Вальмовая крыша своими руками – устройство стропильной системы. Четырехскатная вальмовая крыша Устройство 4х скатной крыши

Четырехскатная вальмовая крыша считается довольно сложным и материалоемким сооружением, которое мало кто из домовладельцев берется построить своими руками. Но если вы решились на самостоятельное строительство, вначале пройдите подготовительный путь – изучите теоретические материалы, в том числе изложенные в данной публикации. Потом соберите макет стропильной системы небольших размеров, чтобы разобраться с узлами, нюансами их изготовления и расчетом количества лесоматериалов. Итак, предлагаем сделать первый шаг и рассмотреть…

Конструктивные особенности

Эта разновидность кровельных конструкций, изображенная на фото, представляет собой обычную коньковую крышу, но без вертикальных фронтонов. Вместо них по бокам здания делается 2 дополнительных ската – вальмы, имеющие другой угол уклона.

Справка. Если все 4 плоскости наклонить под одинаковым углом, то получится другой тип кровли – шатровая. Поскольку ее скаты сходятся в одной точке в виде купола, то конек отсутствует как таковой.

Стропильная система вальмовой крыши состоит из следующих элементов (показаны на схеме):

мауэрлат, лежень – мощная обвязочная балка, монтируемая на верхнюю плоскость стен по периметру здания и внутренних перегородок;
кровельные скаты формируются за счет наклонных балок, устанавливаемых с расчетным интервалом, - стропильных ног;
вместе с элементами жесткости – затяжками, стойками и раскосами – стропила образуют кровельные фермы;
коньковый прогон – брус, соединяющий верхние точки ферм;
в некоторых конструкциях нижняя часть стропильных ног удлиняется за счет дополнительной детали - кобылки.

По линии схождения плоскостей устанавливаются вальмовые стропила, опирающиеся на углы здания. Их уклон совпадает с углом основных скатов. А вот торцевые стропильные ноги, называемые нарожниками, образуют по бокам дома более крутые или пологие скаты.

При строительстве 4-скатных крыш применяется 2 типа ферм – висячие и наслонные. В первых нижний пояс (затяжка) опирается только на внешние ограждения частного дома, поэтому ставить их на слишком длинные пролеты нерационально из-за повышенного расхода материалов на ребра жесткости. Устройство висячей фермы смотрите на чертеже:

Преимущество наслонных конструкций – возможность опирания на капитальную межкомнатную перегородку и перекрывания больших пролетов без увеличения материалоемкости. Новичкам кровельного дела стоит обратить внимание на эти фермы, поскольку они надежнее и проще в монтаже.

Если на чердачном этаже планируется устроить жилую мансарду, то угол уклона основных скатов увеличивается, а ферма получает 2 опоры в виде стоек, образующих стены помещения. Эти детали принято ставить на лежни либо балки перекрытия деревянного дома. Потолки мансардной комнаты формируются благодаря горизонтальным затяжкам, связывающим стропила поверху, как сделано на схеме:

Устройство вальмовой кровли пошагово

Как и любое серьезное сооружение, вальмовая крыша возводится своими руками в несколько этапов:

Создание проекта с расчетом несущих конструкций.
Заготовка леса и других кровельных материалов.
Монтаж стропильной системы.
Укладка покрытия с утеплением (при необходимости).

Совет по проектированию. Чтобы вам не пришлось беспокоиться за надежность постройки, настоятельно рекомендуется поручить выполнение проектных работ инженерам, невзирая на финансовые затраты. Они рассчитают все параметры – шаг установки стропил, их сечение, количество подкосов и затяжек в соответствии с погодными условиями в вашей местности.

Выше в качестве примера показан чертеж четырехскатной кровли с наслонными фермами, перекрывающими 2 пролета по 4,5 м. Длина основных стропильных ног составляет 6 м, высота конька – 4 м, угол наклона – 41°. Эту конструкцию можно взять за основу, если ширина здания не превышает указанную на чертеже (9 метров). Учтите важный момент: чем сильнее наклонены вальмы, тем большую нагрузку испытывают нарожники и центральный коньковый узел, куда они опираются. В данном примере вальмы лучше ставить под углом 45-50°.

Самое сложное в строительстве вальмовых кровель – правильный монтаж узлов сращивания угловых стропил с мауэрлатом и верхним поясом ферм в разных конструкциях. Это еще одна причина проконсультироваться с проектировщиками, разрабатывающими узлы примыкания индивидуально. Чтобы вы понимали, о чем идет речь, представляем чертежи верхнего опорного узла, где вальмовая стропильная нога примыкает к коньку.

Некоторые конструкции не предусматривают изготовления и установки конькового прогона между фермами. Тогда вальмовые ребра крепятся на затяжке и дополнительных подкосах, как предписывает чертеж:

Нижний опорный узел ноги на мауэрлат и сращивание стропил выглядит несколько проще, хотя в действительности требует тщательного выпиливания досок под различными углами, что и отражено на схеме.

Для наглядного ознакомления с более сложной системой, где вальма совмещается с эркером, предлагаем посмотреть обучающее видео:

Подбор пиломатериалов

Перед тем как сделать стропильную систему вальмовой кровли, следует выбрать качественный и просушенный лес. По соотношению цена - качество наиболее подходящий вариант – дерево хвойных пород – ель, лиственница либо сосна. Ярко выраженная сучковатость, гниль и следы жизнедеятельности насекомых – вредителей недопустимы.

Представляем самые «ходовые» размеры пиломатериалов, применяющихся для поэтапного строительства вальмовых крыш:

стропило основное – одинарная доска 50 х 200 мм либо двойная 40 х 150 мм;
мауэрлат: минимальное сечение – 100 х 150 мм, оптимальное – 20 х 20 см;
нарожники – доска 5 х 15 см;
прогоны – брус 50 х 150 либо 50 х 200 мм;
подкосы, ригели – доска толщиной от 25 до 50 мм;
стойки – брусок 5 х 10 см.

Набор крепежных пластин и уголков тоже не будет лишним

Примечание. Если кровельные конструкции вам рассчитывают инженеры – проектировщики, то они же составят спецификацию всех материалов с размерами.

На обрешетку под укладку профнастила или металлочерепицы традиционно идут доски толщиной 25-32 мм, а на контробрешетку – бруски 5 х 5 см.

