от конька и завершается на краю здания.
4. Вальмы. Такие наклонные элементы одной стороной соединяются с коньком, а второй – с угловыми стропилами.
5. Мауэрлат. Данный элемент позволяет соединить стропильную систему со стенами здания. Такая привязка выполняется по всему периметру здания.
6. Свесы. Обычно данная защитная конструкция является удлиненной частью стропильных ног. Для вальмовых крыш характерны карнизные свесы, которые позволяют оградить стены дома от воздействия влаги.
7. Обрешетка. Такое устройство необходимо для закрепления кровельного материала, а также гидроизоляционного слоя и утеплителя. Обрешетка может быть разреженной и сплошной. Ее тип зависит от вида кровельного покрытия.

При онлайн расчетах кровли берется во внимание ее покрытие. Материал может быть в виде рулонов, отдельных модулей или листов

Вальмовые крыши не имеют фронтонов. Основным их достоинством является жесткость всей конструкции и хорошая обтекаемость покрытия. Но спроектировать такого типа надежную кровлю достаточно сложно без большого количества отходов материала. Поэтому лучшим помощником при составлении плана строительства кровли является калькулятор, который при внесении всех данных предоставит достоверные расчеты вальмовой крыши с чертежом.

Результаты вычислений

В отчете нашего калькулятора содержатся следующие позиции:

1. Крыша

   . Исходя из заданных требований, калькулятор порекомендует оптимальный угол наклона стропильной системы. Кроме того, определяется количество требуемого рубероида, а также масса кроющего материала.

2. Стропила

   . Выдается оптимальная длина стропил, учитывая свесы, и необходимое количество для сооружения кровли.

3. Обрешетка.

   Калькулятор определит количество рядов, требуемое для создания обрешетки на указанной площади, также необходимый объем других пиломатериалов.

Для получения правильных данных, в поля калькулятора вбиваются все имеющиеся параметры При проведении расчетов, программой учитываются все детали: параметры крыши, габариты кровельных карнизов, фронтальных свесов. Эта информация поможет выполнить расчет вальмовой кровли четырехскатной крыши с чертежом.

Как избежать ошибок при расчете?

А теперь давайте избежим самой первой и самой досадной ошибки проектирования вальмовой крыши – отсутствия замеров самого дома. Проблема в том, что даже обученные мастера умудряются начинать работу с составления плана и чертежа крыши, но никак не работают с основой – стенами. А ведь только на первый взгляд кажется, что стены идеально ровные, все параллельно друг другу и тому подобное, а на деле далек от идеала даже совершенно новый дом. И потом, уже только в процессе строительства обнаруживаются определенные погрешности, которые мешают правильно установить первые опоры.

Поэтому первым делом, перед тем, как провести какие-либо расчеты по вальмовой крыше, вооружаемся линейкой и уровнем. Проверяем высотные отметки, параллельности стен, диагонали (правильность прямоугольных стен) и составляем обмерный план дома. Скажем, вы будете удивлены некоторым неточностям. И теперь решаем, как что будем исправлять:

• Незначительную погрешность в параллельности исправляем мауэрлатом.
• Незначительную разницу высот разных стен исправляем прокладками.
• Значительные разницы исправляем дополнительными элементами стропильной системы, которые обязательно вносим в расчеты.

Кроме того, мы рекомендуем вам делать не простой двумерный чертеж крыши, а создать объемную модель, которая даст вам четкое представление о вашей вальмовой крыше. С первого взгляда вы сможете понять, нравится вам то, что получится, или нет. Переделывать что-то довольно сложно. А помогут вам в этом современные компьютерные программы, какие достаточно много.

Если же вы ищите готовый чертеж крыши, который подходит под нужные параметры, не берите слишком подробные чертежи с латинской аббревиатурой и формулами: они нужны только тому мастеру, который сможет их читать. А чтобы вы имели представление, что конкретно вас ожидает, предлагаем вам простой мастер-класс по строительству вальмовой крыше, где хорошо видны все элементы:

Как пользоваться калькулятором расчета количества стройматериалов вальмовой крыши

Ничего особо сложного нет — главное внимательно вводить все исходные данные с учетом рекомендованных размеров нагруженных элементов стропильной системы. Калькулятор позволит узнать стоимость строительных материалов, ознакомиться с чертежом и номенклатурой. Перед началом работ рекомендуется тщательно изучить инструкцию, на большинстве сайтов она довольно подробная.

Шаг 1. Перейдите к полям заполнения, с этого начинается работа на каждом калькуляторе. Выберите тип кровли для вальмовой крыши. Предлагаются два варианта.

