Стропильная система вальмовой крыши — особенности конструкции и проведения расчетов

Устройство кровли

Относится вальмовая кровля к категории четырёхскатных крыш. Два противоположных ската у неё – это трапеции, два – треугольники. Стыкуются они между собой так называемыми угловыми стропилами, которые создают границы между скатами. Это несущие элементы вальмовой кровли, от сечения которых зависит несущая способность конструкции в целом.

Кроме угловых стропил в плане несущих конструкций, в вальмовой крыше есть и другие элементы:

• коньковый брус, который является опорой для основного количества стропил;
• стропильные ноги центральные, они опираются на мауэрлат крова одним концом, другим на конёк, располагаются в плоскости трапециевидного ската;
• стропила вальмовые, формируют вальмовые скаты, упираются верхними концами на угловые стропила.

Вальмовая крыша своими руками

Наличие четырех скатов, наклоненных к каждой стороне дома, обеспечивают конструкции обтекаемую форму и, соответственно, высокую сопротивляемость ветровой нагрузке. Поэтому в регионах с частыми и сильными ветрами такая конструкция является весьма распространенной.

Но если снега выпадает очень много, а угол наклона при этом высокий, то возможно его схождение лавиной. В этом случае для обеспечения безопасности людей лучше предусмотреть установку снегозадержателей, которые смогут регулировать этот процесс.

С классической двускатной крышей вальмовую кровлю роднит наличие двух длинных боковых скатов, а отличает отсутствие фронтонов, вместо которых устраиваются две наклонные треугольные плоскости, направленные к карнизу.

Еще одной конструктивной особенностью является наличие двух вершин, для соединения которых укладывается конек, но в шатровых крышах его нет, так как все вершины треугольников сходятся в одной точке.

Если же вальма (треугольный элемент крыши) делается только в верхней части конструкции, то такая кровля называется полувальмовой.

Особняком можно выделить «датские крыши», характерным признаком которых является то, что в верхней трети крыши имеется маленький фронтон с опорой на стропила.

Это позволяет рационально использовать эти конструктивные особенности, например, для устройства окон или вентиляционных элементов. Большие преимущества предоставляются владельцам домов, остановившим свой выбор на такой кровле при обустройстве мансардного уровня.

Непосредственно слово «вальм» имеет финское происхождение и буквально переводится как «стог сена». В конструкции такой крыши вальмой чаще всего называют треугольный элемент кровли, который примыкает к торцевой части здания.

Но встречается и другое определение вальмы, исходя из которого так называют ребра, то есть конструктивный элемент кровли, образуемый двумя смежными плоскостями, чаще всего треугольной и трапециевидной.

Таким образом получается, что вальмовыми можно называть крыши, скаты которых ограничены такими ребрами и, соответственно, такую кровлю можно считать противоположной другой форме конструкции – ендовой, в которой также имеется наклонное «ребро», но не с внешним углом, а с внутренним.

Карнизная часть вальмовой крыши всегда имеет небольшой свес, который придает завершенный вид кровле и выполняет функцию защиты стен дома от осадков. А другое альтернативное название — четырехскатная крыша — совсем простое, полученное по числу скатов.

1. Монтаж вальмовой конструкции крыши, как и любой другой, начинается с возведения стропильной системы. Но в этом случае имеются некоторые существенные различия. До начала всех работ должны быть поставлены вспомогательные леса, представляющие собой небольшое возвышение для работы мастера.

2. После этого можно приступать к монтажу первого элемента – конькового бруса, который крепится к предварительно возведенным вертикальным опорам, расположенным установленных с шагом 3-5 м.

Далее устанавливается мауэрлат, который служит для того, чтобы равномерно распределить нагрузку кровли на несущие конструктивные элементы дома. Располагается он по центру внешней стены или со смещением к внутреннему краю.

3. После того как установлен и закреплен мауэрлат, можно приступать к монтажу диагональных стропильных ног, которые соединяются с внешними углами, и накосных, закрепляемых с внутренней стороны.

Фиксируются с опорой на мауэрлат и диагональную стропу, при этом крепление выполняется на разной высоте.

4. Следующий этап – установка подкосов, которые крепятся под диагональными опорами под углом в 45°. Затем можно приступать к монтажу промежуточных строп, которые имеют две точки опоры: наверху к коньку, нижним краем к мауэрлату.