Монтаж обвязочного бруса на стены

В отличие от двускатных кровель, где мауэрлат устанавливается на боковые стены, под вальмы обвязка делается по всему периметру. Исключение – каркасные, бревенчатые и брусовые дома, где в качестве мауэрлата выступает верхний стеновой ригель или последний ярус бревен. Тогда в нем выполняются пазы, куда вставляются стропильные ноги, как это реализовано на фото.

На стенах из легкого ячеистого камня – газобетона и пеноблока – перед укладкой обвязки устраивается армирующий железобетонный пояс. В него вмуровываются монтажные шпильки, на которые впоследствии надевается обвязочный брус. Пошагово порядок работ выглядит так:

Установка щитовой опалубки, вязка арматурного каркаса с закладными деталями и заливка пояса бетонной смесью М200.
Гидроизоляция поверхности бетона рубероидом или битумным праймером.
Установка бруса и его фиксация на шпильках.

Угловые соединения мауэрлата выполняются врубкой в полдерева. Таким же образом брус наращивается по длине, если стандартного размера 6 м недостаточно. Также по углам делаются горизонтальные подкосы либо вбиваются железные скобы, не позволяющие брусьям разъезжаться под нагрузкой основных и вальмовых стропил.

Совет. Обязательно обработайте все деревянные детали антисептиком и антипиреном. Один защищает древесину от гниения, а второй повышает ее огнестойкость.

Сборка стропильной системы

Кровельные фермы больших размеров принято монтировать по месту, ведь чтобы поднимать их с земли, понадобится вдвое больше работников. В деревянных домах первым делом устанавливаются все балки потолочного перекрытия, а по ним устраивается временный настил. Для монтажа высокого конька также понадобятся строительные леса.

Поэтапная сборка конструктива вальмовой крыши выполняется в таком порядке:

Как и при возведении двускатной кровли, первом делом ставятся центральные опоры, куда крепится коньковый прогон.
Производится монтаж основных стропил, которые подрезаются сверху и снизу под нужным углом. На коньке встречные стропильные ноги выводятся в одну плоскость и скрепляются стальными пластинами на саморезах (желтого, а не черного цвета). К мауэрлату балки фиксируются уголками.
После установки основных ферм ужесточите их ригелями и подкосами согласно чертежам, используя для крепления болты.
Установите ребра – крайние вальмовые стропила. Их соединение с коньковым и обвязочным брусом осуществляется по одной из предложенных выше схем.
Отпилите и прибейте к каркасу нарожники. Каждый из них обрезается под разными углами, определяемыми измерением в 4 точках (вдоль каждой грани доски).
При необходимости закрепите кобылки, чтобы обеспечить свес 0,5 м, и подшейте карниз досками.

Совет. Поскольку ребра вальмы отличаются большой длиной, их надо наращивать и ставить дополнительные подпорки. Стык делайте возле конька, где нагрузка на кровлю меньше, а опоры монтируйте ближе к мауэрлату.

Как крепятся элементы вальмовой конструкции в реальности, смотрите в следующем видео:

Укладка финишного покрытия

Эта завершающая операция выполняется по традиционной технологии, предусматривающей вентиляцию подкровельного пространства и устройство гидроизоляционного слоя из диффузионной мембраны. Последняя не позволяет влаге проникнуть с улицы в чердачное помещение, в то же время пленка свободно пропускает наружу водяные пары. Отличие от накрывки обычных двускатных крыш одно: по линиям излома (на ребрах вальм) ставятся дополнительные нащельники.

Материал покрытия настилается в таком порядке:

Стропильная система полностью укрывается диффузионной мембраной. Полотна раскатываются горизонтально с нахлестом не меньше 100 мм, начиная снизу. Стыки обязательно проклеиваются скотчем.
Пленка прибивается к наружным граням стропил через бруски контробрешетки сечением 5 х 5 см, обеспечивающие вентиляционный продух под металлочерепицей или другим материалом.
Перпендикулярно направлению стропильных ног приколачиваются доски обрешетки. Интервал монтажа зависит от выбранного покрытия, а для мягкой черепицы набивка производится всплошную.
Монтируется кровельный материал и все фасонные детали на торцах крыши, а также вокруг вентиляционных и дымовых труб.

Примечание. Брусья контробрешетки, прибиваемые к стропилам, не должны стать преградой на пути вентиляционного воздуха. Поэтому их специально укорачивают до длины 2-3 м и приколачивают с зазором 5-10 см между соседними элементами.

Утепление вальмовой кровли делается как во время монтажа покрытия, так и после него, главное, - собрать правильный «пирог», показанный на схеме. В первом случае минвата закладывается сверху, под гидроизоляцию, а во втором – изнутри.

Заключение

Надо понимать, что преимуществ у вальмовой крыши перед двускатной немного. Во-первых, она является красивым архитектурным решением, а во-вторых, снижает ветровую нагрузку на боковые фасады частного дома. Но за это домовладельцу придется расплачиваться повышенным расходом лесоматериалов и усложнением строительства, а значит, и временными затратами. Отсюда совет: не торопитесь с решением и хорошо обдумайте все за и против. Но если уж взялись, то делайте кровлю качественно, для себя, не экономя деньги на консультациях с инженерами – строителями.

Виды четырехскатных кровельных конструкций

Вальмовая кровля – это классический вариант четырехскатной крыши с двумя трапециевидными и двумя треугольными скатами.
Полувальмовая конструкция крыши – вальмовая кровля, у которой скаты треугольной формы укорочены. Такой вариант используется при наличии мансарды.
Шатровая крыша – конструкция кровли напоминает пирамиду, все четыре ската треугольной формы. Используется для перекрытия зданий квадратной конструкции, можно сделать четырехскатную крышу для беседки.

Преимущества применения четырехскатной (вальмовой) крыши

Конструкция четырехскатной кровли состоит из прямоугольного основания, четырех наклонных плоскостей, скатов, два из которых трапециевидной формы, а два треугольной, расположенные на том участке, где у двускатной кровельной конструкции размещены фронтоны. На скатах устанавливают мансардные, слуховые окна, эркеры, кукушки. Это придает кровле особый вид.

