Вальмовая крыша с висячими стропилами – оптимальное использование и особенности
Стропильная система выбирается в зависимости от конструктивных особенностей строения, формы и размеров крыши. Еще на этапе проектирования выясняются предполагаемые нагрузки, вычерчиваются схемы и производятся точные расчеты. При этом учитываются климатические условия региона строительства и разновидность материала для кровельного покрытия. Вальмовая крыша с висячими стропилами относится к сложным конструкциям, работающим несколько иначе традиционных стропильных систем. Поэтому она требует к себе особого внимания как в процессе выполнения проектных работ, так и на этапе своего возведения.
Когда используются висячие стропила
Необходимость применения висячих стропил бывает обоснованной при совокупности трех главных условий:
Так как центральной опоры под коньком нет, стропильные ноги поддерживаются лишь в нижней части внешними несущими стенами. Элементы опираются на мауэрлат, уложенный по периметру дома, или на балки перекрытия. Конек же образуется посредством стыковки стропил, поддерживающих друг друга. Такая конструкция создает сильнейшее распирающее усилие, приходящееся на наружные стены.
Нейтрализовать распор помогают горизонтальные затяжки, выполняемые из деревянных брусьев или металлических профилей. Их можно устанавливать на разных уровнях, но следует учитывать тот факт, что чем выше будут укладываться элементы, тем бо́льшие нагрузки они испытают в процессе эксплуатации.
Для висячих стропил важными факторами являются: качество пиломатериалов и надежность креплений. По возможности, собирать стропильные фермы рекомендуется на строительной площадке с последующим их перемещением посредством подъемной техники. Их геометрия, в этом случае, окажется более правильной, а узлы – качественными. Но технология допускает монтаж стропильной системы и по месту, с использованием временных креплений.
Учитывая сложность и ответственность возведения вальмовой крыши с висячими стропилами, ее проектирование и устройство следует поручить профессионалам. Экономия в этом вопросе не уместна.
Характерные особенности вальмовой крыши
Вальмами называются торцевые наклонные скаты, имеющие форму треугольника и заполняющие участок от конька до карниза. Они располагаются между двумя основными трапецеидальными скатами. Конструкция вальмовой крыши значительно сложнее двускатной, имеет дополнительные опорные узлы и наклонные ребра. Возводится она двумя способами:
Разновидностями вальмовых крыш являются шатровые и полувальмовые конструкции. В первом случае все скаты имеют форму треугольника. По количеству их может быть четыре и более. Во втором случае наклонные торцевые элементы не доходят до карниза, обрываясь выше нижнего уровня основных продольных скатов. Очертания последних имеют сложную форму, совмещающую в себе прямоугольник и трапецию.
Вальмовая крыша с висячими стропилами должна образовывать уклон порядка 40-60 градусов. Такие конструкции способствуют лучшему схождению снега в зимний период, что означает снижение временных усилий на стропильную систему, а также предотвращают вероятность появления протечек при сильном дожде. В то же время, приходится учитывать увеличенный расход материалов при монтаже крыши и парусность завышенной кровли, влияющую на ветровые нагрузки. Принимая во внимание данные факторы, специалисты утверждают, что приведенные границы угла наклона являются оптимальными. Более точные цифры могут выбираться, исходя из эстетических соображений и размеров мансардного этажа.
Система висячих стропил не имеет конькового прогона. Жесткость обеспечивают верхние ригели, связывающие отдельно устанавливаемые парные ноги в единое целое. При монтаже крыши необходимо четко соблюдать размеры элементов и места расположения стыковочных узлов, а также выверять плоскостную вертикальность собираемых стропильных ферм.
Симметричность и правильную геометрию вальмовых участков крыши обеспечивают крайние стропила, расположенные на одинаковом расстоянии с обоих торцов дома.
Чтобы крыша после монтажа не оказалась перекошенной, еще до начала устройства системы висячих стропил следует проверить горизонтальность мауэрлата или балок перекрытия. При необходимости, выполняют корректировку их пространственного положения. Данный этап работ является очень важным, поэтому отказываться от него нельзя ни при каких обстоятельствах.