Они устанавливаются с определенным равномерным шагом, который в среднем составляет от 1 до 1,2 м. Для усиления конструкции промежуточные стропила через один элемент дополнительно фиксируются к несущей стене дома с помощью металлических скруток или скоб.

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.

Стропильная система вальмовой крыши 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.

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.

Виды вальмовых крыш

Вариантов исполнения вальмовых крыш достаточно много, помимо стандартной еще существуют: (полувальмовые голландские и датские, шатровые, а так же ломаные крыши).

Правильные расчеты — залог надежности и долговечности любой крыши. Начертив схему конструкции правильно, вы сможете без особого труда собрать её самостоятельно, имея при этом в подмастерье 2-3 напарника. Прибегать к помощи бригады строителей будет не нужно, достаточно делать все согласно плану и придерживаться заданным расчетам.

Угол наклона

При проектировании любой крыши, угол её наклона выбирают исходя из климатических условий, которые в России сильно отличаются, в зависимости от региона. Если строение возводится в регионе с преобладающими зимой сильными снеговыми осадками, то угол наклона желательно делать большим, таким образом снег не сможет задерживаться на крыше и постоянно с нее будет сползать под своим собственным весом.

В южных же регионах, где осадки встречаются довольно редко, и только в виде дождя, но зато нередки сильные порывы ветра, крыши возводят с небольшим уклоном. Основной задачей которых является сопротивление этим ветровым нагрузкам.

Для того чтобы верно рассчитать общую площадь поверхности вальмовой крыши, сначала нам необходимо подсчитать площадь каждого ската по отдельности, затем получившиеся числа сложить между собой. Как мы помним скаты вальмовой крыши — это геометрические фигуры двух трапеций и треугольников. Вспомнив школьную программу, несложно подсчитать их общую площадь.

Плюсы и минусы вальмовой крыши

Прежде чем начать любое строительство каждый захочет познакомиться с особенностями сооружаемой конструкции.

К основным преимуществам вальмовой крыши специалисты относят следующее:

• в конструкции отсутствуют вертикальные стороны. Такая особенность позволяет более надёжно противостоять давлению воздушных масс. Поэтому, если в вашей местности преобладают сильные ветра, то вальмовая крыша – это то, что вам нужно;
• сама конструкции стропильной системы делает кровлю довольно прочной и мало подверженной деформации. Но такое будет истинным, если расчёт вальмовой крыши сделан правильно;
• наличие четырёх скатов делает возможность создавать свесы по всему периметру дома, что позволяет более надёжно защитить стены от воздействий атмосферных осадков;
• обладает привлекательным внешним видом.

Последнее обстоятельство может существенно помочь, если Вы решили встроить мансардный этаж в уже эксплуатируемое здание. В этом случае вальмовая крыша зрительно уменьшит высоту дома, что улучшит его эстетический вид.

Но и такая конструкции не лишена своих недостатков. В первую очередь, как уже говорилось выше, это довольно сложное устройство. Возвести такой кров, может быть под силу только при наличии определенных навыков. К тому же большое количество материалов увеличивает стоимость строительства объекта.

Еще одним недостатком вальмовой крыши является то, что скаты по всему периметру дома будут отнимать много свободного пространства. Такое обстоятельство может помешать постройки большой комнаты на мансардном этаже.

Элементы вальмовой крыши

Если угол наклона скатов известен, известны размеры постройки, то можно легко определить длину стропил. К примеру, расчёт стропил трапециевидного ската. Вводные данные:

• угол наклона 30°;
• ширина дома – 6 м.

L=b/sin30°=6 /0,5=12 м. Это и есть длина центральных стропил вальмовой крыши при угле наклона в 30°.

Размер длины угловых стропильных ног зависит от высоты крова и расстояние от угла дома до проекции конца конькового прогона на основание (перекрытие). Зависит последний параметр от длины самого конькового бруса. Чем он больше, тем меньше этот размер. И наоборот. Сам расчёт производится по той же формуле, что и центральные ноги.

Определившись с длиною угловых стропил, можно рассчитать длину вальмовых ног. Единственный момент – это тот факт, что стропила вальмового ската не имеют одинаковую длину. Они опираются по угловые ноги, которые сами располагаются под наклоном. И чем ближе к коньку, тем длиннее стропила вальмы. Поэтому каждый элемент придётся подсчитывать по отдельности.