1. Жесткая. Имеется в виду металлическая черепица, металлопрофильные листы, асбестоцементный шифер или штучная черепица. Жесткая кровля имеет больше отходов, калькулятор посчитает их количество в зависимости от параметров крыши.
2. Мягкая. Здесь выбор небольшой. Применяется только битумная черепица.

Прежде всего нужно указать тип кровли

Конкретные названия кровельных материалов вносить не нужно, надо лишь отметить тип.

Шаг 2. Укажите длину, ширину строения и его высоту. Высота – расстояние от потолочного перекрытия до конька, от нее во многом зависит объем чердачного помещения. Ширина строения – это не ширина дома, а ширина стропильной системы с учетом свеса кровли от стены до края крыши.

Далее указывают основные параметры дома

Шаг 3. Из каких материалов будут изготавливаться стропильные ноги. Чаще всего применяются доски 50×150 мм, но размеры могут изменяться в зависимости от климатической зоны расположения здания. К примеру, в северных регионах ширина досок может достигать 200 мм и более. Такая ситуация объясняется двумя причинами: высокими значениями снежного покрова и необходимостью устанавливать утеплитель толщиной не менее 25 см.

Следующий важный параметр — сечение стропил

Шаг 4. Отметьте, какая будет крыша – теплая или холодная. Этот параметр влияет на несколько факторов, от которых зависит алгоритм расчетов.

1. Теплая крыша. Расстояние между стропильными ногами должно соответствовать ширине утеплительных материалов. В связи с такой зависимостью, на их количество влияет только этот фактор, нагрузки на крышу игнорируются.
2. Холодная крыша. Для холодной крыши шаг стропильных ног может достигать 90 см и более, главный критерий расчетов – максимально возможные в данном регионе усилия нагрузок.

Расстояние между стропилами выбирается в зависимости от наличия или отсутствия утепления

Размеры реек для обрешетки указываются стандартными, а на их шаг влияют технические характеристики кровельных покрытий. Обрешетка может быть шаговой или сплошной.

Шаг 5. Укажите размеры металлических листов и их перекрытие. Эти данные дают возможность узнать фактическую полезную площадь каждого элемента и их количество с учетом непродуктивных отходов.

Обязательно указывают размеры листов кровельного покрытия и ширину нахлестов

Если вы имеете желание подсчитать контробрешетку и мауэрлат, то поставьте галочки напротив этих элементов и внесите данные о них.

1. Мауэрлат. Его можно делать их бруса 150×150 мм или доски 50×150 мм.
2. Гидроизоляция. Рекомендованный нахлест 10 см.
3. Контробрешетка. Делается из брусков 50×50 мм.
4. Толщина утеплителя. Зависит от региона проживания, но не менее 10 см. Меньше запрещается, в нем будет появляться точка росы, что оказывает крайне негативное влияние не только на эффективность утеплителя, но и на длительность эксплуатации стропильной системы.

Чтобы рассчитать отдельные элементы системы, нужно поставить напротив них галочку

После заполнения всех имеющихся полей надо подтвердить ввод данных и нажать на специальную иконку. На выходе вы получите количество всех материалов, необходимых для строительства вальмовой крыши. Теперь остается узнать действующие цены на них и определиться с примерной сметой. Результаты расчетов можно отправить исполнителю по электронной почте, распечатать или сохранить в компьютере.

Результаты расчета калькулятор выдает в колонке рядом с исходными данными

Варианты внутренних четырехскатных конструкций

Давайте внимательно рассмотрим, каких типов бывает вальмовая конструкция стропил и чем существенно они отличаются друг от друга. Классическая вальмовая крыша выглядит таким образом:

Так собирают вальмовые скаты из накосных стропил:

Накосные стропила разрешено обрезать на одну высоту, и тогда вся конструкция получается намного прочнее:

Устройство датской полувальмовой крыши выглядит уже так:

И, наконец, самые сложные в исполнении вальмовые крыши также нуждаются в точном расчете:

Кстати, когда речь идет о небольшой беседке, здесь вы можете рискнуть и воплотить в жизнь даже такой необычный проект с красивыми стропилами:

Конструктивные особенности

Стропильная система вальмовой кровли представляет собой 4-х скатную конструкцию из основных и усиливающих элементов. В классическом исполнении она имеет два основных ската трапециевидной формы и две торцевых вальмы в виде треугольников.

Полувальмовая крыша
Существуют разновидности — полувальмовая, вальмово-фронтонная и шатровая. Их стропильные системы выстраиваются на основе базовой схемы, о которой пойдет речь дальше.

