Строительство стропильной системы вальмовой крыши своими руками: подготовка и этапы монтажа

Точный расчет стропильной системы

Перейдем к расчету. Если вы переживаете, что не справитесь, посмотрите на стропильную конструкцию вальмовой крыши на чертеже — вся эта структура подчиняется законам физики и геометрии, и при грамотном предварительном расчете никаких проблем не возникнет

Хорошо, если у вас уже есть определенный опыт в плотницкой работе или хотя бы помощник.Первым делом для обустройства четырёхскатной крыши важно правильно подобрать и установить все несущие элементы. Ведь в сравнении с другими типами крыш, например с двускатной, количество стропил и других деталей системы четырёхскатной крыши ощутимо больше

И многое зависит от того, какая именно будет стропильная система под вальмовую кровлю – наслонная или висячая.

Наслонная стропильная система подходит для домов с капитальными внутренними стенами, а висячая – для зданий без встроенных промежуточных опор. При монтаже висячей крыши стропила делают упор на фасадные стены дома и, чтобы снять нагрузку с них, необходима затяжка, которая соединит стропила между собой.Каркас наслонной конструкции не нуждается в затяжке, благодаря чему получается легче и требует меньше материалов

Именно поэтому вальмовая крыша с наслонной стропильной системой встречается чаще.Но для обоих вариантов важно правильно сделать расчеты. Для этого нужно знать ряд правил:

• Во-первых, замеры необходимо проводить по низу конструкции. Это дает возможность точно определить точки подрезки стропильных ног.
• Во-вторых, для упрощения расчетов лучше взять пиломатериалы единого сечения.
• В-третьих, для определения местоположения стропил нужно использовать специальный шаблон, а для расчета длины стропильной ноги необходимо знать длину её горизонтальной проекции и коэффициент.

Все это правильно рассчитать поможет такая схема:

Расчет вальмовой крыши

Расчет стропильной системы вальмовой крыши выполняется с учетом таких предпосылок:

ветровая нагрузка в регионе. Чем она выше, тем более пологим должен быть скат, и тем прочнее вся конструкция. Для нивелирования сильного ветра центральные и диагональные стропила делаются более толстыми;

количество осадков. Наблюдается обратная зависимость. Чем выше число осадков – тем более крутым должен быть скат, чтобы снег и дождь не создавали давления на стропильную систему;

вид кровельного материала. Каждый тип кровельный материал выдвигает свои требования к обрешетке, а также имеет определенный вес. Эти факторы нужно учитывать еще на этапе проектирования;

необходимость утепления крыши. В этом случае шаг установки стропил рассчитывают с учетом ширины теплоизоляционного материала. Кроме того, расстояние между стропилами зависит от сорта и сечения древесины.

Таблица параметров расстояния между стропилами в зависимости от сечения бруса и сорта древесины

Расчет кровельного материала выполняется по формулам с учетом угла наклона крыши. Оптимальный уклон крыши для кровельных материалов разных видов приведен в таблице:

Таблица – угол наклона крыши в зависимости от кровельного материалаТаблица – угол наклона крыши в зависимости от типа покрытия

Наклон угла ската определяет заложение стропил. В свою очередь, заложение промежуточного стропила рассчитывается следующим образом:

1. сначала на верхнюю обвязку торцевой стены наносится осевая линия;
2. затем вычисляется половина толщины коньковой балки, и наносится линия размещения первого из числа центральных промежуточных стропил;
3. далее совмещается конец замерной рейки и линия размещения размеченного выше центрального промежуточного стропила;
4. на противоположный конец замерной рейки наносится линия внутреннего контура боковой стены;
5. полученная точка является заложением промежуточного стропила.

Соотношение между длиной стропил и их заложение рассчитывается с помощью поправочного коэффициента, величина которого зависит от угла наклона ската кровли. Длина стропильной ноги определяется путем умножения заложения на коэффициент.

Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

Формулы для расчета вальмовой крыши 

Как рассчитать площадь вальмовой крыши?

Чтобы знать, сколько покупать кровельного материала, необходимо знать общую площадь кровли.

Для этого нужно всю крышу разбить на составляющие простые геометрические фигуры и сделать расчет для каждой из них.

Расчет площади вальмовой крыши – формулы

Расчет площади вальмовой кровли позволяет заранее определить не только затраты на приобретение кровельных материалов и монтаж, но и определить требования к материалам, а также необходимость обустройства и точную конфигурацию обрешетки.