Стропильная система – основа кровли. Поэтому к её расчёту надо подходить с особым вниманием. Основной показатель, кроме ранее рассчитанной длины стропильных ног, шаг установки, то есть расстояние между элементами. Обычно этот параметр варьируется в диапазоне 60–100 см. Поэтому расчёт стропильной системы вальмовой крыши начинается с приблизительного выбора шага установки.

12:0,8 1= 16 штук. Единица – это ещё одна стропильная нога, которая устанавливается с одного края, завершая систему. Теперь надо довести шаг установки до фактического параметра: 12:16=0,75 м или 75 см.

Расчёт угла наклона

Необходимо добавить, что угол наклона учитывается не только по типу кровельного материала. Тем более это соотношение определяет минимальное значение уклона. Многое зависит от двух нагрузок: снеговой и ветровой. Оба параметра выбираются из расчёта расположения строящегося объекта.

Эти данные не являются секретом, их можно найти в свободном доступе в интернете. Они представлены как табличными значениями, так и графическими (на карте страны обозначены зоны с определёнными нагрузками). Чем больше нагрузка снеговая, тем рекомендуется сделать вальмовую крышу круче. И, наоборот, чем сильнее ветровая нагрузка, тем кровля должна иметь меньший угол наклона.Теперь надо обозначить тот факт, что нагрузки, угол наклона и количество стропильных ног влияют на сечение стропил. Здесь зависимость такая:

• чем больше устанавливается стропильных ног при средних нагрузках, можно использовать стропила небольшого сечения, к примеру, 50х100 мм;
• если нагрузки увеличиваются, то можно увеличить количество элементов стропильной системы, или увеличить сечение стропил, к примеру, 50х200 мм;
• если увеличить угол наклона, снизив снеговые нагрузки, можно уменьшить количество стропил в конструкции крыши или уменьшить их сечение.

В общем, подгоняя параметры друг под друга, можно немного сэкономить на приобретении пиломатериала. Хотя специалисты утверждают, что на кровельной конструкции экономить нельзя. Особенно, учитывая площадь кровли. Здесь необходимо учитывать ширину пролёта здания. Если она превышает 12 м, то есть расстояние от стен дома до конька более 6 м, тогда под стропильные ноги необходимо установить опорные стойки.

Для выполнения расчёта стропильной системы нужно ознакомиться с её базовой схемой, основными и вспомогательными элементами.

К основным элементам относятся (см. рис. ниже):

1. Мауэрлат. Представляет собой брус, зафиксированный по периметру наружных стен с отступом от внешнего края. Крепится к стене. Мауэрлат рассредотачивает нагрузку от давления стропил, связывает стропильную систему со стенами дома, является основой кровли.
2. Конёк. Верхняя перекладина для скрепления стропил скатов крыши. Высота расположения конька находится в зависимости от угла наклона скатов. Придаёт системе жёсткость и прочность.
3. Центральные стропила скатов. Осуществляют опору концов конька на боковые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 4 шт. — по 2 шт. на каждом скате.
4. Центральные стропила вальм. Осуществляют опору концов конька на торцевые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 2 шт. — по 1 шт. на каждой вальме.
5. Накосные ноги (диагональные, угловые стропила). Соединяют углы мауэрлата с торцами конька. Являются частью несущей конструкции. В стропильной системе их 4 шт.
6. Промежуточные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам ската между ними с одинаковым шагом, опираясь на боковую часть мауэрлата и брус конька. Если длина конька незначительна — могут не применяться.
7. Укороченные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам скатов и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на боковую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.
8. Укороченные стропила вальм или нарожники. Устанавливаются параллельно центральным стропилам вальм и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на торцевую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.

Схема и основные элементы стропильной системы

Подробнее о креплении стропил к мауэрлату вы можете прочитать в нашей статье.

Вышеперечисленные элементы являются базовыми, основными. Прочие элементы предназначены для усиления основных и применяются в ответственных постройках, например, для жилых домов:

