Устройство вальмовой крыши: схема конструкции, чертежи, кровельный пирог

При всех преимуществах (устойчивость к ветровым нагрузкам, стильный вид, широкий диапазон наклона скатов) вальмовые крыши имеют сложную конструкцию.

Во избежание лишних трат и ошибок нюансы их проектирования уточняются заранее, каждый элемент сложносоставной стропильной системы обосновывается расчетом.

Устройство

Такая крыша относится к четырехскатным конструкциям, с двумя треугольными скатами (также называемые вальмами или торцевыми) и двумя трапециевидными фасадными, имеющими общую плоскость соприкосновения. Все скаты кровли сходятся на коньке, соединяющим все основные стропильные опоры и вертикальные стойки.

При расчете особое внимание уделяется каркасу, состоящему из:

• Мауэрлата, укладываемого по периметру всех четырех несущих стен из цельного бруса с сечением не менее 100 мм, перераспределяющего нагрузки и служащего опорой для нижних частей стропильных ног.
• Продольных лежней, размещаемых на внутренних несущих перегородках и удерживающих вертикальные стойки
• Четырех диагональных накосных стропил, образующих боковые ребра вальмовой крыши и опирающихся на углы здания.
• Рядовых стропильных ног, монтируемых с шагом около 60-100 см и опирающихся на конек и мауэрлат.
• Конька или прогона, соединяющего в верхней части каркаса диагональные и рядовые стропильные ноги, и основные вертикальные стойки. Данный элемент считают основной осью кровли.
• Нарожников – элементов, опирающихся на диагональные ноги и мауэрлат и формирующих плоскость вальм и края фасадных скатов.
• Вертикальных опорных стоек, опирающихся в нижней части на лежни, в верхней – на конек или рядовые стропила, в зависимости от точки размещения.
• Подкосов – диагональных распорок, устанавливаемых под углом в 45 ° с опорой на лежни в нижней части с целью усиления стропил в точке максимальных весовых нагрузок. При сравнительно малых размерах каркаса они поддерживают только наслонные стропильные ноги, при большом объеме кровли помимо этого они поддерживают нарожники.

При планировании использования внутреннего пространства под вальмовой крышей их функции выполняют ригели и затяжки.

Шпренгелей – вертикальных доп. опор диагональных стропильных ног.

Конструктивные особенности

Вальмовая крыша совмещает в себе преимущества других кровельных конструкций, но в отличие от них:

• Не имеет ровных боковых стенок-фронтонов. Это положительно сказывается на парусных характеристиках, стойкости к атмосферным воздействиям и внешнем виде, и отрицательно – на смете, сложности работ и требованиях к остеклению при покрытии ими жилых мансард.
• Имеет скаты с разной площадью и формой. В отличие от шатровой крыши с 4 одинаковыми скатами и по сути идеально подходящей лишь для квадратных построек, вальмовая разновидность имеет более сложную конфигурацию. Наклон, форма и площадь вальм и фасадных трапеций может меняться вместе с объемом и видом крыши, многообразие вариантов ограничено лишь бюджетом и профессионализмом застройщиков.

Схема кровли

Проекции вальмовой кровли представляют собой прямоугольник тип конверта (вид сверху), 2 треугольника (вид со стороны торцов) и 2 трапеции (фасад).

В итоге при составлении схемы ее можно разделить на простые геометрические фигуры, вплоть до разбивки трапеции на прямоугольник и два прямоугольных треугольника.

Составление чертежа начинают с выбора угла наклона скатов, в свою очередь зависящего от назначения крыши, ветровых и снеговых нагрузок и типа покрытия. После этого с помощью тригонометрических формул определяется высота конька и параметры скатов.

При составлении схемы учитывается потребность в заложении 40-50 см карнизных свесов, именно эта длина выступа считается оптимальной для вальмовых конструкций.

Правильный план

Сечение и частота расположения элементов стропильного каркаса прямо влияют на надежность конструкции и смету ее заложения. Ошибки не допускаются, из-за сложности расчет и планировку вальмовой крыши всегда доверяют профессионалам.

