Стропильная система вальмовой крыши – конструкция и узлы.

Конструкция стропильной системы вальмовой крыши обладает четырьмя скатами. Вальмы (торцевые скаты) располагаются от карниза до конька и выполнены в виде треугольника. Два других ската обладают трапецеидальной формой. Основное преимущество четырехскатной вальмовой крыши является в том, что она дает возможность сэкономить на материалах, а результат получается очень привлекательным. Но с другой стороны трудозатраты на монтаж такой кровли будут более высокие.

Как выполнить расчеты шатровой крыши

Основная цель расчета такой крыши – нахождение объема материалов, требуемых для ее возведения (подкровельный, кровельный материал), обрешетка и монтаж стропильной системы по определенным параметрам. Помимо объемных параметров, выполняется расчет угла наклона ската, а также общая динамическая прочность системы.

Естественно, по количеству параметров расчет довольно сложный и объемный, поэтому лучше всего воспользоваться онлайн-калькулятором, который Вы легко найдете в сети.

В результате такого расчета Вы получите следующие данные:

  • общая площадь поверхности крыши (с учетом свесов);
  • углы наклона боковых стропил;
  • длины боковых, диагональных и накосных стропил;
  • необходимое количество стропил для устройства системы;
  • рекомендуемое стропильное сечение;
  • количество рядов обрешетки;
  • объемы бруса для стропил.

Разновидности, типы и виды

Разновидности вальмовых крыш:

  1. Классическая четырехскатная. Диагональные планки под треугольные фронтоны опираются на балку конька. Свесы кровли находятся на одной отметке по высоте. Скаты на чертежах имеют форму равнобедренных треугольников и трапеций.
  2.  Шатровая четырехскатная. Каркас представляет собой правильную пирамиду с квадратным основанием. Диагональные стропила сходятся в одной точке. Балка конька отсутствует. Скаты «состоят» из четырех треугольников. Шатровую вальмовую крышу делают для равных по длине стен дома. Всю нагрузку от кровли, осадков и ветра принимают на себя диагональные и центральные опорные балки. Расчет, чертеж и монтаж такой конструкции сделать сложно.
  3.  Полувальмовая. Различают два подвида такой крыши: датскую и голландскую. В первом варианте пара скатов над входом в дом и сзади него представляют собой сложные шести- или восьмиугольники на чертеже. Вальмы по бокам усекаются сверху и упираются в миниатюрные фронтоны.

Голландская полувальмовая крыша более практична, чем датская, так как под ней размещается полноценный мансардный этаж. Потолок скошен с двух сторон, а не с четырех. Скаты имеют разную высоту, вальмы обрезаны снизу. Привлекательным внешним видом отличаются голландские крыши с эркером и мансардными окнами.

Существуют ломаные вальмовые четырехскатные крыши. Скаты в них имеют разные геометрические формы и расходятся под углами 10–60°. Ломаные вальмовые крыши есть у многих дворцов и поместий. Конструкция позволяет использовать пространство мансарды под жилые комнаты. Однако составление чертежа, расчет и возведение ломаной вальмовой крыши – сложная задача.

Особенности и элементы шатровой системы

Главное отличие шатровой крыши – полное отсутствие конька. Это очень важная деталь стропильных систем, она принимает на себя усилия стропильных ног. Функция этого элемента возложена на центральную опору, в вершине которой сходятся стропила. В связи с этим большое внимание следует уделять ее прочности. Есть варианты стропильных систем без центральной опоры, верхние пятки стропильных ног упираются друг в друга. Такие варианты чаще всего применяются на небольших по размерам строениях. Все скаты шатровой системы имеют форму равносторонних треугольников.

Шатровая крыша для беседки

Шатровая крыша имеет много вариантов изготовления, но у всех обязательно должны быть следующие элементы.

  1. Накосные стропила. Размещаются по сторонам скатов, воспринимают главные нагрузки на сооружение, служат опорой для остальных элементов, в том числе и нарожников.

    Конструкция стропильной системы шатровой крыши

  2. Нарожники. Используются для стропильных систем средних размеров. За счет применения нарожников действующие усилия на отдельные элементы распределяются равномерно.
  3. Вертикальная стойка. Увеличивает прочность нарожников, позволяет им воспринимать критические ветровые и снеговые нагрузки. Размеры, место установки и количество вертикальных стоек зависят от параметров стропильной системы и климатической зоны расположения здания.
  4. Лежень. Назначение – усиливать обвязку стропильной системы, в том числе и мауэрлата, повышать жесткость всей конструкции.
  5. Мауэрлат. Воспринимает нагрузки от стропильных ног. Делается из бруса или доски толщиной не менее 50 мм.
Читайте также:  Какая влажность должна быть в комнате новорожденного

Устройство шатровой стропильной системы

Этапы монтажа шатровой крыши

В чем особенность шатровой конструкции?