1. Вертикальные стойки для подпора конькового бруса. Опираются на ригели (см. ниже), уложенные параллельно торцу дома или лежень, расположенный по продольной оси строения (если под ним — капитальная стена).
2. Ригели или затяжки. Связывают попарно стропильные ноги скатов. Служат опорой стойкам и диагональным подкосам (см. ниже). Могут служить балками перекрытия, если они встроены в мауэрлат или установлены непосредственно в продольные стены дома. Если затяжки расположить ближе к коньку, они станут основой потолка чердачного помещения.
3. Диагональные подкосы (раскосы). Применяют для увеличения жёсткости системы, если длина стропил более 4,5 м. Применение подкосов позволяет снизить сечение стропил, которые они усиливают.
4. Шпренгель. Балка, устанавливаемая в углах мауэрлата. Служит для монтажа стойки, подпирающей и усиливающей накосную ногу.
5. Ветровая балка. Служит для сопротивления деформации стропильных ног при порывистых, сильных ветрах. Крепится на стропила скатов изнутри, наискосок, с одной или обеих сторон — зависит от ветровой нагрузки в районе строительства.
6. Кобылка. Элемент меньшего сечения, чем сами стропила. Удлиняет ногу стропил для организации свеса кровли в случае, когда единый элемент не получается из-за ограниченной длины пиломатериала или из соображений экономии.

Элементы усиления

Но, несмотря на достаточно простую по форме конструкцию, устройство вальмовой крыши является делом достаточно сложным, особенно в случае самостоятельного выполнения работ.

И главная проблема связана, прежде всего, с возведением стропильной системы, которая не имеет вертикальных опор.

Ее конструкцию составляют два вида знакомых геометрических фигур:

• трапеция, форма которой зависит от соотношения конька и карнизного свеса,
• треугольник, который становится альтернативой фронтону, но в отличие от него обязательно устраивается под определенным углом к горизонту таким образом, чтобы он формировал вместе с трапециевидными элементами общий угол.

В большей мере именно в такой конструктивной особенности крыши и состоит основная сложность при ее возведении, так как использовать для этого обычный способ, каким устраивают скаты, не получится из-за того, что коньковый элемент не перекрывает полностью дом по длине.

Для создания опоры для стропильных ног вальм их соединяют с углами конька, а в итоге получаются своеобразные диагонали, на которые впоследствии следует установить разные по длине стропы, называемые нарожниками, один конец которых монтируется в районе карниза, а второй – к коньку.

Возведение вальмовой крыши выполняется из элементов:

• конька, выполняющего функцию сопряжения всех элементов кровли и основной несущей оси конструкции;
• угловых накосных стропил, соединяющих брус конька и карнизные углы кровли. Являются основными несущими элементами в количестве 4 единиц;
• стропил, количество которых зависит как от конфигурации, так и от размеров крыши. Отличительной чертой является то, что их длина неодинакова. Опираются на угловые балки перекрытий или специально установленный мауэрлат и крепятся к угловым стропам (ногам);
• каркаса, рядового и промежуточного. Элементы первого устанавливаются на коньке и спускаются к карнизу, промежуточные также начинаются в верхней части крыши, на коньковом брусе, а заканчиваются на мауэрлате, но следует учесть, что используются только для трапециевидных элементов кровли, на вальмах их нет.

Угол наклона скатов

Это один из самых важных показателей, который рассчитывается в первую очередь. Всё зависит от типа кровельного материала, запланированного по проекту к покрытию кровельной конструкции. Потому что не все материалы для кровель могут выдерживать требуемые нагрузки от атмосферных осадков без учёта угла наклона ската.

Вот несколько соотношений:

• угол наклона скатов при укладке на них профнастила не должен быть меньше 12°;
• при монтаже металлочерепицы – 14°;
• шифера – 22°;
• битумной черепицы — 11°;
• ондулина — 6°;
• рулонных кровельных материалов – 3–5°.

Поэтому производя расчёт вальмовой крыши, необходимо определиться с количеством используемых стройматериалов. Для этого придётся рассчитать площадь кровли.

Здесь всё достаточно просто потому что форма скатов – это геометрические фигуры, площади которых известны.

Площадь трапеции: S=(a b)h/2, где «a» — длина конькового бруса, «b» — длина карниза, «h» — высота ската, то есть расстояние от конька до карниза по прямой.

Площадь треугольника: S=hb/2, где «h» — высота, то есть расстояния от карниза до торца конька, «b» — это длина карниза вальмового ската.

Подставляя в формулы значения размеров крова, определяется фактическая площадь скатов. А так как скатных конструкций по две, то их значения умножаются на «2». Затем оба полученных результата суммируются. Это и будет общая площадь вальмовой кровли.

Либо просто заполните поля предложенного ниже онлайн-калькулятора  система сделает все расчёты площади вальмовой крыши за вас.