Диагональные стропила
Для образования вальм, по углам дома устанавливают наклонные, или накосные стропила. От их грамотного расположения зависит правильность геометрической формы вальмовой крыши и равномерность распределения нагрузок. По сравнению с рядовыми элементами, диагональные стропила работают в усиленном эксплуатационном режиме, поэтому к ним предъявляются повышенные требования, связанные с прочностью и надежностью.
В зависимости от конструктивных особенностей, накосные ноги либо упираются в мауэрлат или угловую балку (распорная система), либо опираются на них (безраспорная система). В верхней части крыши диагональные стропила пристыковывают к коньку, а на них, в свою очередь, крепят полуноги, или нарожники.
Для монтажа накосных элементов используют клееный брус или сращённые доски. Укрепляют вальмовую конструкцию за счет стоек и подкосов. Для их упора, под углом к двум сопряженным стенам укладываются промежуточные балки – шпренгели.
В качестве креплений в стропильной системе применяются металлические пластины, проволочные скрутки, деревянные накладки, хомуты. Их фиксируют гвоздями, болтами и шурупами. Подробные схемы узлов, расчеты, общие чертежи и рекомендации по монтажу вальмовой крыши с висячими стропилами прилагаются к проектной документации.
Стропильная система вальмовой крыши: специфика устройства и описание процесса монтажа
Вальмовые крыши привлекают внушительным списком убедительных преимуществ. В их числе эффектная форма, равномерность прогрева и надежная защита дома от осадков. Благодаря отсутствию фронтонов вальмовым конструкциям не страшны существенные ветровые нагрузки. По сравнению с двухскатными вариантами намного меньше причин опасаться деформаций.
Перечень плюсов можно продолжить, но их поток притормаживает весьма веское обстоятельство: стропильная система вальмовой крыши не радует простотой устройства. Однако сложность не остановит самостоятельного строителя, если он знаком с нюансами сооружения четырехскатного каркаса.
Содержание
Характерные особенности вальмовых крыш
Вальмовые крыши от двухскатных собратьев отличаются тем, что вертикальных стенок фронтонов в их конструкции нет. Место фронтонов заняли расположенные в торцах треугольные скаты, ощутимо сокращающие реальный и визуальный объем крыши.
Экономический эффект от уменьшения объема – вопрос спорный. При раскрое крупнолистового материала на вальмовые скаты расходы напротив увеличиваются. К примеру, укладка профлиста или монтаж металлочерепицы заставят раскошелиться на покупку покрытия раза в полтора больше, чем на обустройство стандартного скатного сооружения.
Приобретение материала из разряда штучных позволит уменьшить бюджет строительства, ведь на обшивку торцов крыши тратиться не придется.
По аналогии с любой из строительных конструкций вальмовую крышу можно условно разделить на простые геометрические формы. В простейшем варианте без сопряжений и ендов у нее есть две пары симметричных скатов: два треугольника и две трапеции. На этом основании вальмовая крыша получила параллельное название «четырехскатная».
В анфас ее разрез напоминает обычную треугольную двухскатную крышу. В профиль у сооружения трапециевидная конфигурация, которую также можно разделить на прямоугольник с двумя зеркально развернутыми треугольниками по бокам.
Форма трапеции зависит от архитектурных предпочтений хозяина. Определяется она соотношением длины карнизного свеса к длине конька. Часть конструкции, ограниченная прямоугольником, сооружается в соответствии с висячими или наслонными технологическими кровельными стандартами.
Заменившие фронтоны вальмы устанавливаются под некоторым углом к горизонту, т.к. примыкать они обязаны к наклонным сторонам трапеции. Вот в их устройстве и заключается основная загвоздка вальмовой стропильной системы, потому что обычным скатным методом устроить ее не получится. Ведь коньковый прогон не перекрывает полностью скат. Потому стропильным ногам вальм и сопряженных с ними треугольных частей больших скатов буквально не на что опереться верхними пятками.