Шатровая конструкция может быть известна под названием «конверт». Данное название отображает конфигурацию сооружения в чертеже.

Стропильная система конструируется в соответствии с регламентом технологии строительства четырехскатных крыш, но не без применения собственной специфики.

Дело в том, что шатровая кровля не имеет коньковой зоны и фронтонов.

Вместо конька эксплуатируется центральная опора, которая удерживает на своей вершине все несущие элементы стропильной конструкции.

Если посмотреть на четырехскатку с геометрической точки зрения, то можно заметить, что данный тип сооружения состоит из четырех равносторонних треугольников.

Фигуры своим основанием посредством мауэрлата упираются на несущие стены квадратной коробки будущего дома.

Их вершины либо опираются друг на друга, либо наклонены на несущий столб.

Что касается положения стропильных ног, то в шатровой конструкции, как и в других типах скатных крыш, могут использоваться висячие и наклонные стропилины.

Висячие стропила имеют две опорных точки – коньковый узел и мауэрлат, а для наслонных стропилин требуется дополнительная опора в виде вертикальной стойки, которая монтируется по центру на внутреннюю несущую стену дома.

Таким образом, первый вид стропильной системы выбирают, если в сооружаемом объекте отсутствует внутренняя несущая стена, а второй тип системы рекомендуется при ее наличии.

Сегодня наслонная технология чаще всего применяется в загородном жилом строительстве.

Висячая схема отличается сложностью монтажа, к тому же такая конструкция неудобна в ремонте, ведь все составляющие стропильной системы взаимосвязаны, что вынуждает при ремонте системы демонтировать неповрежденные элементы.

Стропильную систему крыши рекомендуется выполнять не только по грамотно составленной схеме, но и из качественного материала.

Конструкция с момента возведения начинает испытывать постоянные (обрешетка, кровельные изделия) и временные нагрузки (снег, ветер), что, конечно же, отразится на сроке ее эксплуатации.

Обычно в индивидуальном строительстве стропильную систему выполняют из дерева, совсем редко из металлических элементов.

По незнанию домашние мастера приобретают древесину из тех деревьев, которые произрастали в средней полосе страны, в то время как лучшим пиломатериалом считается древесина, доставленная из северных регионов, где суровый климат способствует формированию плотной структуры древесины.

Несколько слов о технологии сборки

На первый взгляд изготовление каркаса шатровой кровли связано с рядом сложностей. Но, если вы внимательно изучите чертежи, то заметите, что на самом деле не все так сложно.

Далее вкратце рассмотрим как выполнить монтаж конструкции своими руками:

Иллюстрации Действия
Монтаж угловых ног:
  • В первую очередь устанавливаются по диагонали две ответные ноги, которые в коньковом узле опираются на стойку или друг на друга;
  • Затем устанавливается вторая пара угловых ног. Они фиксируются на установленных стропилах так же, как стропила щипцовой системы на коньковой доске;
  • Затем монтируются центральные ноги, которые в коньковом узле вклиниваются между этом устройство конькового узла завершено.
Монтаж промежуточных ног. Теперь, когда основа каркаса уже есть, нужно установить нарожники. Как я уже говорил они монтируются между мауэрлатом и накосными ногами. Самое сложное на данном этапе – это правильно зарезать торцы ног, чтобы спил полностью прилегал к накосным стропилам.

Для выполнения таких спилов зарежьте одну ногу по месту, и затем используйте ее как шаблон для разметки остальных стропил.

Для соединения всех элементов каркаса можно использовать стальные уголки и шурупы.

Применяемые опоры

Выбор формы может зависеть от материалов, используемых во время строительства здания. В разных типах построек конструкция стропильной системы вальмовой крыши может иметь упор на разны плоскости, например:

  • В деревянных домах – на верховые венцы;
  • В каркасных домах – на деревянную обвязку, формируемую сверху дома;
  • Каменных домах – на нижние опорные брусья.