Этап І. Планирование и проектирование

Прежде, чем как сделать четырехскатную крышу обязательно продумайте все ее детали, до мелочей. Даже самый простое устройство четырехскатной крыши обязательно стройте по готовому чертежу. Дело в том, что у готовой двускатной крыши почти заметны недочеты и перекосы, а вот если вы где-нибудь допустите ошибку в строительстве той же вальмовой или шатровой крыши, то диагональные стропила просто не сойдутся в коньке и исправить это будет крайне сложно.

А поэтому, если вы владеете специальными программами, создайте 3D модель будущей крыши прямо в них, а если нет, тогда просто подготовьте подробный чертеж и хорошо, если вам в этом поможет профессионал. Все детали такой крыши должна быть просчитаны – до мелочей!

Кстати, сегодня довольно модно делать четырехскатной не только крышу, но и ее отдельные функциональные элементы:

Монтаж верхней части диагональных стропил

Верхний конец накосных стропил крепится к коньковой части крайней стропильной фермы при монтаже системы с висячими стропилами. Для этого может потребоваться использование шпренгеля или прибоины (короткой доски толщиной от 50 мм), к которой крепятся запиленные под необходимым углом концы диагональных стропил. Если прибоину расположить с отступом от конька, получится датская полувальмовая четырехскатная крыша.

Для крепления накосных стропил в верхней части могут использоваться следующие виды крепежа:

• перфорированные пластины;
• гвозди;
• скрутка из проволоки-катанки;
• хомуты.

Нарожники к накосным стропилам крепятся методом врубки либо с устройством черепных брусков (второй вариант позволяет получить более жесткую конструкцию). Сечение брусков, которые нашиваются на стропило с обеих сторон, составляет 50×50 мм. Нарожники следует опирать на стропила со сдвигом, чтобы не образовывались стыки брусков в одной точке.

Требования к материалам стропильной системы

В качестве нормативного материала принимается древесина сосны или ели. Если используются другие породы дерева, то в расчеты вводятся поправочные коэффициенты.

Для каждого вида нагрузки существуют ограничения по сортности пиломатериалов, которые обусловлены размерами и расположением «пороков», а также характером распила.

Самая прочная — древесина первого сорта. Именно ее лучше использовать в элементах, работающих на растяжение, растяжение и изгиб — самых критичных для древесины нагрузках. В первую очередь это стропила, а также ригели и схватки, работающие на растяжение. Основные показатели 1 сорта: сумма диаметров сучков на длине 0.2 м до 25% от ширины, наклон волокон до 7%. Для несущих элементов есть дополнительные требования: расстояние между годовыми кольцами до 5 мм, поздние слои (самые прочные) должны быть не меньше 20% от ширины.

Элементы, работающие на сжатие, сжатие и изгиб

(стойки, подкосы и схватки) могут быть из древесины второго сорта: сумма диаметров сучков до 1/3 ширины на 20 см длины, наклон волокон до 10%.

В стропилах из доски, стоящих на ребре, не разрешена рыхлая сердцевина, а в местах крепления и стыков не должны быть трещины.

Если несущий элемент имеет отверстие или врубку для крепления, его нагрузочная способность умножается на 0.8.

После определения расчетного сечения выбирается стандартный пиломатериал ближайший в сторону увеличения.

Длина неразрезных элементов несущей конструкции не должна превышать 6.5 м.

При расчете размеров стропильных ног необходимо учитывать совокупность действующих на них нагрузок.

Размер коньковой доски и высота ее установки

Высоту коньковой доски делают равной вертикальному распилу примыкающих к ней стропил или большей. В обоих случаях сначала определяется длина вертикального разреза стропила.

На доску из которой будет изготовлено стропило навесьте шаблон стропильного треугольника, начертите линию отреза и измерьте ее. На доске из которой будет изготовлен конек отмерьте размер снятый со стропила, начертите линию вдоль доски. К этой линии стропила будут примыкать нижней кромкой вертикального разреза. Отрезать коньковую доску по черте или не отрезать зависит от внутренней отделки чердачного помещения. Если выступ будет мешать — отрезать, если нет — оставить.

Высота установки коньковой доски должна соответствовать высоте вычисленной калькулятором. Это высота от основания стропильного треугольника до нижней кромки стропила в коньке, то есть до черты, отмеченной на коньковой доске.