К несущему каркасу крепится обрешетка, служащая основанием для защитно-декоративного покрытия. В теплых кровлях в состав кровельного пирога вводится утеплитель, гидро- и пароизоляция.

Как правило, вальмовая крыша устанавливается на балочную «паутину». Она увеличивает жесткость конструкции и является одновременно перекрытием верхнего этажа.

Основные элементы каркаса

Чтобы провести расчет, необходимо точно определить положение каждого элемента системы и принцип его работы:

• Мауэрлат — горизонтальный мощный брус для опирания стропил. Он расположен по всему периметру дома и внутренним несущим стенам. Передает нагрузку на опоры. Его жестко крепят с отступом от внешней плоскости стен.
• Коньковый прогон — балка, расположенная в самой верхней точке крыши. На нее опираются стропила скатов. Придает устойчивость системе.
• Центральные основные стропила — наклонные несущие элементы кровли, воспринимают нагрузку от веса кровли и погодных явлений. Связывают концы конька и мауэрлат на боковых стенах.
• Центральные вальмовые стропила — соединяют коньковый прогон и мауэрлат на торцевых стенах.
• Диагональные стропила — опираются верхним концом на конек, а нижним — на углы дома. Их еще называют угловые, накосные или ендовые. В классических крышах их 4.
• Промежуточные стропила — расположены между центральными с одинаковым шагом.
• Укороченные стропила, нарожники — опираются на диагональные стропильные ноги и мауэрлат. Их длина уменьшается по мере приближения к углу здания.

Усиливающие элементы

Основные составляющие несущего каркаса усиливаются жесткими связями. Они скрепляют элементы воедино, перераспределяют усилия в стропильной системе.

Это:

• Стойки — подпирают коньковый прогон. Устанавливаются вертикально на лежень или балочную систему.
• Ригели, затяжки — могут располагаться в нижнем поясе в виде «балочной паутины» или связывать стропила по верху. В последнем случае используются как перекрытие для чердачного помещения и подшивки потолка.
• Укосы, раскосы — применяются при длине стропил более 4,5 м для увеличения жесткости и снижения прогибов. За счет перераспределения усилий позволяют уменьшить сечение основных несущих элементов.
• Шпренгель — диагональная балка, расположенная в углах строения.

• Предназначена для опирания стоек для накосных стропил.
• Кобылки — элементы, удлиняющие стропильные ноги при их недостаточной длине. Устанавливаются для организации карнизного свеса, имеют меньшее сечение, чем стропильные ноги.
• Ветровая доска — крепится внутри системы и служит для сопротивления деформациям от сильных порывов ветра.

Жесткий элемент из 2 стропил, ригеля, стойки и подкосов называется фермой. При монтаже такие конструкции устанавливаются на мауэрлат и скрепляются между собой прогонами.

Расчет стропильной системы

Монтаж вальмовой стропильной системы должен начинаться с расчетов параметров конструкции и чертежа. Основной целью этого мероприятия является выбор правильных материалов, способных нести вес всех материалов, нагрузку ветра и осадков. Главные величины, которые необходимо узнать для построения вальмовой кровли, это угол скатов и высота конька крыши.

Расчет угла наклона скатов и высоты конька

Угол наклона стропильной системы крыши может находиться в пределах 20-60°. Однако, угол меньше 35° не позволит создать под кровлей помещение с достаточной высотой потолка. Поэтому наклон крыши в 20-35° подойдет для хозяйственных построек.

Крыши жилых домов целесообразно устраивать под углом 40-60°. Выбор конкретной величины зависит от погодных условий региона. При снежных зимах лучше выбрать более острую конструкцию – снег с ее скатов будет лучше сходить. При больших ветреных нагрузках кровлю лучше делать более пологой, для избежания ее переворачивания.

Чем больше угол наклона кровли, тем сложнее ее схема и больше расход материалов на ее возведение.

Вычисление угла наклона и высоты конька, которые находятся в прямой зависимости друг от друга, возможно двумя способами:

• Если угол наклона выбран заранее: высота конька вычисляется как величина тангенса угла умноженной на половину ширины кровли;
• При заданной высоте конькового бруса: угол наклона равен высоте коньке, умноженной на 2 и поделенной на ширину здания.

Длина стропил

Размеры всех типов стропил вычисляются с применением теоремы Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Остается разобраться какие значения элементов стропильной системы в каждом конкретном случае будут катетами, а какие гипотенузой.