Основные достоинства применения четырехскатной конструкции кровли

В связи с отсутствием фронтонов такая кровля более устойчива в отличие двускатной крыши перед сильными ветровыми нагрузками, поэтому рекомендуется для возведения в регионах, где преобладают сильные порывистые ветры.
Большее число скатов эффективнее помогает в плане отвода талых, дождевых вод и снега. На таких конструкциях снег практически не удерживается.
Под такой конструкцией можно обустроить достаточно просторное мансардное помещение.
Еще один немаловажный плюс четырехскатной крыши – это доступная стоимость конструкции благодаря использованию для обустройства стропильной системы строительного материала из древесины, на которую можно класть кровельное покрытие по любой цене.

Создание проекта вальмовой кровли

Как построить четырехскатную крышу своими руками? Для этого необходимо предварительно подготовить проект конструкции с чертежами и подробно расписанными деталями ее монтажа. Чтобы правильно определить оптимальный угол наклона скатов, нужно внимательно изучить рекомендации производителя кровельного покрытия, климатических условий. Например, для шифера рекомендованный угол уклона может быть от 15 до 60 градусов, для рулонной мягкой кровли — до 18 градусов, для черепицы – 30-60 градусов.

Важно! Огромное значение представляет количество осадков в зимний период. При интенсивном выпадении снега скаты лучше делать более крутым, чтобы снег спокойно скатывался с крыши.

Подобрав оптимальный скатный угол кровли для своего региона, необходимо произвести расчет высоты конька, прочих его параметров. При расчете системы стропил обязательно нужно учесть длину стропил, сечение деревянного бруса, величину прогона, шаг монтажа.

При создании проекта четырехскатной кровли также нужно учесть следующие нагрузки:

массу используемого кровельного материала, покрытия в целом;
вес гидроизоляционного, утеплительного покрытия;
количество годовых атмосферных осадков;
ветровую, снеговую нагрузку;
обустройство на кровле дополнительных элементов: мансардные окна, фонари, антенны и т.д.

Важно! Рассчитав все возможные нагрузки на кровельную конструкцию, необходимо добавить некоторый запас прочности, который будет гарантировать устойчивость кровли в непредвиденных обстоятельствах.

Также все приобретенные пиломатериалы для возведения стропильной системы необходимо предварительно обработать антисептиком.

Стропильная система

Конструкция четырехскатной крыши предполагает выбор определенного сечения составляющих стропильной системы. Сечение подбирается в зависимости от расчета предполагаемых нагрузок на систему стропил в эксплуатационный период. В данном случае обязательно учитываются ветровые, снеговые нагрузки, используемый угол наклона кровельных скатов.

Обязательно необходимо предусмотреть запас прочности стропил, рассчитать шаг, учитывая их несущую способность. Конструкция системы стропил подбирается относительно параметров здания: рекомендуется применять наклонные стропила, если присутствуют столбчатые опоры, внутренняя несущая стена. Если возможность формирования такой опорной конструкции отсутствует, тогда необходимо обустраивать стропильную систему висячего типа. Для некоторых типов зданий применяются оба варианта стропильных систем.

При создании проекта нужно не только лишь правильно подобрать систему стропил, но и определить необходимость в дополнительных элементах крепления, к примеру, затяжек, раскосов, которые конструкции придают большей жесткости, не допускают ее расшатывания после длительной эксплуатации, а также уменьшают процент нагрузки на сами стропила.

Расчет нагрузок

Подробно рассматривая, как сделать четырехскатную крышу самостоятельно, рекомендуется уделить особое внимание расчетам возможных нагрузок на кровельную конструкцию.

Виды возможных нагрузок на кровлю:

нагрузки, которые воздействуют на кровлю постоянно – это масса обрешетки, защитных материалов (гидроизоляция, утеплитель), кровельный материал;
временные (непостоянные) нагрузки – масса снега, скопившегося на крыше в зимний период, ветровые нагрузки, прочие воздействия природной среды;
дополнительные нагрузки – это дополнительные элементы, закрепляемые на стропилах, к примеру, емкость для воды, камеры вентиляционной системы и т. д. (дополнительные элементы также следует обязательно учитывать в процессе создания проекта, расчета стропильной системы).

При проектировании системы стропил производится два расчета, один из которых направлен на анализ прочности (нужно убедиться, что система способна выдержать предполагаемые нагрузки). Другой расчет направлен на анализ возможной деформации всех элементов кровли.

После произведения всех предусмотренных расчетов выполняются чертежи стропильной системы четырехскатной (мансардной) кровли. Подробная схема должна содержать размеры каждой составляющей, а также метод их крепежа.

Существенно упростить выполнение расчетов для стропильной системы четырехскатной кровельной конструкции сегодня можно с помощью компьютерной программы, которая также поможет не допустить случайных ошибок.

Завершающим этапом обустройства четырехскатной (мансардной) кровли является ее утепление. Для этого рекомендуется использовать пенополистирол или базальтовую вату. Утеплительный материал размещается между стропилами. Также обязательно нужно положить слой гидроизоляции, чтобы защитить крышу от попадания влаги.

В итоге

Четырехскатная крыша – достаточно сложная конструкция для возведения своими руками. Поэтому перед тем как начать самостоятельно накрывать свой дом кровельным материалом, стоит досконально изучить технологию возведения подобной конструкции, проконсультироваться у специалистов в этой области. От того, насколько правильно и качественно будут проведены все этапы возведения кровли, будет зависеть в дальнейшем продолжительность срока ее эксплуатации.

Для крыш, состоящих из 4-х скатов, система стропил бывает висячей и наслонной. Здесь все зависит от метода крепления стропил. Что касается висячей системы, то ее монтаж очень непрост, да и ремонт ее довольно сложен. Подобная система применяется в зданиях, где нет простенков внутри. Для нее наружные стены играют роль опоры.

Наслонная система проще в монтаже, да и по вложениям она дешевле. Подобная конструкция применяется тогда, когда посередине здания проходит опорная стена, а также есть промежуточные опорные железобетонные столбы. Такая опора увеличивает протяженность пролета, перекрываемого наслонными стропилами. Нередко, если уклон кровли менее 40 градусов используется именно эта система.

Виды четырехскатных крыш

Крыши, имеющие четырехскатную конструкцию, бывают разных видов. Они делятся на:

вальмовые;
шатровые;
полувальмовые.