Начиная с торца дома разметьте коньковую доску под установку стропил. Разметка на коньке и на стенах должна совпадать. Для определения начальной точки разметки приставьте к стене длинный уровень и нанесите черту распила доски конька. Вместо обычного уровня можно использовать отвес или лазерный уровень

Разметка конька под устройство вальмы делается аналогично.

Шаг 2. Монтаж стоек и опорных балок

После установки мауэрлата переходим к установке опорных балок и стоек. Для стоек используют брусья сечением 10*15 см, а для балок подойдет сечение повыше. Для стойкости и долговечности конструкции нужно придерживаться соотношения 1:2 при расчете ширины и высоты соответственно.

Хотя для каркасно-щитовых домов допустимо не использовать опорные балки — монтируются только стропила с шагом, идентичным для стропил. Если же вальмовая крыша монтируется на каркасно-щитовом сооружении, то опорные балки можно не задействовать – достаточно будет стоек, расположенных с таким же шагом, с которым будут устанавливаться сами стропила. А вот как выглядит конструкция вальмовой крыши без стоек на практике:

Самый простой вариант обустройства — конструкция с центральной опорой. Т.к. использование затяжек из-за равной длины стропильных ног затруднительно и «ворует» полезное пространство, в качестве основной опоры можно использовать балку. Монтировать ее стоит в области конька, и именно на неё будут опираться стропильные ноги. Сама балка будет хорошо удерживаться при помощи вертикальных стоек

Важно при этом, чтобы вертикальные опоры балки находились на несущей стене, либо же на очень прочном перекрытии

А вот для малых площадей, когда пролет крыши менее четырех метров, использование стоек не обязательно, но тогда лучше взять несколько затяжек, хотя это и не рекомендуется.

Для четырехскатных крыш вальмового типа система монтажа схожа, только вместо бруса нужно взять центральную опору или же создать замкнутый каркас из балок и стоек.

Следующий этап – монтаж стропил. На них будет ложиться большая нагрузка, поэтому необходимо использовать брусья с сечением выше, чем у рядовых стропил. При этом нет четкого порядка по установке стропил: можно начать с рядовых, а потом перейти к накосным.

Помните, что самый важный элемент, который влияет на всю конструкцию – стропильные ноги, которые должны быть цельными. В случае, когда это невозможно, два бруса нужно срастить металлической накладкой размером не менее полутора метра. К слову, про то, как и из чего сделать стропила для вальмовой крыши самостоятельно у нас на сайте есть отдельная подробная статья https://krovgid.com/proekt/raschet-valmovoj-kryshi.html.Рассчитать размеры стропильных ног можно по специальным таблицам.

Все стропила сверху нужно крепить к коньковому прогону. Он всегда располагается по продольной оси дома. Центральные основные стропила крепят на мауэрлат и края конька, обычно по две штуки на каждый из боковых скатов:

Есть у вальмовой крыши диагональные стропила — особые элементы, которых не встретить в односкатном или двускатном варианте. Другое их название — накосные. От обычных стропил они отличаются большей длиной и тем, что служат опорой также для укороченных стропил, так называемых полуног или нарожников. Ввиду этого накосные стропила всегда несут нагрузку минимум в полтора раз больше, чем обычные. И их нередко делают спаренными, ведь удвоенное сечение способно нести нагрузку больше, балка получается длинной, но не разрезанной, а в ход можно пустить те же доски, что и для обычных стропил.

Накосные, или диагональные стропила, опираются на окончание конькового прогона и угол мауэрлата в количестве четырёх штук. В итоге на каждом из коньков должны сходиться по пять стропил сразу: центральное вальмовое, по два накосных и диагональных.После чего фиксируем уже промежуточные стропила. Их крепят по боковым скатам, и тоже опирают на мауэрлат и конек. Но здесь уже не ограничено количество — все зависит от шага установки, и порой в крышах с коротким коньком они и вовсе отсутствуют.

Следующий вид — укороченные стропила. Нижним концом они опираются на мауэрлат и накосные ноги. Причем длина таких стропил меняется в зависимости от места монтажа, а количество не ограничено.

И, наконец, нарожники, количество, размеры и расположение которых такое же, как у боковых укороченных стропил.

К самому коньку такие стропила обычно присоединяют при помощи большого количества гвоздей:

При этом гвозди хорошо сочетать с металлическими пластинами:

К слову, за рубежом чаще используют пластины, нежели стропила:

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

Испытания прошли успешно

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.