Чтобы получить количество требуемого кровельного материала, рассчитывается площадь одного элемента покрытия крыши. После чего общую площадь делят на этот показатель. Это и есть требуемое количество. Но так как вальмовая крыша сооружается в виде трапеции и треугольников, то некоторую часть кровельного материала придётся подрезать под форму и размеры рёбер. А значит, на выходе получится достаточно большой объём отходов. Чтобы их скомпенсировать, придётся приобрести материала больше на 10–20%.

Как правильно выполнить расчет вальмовой крыши?

Расчет начинается после того как будет определен угол наклона будущей крыши и измерена ее площадь. Для первого параметра определяющими факторами являются ветровые нагрузки в той местности, в которой возводится дом, и вес кровельного материала.

Для регионов с сильными ветровыми нагрузками выбор меньшего угла наклона является правильным решением, но в этом случае объем подкровельного пространства соответственно сократится, что не позволит создать мансарду или полноценный чердак.

Мембранная кровля, хоть и не является самой популярной для такой формы крыши, не имеет никаких требований к углу наклона.

Рассчитать площадь вальмовой крыши несложно при условии, что все размеры известны. Далее используются знания из курса геометрии, а именно определяются суммы площади двух равных трапеций и треугольников. Можно использовать и более простой путь – онлайн-калькуляторы, но первый вариант предпочтительнее, так как в нем можно учесть все нюансы конструкции.

Важно при определении длины следует руководствоваться не размерами самого дома, а длиной карниза, так как крыша предполагает наличие небольшого свеса. Полученные данные важны и при покупке материалов, но в этом случае надо учитывать, что некоторые из них укладываются с нахлестом.

Расчёт стропильной системы

Самым ответственным моментом при конструировании вальмовой крыши является возведение стропильной системы, которая является несущей конструкцией для кровельного материала и должна выдерживать его вес, а также быть достаточно надежной для того, чтобы сопротивляться внешним воздействиям: ветру, осадкам и т. д.

Даже если планируется, что будет возводиться вальмовая крыша своими руками, расчеты лучше доверить проектировщикам.

На первом этапе определяется, какую общую нагрузку должна выдержать стропильная система, при этом в расчет принимаются максимальные значения как по весу самой конструкции, так и совокупной массе кровельного покрытия вместе с изоляционными материалами. Учитывается также и воздействие ветра, осадков, высота дома и т. д.

В результате определяется нормативная нагрузка на 1 м2, но у стропил размеры линейные. Поэтому при шаге, равном 1 м, за единицу принимается нормативная нагрузка, полученная в результате вычислений. Если шаг отличается в какую-либо сторону, то применяется поправочный коэффициент.

При устройстве стропильной системы важно учесть, что сначала следует выполнить расчеты для каждого ее элемента отдельно, так как каждый из них может подвергаться различной нагрузке, например, ветреная и подветренная стороны. До того как приступить к работе, на основании полученных расчетов выполняется чертеж конструкции, в котором обозначаются все основные точки:

1. расположение конькового бруса;
2. положение стропильных ног;
3. длина свеса;
4. расположение промежуточных стропил и накосных элементов.

Для удобства можно использовать специальные расчетные схемы или таблицы, в которых приведены соотношения размеров элементов между собой. Но все же без соответствующей подготовки самостоятельно можно и не справиться, особенно без уверенных знаний по геометрии.

Для этого используется способ выполнения надрезов на брусе в соответствующих местах.

Далее следует подумать о дополнительном укреплении всей конструкции, например, с помощью шпренгеля – специального бруса, устанавливаемого между плечами мауэрлата и обеспечивающего большую надежность для стропильных ног. Для повышения несущей способности конструкции могут использоваться специальные стойки, которые соединяют перекрытие и стропы.

Также на прочностные характеристики кровли влияет и выбор материала для изготовления обрешетки, для которой лучше всего использовать доски, но, в зависимости от вида выбранного материала и веса, можно остановить выбор и на брусе с сечением 40?40 или 50?50 мм.

Шаг обрешетки может быть практически любым и определяется видом кровельного материала. Например, для мягкой черепицы рекомендуется сплошная обрешетка, в иных случаях можно ориентироваться на шаг от 20 до 50 см.

Фальцевая кровля: инструкция по монтажу, вентиляция. — здесь больше полезной информации.

Все виды пиломатериалов, используемые при возведении стропильной системы и обрешетки, должны предварительно обрабатываться антисептиками и антипиренами, но также важно выбирать сухой материал, чтобы не допустить деформации конструкции и нарушения ее линейных размеров.