• Центральные стропила выполняют роль гипотенузы в треугольнике с катетами, равными высоте коньковой балки и половине ширины крыши. Промежуточные стропила, расположенные на трапециевидном скате, имеют такую же длину;
• Величина центральных вальмовых стропил зависит от расположения конька. Как правило, конек равноудален от всех трех стен;
• Для нахождения длины угловых стропильных ног необходимо выбрать треугольник, в котором данный элемент является гипотенузой, а катетами являются центральная вальмовая стропильная нога и половина размера кровли;
• Для вычисления длины укороченных стропил необходимо знать шаг стропил.

Расчет шага стропильной системы

Расстояние между стропилами зависит от ширины дома и планов на подкровельное пространство.

Чем длиннее стропильные ноги, тем короче и шаг.

При планировании теплой комнаты шаг системы будет зависеть от выбранного утеплителя, так как он поставляется в определенных размерах:

• Минеральная вата подразумевает расстояние в 58 см;
• Пенополистирол требует шага в 60 см;
• Полиуретановая пена может использоваться при любом шаге.

На выбор шага влияет и наличие мансардных окон: расстояние между стропилами должно быть на 5-6 см больше ширины оконного проема.

Выбор сечения стропил

В зависимости от полученных данных выбирается материал для стропил. В любом случае предпочтительнее выбрать доски и брусья из хвойных пород деревьев, с влажностью не больше 22% без сучков и трещин. Все деревянные элементы будущей кровли должны быть обработаны специальным антисептиком для защиты древесины от гнили и вредителей.

Сечение стропил находится в зависимости от расстояния между ними и длины пролетов. Приведем общие сведения, рассчитанные для шага в 90 см:

• Длина стропильной ноги менее 3 м – сечение 50*150 мм;
• Менее 4 м – 50*200 мм;
• Менее 5 м – 75*175 мм;
• Менее 6 м – 75*200 мм.

При увеличении шага данные значения будут увеличиваться. Все усиливающие элементы всегда берутся большего сечения. Угловые стропила изготавливаются сдвоенными, так как несут гораздо большую нагрузку, чем остальные.

Площадь кровли

Схема кровли при своем создании требует и учета площади кровли и веса кровельного материала. Площадь вальмовой конструкции складывается из площадей своих простых фигур (треугольник и трапеция). Для расчета площади последней удобнее разбить ее на составные части (квадрат или прямоугольник и примыкающие к нему треугольники).

Расчет площадей фигур происходит по простым геометрическим формулам: площадь треугольника как половина основания, умноженная на высоту фигуры, площадь прямоугольника как произведение его двух сторон. Так как ранее размеры всех элементов системы уже были найдены, этот шаг не вызовет никаких затруднений.

Данные о площади позволят купить необходимое количество кровельного материала (не забудьте прибавить к полученному числу 15% для запаса) и вес кровли. От последнего значения также будут зависеть сечения элементов стропильной конструкции.

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.

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.

Что нужно учитывать при расчете?

Проект четырехскатной крыши – один из самых сложных

Здесь крайне важно не ошибиться в расчетах, ведь вальмовая крыша представляет собой большое количество самых разных элементов, и у каждого их них – важная функция

Итак, уклон вальмовой крыши обычно варьируется от 5 до 60°. Исходя из этого и выбирают кровельный материал: рулонные покрытия для небольших уклонов и черепица для крутых плоскостей. Но рассчитывайте сразу, что чем больше будет угол наклона такой крыши, тем больше у вас в итоге уйдет кровельного материала. А чем меньше угол – тем прочнее придется строить каркас, ведь на него теперь будет идти немалая нагрузка.

Для окончательного решения вам придется учесть все эти факторы:

• Общий вес планируемого кровельного материала.
• Дополнительный вес гидроизоляции и утеплителей.
• Ветровая и снеговая нагрузка в вашем регионе.
• Местные особенности климата (узнайте у соседей).
• Тип стропил и наличие дополнительных элементов для поддержания прочности крыши.
• Все устройства и оборудования, которые вы собираетесь водрузить на крышу.

Учитывать ветровую и снеговую нагрузку важно для того, чтобы вашу крышу не проломили тонны снега и не сорвал лихой ветер, а погодные условия уже конкретной местности укажут на то, какие возможны деформации стропильной системы с годами (например, сырость, морской воздух и т.п.). Заметим, что с ветровой нагрузкой у вальмовой крыши проблем обычно нет, а вот со снеговой – почти всегда

Причина в том, что у вальмовой крыши все плоскости наклонные. Плохо для ветра, но хорошо для снега

Заметим, что с ветровой нагрузкой у вальмовой крыши проблем обычно нет, а вот со снеговой – почти всегда. Причина в том, что у вальмовой крыши все плоскости наклонные. Плохо для ветра, но хорошо для снега.

Определились с проектом? Сделали все необходимые расчеты? Тогда приступайте!