Вальмовые кровли

Плоскость 2-х из 4-х скатов такой крыши выполняются в виде трапеции, а 2 другие - в виде треугольника. Последние и носят название «вальмы». Эта конструкция не оснащается фронтонами . Окна на мансарде или слуховые устанавливаются на скатах.

Шатровые крыши

В этой конструкции плоскость 4-х треугольных скатов стыкуются вверху. Из-за этого получается пирамида , состоящая из 4-х углов, в основании которой располагается прямоугольник или квадрат. Здесь также отсутствуют фронтоны.

Полувальмовые кровли

Здесь плоскость вальма будет ломаной, состоящей из 2-х частей: верхняя - треугольная , а нижняя - трапецевидная .

Особенности конструкции стропил для кровли вальмового типа

Стропила такой кровли имеют 4 ноги по диагонали. Они низом уперты в углы дома, а верхом - парно сходятся в коньках опор. Для стропил, расположенных по диагонали, опорой служит:

каркасный дом - верх креплений каркаса;
дом из дерева - верх стен снаружи;
дом из кирпича - мауэрлат.

Мауэрлат являет собой брусья из дерева 100×100 мм. Его прямой функцией является разделение централизованной нагрузки от стропил на стены. Помимо этого, он держит кровлю от срыва при сильном ветре. По этой причине, такая деталь должна быть прикручена к стене проволочными петлями.

Прогон коньков, который является основой для накосных стропил вверху, является балкой из дерева, сечение которой совпадает со стропилами по диагонали. Вместо фронтона из кирпича опорами для таких брусьев является стойка из дерева 100×100 мм, шаг 3−4 м.

По протяженности накосные стропила превосходят другие, также на них передается нагрузка от нарожников. Так получается, что в общем на стропило по диагонали нагрузка выше в 1,5 раза, чем на остальные.

Скаты вальмовой кровли получаются благодаря промежуточным стропилам . Их крепят между собой при помощи мауэрлата, а также балки коньков. Между ними расстояние должно быть 100−120 см. Сечение этих элементов рассчитывается отдельно, в зависимости от нагрузок, которые приходятся на них.

Стропила из углов отличаются более короткой длиной, поэтому их нередко зовут «полуногами ». Торец вверху угловых стропил упирается в диагональное, а внизу - в мауэрлат.

Особенности стропильной системы для кровли шатрового типа

Система стропил 4-х скатной кровли шатрового типа отличается такими особенностями. Сооружение опирается на 4 опорные стены. На всех них должен быть мауэрлат , он передает нагрузку на опорные стены. Мауэрлат должен быть жестко прикреплен к стене с использованием конструкций из металла, заходящих в глубину стен.

Нередко наружные стены сохраняют мауэрлат от горизонтального сдвига. Вверху стены, где держится мауэрлат, оставляется проем внутри кладки.

Если кровля не отличается большим размером, то нет обязательного применения длинных мауэрлатов, можно просто использовать короткий брус, который соединяется в углу кровли под углом в 90 градусов. Но учтите, что тогда потребуется усиление по диагонали.

В кровле шатрового типа 4 накосных стропила. Они прикрепляются в углу основы кровли, а сходятся они там, где соединяется мауэрлат. Вверху стропила сходятся в одной точке. Накосные стропила бывают наслонного типа (при наличии несущих стен) или висячего . Если используется наслонная стропильная конструкция, то она будет легче по массе, но выдерживает высокие нагрузки.

Для увеличения жесткости мауэрлат соединяется между собой перемычками по диагонали. Нередко это усиление требуется при недлинном мауэрлате.

По конструкции эти системы можно поделить на:

висячие;
наслонные.

Первые являются брусьями, с 2-мя опорными точками в виде стен. В таком случае на ногу приходится 2 типа нагрузок: изгиб и сжатие. Распределение нагрузки по горизонтали висячими стропилами производится на их опорные точки. Чтобы снизить такое влияние, их нужно соединить затяжкой из металла или дерева.

Наслонные стропила являют собой брус с промежуточной подпоркой, которая имеет опоры на стены внутри здания или дополнительные опорные элементы. Главным влиянием на опору является изгиб. Для создания несущей кровельной конструкции можно применять наслонные, в случае расположения между собой промежуточных опор не более , чем в 6,5 метров.

Если вы решили создать систему стропил для 4-х скатной крыши своими руками, то вам важно знать общие правила , при их соблюдении ваша работа будет удачной:

Выбрите для себя подходящий вид системы стропил.
Сделайте чертеж кровли.
Определите будущий угол наклона крыши .
Выберите разновидность стропильной системы. Если дом небольшого размера, то подойдет и висячая система. В случае строения побольше потребуется наслонная.
Подсчитайте необходимый метраж материала , толщину доски и брусьев.
Купите все инструменты.
Главную часть конструкции стропил лучше собрать на земле, а потом поднять наверх и продолжить монтировать оставшуюся часть.
Надежно крепите все элементы друг с другом.
Придерживайтесь всех правил техники безопасности , ведь работы ведутся на высоте.

После опубликования статьи о строительстве двухскатной крыши своими руками, мне на почту стало приходить много писем с просьбой показать, как возводится четырехскатная вальмовая крыша. Действительно, такой вариант стропильной системы довольно популярен, но строительство её более сложно, чем той же двухскатной крыши или даже ломаной.

Сложность эта связана с наличием в конструкции угловых стропил. В разных источниках их называют по разному — диагональные, накосные, вальмовые… Я буду использовать термин угловые для простоты.

При описании строительства двухскатной крыши и я использовал конструкцию, в которой стропила опираютсся на балки перекрытия расположенного ниже этажа. Сейчас для разнообразия мы рассмотрим пример, когда стропила опираются непосредственно на мауэрлат.

Итак, допустим мы имеем стопу дома размером 7х11 метров. Высота её 3,5 метра. Под крышей у нас будет неотапливаемый чердак. На рисунках ниже показано, как мы установили чердачное перекрытие и мауэрлат (для увеличения изображений кликайте на рисунок).

Расчет сечения балок перекрытия был сделан в программе описанной Я выбрал сечение 100х200 мм.