Вас заинтересует эта статья — Крыша из ондулина: монтаж, преимущества и недостатки.

Выбор кровельного материала часто определяется желаниями и вкусом владельца здания, но все же учитываются конструктивные и архитектурные особенности дома, окружающий ландшафт, цена, вес, сложность монтажа и другие факторы.

Кроме того, для создания комфортных условий для проживания следует позаботиться и об устройстве полноценного кровельного пирога с тепло-, паро-, звуко- и гидроизоляционными слоями.

И небольшой совет: если все же решено возводить вальмовую крышу своими руками, то для облегчения задачи можно на основе предварительно выполненного чертежа заказать ее изготовление. Конечно, стоимость несколько вырастет, но ненамного, так как дополнительно придется оплатить только услуги специалистов, а материал все равно придется приобретать.

При таком варианте, строго следуя чертежу и соблюдая все расчеты, справиться с работой уж точно получится.

Стропильная система вальмовой кровли может быть трех типов, в зависимости от того, как располагаются стропила:

• Висячего. Это означает что стропила имеют опору на две точки: в верхней части на коньковый прогон, а в нижней на мауэрлат. Висячая стропильная система испытывает нагрузки на прогиб, сжатие и распирание. Все эти силы оказывают на нее дестабилизирующее действие, поэтому необходимы дополнительные компенсирующие элементы – затяжки, ригели, бабки. Они усложняют конструирование и монтаж вальмовой крыши, поэтому опытные кровельщики советуют отказаться от висячих стропил, если есть такая возможность.
• Наслонного. При таком типе стропильной системы вальмовой крыши, стропила имеют опору на три точки: вверху на конек, в середине на стойку, а внизу на мауэрлат. Стойки устанавливают на внутренние несущие стены. Дополнительные вертикальные опоры снижают прогиб стропильных ног и ликвидируют распирающие усилие. Поэтому наслонную систему считают надежнее и устойчивее висячей, а кроме того более простой в монтаже.
• Комбинированного. Этот термин означает что стропильная система состоит из чередующихся наслонных и висячих элементов. Это возможно, если в качестве опоры для стойки используют не внутреннюю несущую перегородку, а столб или колонну. Крыша получается открытого типа, то есть все балки и стойки не скрыты обшивкой, а видны.

Стропильная система крыши вальмового типа состоит из множества составных частей, которые отражает чертеж, они изготавливают из следующих материалов:

1. Из металла. В таком случае используют уголки и двутавры из оцинкованного металла. Это прочный, коррозионностойкий, долговечный материал, который выдерживает большие нагрузки. У металлических стропил есть ли два существенных минуса – значительный вес и высокая стоимость. Поэтому используют металл в строительстве крыши крайне редко, особенно в частном домостроении.

   

2. Из древесины. Чаще всего применяют дерево твердых хвойных пород, например, сосны. Преимущества очевидны – легкий вес, невысокая цена, простота в обработке. Слабое место деревянной стропильной системы – это подверженность гниению, действию микроорганизмов и вредителей. Однако, эта проблема решается обработкой антисептическими составами. Кстати, те, кто заботится о пожарной безопасности, применяют еще антипирены.

Правильно обработанное и подготовленной дерево – прекрасный материал для изготовления стропильной системы. Работать с ним гораздо проще, он не требует специального инструмента. А приятная цена позволит снизить затраты. Тем более металлический каркас крыши могут позволить себе лишь те, кто уверен в запасе прочности фундамента.

Элементы системы

В зависимости от площади и особенностей планировки дома, стропильная система вальмовой крыши приобретает различные виды, но основу ее составляют следующие элементы:

1. Мауэрлата, представляющего собой брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм. Его задача – равномерное распределение веса кровельной конструкции по периметру несущих стен. К мауэрлату крепят нижние части стропильных ног.
2. Лежня, изготовленного из бруса толщиной 100 мм и более, который выполняет функции мауэрлата на внутренних несущих перегородках. На лежень монтируют стойки.
3. Конькового прогона, деревянный брусок, на который опираются верхние части стропильных ног. Его соединяет собой вертикальные стойки.
4. Диагональных стропил, формирующих ребра вальмовых скатов. Их крепят таким образом, что они продолжают конек и расходятся к углам дома. Всего в вальмовой крыше четыре диагональных стропильных ноги, их крепят к коньковом прогону и мауэрлату. Эти стропильные ноги имеют большую длину и подвергаются большим нагрузкам, поэтому их толщина должна быть в два раза больше рядовых.