Опорой для них станут особые накосные стропильные ноги, соединяющие коньковый прогон с углами конструкции. Если на вальмовую стропильную конструкцию взглянуть сверху, то накосные стропилины будут похожи на диагонали.
Направление установки стало причиной получения второго технологического названия — «диагональные». Естественно, опираться на диагонали будут разновеликие по длине стропильные ноги, т.к. устанавливаются они перпендикулярно свесам крыши. У них есть собственное наименование – нарожники.
Суммируя информацию, получаем, что в сооружении стропильного каркаса для вальмовой крыши будут задействованы:
Установка висячих и наслонных стропильных ног выполняется по правилам, согласно которым сооружается стропильная система двухскатной крыши. Разбираться будем с их диагональными собратьями и со стропильными полуногами-нарожниками.
Диагональные стропильные ноги
Принимая во внимание диагональное расположение, несложно догадаться, что длина накосов больше, чем длина обычных стропильных ног. К тому же они служат опорами для нарожников. Ввиду чего нагружены накосные стропила в полтора раза больше, чем рядовые аналоги. Потому их принято делать спаренными из двух досок сечением, равным аналогичному размеру материала для рядовых стропильных ног.
Спаривание накосных стропилин одновременно решает три технические задачи:
Из-за своей длины диагональные стропилины нуждаются в дополнительных опорах, количество которых зависит от длины стропильной ноги.
Опоры для диагональных стропилин
Независимо от масштабов строительства любая схема стропильной системы вальмовой крыши включает опоры для усиления диагональных стропильных ног. Если проектный размер накоса более 9м, т.е. он перекрывает равнозначный по метрам пролет, его непоколебимость обеспечивают двумя дополнительными опорами. Для пролетов поменьше достаточно одной опоры, расположенной в верхней зоне пролета.
В качестве опоры диагональной стропилины могут использоваться:
Делают дополнительные опоры опять же из сдвоенной доски или бруска, устанавливают в наиболее нагруженных точках.
С нюансами устройства опор для каркаса вальмовой крыши ознакомит видео-обзор:
Нюансы опирания накосных стропилин
Верхняя пятка диагональной стропилины опирается на коньковый прогон различными способами. Выбор способа зависит от конструктивных особенностей стропильной системы:
Пятка диагональных стропилин для посадки на один из перечисленных верхних упоров подрубается по факту. Крепление производится гвоздями. Усилить при необходимости фиксацию можно скрутками из проволоки или металлическими хомутами.
Нижние пятки накосов можно упереть в угол мауэрлата или специально установленной угловой балки. Можно просто опереть на них. Крепят диагональные стропильные ноги металлическими скобами, гвоздовым боем поверх деревянной накладки или уголками.
Нарожники и способы их устройства
Нарожники формируют вальмы и треугольные части больших скатов. Верх полуноги опирается на накосную стропилину, нижняя пятка на мауэрлат, врезной брус или балку деревянного перекрытия.
Монтаж нарожников может производиться:
Второй вариант проще в работе и предпочтительней из-за увеличения жесткости конструкции. К тому же он абсолютно не обязывает менять шаг установки полустропил: они могут быть расположены друг против друга. К мауэрлату или балкам нарожники крепят тем же методом, что использовали для установки рядовых стропилин.
Элементарная вальмовая стропильная система
Самый простой способ увенчать загородную собственность четырехскатной конструкцией заключается в покупке и установке готовых стропильных ферм. Однако значительно интересней, полезней, дешевле собственноручно заняться устройством вальмовой крыши и подходящей ей по типу стропильной системы.
Тем более если ее запланировано возвести над небольшой хозяйственной постройкой, беседкой или летней кухней. На простых конструкциях очень даже стоит потренироваться перед приложением усилий к более ответственным объектам.
Отметим, что в приведенном ниже примере отсутствует перекрытие, не огорожен чердак и нет утепления. На скатах практически не задерживается снег, т.е. на накосные стропильные ноги действует минимальная по их стандартным меркам нагрузка. Не сохранен принцип разбежки между нарожниками.