Диагональные накосные стропила имеют обычно большую линейную величину длины, чем у брусьев обычного типа. Для того, чтобы достигать нужную длину придется сращивать брусья. Все получающиеся стыки во время сращивания необходимо усиливать подпорами под подкосы или стойки. Процесс сращивания брусьев должна проходить так, чтобы узел стыковки по длине получался в точке 0,15хh, в котором обозначение h значит высоту стропила, а именно расстояние между 2 опорами.

Проводить расчеты линейной длины брусьев необходимо учитывая общее количество опорных конструкций. Обычно сращивание элементов осуществляют техникой прируба косого типа. После этого стыковочное место стропил стягивается болтами 12-14 мм.

Особенности стропильной системы

Шатровая крыша дома может быть возведена с двумя типами стропильной системы.

  • Висячая стропильная система. Балки всем весом ложатся на внешние стены и создают горизонтальное давление. Необходимо создание специальных стяжек. Применяется при обустройстве кровли с большими пролетами, когда проект не подразумевает использования подпорок.
  • Наслонная стропильная система. Более популярный метод. Подразумевает наличие не только внешних, но и внутренних несущих стен. Нагрузка распределяется равномерно, что положительно сказывается на прочности и долговечности системы.

Четырехскатная крыша для беседки своими руками

Сооружение уютной беседки на приусадебном участке является идеальным вариантом создания комфортной зоны отдыха. В зависимости от геометрической формы, сооружению можно подобрать наиболее подходящий вид четырехскатной крыши.

Четырехскатная крыша для беседки может быть построена как из бруса, так и из металлопрофиля

Для беседки квадратной формы целесообразно соорудить шатровую крышу с четырьмя равными по размеру треугольными скатами, соединенными в одной точке. Для конструкций прямоугольной формы идеально подойдут четырехскатные крыши вальмового типа.

Несмотря на то, что данная конструкция дороже и сложнее по сравнению с двухскатной, именно она является наиболее подходящим вариантом для беседки. Четырехскатная крыша является наиболее целесообразным решением для данной задачи по ряду причин:

  • за счет большого количества наклонных скатов обеспечивается эффективная защита от атмосферных осадков;
  • большие свесы способны долго сохранять тепло, которое аккумулируется на протяжении солнечного дня;
  • наклонные скаты хорошо защищают от проникновения навязчивых солнечных лучей, не заграждая при этом кругозор;

Четырехскатная крыша для беседки удобна тем, что скаты хорошо защищают от солнечных лучей, при этом сохраняется хороший обзор

  • надежная и жесткая конструкция гарантирует минимальное обслуживание и проведение текущего ремонта;
  • доступные по цене строительные материалы делают данный вариант идеальным и недорогим решением для устройства беседки;
  • благодаря тому, что беседка является небольшим сооружением, все монтажные работы по возведению четырехскатной крыши можно осуществить самостоятельно.

Как сделать четырехскатную крышу для беседки?

Прежде чем приступать к возведению стропильной системы для беседки, необходимо рассчитать угол наклона скатов, высоту конька и нагрузку для правильного выбора сечения стропил. Получив результат, необходимо составить чертеж стропильной системы, где отображаются все размеры и взаимное расположение элементов стропильного каркаса.

Размер и сечение стропил зависит от размера самой крыши, а также от угла наклона скатов

На основании чертежа производится подготовка необходимых элементов и их последующая сборка. Устройство четырехскатной крыши для беседки состоит из следующих последовательных действий:

  1. Усиление доской верхней обвязки каркаса беседки.
  2. Крепление к обвязке балки-затяжки при помощи металлических уголков.
  3. Отступив от середины затяжки одинаковое расстояние (около 50 см), необходимо установить две деревянные стойки высотой по 100 см каждая.
  4. Соединение верхушек стоек коньковым прогоном.
  5. Установка рядовых стропил с выбранным шагом.
  6. Закрепление диагональных стропил при помощи гвоздей к коньку таким образом, чтобы они продолжали коньковый прогон.
  7. Установка наружных стропил, которые крепятся одной стороной к диагональным ногам, а другой присоединяются к верхней обвязке конструкции. Шаг между стропилами составляет около 60 см.
  8. Укладка гидроизоляционного покрытия на стропила внахлест одной стороны на другую около 10 см и фиксация его степлером. Закрепление гидроизоляции вдоль стропил осуществляется при помощи реек контр-обрешеки.
  9. Установка обрешетки.
  10. Монтаж кровельного материала с обработкой всех стыков герметиком.
Читайте также:  Достоинства и недостатки гидро-, пневмо- и электроприводов

Пример удачного использования четырехскатной крыши для беседки, с покрытием из натурального сена

Ознакомившись с особенностями конструкции, можно смело приступать возведению выбранного типа четырехскатной крыши. Однако следует помнить о том, чтобы получить надежную, прочную и долговечную конструкцию не следует пренебрегать предварительными расчетами элементов конструкции и строго соблюдать алгоритм выполнения работ.