   

5. Рядовых стропил, которые служат опорой трапециевидных скатов. Для изготовления используют доски размера 50х150 мм или 100х150 мм. Верхняя часть рядовых стропильных ног опирается на коньковый прогон, а нижняя на мауэрлат. Шаг между ними берется 60-120 см, на его размер оказывает влияние применяемый утеплитель и вес кровельного материала.
6. Нарожников, укороченных стропил, прикрепляемых одной стороной к диагональным, а другой к мауэрлату. Расстояние между нарожниками не должно превышать 70-80 см, а размеры пиломатериала не имеют особого значения, так как нагрузка на них не велика.
7. Стоек, то есть вертикально расположенных опор из бруса. Стойки устанавливают на лежень, они подпирают стропильную ногу в средней части или коньковый прогон в зависимости от характера использования чердачного помещения.
8. Затяжек, горизонтальный перемычек между ногами каждой стропильной пары. Затяжки стягивают стропила, снимая распирающую нагрузку на стены. Расположенную высоко у конька затяжку называют ригель, а низкорасположенную используют как балку перекрытия.
9. Подкосов, подстропильных ног, которые располагают под углом к стропилам для уменьшения их прогиба под собственным весом.
10. Шпренгелей, вертикальных подпорок диагональных стропил. Конструкции с вертикальными стойками и горизонтальными схватками называют шпренгельные фермы.

Монтаж мауэрлата

Расчёт с помощью онлайн-калькулятора

Используя для расчёта калькулятор вальмовой крыши, необходимо понимать, что полученный результат имеет приблизительное значение. Поэтому его лучше увеличить на 10%. Хотя надо отметить, что программы на разных порталах друг от друга отличаются. В некоторых конечный результат может оказаться довольно точным с минимальными погрешностями.

Итак, калькулятор расчёта, что в него входит, и что в результате он выдаёт.

В принципе, в программу надо заложить вводные данные, а именно: тип кровельного материала, параметры здания и самого крова. Что касается размеров дома, то здесь учитывается его длина и ширина. Эти значения есть в проекте. Что касается крыши, то чаще всего в программу калькулятора расчёта четырёхскатной крыши вносят параметры свесов (карнизов).

Чтобы расчёт был более точным, можно в программу внести дополнительно угол наклона крыши, шаг установки стропильных ног. Обязательно выбирается регион строительства. На основании этого калькулятор произведёт расчёт природных нагрузок. Обратите внимание, что ветровая нагрузка определяется не только регионом расположения дома, но и некоторыми дополнительными факторами. Основных два:

• тип местности застройки: открытая, закрытая или внутри города;
• высота кровли.

Что должен выдать онлайн-калькулятор как конечный результат:

1. Точный угол наклона в соответствии с нагрузками на кровлю и типом кровельного материала.
2. Длину конькового прогона.
3. Общую площадь крыши, что даст возможность подсчитать точное количество кровельного материала.
4. Приблизительный вес кровельного покрытия.
5. Какое количество гидроизоляционной плёнки требуется для покрытия скатов кровли.
6. Обозначит нагрузки на стропильную систему.
7. Длину всех видов стропил: центральных, угловых и вальмовых по отдельности.

Здесь же будут обозначены параметры обрешётки. А именно: тип (разряженная или сплошная), шаг установки, количество из расчёта стандартной длины, объём (пиломатериал продаётся в м³), вес пиломатериала.

Усиление стропильной системы и обрешетка

Получается так, что онлайн-калькулятор использовать в расчётах вальмовой кровли проще. Есть в нём определённые погрешности, но они не такие серьёзные. Увеличив конечный результат на несколько процентов, можно гарантировать надёжность всей конструкции.

Выбор угла скатов и вальм колеблется в пределах 25–45° и зависит от желания иметь чердачное помещение, принятого кровельного материала, оценки статических (вес кровли) и динамических (ветровых, снеговых) нагрузок.

В шатровых крышах угол наклона вальм и скатов одинаковый. В вальмовых крышах также зачастую принимают одинаковые углы с точки зрения эстетики, но они могут отличаться, если именно такой является задумка архитектора.

Рекомендации по применению кровельных материалов

Для лучшего понимания алгоритма расчёта рассмотрим в качестве примера вальмовую крышу дома со сторонами 8 и 12 м, и высотой расположения конька — 2,5 м. Угол наклона скатов примем в 35°, а угол наклона вальм — 45°.