Все узловые соединения выполняются гвоздовым прибоем и металлическими уголками. Исполнителю потребуется доска 5×25см для изготовления стропильных ног и прогона, а также влагостойкая фанера для сооружения сплошной обрешетки, потому что постройку планируется покрыть битумной черепицей.
Этап 1: Моделирование и проектирование
Независимо от архитектурной сложности строительной конструкции ей нужен проект. Он поможет определиться с оптимальной формой и избавит от покупки лишних материалов. Для простой вальмовой крыши со стандартной стропильной системой не потребуются суперсложные чертежи, но сделать хотя бы простенький эскиз необходимо.
Инструкция для упрощенного проектирования:
По числу стропилин вычисляем количество крепежа. Гвозди нам потребуются буквально во всех узловых креплениях. Уголков на каждую стропильную ногу должно приходиться по паре. Не забываем купить доску с небольшим запасом на случай огрехов в собственной работе.
Для устройства вальмовой крыши по кирпичным и пенобетонным стенам потребуется брусок для сооружения мауэрлата. Он не нужен, если установка стропильной системы выполняется по деревянным стенам.
Этап 2: Устройство основной части вальмовой крыши
Первым делом соорудим вспомогательные леса из расчета, что между плоскостью самодельной подставки типа высокой скамьи и коньковым прогоном должен помещаться домашний мастер в полный рост.
Стартом монтажа стропильной системы для будущей вальмовой кровли является устройство коньковой части конструкции:
Вспомогательные доски демонтируем, они нам более не понадобятся.
Этап 3: Сооружение вальмовых скатов
Вальмовую часть стропильной системы крепим аналогичным образом: нижние пятки уголками к мауэрлату или к верхнему венцу, верхние закрепляем гвоздями. Работу производим в следующей последовательности:
По окончании работ стропила через одну прикручиваются проволочными скрутками к заложенным в стены деревянным пробкам или ко второму венцу, чтобы сильным порывом ветра конструкцию не сорвало.
Есть способ закладки скруток из отожженной проволоки в кладку еще в процессе строительства для последующего фиксирования стропильной системы. Поверх проволочной скрутки должно быть еще три ряда кирпичной кладки или два ряда пеноблоков.
По готовой стропильной системе укладывается обрешетка. В случае применения мягкой кровли, как в приведенном случае, в качестве покрытия обрешетку делают сплошной из дюймовки, фанеры или подобных плит. Между плитами или досками оставляют зазор в 3 мм. Под жесткие материалы обрешетку сооружают из бруска с рекомендованным инструкцией шагом.
Строительство сложных вальмовых крыш
Принцип устройства каркасов вальмовых крыш с более сложной архитектурой немногим отличается от приведенного примера. Последовательность работ точно такая же. Правда наслонные стропильные ноги все же разумней и надежней фиксировать с помощью врубок.
Крайне желательно использование опор под диагональные стропилины. И перед монтажом коньковой части устанавливаются опорные рамы с лежнем внизу и коньковым прогоном вверху. Еще изменение угла наклона скатов при опирании врубкой следует учесть на этапе проектирования.
Как построить более сложную стропильную систему для интересной вальмовой крыши смотрите на видео:
Стропильная система вальмового типа сложнее каркаса обычной двухскатной крыши, но разобраться с ее устройством можно. Четырехскатная конструкция во многих случаях предпочтительней, она интереснее смотрится как над домами, так и над беседками и прочими бытовыми постройками. Описанный вариант сооружения поможет освоить азы в деле возведения вальмовых конструкций, а при удачном результате продолжение обязательно последует.
Устройство стропильной системы вальмовой крыши: чертежи, схемы, фото
Вальмовые кровли привлекают застройщиков своим красивым видом и надёжной защитой от негативных погодных явлений. Четырёхскатная конструкция позволяет крыше устоять даже перед ураганными ветрами.
Стропильный каркас на первый взгляд представляет собой довольно сложную конструкцию. Несмотря на это, разобраться в её устройстве под силу каждому застройщику.