Балки рассчитывались как нагруженные распределённой нагрузкой. Шаг балок — максимально возможный при таком сечении 0,7 метров. При расчете чердачных перекрытий я всегда использую нормативную распределенную нагрузку в 300 кг/м². Здесь 200 кг/м² приходится на вес самого перекрытия с утеплителем и 100 кг/м² добавлено как временная нагрузка от людей, которые будут передвигаться по перекрытиям в процессе строительства крыши и возможно в процессе эксплуатации (некоторые хранят на чердаке различные вещи).

Расчетная нагрузка «Нагр.(расч.)» определяется увеличением нормативной нагрузки (в данном случае на 10%) для обеспечения большего запаса прочности.

Балки перекрытия, с целью равномерного распределения нагрузки, мы установили на доску сечением 50х150 мм. Особенно это важно для несущей перегородки, ведь помимо самих перекрытий, на неё будет приходиться ещё часть нагрузки от крыши. В качестве используется брус 100х150 мм.

Любая четырехскатная вальмовая крыша начинается с установки конькового бруса. Соответственно нам его нужно на что-то опирать. Если под коньковым брусом расположена несущая перегородка, тогда всё просто — опираемся на неё.

В нашем же примере несущая перегородка в доме расположена перпендикулярно будущему коньку. Опирать конёк на балки перекрытия нельзя, т.к. сечение их на это не рассчитывалось. Поэтому поступаем следующим образом. На мауэрлат строго по середине устанавливаем несущую балку. Она состоит из двух досок сечением 50х200 мм (см. рисунки). Промежуток между ними 50 мм. Почему именно две доски — будет понятно ниже.

Обратите внимание, где находятся вставки между досками (правый рисунок — размер 676 см замерен рулеткой; разделив это значение на 2 и отняв от него 2,5 см — получим искомый размер). Вставки эти сделаны из обрезков доски 50х150 мм и крепко пришиты гвоздями.

Теперь собираем так называемую «скамью». Стойки из досок 50х150 мм, коньковый брус из доски 50х200 мм. Стойки ставим строго вертикально по уровню (либо отвесу) на показанные выше вставки. Каждая стойка фиксируется временными раскосами (на рисунке показаны раскосы только на одной стойке). Все соединения делаются на саморезы, чтобы их можно было легко разобрать. Зачем — будет ясно далее.

Высота стоек определяется способом, о котором говорилось в статье про ломаную мансардную крышу. Т.е. прежде чем приступать к строительству, необходимо на бумаге нарисовать в масштабе эскиз коробки дома и будущей крыши (чем крупнее будет рисунок, тем более он наглядный). Эскиз рисуется исходя из личных эстетических предпочтений.

Из полученной схемы мы и определяем высоту стоек. В данном примере меня вполне устраивают стойки высотой 2,5 метра.

Следующим шагом будет изготовление и установка стропил упирающихся в коньковый брус. Чтобы не путаться, назовём их рядовыми стропилами. Расчёт показал, что в качестве рядовых стропил в нашем примере (регион — Нижегородская обл., кровля — металлочерепица) можно использовать доски сечением 50х150 мм с шагом 0,6 метра.

Для начала изготовим шаблон из дюймовой доски 25х150 мм. Порядок его разметки показан на рисунках ниже:

Немного поясню. Берём дюймовую доску подходящей длины. Прикладываем её как показано на левом рисунке. Верхний запил отчеркиваем как показано на среднем рисунке с помощью любого бруска высотой 5 см. Эта высота равна глубине запила стропила в месте его соединения с мауэрлатом. Обычно я эту глубину беру равной примерно одной трети от высоты сечения стропила. Т.е., например, если бы стропила были из доски 50х200 мм, тогда запил бы был глубиной 7 см.

Нижняя часть шаблона размечается в соответствии с правым рисунком. Запил стропила на мауэрлате рисуем снова используя любой брусок высотой 5 см. Затем, отмерив от наружной поверхности стены 40 см (такой ширины будет наш карнизный свес), рисуем вертикальную линию по уровню или отвесу.

На правом рисунке можно заметить, что при разметке шаблона, оказалось, что верхний ряд облицовочного кирпича нам мешается. Поэтому мы его просто сняли. Можно было выбить отдельные кирпичи в местах установки стропил. Я уже писал ранее, что не стоит нагружать крышей облицовочную кладку.

Итак, шаблон рядовых стропил готов. Конечно построить коробку дома, а также установить мауэрлат и коньковый брус с соблюдением идеальной геометрии очень сложно. Погрешности всегда будут. Поэтому прежде чем делать заготовку очередного стропила, возьмите шаблон и приложите его в том месте, где это стропило будет ставиться. Если Вы видите какие-то несостыковки, сразу учтите их при изготовлении стропила. Возможно его нужно будет на несколько миллиметров удлинить или наоборот укоротить. В общем в процессе работы всё станет понятно.

После того как все рядовые стропила установлены и закреплены, в данном примере, перед установкой угловых стропил, я бы разгрузил нашу среднюю несущую балку (которая из 2-х досок 50х200). Для этого мы снимаем стойки, на которые ставили коньковый брус. В этот момент нагрузка полностью распределится на стены коробки дома. А теперь наши стойки мы немного укорачиваем и ставим их на место. Они должны войти между коньком и балкой свободно с минимальными усилиями (забивать их здоровым молотком не надо).

Если бы у нас стойки опирались не на балку, а на несущую перегородку, этот шаг мы бы пропустили.

Теперь переходим к самому интересному — изготовление и установка угловых стропил. Угловое стропило должно одновременно находиться сразу в 2-х смежных плоскостях скатов. Это является обязательным условием того, что обрешётка и кровля будут ровными без прогибов. Разные строители делают это по разному. Расскажу, как делаем мы.

Расчет сечения угловых стропил довольно сложный, углубляться в него смысла нет. Мы всегда делаем их из 2-х сшитых между собой досок того же сечения, что и рядовые стропила. Эта практика проверена многолетним опытом многих строителей. За надёжность я могу поручиться, конечно с установкой необходимых подпорок (о них мы поговорим ниже).

Для начала на каждом углу непосредственно к мауэрлату прикрепляем по два запиленных (см. рис.) обрезка доски (50х100 мм) длиной около 30 см. Запилы сделаны под углом 45º.

Далее на любой угол, с которого решили начать, крепим обрезок доски (в данном случае 50х150 мм) согласно рисунку. Обратите внимание — плоскость бруска обращённая к нам совпадает с линией соединяющей внутренний и наружный углы мауэрлата. Короче говоря, брусок стоит в том месте, где будет стоять правая доска будущего углового стропила.