Как посчитать обрешетку

Тип обрешетки задается в зависимости от кровельного покрытия:

• для жесткого — разреженный настил из доски 25х100-32х100 мм, прибитой с шагом 30-60 см;
• для мягкого — сплошная обрешетка из листов ОСП, фанеры, доски, уложенной с зазором 20-30 мм.

Чтобы посчитать объем пиломатериалов на изготовление обрешетки для всей кровли, нужно площадь крыши разделить на шаг укладки доски, а затем умножить на ширину и толщину доски.

Например, под металлочерепицу Монтеррей доска укладывается через 35 см. Получаем:

161,62/0,35х0,1х0,025=1,154 м³

Дополнительно потребуются доски для усиления коньков и карнизов. Они рассчитываются по длине конькового прогона (с двух сторон) и периметру дома. Для более точного определения расхода пиломатериалов на обрешетку желательно сделать чертеж раскладки, поскольку висячие стыки не допускаются. Их разрешено делать только на опорах, то есть стропилах.

Подсчитаем метраж (или объем) контробрешетки из бруска 50х50 см. Его можно найти, зная длину всех стропил:

16х6+24+25,442=145,442 м

Тогда объем бруска:

145,442х0,05х0,05=0,363 м³

К полученному расходу пиломатериалов нужно добавить объем доски и бруса на жесткие связи. Все пиломатериалы приобретаются с запасом 10-15% на прирезку и возможный брак.

Особенности строительства крыш с углом

Двускатная кровля — самый простой вариант для строительства частного дома. Стропильная система может иметь наслонную, висячую или комбинированную конструкцию.

Наслонная и висячая стропильная система.

В первом случае стропила «наслоняют» — укладывают на наружные и внутренние опоры. Во втором — «подвешивают» с опиранием только на стены.

Сооружение по наслонной схеме

Наслонная система применяется в строительстве домов с внутренними капитальными стенами, разгружающими от распора наружные ограждающие конструкции. Основная нагрузка здесь — вертикальная.

Отсутствие горизонтальных распирающих усилий упрощает и удешевляет конструкцию несущего каркаса крыши. Она состоит из стропильных ног, подкосов, ригелей, прогонов и стоек. Мауэрлат или лежень монтируют выше уровня перекрытия на 100-150 мм для свободного доступа к низу стропил. Если стены непрочные, его располагают по периметру здания. В противном случае можно обойтись коротышами длиной 60-70 см, уложенными под стропильные ноги.

Систему усиливают прогонами, подкосами и стойками. К тому же это помогает уменьшить сечение стропил и прогибы. Соединяют элементы металлическим крепежом — гвоздями, скобами, болтами, накладками, кольцами, зубчатыми дисками.

Устройство крыши висячим методом

Висячие стропила монтируют при пролетах дома 6-14 м. Опираясь только на наружные стены, несущие балки воспринимают значительные распирающие усилия. Чтобы их распределить, в конструкцию вводят дополнительные горизонтальные и вертикальные элементы — ригели, затяжки, бабки (стойки, опирающиеся на затяжку).

Чем шире пролет строения, тем больше возникающие в конструкциях напряжения, сложнее устройство каркаса. До 6 м достаточно затяжек, совмещающих функции балок перекрытия. Свыше — вводится дополнительные ригели.В домах без внутренней несущей стены, превышающих ширину 9 м, систему крыши укрепляют бабками и подкосами. Фрагмент из двух стропил, затяжки и связей называется фермой.

В некоторых случаях мауэрлат не устанавливают. Готовые фермы монтируют на доску, уложенную по верху стены на слой врубают в затяжку или укладывают, скосив край. Закрепляют нагелями, накладками, хомутами.

Коньковый узел решается сложнее, чем в наслонных кровлях. Стропила врезают в горизонтальный брус, усиливают стык деревянными или металлическими висячей стропильной системы сложнее и дороже, чем безраспорной. Поэтому часто фермы устанавливают с шагом — 3-4 м, соединяют прогонами, по которым укладывают наслонные стропила. Этот способ называется комбинированным.

Финишное покрытие пирог из мягкой черепицы

• Мягкая черепица укладывается на практически сплошную (с зазорами между элементами -6-10 мм) обрешетку из фанеры, обрезной доски или качественных листовых древесных материалов. Необрезная доска для этих целей не подходит, настил на скатах должен быть максимально ровным и гладким. По этим же причинам в ходе монтажа обрешетки избегают образования изломов или острых углов. Вентиляция пространства под настилом обеспечивается с помощью контробрешетки

• При уклоне кровли свыше 18 ° обеспечивается обязательная гидроизоляционная защита проблемных участков (конек, ребра, карнизные свесы, места примыкания к трубам закрываются самоклеящимися лентами или рулонными материалами, промазываемыми битумными мастиками), при меньшем уклоне помимо этих работ вся площадь настила закрывается сплошным ковром. Полотнища монтируются снизу-вверх с 10-15 нахлестом по бокам, стыковки материала по длине всячески избегают.