Классическая вальмовая крыша представляет собой два ската в форме трапеций, соединённых в коньке, и две вальмы — торцевых ската в форме треугольников.

Для начала нужно вспомнить некоторые формулы из школьной программы алгебры. Это отношение длин сторон прямоугольного треугольника, выраженное через тригонометрическую функцию угла и теорема Пифагора.

Тригонометрические функции острого угла прямоугольного треугольника

Теорема Пифагора

Выполним расчёт основных элементов стропильной системы.

1. Рассчитаем длину центрального стропила вальм CD, которое является высотой равнобедренного треугольника (вальмы) и гипотенузой прямоугольного треугольника, высота которого равна высоте конька (CE = 2,5 м). Угол наклона вальмы α = 45°. Sin 45° = 0,71 (по таблице Брадиса).

Угол наклона крыши	tg α	sin α
5°	0,09	0,09
10°	0,18	0,17
15°	0,27	0,26
20°	0,36	0,34
25°	0,47	0,42
30°	0,58	0,50
35°	0,70	0,57
40°	0,84	0,64
45°	1,00	0,71
50°	1,19	0,77
55°	1,43	0,82
60°	1,73	0,87

Согласно тригонометрическому соотношению:

• СD = CE / sin α = 2,5 / 0,71 = 3,52 м

Длина дома: BL = 12 м.

Длина конька:

• CF = 12 – 2,478 х 2 = 7,044 м

Промежуточные стропила скатов имеют ту же длину. Их количество зависит от шага и сечения брусьев и определяется по расчёту совокупной нагрузки, в том числе погодной.

Данные таблицы соответствуют атмосферным нагрузкам Московского региона

Шаг стропил, см	Длина стропил, м
	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
215	100х150	100х175	100х200	100х200	100х250	100х250	—
175	75х150	75х200	75х200	100х200	100х200	100х200	100х250
140	75х125	75х125	75х200	75х200	75х200	100х200	100х200
110	75х150	75х150	75х175	75х175	75х200	75х200	100х200
90	50х150	50х175	50х200	75х175	75х175	75х200	75х200
60	40х150	40х175	50х150	50х150	50х175	50х200	50х200

Сравним максимальное, среднее и минимальное сечение бруса при длине 4,717 м (смотрим значения для 5,0 м).

При сечении 100х250 мм шаг составит 215 см. При длине конька 7,044 м число промежуточных стропил составит: 7,044 / 2,15 = 3,28 отрезков. Округляем в большую сторону — до 4. Число промежуточных стропил одного ската — 3 шт.

Объём пиломатериалов на оба ската:

• 0,1 · 0,25 · 4,717 · 3 · 2 = 0,708 м³

При сечении 75х200 мм шаг составит 140 см. При длине конька 7,044 м, число промежуточных стропил составит: 7,044 / 1,4 = 5,03 отрезков. Число промежуточных стропил одного ската — 4 шт.

• 0,075 · 0,2 · 4,717 · 4 · 2 = 0,566 м³

При сечении 50х175 мм шаг составит 60 см. При длине конька 7,044 м число промежуточных стропил составит: 7,044 / 0,6 = 11,74 отрезков. Округляем в большую сторону — до 12. Число промежуточных стропил одного ската — 11 шт.

• 0,05 · 0,175 · 4,717 · 11 · 2 = 0,908 м³

Следовательно, для нашей геометрии оптимальным с точки зрения экономики вариантом будет сечение 75х200 мм при шаге 1,4 м.

5. Для расчёта длин укороченных стропил ската MN опять придётся вспомнить школьную программу, а именно правило подобия треугольников.

Подобие треугольников по трём сторонам

Большой треугольник, который нам нужно усилить укороченными стропилами, имеет известные размеры: GF = 4,717 м, ED = 2,478 м.

Если укороченные стропила будут установлены с тем же шагом, что и промежуточные, их количество составит в каждом углу по 1 шт.:

• 2,478 м /  1,4 м = 1,77 шт.

При такой высоте сечение стропила принимаем по таблице — 75х125 мм. Общее количество укороченных стропил обоих скатов — 4 шт.

При такой высоте сечение стропила принимаем 75х125 мм. Общее количество укороченных стропил обоих вальм — 4 шт.

https://www.youtube.com/watch?v=bp9HsbknNQY

Внимание! В наших расчётах мы не учитывали свес.