Теперь на рядовом стропиле замеряем с помощью угольника размер показанный на рисунке и отмечаем его на установленном бруске. Назовём полученную точку — точка 1. Вкрутим в неё саморез.

Вверху согласно рисунку делаем разметку. Размер 10 см — это толщина углового стропила. Главное, чтобы треугольник был равнобедренный. Назовём точку справа (на рисунке помечена маленьким штрихом) — точкой 2. В неё также вкручиваем саморез.

Между точками 1 и 2 натягиваем шнурку (показана синим цветом). Затем берём любой небольшой обрезок доски шириной 15 см (такая же как и у стропил) и, совмещая его верхнюю грань со шнуркой (см.рис), упираем этот обрезок в мауэрлат. В точке касания рисуем карандашом отметку и замеряем размер опирания углового стропила (в данном случае 11 см). Эту отметку назовём — точка 3.

Теперь нам нужно замерить угол наклона углового стропила. Для этого мы используем малку. Лучше приобретать малку с транспортиром в сборе (левый рисунок). Если такую найти не удалось, можно пользоваться и простой малкой плюс обычный школьный транспортир (средний рисунок). Какой угол мы замеряем показано на правом рисунке:

Полученную заготовку прикладываем вверху (см. левый рисунок) к нашей точке 2 и совмещая её со шнуркой, карандашом рисуем линии параллельные рядовому стропилу справа. По этим линиям делаем новый запил. Что должно получиться видно на правом рисунке. Так же на рисунке видно, что в нижней точке соприкосновения шаблона и рядового стропила, мы поставили ещё одну отметку. Назовём её — точка 4.

Наконец мы снимаем шнурку, замеряем рулеткой расстояние между точками 3 и 4 и изготавливаем угловое стропило. Последовательность такая: замеряем свес рядового стропила. Выше на рисунке, где показано рядовое стропило с размерами, нужный нам размер 0,67 метра. Умножим это значение на 1,5. К полученной цифре прибавим расстояние между точками 3 и 4. Так мы получим длину заготовки углового стропила. Длина эта сделана с достаточным запасом. Свес получится больше необходимого, его подрезают уже по месту, когда делают карниз.

Теперь сшиваем две доски 50х150 . При большой длине заготовки доски стыкуем — стыки делаем в разных местах. Думаю тут всё очевидно. С помощью шаблона размечаем и запиливаем верхний конец правой доски. Затем как бы делая зеркальное отображение запиливаем левую доску. Откладываем на заготовке расстояние между точками 3 и 4 (откуда откладывать должно быть понятно из рисунков выше). Делаем нижний запил выдерживая угол α и наш размер опирания углового стропила — 11 см. Теперь стропило можно ставить на место и закреплять.

Для других угловых стропил все запилы делаем такими же. Единственное что можно уточнить — это расстояние между точками 3 и4.

Самая нагруженная точка углового стропила находится на расстоянии 1/4 пролёта от верхней точки. Поэтому здесь нужно поставить дополнительные стойки. Как я уже говорил, в нашем примере на балки перекрытия ставить стойки нельзя, поэтому кладём под них дополнительные балки сечением 100х200 мм.

Теперь нам нужно изготовить и установить так называемые «нарожники». Здесь в принципе всё не так сложно, как может показаться. Для начала на мауэрлате карандашом делаем разметку с необходимым шагом (0,6 метра) и отмечаем места где будут стоять нарожники. Теперь мы прямо по месту делаем самый короткий крайний нарожник. Его нижние запилы и длина свеса отмечаются по оставшемуся у нас шаблону рядовых стропил. Они одинаковые. Верхний запил можно сделать прямо по месту без каких либо сложных построений. Нарожник не тяжёлый. Взяли, покрутили, прикинули, пару раз бензопилой поправили верхний запил и всё получится. Если нарожник на несколько сантиметров сдвинется влево или вправо вдоль мауэрлата — это не страшно. Главное добейтесь, чтобы при взгляде сверху угол между ним и мауэрлатом был 90º. Думаю это понятно.

Теперь мы можем использовать этот короткий нарожник как шаблон для всех остальных. Запилы все одинаковые, разная только длина. Смотрите рисунок: мы замеряем длину рядового стропила и вычитаем из неё длину сделанного короткого нарожника. Полученную цифру делим на общее число нарожников в углу. Мы ведь сделали разметку на мауэрлате и знаем сколько их будет. В нашем случае пять. Итак, мы получили расстояние, на которое будет отличаться длина каждого последующего нарожника. Т.е. короткий у нас есть, прибавляем к нему это расстояние, получаем длину следующего и так далее. Уверен, что если Вы сами будете строить крышу и дойдёте до этого этапа, то здесь проблем у Вас уже не возникнет.

Теперь небольшое отступление. Если величина пролёта перекрываемого угловым стропилом больше 7,5 метров, помимо установленной нами стойки нужно поставить дополнительную стойку на расстоянии 1/4 пролёта от нижней точки опоры. Если перекрытия позволяют ставим стойку на них, либо делаем так называемый «шпренгель» (см. рис.).

Если же величина пролёта более 9 метров, ставим ещё стойки по середине. Ну здесь соответственно нужно будет усиливать и рядовые стропила. В процессе их расчёта это станет очевидно.

Итак, возвращаемся к нашей крыше. Теперь нужно сделать карнизный свес. В этой статье я углубляться в процесс не буду. Устал уже писать. Приведу лишь несколько рисунков, из которых думаю и так всё будет понятно.

На этом хотелось бы закончить. Конечно, чем сложнее процесс, тем сложнее его описать в понятной и доступной форме. Всё же я надеюсь, что люди, которые решат строить вальмовую крышу собственными руками, разберутся и у них обязательно всё получится. Какие-либо вопросы либо дополнения по теме пишите в комментариях. Обсудим.

И ещё одно наблюдение. По моему личному предубеждению вальмовая крыша в чистом виде, как мы строили ей в этой статье, выглядит как то скучновато. Она просто преображается, если сделать хотя бы одно слуховое окно.