Элементы

Стандартная конструкция включает:

• Стропильную систему, формирующую вальмовые и фасадные скаты, конек, карнизные свесы и распределяющую все весовые нагрузки кровли.
• Обрешетку и контробрешетку, выполняющие функции основания для кровельного покрытия и обеспечивающие правильную вентиляцию пирога.
• Кровельный пирог (в жилых домах – утепленный).
• Систему отвода осадков.
• Снегозадержатели и другие дополнительные элементы.

Отличия проявляются в:

• типе стропильной системы (наcлонной, висячей или комбинированной);
• числе прогонов (одном или двух);
• длине и параметрах вальмовых скатов (в ряде случаев они бывают укороченными или имеют разные с фасадными скатами уровень);
• материале стропил и обрешетки;
• наличии или отсутствии окон и других особенностях проекта.

Висячими стропила стоит делать при длине пролетов в пределах 6 м, при длине стен свыше этого значения каркас усиливается как минимум одной вертикальной подпоркой, более 12 м – двумя.

К основным узлам вальмовой кровли относят следующие элементы:

1. Коньковый брус. Это верхушка крыши и её главная несущая ось. Здесь соединяются все грани. Чаще всего центр конька совпадает с центром всего кровельного покрытия.
2. Угловые или диагональные стропила. Это базовые силовые элементы каркаса, соединяющие конек и углы строения. Для них используют доски, равные толщине конька.

Одним концом стропила крепятся к коньку, вторым — заходят за границы постройки.

Короткие стропила или нарожники. Они соединяются одним концом угловыми стропилами, а другим — опираются на мауэрлат или угол постройки, к коньковому брусу не крепятся. Могут быть разной длины, но выходят под одним углом. Их количество определяется площадью кровли.

Промежуточные стропила. Это центральный рядовой каркас. Стропильные ноги установлены на коньке и выводятся на несущие стены.

Узлы стропильного каркаса должны быть цельными, длинные элементы приходится наращивать. Способы соединения отдельных узлов бывают разными – от гвоздей, накладок и уголков до врезки.

Крепление стропил к мауэрлату осуществляется несколькими типами жестких креплений:

• металлическими уголками с 2-х сторон стропильного бруса;
• гвоздями, забиваемыми под углом сквозь стропило в мауэрлат;
• специальными скобами;
• скользящими креплениями.

Соединение стропил на коньке осуществляется путем:

• накладки стропильных ног друг на друга над брусом и закрепления между собой болтами;
• устройства на стропилах выемок для жесткости при установке их на конек;
• подгонки стропил под углом на коньке и скрепления их деревянными или металлическими накладками с 2-х сторон.

Соединение конька со стропилами:

• конек укладывают на стойки и крепят их с 2-х сторон накладками из досок;
• угловые стропила выпиливают под требуемым углом и крепят к коньку и промежуточному стропилу.

Усиление стропильной системы

Основная нагрузка оказывается на диагональные стропила, вдобавок являющимися самыми длинными наклонными элементами.

Для увеличения жесткости их рекомендуют делать сдвоенными, в том числе – со смещением возможных стыков наращиваемых пиломатериалов.

Наслонные стропила усиливаются как минимум одной дополнительной опорой в верхней части при длине в пределах 9 м и двумя и более – при превышении этого значения.

Функции опор выполняют:

• Вертикальные стойки, при необходимости опирающиеся прямо на чердачное перекрытие или внутренние несущие перегородки.
• Подкосы, монтируемые с углом в диапазоне от 45 до 53° и поддерживающие самый нагружаемый участок.
• Т-образные шпренгели (фермы), размещаемые в нижней части больших пролетов, рядом с углами вальмовой крыши. При покрытии стандартных загородных домов шпренгельные фермы делаются сдвоенными из досок с сечением от 50 мм или цельными из бруса 100×100 мм в подпорочной части, 100×150 — балочной.

Каркасы с двумя коньковыми прогонами дополнительно усиливаются прибоиной – толстой доской, сшивающей рядовые стропила в верхней части или тем же шпренгелем.

Помимо дополнительного укрепления, при расчете вальмовых кровель особое внимание уделяются шагу лежней (строго обязательных при превышении площади дома более 100 м 2 ), рядовых стропил и сечению всех элементов каркаса. Эти величины всегда обосновывается расчетом, после сбора всех нагрузок.