Схема устройства
Крышу можно представить, как объёмную геометрическую фигуру из сложенных попарно наклонных плоскостей. Две из них по форме представляют треугольники (вальмы), а два остальных фрагмента кровли имеют вид трапеций. По центральной осевой линии дома вверху крыши располагается коньковый прогон, на который опираются стропила.
Так стропильная система выглядит на фото:
Основные узлы вальмы
Каркас вальмы формируется в виде равнобедренного треугольника, основанием которого является мауэрлат, а равные стороны — диагональные стропила (накосы). Накосные балки вверху сходятся в один узел с торцом конькового прогона.
В углах стен в один узел сходятся смежные балки мауэрлата, нижние концы накосных стропил, шпренгели и врезные балки.
К основным узлам опорного каркаса относят места креплений нарожников к накосам, стоек к лежням, центральному нижнему прогону и стропилам, подкосов к балкам перекрытия.
Виды стропил
Для формирования каркаса применяют три вида стропил:
Особенности. Из всех вышеописанных элементов самыми мощными балками являются накосные стропилины. Их сечение больше в два раза, чем сечение всех остальных деталей стропильной системы.
Особенности каркаса
Стропильная система вальмовой крыши состоит из двух групп деталей – это основные элементы каркаса и усиливающие детали.
Основные элементы
К основным элементам каркаса относятся диагональные стропила, являющиеся пограничными рёбрами вальмового ската. Его особенностью являются нарожники – коротыши, исполняющие роль стропил разной длины.
Несущим основанием опорного каркаса вальмовой крыши является мауэрлат – деревянные прогоны, закреплённые на горизонтальной поверхности наружных стен дома.
Также к основным конструктивным деталям относятся рядовые стропила и нарожники, заполняющие трапециевидное пространство каркаса.
Усиливающие детали
Дополнительные элементы опорного каркаса вальмовой крыши предназначены для усиления несущих балок и равномерного распределения нагрузки, как на внешние, так и на внутренние стены дома. К таким деталям относятся стойки, подкосы, шпренгели, черепные бруски, металлические уголки и накладки. Усиливающими деталями могут быть подшивные доски, закреплённые в критических зонах по нагрузке несущих балок.
Характерное строение
Крыши отличает от других конструкций отсутствие подкровельных вертикальных плоскостей – фронтонов. Их место занимают треугольные скаты кровли – вальмы.
За счёт наклонных плоскостей ощутимо сокращается объём крыши, а площадь кровли значительно увеличивается. Это способствует равномерному прогреву чердачного пространства и мансардных помещений.
Вальмовая стропильная система имеет ряд особенностей:
Накосные стропильные ноги
Накосные или диагональные стропила самые длинные стропильные балки так, как они попарно со стороны торцов дома наклонены друг к другу и сходятся вверху в концах конькового прогона.
Накосные элементы вместе с мауэрлатом образуют два противоположных треугольника. Эти две геометрические фигуры, заполненные кровельным пирогом, называют вальмами. Отсюда и происходит название всей крыши.
Накосные стропилины вместе с мауэрлатом образуют раму (вальму), заполненную нарожниками. Вальма принимает на себя довольно большую часть общей нагрузки от кровли крышу. Это самые мощные балки стропильной системы. Если элементы каркаса крыши изготавливают из пиломатериалов в большинстве случаев одинакового сечения, то сечение накосных стропил будет больше почти в 2 раза.
Например, рядовые стропила делают из досок 50 х 120 мм, то накосные ноги будут состоять из двух досок или бруса 100 х 100 мм или 100 х 150 мм.
Важно. Использование сдвоенных досок вместо цельного бруса снизит затраты на изготовление накосных стропил.
Типы опор
Кроме основных точек опоры накосных стропил устанавливают дополнительные опорные элементы, принимающие нагрузку на себя, и передающие её затем на стены дома. К ним относятся следующие конструктивы:
Если нужно максимально разгрузить участок стропильной системы, то дополнительные опорные элементы составляют из сдвоенных профилей пиломатериалов.