Завершающий конструкционный элемент здания должен не только надежно защитить от осадков, сохранить тепло, но и подчеркнуть архитектурные достоинства. Форма классифицируется по: углу наклона (плоские, скатные); наличию сводов, куполов; числу наружных и внутренних ребер; количеству плоскостей (скатов). Чем сложнее система, тем вероятнее, что для выполнения работ придется нанять строительную бригаду. Необходимо подобрать не самый простой вариант, но интересный с точки зрения дизайна. Четырехскатная крыша – идеальное решение.

Типы исполнения:

Вальмовая – состоит из двух треугольных скатов, упирающихся вершинами в окончания конька. Две другие плоскости – трапеции.
Полувальмовая – отличается от первого исполнения тем, что часть наклонной поверхности занимает фронтон. Кровля по одной или двум плоскостям имеет укороченный вид. Испытывает меньшие ветровые и снеговые нагрузки. Еще один плюс – возможность установки на мансарде полноценных окон или балконов в области фронтонов.
Шатровая – треугольные скаты сходятся в одной точке. Применение такого решение целесообразно для дома с одинаковыми размерами внешних стен.

Особенности четырехскатных крыш:

Более равномерное распределение нагрузки на фундамент, по всему периметру.
Сокращение объема чердачного пространства – уменьшение расхода тепла на обогрев, сложность организации мансардного помещения.
Хорошее противостояние ветровым и снеговым нагрузкам.
Более высокая жесткость конструкции за счет увеличения числа внешних ребер.

Нюансы четырехскатной крыши:

В окончаниях конькового бруса сходятся центральные промежуточные и диагональные стропила. Организация узла довольно сложная.
К угловым крепятся нарожные стропила.
Необходимо выдерживать угол наклона элементов для создания плоскости под установку кровли.
Уклон углового стропила всегда меньше, чем у центральных и промежуточных. Это самый длинный элемент.
Опорой служат мауэрлат и коньковый прогон.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

Возведение дома начинают с оформления проекта. Самостоятельная разработка чертежа невозможна без:

изучения технологии строительства;
расчета ферм.

Факторы, влияющие на выбор:

угол наклона скатов;
материал вальмовой кровли;
вес «кровельного пирога»;
ветровые и снеговые нагрузки;
сейсмическая опасность;
габаритные размеры коробки дома, наличие внутренних несущих перегородок, колонн;
планирование организации мансардного помещения.

Уклон скатов определятся не только из эстетических соображений. Важно найти золотую середину между положительным визуальным восприятием и сохранением надежности, функциональности конструкции. Величина угла тесно взаимосвязана практически со всеми вышеуказанными факторами:

Применение всех видов кровельных материалов ограничено диапазоном этого параметра.
Чем меньше угол наклона, тем незначительнее воздействие ветровой нагрузки.
Увеличение до 45-60° гарантирует самостоятельный сход осадков. Воздействие снежного покрова минимизируется.
Уменьшая угол наклона, получаем снижение площади и веса всей системы. Падает расход тепловой энергии для прогрева чердачного пространства.
Организация мансардного этажа маловероятна при малой величине наклона.

Виды стропильных ферм

1. Наслонная – конструкция вальмовой крыши выполняется с опорой на:

внешние стены (мауэрлат);
прогон (коньковый);
на внутренние несущие перегородки, колонны внутри дома через лежень.

Распределение нагрузки происходит за счет установки дополнительных стоек под коньковый брус. Лежень разделяет давление по всей поверхности внутренней перегородки (колонны).

2. Висячая – применяется для строений с максимальным размером фундамента до 6 ~7 метров. Стропилы опираются на стены. Распределение нагрузки с помощью стоек, затяжки, ригеля, подкосов. Для вальмовых крыш такой вид редко используется.

Инструкция по расчету стропильной системы

Выполнение чертежа четырехскатной крыши невозможно без совершения математических расчетов.

1. Размер прогона – определяется исходя из габаритов дома. Стандартное решение: длина за минусом ширины. Середина конькового бруса расположена четко над пересечением диагоналей основания. Линия прогона параллельна фронтальным стенам.

2. Высота конька: Н = b х tgα. b – половина длины торцевых стен дома, α – уклон скатов. Числовое значение тангенса определяется по таблице Брадиса.

3. Размер центральных и промежуточных стропил ската: Lцтр.стр.ската = √(Н² + b²).

4. Длина центральной стропильной ноги вальмы: Lцтр.стр.вальм = √(Н² + b²). При нестандартном выборе размера конька величина b определяется как половина разницы длин дома и прогона.

5. Размер диагональных элементов: Lдгн.стр. = √ (Lцтр.стр.вальм² + b²).

6. Вычисление длин нарожников – используется свойство подобных треугольников. Если углы равны, по одной из сторон выполняется пропорция длин, то будет соблюдаться соотношение остальных составляющих фигуры: D = 3/4 C, значит: Lнар = Lцтр.стр.вальм х 3/4.

7. Расстояние между стропилами зависит от выбора:

Размеров сечения, качества древесины. Чем слабее материал, тем меньше должен быть шаг.
Наличия, вида теплоизоляционного слоя – определяется удобством монтажа утеплителя (60-120 см).
Кровельного материала, его веса и геометрии. Чем больше общая масса, тем меньше шаг. Как и с теплоизоляцией, учитывают размеры листа.

Минимальный шаг между фермами – 60 см, максимальный – 2 метра.

8. Формирование и расчет свесов зависят от предпочтений жильцов и высоты дома. Минимальный размер для 1-этажного строения – 500 мм. Задача – защитить стены от атмосферных осадков.

Постройка вальмовой стропильной системы

Мауэрлат – брус или верхний венец, обвязка дома, к которым крепят стропила. Обеспечивает равномерность распределения нагрузки на внешние стены. Сечение: 10х10 см ~15*15 см. Армопояс – бетонная армированная конструкция по верхнему периметру стен. Его задача – укрепить основание под мауэрлат, обеспечить надежную сцепку с кровлей.

Варианты установки мауэрлата:

На армированный бетонный пояс с помощью закладных шпилек, анкеров.
Анкерами в тело стены – кирпичные одноэтажные дома с незначительным уклоном вальмовой крыши.
На последний венец деревянного сруба или верхнюю обвязку каркасного строения.
Монтаж на шпильки, закладываемые в кирпичную кладку.
Скобами, забиваемыми в деревянные вкладыши внутри кирпичной стены и тело мауэрлата.
Проволокой из некаленой стали, закладываемой в момент возведения фасада.
На шпильки, зафиксированные в стене химическим анкером – двухкомпонентным составом. Клей вводится в просверленные отверстия в кладке дома, высыхая, надежно удерживает элемент.