Кровельный пирог в разрезе

Конструкция является многослойной и включает как минимум:

• стропильный каркас;
• обрешетку;
• контробрешетку;
• гидроизоляционную прослойку;
• само кровельное покрытие.

При таком исполнении крыша не защищена от тепловых потерь, при необходимости такой опции пирог усложняется, а именно – утепляется с обязательной защитой изоляционной прослойки от пара и механических воздействий изнутри и ветра с наружной стороны, и заложением нормативных вентиляционных зазоров.

Схема утепленного пирога включает:

• Внутреннею обшивку, в идеале – из дышащих материалов, монтируемую как минимум с 1-2 см отступом от паробарьера.
• Слой пароизоляционной пленки, закрепляемой с внутренней стороны стопил.
• Легкий и дышащий утеплитель.
• Обрешетку и контробрешетку.
• Гидроизоляционный слой, укладываемый с отступом от утеплителя и не препятствующий выводу конденсата изнутри.
• Кровельное покрытие. Из-за сложности раскроя крупных листов вальмовые крыши рекомендуют покрывать мелкоштучной черепицей или мягкой кровлей с простой фактурой, без стыкующихся узоров.

Отличия для частных домов и нежилых строений

В нежилых постройках акцент делается на защите конструкций от осадков, пирог чаще всего делают неутепленным, но максимально герметичным. В домах постоянного проживания вальмовую крышу по возможности утепляют, но место расположения изоляционной прослойки зависит от обустройства подкровельного пространства.

К примеру, в домах с жилыми мансардами и используемым пространством утеплитель закладывается в пироге с соответствующими паро- и гидроизоляционными прослойками. В зданиях с нежилыми чердаками, наоборот, из-за сложной формы скатов выгоднее утеплять само перекрытие, а не крышу.

При этом утепленные вальмовые кровли обязательно вентилируются с поступлением воздуха через карнизные свесы и выводом через коньковый прогон.

Заключение

Стоит отметить, что несмотря на сложность конструкции вальмовая крыша может закладываться своими силами. Но надежной и долговечной она будет лишь при составлении или проверке проекта профессионалами.

Мансарды — жизнь под крышей

При строительстве частных домов хозяева все чаще отдают предпочтение вальмовым крышам с мансардой.

Вальмовая крыша — это крыша, имеющая более двух скатов. Скаты из торца выполняются в виде геометрической фигуры — треугольник. Торцевые скаты (треугольники) размещаются от карниза до конька. Два других фасадных ската выполнены в форме трапеции. Торцевые треугольные скаты называются «вальмы», отсюда и название крыши. Если же торцевые скаты идут не до карниза, то крыша получит другое название, а именно «полувальмовая». Вальмовые крыши делают на прямоугольных зданиях.

Особенности строения вальмовой крыши

Рассмотрим конструкцию четырехскатной вальмовой крыши, имеющей центральную опору.

Для установки вальмовой крыши желательно сделать разметку по низу, т.е. по межэтажному перекрытию или же по будущим полам мансарды. Находим центр на торцевой стене, где будет проходить коньковый брус. Далее отмеряем расстояние от центра торцевой стены до внутренней стены. Определяемся со свесом стены. Обычно это 30-50 см, если хотим с одной стороны навес, значит, свес будет больше.

Весьма интересная вальмовая крыша

Отмеряем 4 равных квадрата по перекрытию от каждой торцевой стены (два с одной стороны, два с другой). Это даст возможность определиться с местом установки стоек. Стойку ставим в общую вершину каждой пары квадратов под коньком на перекрытии. Между стойками будет проходить коньковый брус. При таком конструировании вспомогательные стропила и центральные стропила должны быть одинаковыми по длине. В итоге 6 стропил ставим одинаковой длины (по 3 с каждой стороны).

Стропила трапециевидных скатов располагаются на полную длину как в двускатной крыше.

Отличие в размещении имеют стропила вальм. Они не могут быть стянуты затяжками как в двускатной крыше. Основная нагрузка возлагается на балку в зоне конька, он служит опорой для диагональных и рядовых стропильных ног.