Воздействие нагрузок на систему стропил

Стропила подвергаются постоянным (масса кровли, обрешетки, стропил и т.д.) и временным (ветер, осадки) расчетный параметр снежной нагрузки, принятый в России для средней полосы – 180 кг/м?. Снеговой мешок может увеличить этот показатель до 400-450 кг/м?.

Если уклон крыши больше 60 градусов, снеговая нагрузка не берется в расчет.

Стандартная расчетная величина ветровой нагрузки для средней полосы России — 35кг/м?.

Если уклон крыши менее 30 градусов, в чертеже поправка на ветер не учитывается.

Параметры нагрузок корректируются для местных условий климата за счет особых масса крыши рассчитывается, исходя из количества используемых материалов и общей площади сооружения.

В расчеты вводят показатели полезной нагрузки на систему, если к фермам подвешивают потолки, устанавливают водонагревательные баки, вентиляционные камеры и т.д.

Обязателен расчет прочности стропил и степени возможной деформации при различных условиях.

В качестве стропил чаще всего используются: прямоугольный брус с сечением, соответствующим рассчитанным нагрузкам, доски с параметрами 5?15, 5?20 см.

Чаще всего выбор останавливают на пиломатериалах хвойных пород (еловых, сосновых) с влажностьюв пределах 18-22%, обработанных антисептическими средствами и антипиренами.

Для повышения жесткости и устойчивости геометрии стропильной системымногоскатной крыши иногда вводят стальные элементы.

Основные схемы и элементы стропильной системы

Как мы писали, шатровая крыша геометрически является пирамидой, поэтому все вычисления ведутся, исходя из правил, которые применимы к пирамидам и треугольникам, её составляющим.

Геометрическое изображение шатровой крыши

Основные схемы и элементы стропильной системы

Основные элементы

Чтобы не путаться в дальнейшем с терминами, назовём основные элементы стропильной системы шатровой крыши, схематично изображенной на рисунке ниже, и привяжем их к геометрическому изображению шатровой крыши в виде пирамиды.

Конструкция с висячими стропилами

Основные схемы и элементы стропильной системы
  1. Мауэрлат. Основа и опора кровли, особенно в конструкции с висячими стропилами. Располагается по периметру здания (ABCD), опирается на стены или крепится с их наружной стороны. Для устройства мауэрлата используют брус большого сечения.
  2. Накосные стропила. Углы кровли, сходящиеся в центральной точке и образующие пирамиду. На схеме пирамиды (без учёта свесов): AK = DK = CK = BK = Lн. Самые длинные стропильные ноги в конструкции.
  3. Коньковый узел (К). Самый сложный узел в конструкции для плотника. Если основание дома не квадратное, а конёк образует ребро, шатровая крыша трансформируется в свою «сестру» — вальдовую крышу. В конструкции с наслонными стропилами отрезок KF (H) — центральная опора.
  4. Центральные стропила. Сходятся в коньковом узле с накосными стропилами. Являются высотой каждого ската, который представляет собой равнобедренный треугольник. На схеме пирамиды (без учёта свесов) — отрезок KE, длиной Lц.
  5. Нарожники. Это укороченные стропила, идущие параллельно центральному в обе стороны.

Теперь рассмотри конструкции с наслонными стропилами.

Безригельная конструкция с наслонными стропилами

Основные схемы и элементы стропильной системы

Наряду с уже обозначенными элементами: накосными (1) и центральными (2) стропилами, а также коньком (3), появляются новые элементы. Центральная опора (стойка) или бабка (4), которая опирается на затяжки (5), связывающие мауэрлат по диагонали. Это вариант выполнения стойки, опирающейся не на кладку, а на элемент стропильной системы.

Наслонные стропила, усиленные ригелями

При отсутствии центральных стропил и для усиления конькового узла с бабкой (2), его дополняют ригели (3), связывающие противоположно размещённые накосные стропила (1) попарно (см. рис. выше).

Основные схемы и элементы стропильной системы