Особенности:

Количество шпилек, скоб, анкеров должно быть больше или равным числу стропильных ног.
Под брус укладывают рубероид или наносят на основание битумную мастику.

Руководство по монтажу:

Разметка отверстий под шпильки, анкера осуществляют укладкой реек на крепежные элементы с последующим ударом по поверхности дерева. По насечкам выполняется просверливание. Брус одевают на шпильки, фиксируют с помощью шайбы и гайки.
Соединение проволокой – концы пропускают поверх планок, делают скрутку.
Схемы наращивания на длинных участках:

Осуществляют укладку балок перекрытия либо на одном уровне с мауэрлатом, либо на брусок, закрепленный к стене. Шаг – 0,6-1 метр.
Стяжка мауэрлата рейками, к которым в дальнейшем будут зафиксированы стойки под прогон.
После завершения на поверхности мауэрлата делают разметку расстановки стропил.

Монтаж прогонов

Коньковый брус испытывает значительные нагрузки, устанавливается на стойки. От правильности работ зависит:

Симметрия конструкции, равномерность распределения веса.
Надежность четырехскатной кровли при максимальных ветровых и снеговых нагрузках.

Краткая инструкция по монтажу:

Схема (висячая, навесная) зависит от наличия внутренних несущих перегородок. Крепление стоек может быть к стяжкам или перекрытиям.
В домах с большими размерами конструкцию необходимо укрепить подкосами для обеспечения сопротивляемости нагрузкам.
Материал для конька и опор выбирают одинакового сечения, не менее 100х100 мм.
Перед работой тщательно замеряют и определяют центральную и крайние точки фиксации стоек. На их количество влияет длина прогона. Шаг – не более 1 метра.

Установка стропил своими руками

Существует два порядка работ:

Сначала центральные стропила, затем – диагональные. Нарожники устанавливаются в последнюю очередь.
Монтаж диагональных элементов, после этого – центральных.

Первый метод считается более простым. Второй позволяет на начальном этапе работ провести контроль симметричности.

Варианты крепления к мауэрлату:

Жесткое – в стропилах выполняют запил, глубина которого – не более 1/3 ширины бруса. Углубления (седло) можно вырезать по шаблону.
Скользящее – применяется для сооружений, дающих усадку. Для фиксации к мауэрлату используют специальный крепеж, плавающие опоры для стропил. При таком методе соединение ног над коньком выполняется шарнирным способом.
Наслонное – окончание стропила опирается на мауэрлат. Свесы вальмовой крыши оформляются с помощью наращивания ног дополнительными рейками (кобылками) меньшего сечения. Этот метод позволяет сэкономить на материале.

Оформление конькового узла центральных, промежуточных противоположных стропил:

Встык – соединение с распилом окончаний ног под углом. Выполняют сопряжение сечений. Крепеж узла производят гвоздями. Дополнительную фиксацию обеспечит металлическая пластина или деревянная накладка.
Внахлест – стропила накладываются друг на друга боковыми поверхностями. Крепление – шарнирное (болт), гвозди.
К коньковому брусу – стыковка сечения стропила с боковой поверхностью прогона.

Особенности монтажа диагональных ног:

Размещение верхнего узла с упором среза накосного стропила в боковую поверхность центральных элементов системы.
Для усиления диагональных ног, испытывающих наибольшую нагрузку, требуется установка шпренгельных ферм, стоек.

Монтаж нарожников к диагональной стропиле осуществляют подпилом и стыковкой с его боковой поверхностью, фиксация с помощью гвоздей.

По окончании работ необходимо выполнить проверку равенства углов наклона и длин противоположных стропил, соблюдения плоскости скатов и вальм.

Нюансы и возможные ошибки

1. Приобретая пиломатериалы, нужно убедиться, что:

Влажность дерева не превышает 20 %. При высыхании доска меняют геометрию, что приведет к изменению длин, прямолинейности. Нарушение пропорций влечет протекание, снижение сопротивляемости ветровым и снеговым нагрузкам. Самое лучшее качество у древесины, заготовленной в зимний период в регионах с холодным климатом. Перед оформлением покупки обратитесь к продавцу с просьбой о замере влажности.
В теле отсутствуют трещины, вросшие сучки, следы от жизнедеятельности насекомых.
Приобретая клееный брус, убедитесь в порядочности продавца, изготовителя. Применение некачественной продукции приведет к нарушению прочности.

2. Элементы стропильной системы можно заказать на предприятиях со специализацией в строительстве и изготовлении домов под ключ.

3. Древесину перед началом монтажных работ обрабатывают антисептиками и антипиренами.

4. Длина приобретенной рейки иногда не соответствует расчетному размеру. Технология выполнения наращивания:

Косой прируб с максимальной подгонкой сопрягаемых плоскостей. В сквозное отверстие болт или шпильку вставляют с натягом, без люфта; закручивают гайку.

Внахлест более 100 см. Проводят с помощью гвоздей, болтов, шпилек в шахматном порядке.

Встык по сечению – отпил под 90°. Место стыковки с противоположных сторон перекрывают накладками. Крепление – как в предыдущем способе.

5. Узлы дополнительно фиксируются металлическим крепежом: углы, пластины и другие. Каждый из этих элементов имеет отверстия под метизы. Целесообразно применять изделия с овальными прорезями, допускающими незначительные смещения сопрягаемых поверхностей. В процессе усадки, воздействия нагрузок может произойти разрыв жесткого соединения.

Отсутствие расчета нагрузок, веса. Превышение допустимых показателей влечет разрушение фундамента, каркаса кровли. Необходимые вычисления можно выполнить самостоятельно или применив онлайн-калькуляторы. Привлечение специалистов – самое верное решение.
Шаг превышает расчетное значение. Сэкономив на материалах, мастер приобретет множество проблем.
Не выполняется контроль плоскости скатов и вальм с помощью шнура. Отклонения вызовут провисание кровли, нарушат герметичность и надежность крыши, вплоть до ее деформации.