Усиленные стойки, подкосы и шпренгели, обеспечат долгий срок службы опорного каркаса крыши.
Нюансы опирания
Диагональные стропилины опирают на коньковый прогон разными способами. Один из них – это когда на концах стропил делают запилы, с помощью которых обеспечивается плотное прилегание к коньковому прогону. В другом случае доборными деталями наращивают консоль конька для опирания накосных балок.
При наличии центрального нижнего прогона шпренгели опирают на него и на мауэрлатные балки. В верхней части каркаса применяют деревянные коротыши, которыми соединят между собой рядовые стропила. Коротыши представляют короткие доски. В качестве крепежа для всех деревянных элементов каркаса крыши применяют саморезы, шпильки, скобы, металлические перфорированные уголки, пластины и болты.
Особенности нарожников
Особенностью этих стропил является то, что они все разной длины. Размер изменяется вместе с изменением расстояния от мауэрлата до диагональной стропильной ноги. По обе стороны от осевого нарожника расходятся балки попарно одинаковой длины. Параллельные балки вверху крепят гвоздями к накосному стропилу. Гвозди вбивают сквозь балку в торцы нарожников.
Нижние концы опирают на мауэрлат или на врезную балку, предварительно сделав в них запилы. Прочность узлов опирания усиливают подшивкой черепных брусков (см. нижний рисунок).
Отличия для разных типов кровли
Стропильные каркасы вальмовых крыш отличаются разнообразием форм. Внешний вид кровли может принимать разные виды в зависимости от соотношения длины конька к длинам несущих стен, высоты конькового прогона.
Вальмовые крыши возводятся с холодными чердаками и мансардами.
При устройстве жилого пространства под вальмовой кровлей, стропильную систему проектируют так, чтобы она практически обходилась без внутренних дополнительных опорных элементов. Это возможно, когда рядовые стропила и нарожники опираются на затяжки (балки перекрытия).
Нюансы опирания диагональных стропил:
Элементарный план каркаса
Одной из самых простых схем стропильного каркаса представляет собой соединение вальмовых и трапециевидных скатов правильной формы в единую конструкцию кровли.
В случае примыкания строящегося дома к другому зданию, возводят полувальмовую крышу. То есть кровля состоит из одной вальмы и двух трапециевидных скатов. Полувальмовые конструкции украшают здания любой архитектуры.
Чертёж полувальмовой крыши:
Все вариации вальмовых конфигураций крыш всегда базируются на элементарной стропильной системе. Её ставят в основу проектирования необычных по форме кровель.
Конструкция сложных кровель
Существует масса вариантов сочленения фрагментов кровли разной конструкции, в том числе и вальмовых скатов. Например, выступающую часть здания – эркер покрывают вальмовой крышей.
Вальмовый каркас эркера:
Самые популярные виды строения крыш с включением элементов вальмовой кровли – это крыши:
Голландская
Кровли такого типа отличает наличие коротких вальм, низ которых находится гораздо выше свесов смежных скатов. Это позволяет на фасаде 2-го этажа дома размещать окна. На нижнем снимке представлен такой дом с голландской крышей.
Датская
Крыши такой конструкции получили большое распространение в странах Западной Европы. Они впервые появились в Дании. В России они стали появляться сравнительно недавно. Их особенностью является то, что благодаря фронтону, на мансарде можно установить обычные вертикальные окна. 
Шатровая
Вальмовая шатровая крыша – это упрощённый вариант стандартной вальмовой кровли. Отсутствие трапециевидных скатов позволяет избавиться от лишних опорных и усиливающих элементов. Следует отметить то, что данный вариант крыши приемлем для тех домов, которые в плане имеют вид квадрата.
Каркас шатровой крыши:
Заключение
Вальмовая крыша – это надёжная защита для помещений дома от непогоды, зимней стужи и летней жары. Не каждый застройщик может самостоятельно возвести вальмовую крышу. В этом случае лучшим вариантом будет обратиться к профессионалам. Специализированные фирмы берут на себя ответственность за качество выполненных работ и обычно предоставляют гарантию сроком 1 – 2 года.