Для поддержки опорной балки конька используют стойки. Так как на них идет основная нагрузка, рекомендуется, чтобы под ними была несущая стена в доме. В случае отсутствия несущей стены, альтернативой могут служить очень прочные балки, используемые для перекрытия. Эти балки должны быть рассчитаны на вес, сосредоточенный в центральной части крыши дома.

Стропильная система вальмовой крыши

Чаще всего в качестве перекрытия применяют плиты из железобетона и этого достаточно для опор стоек, под них подкладывают деревянный брус. Можно разместить несколько стоек, не обязательно в коньковой зоне. Вариантов много, выбор за строителем. Если строение небольших размеров, то вальмовую крышу можно сделать без стоек. Но для подстраховки, все же, на пересечениях конька с накосами нужно разместить по стойке и затяжке.

Расчет длины стропила

Длину любого стропила вычисляем из теоремы Пифагора, учитывая, что катет a — это длина стойки от конька до перекрытия, а катет b — это сторона полученного квадрата на перекрытии (расстояние от основания стойки до внутренней балки обвязочного бруса). Тогда длина c вычисляется по формуле c = корень квадратный из a в степени 2 + b в степени 2.

Монтаж вальмовой крыши идет полным ходом

В итоге все 6 стропил (центральные и вспомогательные) получаются одинакового размера. Можно длину рассчитать другим способом, применяя коэффициентную таблицу.

В таблице коэффициентов даны три величины: стандартный уклон ската крыши, коэффициент для расчета длины промежуточного стропила и коэффициент для расчета длины углового стропила.

Например, отношение уклона ската крыши 3:12 показывает отношение катетов прямоугольного треугольника, рассмотренного выше. В зависимости от полученного отношения выбираем нужные коэффициенты. Теперь, для определения длины стропила, полученное расстояние b умножаем на полученный коэффициент. Незабываем за длину свеса. Он считается отдельно. Учитываем, что вычисляем длину балки до места врезки на обвязочный брус.

Вальмовая крыша и ее преимущества

Данная крыша имеет несколько преимуществ перед двускатной крышей. Во-первых, у вальмовой крыши нет фронтонов и щипцов, значит сопротивление ветряным потокам намного ниже, чем в двускатной крыше. Поэтому при урагане или сильном ветре вальмовая крыша более устойчива. Во-вторых, такой вид крыш менее подвержен деформации из-за специфики конструкции.

Треугольники – жесткие фигуры, обладают свойством не изменяться. За счет того, что геометрическая форма вальм – треугольники, вальмовая крыша жестко сконструирована. В-третьих, свесы вальмовой крыши со всех четырех сторон могут иметь различные размеры. Делая большой свес, вы тем самым защищаете стены дома.

Свесы можно использовать как навес для бытовых целей. В-четвертых, внешний вид дома с вальмовой крышей кажется ниже этого же дома с двускатной крышей. Поэтому дома с вальмовой крышей удобно вписываются в уже готовые конструкции в качестве пристроек. Они не портят вид и дизайн имеющихся сооружений. В-пятых, дома с вальмовой крышей радуют глаз, есть украшением загородного пейзажа.

Недостатки вальмовой крыши

Во-первых, это цена. По конструкции вальмовая крыша сложнее двускатной, поэтому конечная цена такого строения должна быть дороже. Но если учесть, что при строительстве двускатной крыши нужно еще заделать фронтоны или щипцы, то разница в конечной сумме будет не очень большой.

Во-вторых, при оборудовании мансарды нужно учесть, что вальмы убирают часть свободного чердачного пространства. Но и здесь можно найти выход: оборудовать под вальмой красивое спальное пространство или рабочий кабинет. Красиво, неповторимо и оригинально.

В-третьих, при сооружении мансарды окна со всех четырех сторон сооружаются на скатах или вальмах, а значит под определенным углом наклона. Это вносит неудобства при выпадении осадков, окна приходится закрывать. Понятно, что в двускатной крыше, при расположении окон на фронтонах этого делать не надо, так как они находятся в горизонтальном положении.

Но и здесь есть выход. На вальмовых крышах можно спроектировать окна в горизонтальном положении. Это придаст вашей крыше необычный вид, внесет неординарность в окружающий пейзаж. Дом с такими окнами будет сказочно выглядеть. Понятно, что для этого потребуется дополнительный расход, но «красота требует жертв».