• Одновременно с набивкой настила и до монтажа мягкой черепицы в пирог закладываются вентиляционные элементы (вытяжные отверстия у конька и в верхней части кровли, приточные продухи – у карнизов, каналы и зазоры для ввода влаги их теплоизоляционной прослойки при ее наличии).

• Мягкая черепица разрезается после тщательных замеров и монтируется с нижней части свесов исключительно по разметке, со смещением каждого ряда до полуметра (точный шаг зависит от узора лепестков). Нижние части с самоклеящейся полосой тщательно придавливаются, для крепления верхних сухих краев используются специальные мягкие гвозди (не менее 4 для каждой мертвой полосы).

Стоит отметить, что расчет количества мягкой черепицы и доборных элементов при обустройстве вальмовых крыш по возможности доверяется специалистам. Из-за сравнительно сложной конфигурации кровли материал приобретается с запасом, на одном скате настилается черепица из одной партии. Игра с оттенками и комбинирование разных цветов допускается лишь при высоком профессионализме кровельщика.

Особенности установки стропильной системы для вальмовой крыши

Учитывая потребность в обеспечении диагонального расположения, важно то, что длина накосов должна в определенной степени превышать подобный параметр стропильных ног

Существует потребность в формировании их таким образом, чтобы можно было получить спаренное при помощи двух досок сечение.

Реализация такого варианта позволяет обеспечить решение следующих технических задач:

• Увеличение нагрузки без дополнительных рисков благодаря обеспечению двойного сечения основного элемента;
• Получение диагонального элемента конструкции любой длины (в зависимости от первоначально существующей потребности);
• Отсутствие потребности в приобретении специального бруса для обустройства напольных стропил.

Замерная рейка — зачем она нужна и как используется?

Таблица коэффициентов расчета промежуточного и углового стропила

Чтобы построить вальмовую крышу, нужно потратить немало усилий и желания. В том числе и сделать множество замеров и разметки.

Так вот, чтобы не путаться где что, все замеры предлагается записывать на мерку, данный инструмент, избавит любого человека от использования рулетки.

Бывают такие моменты, когда встречаются одинаковые размеры, и вот что бы не измерять их множество раз, нужна рейка.

Также она будет учитывать все погрешности и на деле уже будет без них. В итоге получаются абсолютно точные размеры, готовые для нанесения.

Чтобы всё получилось замерную рейку следует изготавливать из ДСП или бруса, но самое главное, чтобы толщина равнялась 5 см, это нужно для того, чтобы при замерах на большом расстоянии мерку было хорошо видно.

Так же, есть один очень важный элемент для точной разметки. И это таблица коэффициентов стропильной системы. По данной схеме можно определить длину стропильных ног, причём абсолютно точно.

И самое главное, при кровле вальмовой крыши, использовать данную таблицу — это обязательно. Всё потому, что она даёт очень точные расчёты.

Приведём пример расчёта

Для начала, следует измерить горизонтальную проекцию промежуточного стропила. После посмотреть данные в таблице и определиться, что дальше делать.

Измерять длину нужно обязательно по нижней линии. (от одного конца конькового бруса, до другого конца, его крепления)

Таким же самым образом находится длина свеса. Только тут ещё можно, по желанию, воспользоваться теоремой Пифагора: a2+b2=c2, это при том, что а и b — горизонтальная и вертикальная линия.

Накосные угловые элементы вальма

Особенности накосных стропил и угловых элементов

В самом конце следует сделать разметку между угловыми элементами крыши и всеми промежуточными.

У вальмовой крыши есть свои особенности, а именно: она имеют косой срез, к которому крепится коньковый брус.

А вот, что касается конькового бруса, то он имеет два среза для креплений угловых элементов. Чтобы рассчитать накосное стропило надо сделать следующие:

Для начала, найти угол постройки, и от него начать отмерять длину до стропила.

В данном случае стропила — это произведение квадратов длин проекций центральных стропил.

Что бы узнать точную цифру, полученный размер нужно умножить на число — коэффициент (из таблицы) данная цифра и будет длина накосного.