Вальмовая крыша

Вальмовая крыша

Вальмовая крышаВальмовая крыша.

Четырехскатная крыша имеет более сложное устройство чем двухскатная. Самому спроектировать и особенно сделать ее гораздо труднее. В первую очередь это относится к стропильной системе. Можно еще сказать, что вальмовая крыша не только трудоемкая, но и дороже в стоимости материалов (в том числе кровельных), хотя за счет отсутствия фронтонов эта часть расходов компенсируется.

Говорить о полностью симметричной четырехскатной крыше можно только в отношении шатровой конструкции, которая в проекции имеет квадрат: все скаты сделаны в виде одинаковых равнобедренных треугольников, а угловые стропила сходятся в точку.

Гораздо реже шатровая конструкция применяется для прямоугольного в основании здания, когда крыша состоит из двух одинаковых пар треугольных скатов. Тогда используют вальмовую или один из вариантов полувальмовой крыши.

Классическая вальмовая крыша имеет конек, проходящий параллельно длинной стене дома (если он прямоугольный), и состоит из двух типов скатов.

коротких треугольных, вершина которых опирается на торец конька.

длинных в форме трапеций, верхняя сторона которых опирается на балку конька.

По своей сути устройство вальмовой крыши можно представить, как «доработку» двускатной, у которой фронтоны «срезали» под углом к перекрытию и самому фронтону. Если плоскость среза проходит по верхнему венцу деревянного дома или муэлрату кирпичного, не оставляя места фронтону, то это классическая вальмовая крыша.

Но плоскость среза может проходить по-другому. В этом случае получают один из вариантов полувальмовой крыши.

голландская — вальма (скат) имеет вид треугольника с вершиной на коньке и отсекает только часть фронтона, который после этого имеет форму трапеции.

датская — вальма, как и боковые скаты, выполнена в форме трапеции, которая внизу опирается на мауэрлат, а короткой стороной на угловые балки, сверху нее (до конька) монтируют небольшой треугольный фронтон.

Можно рассматривать два типа стропильной системы.

небольшие строения могут использовать висячую конструкцию, когда стойки опираются на балки потолочного перекрытия.

для наслонной системы в качестве опоры стоек используют лежень, укладываемый на внутреннюю несущую стену и способный выдержать большие нагрузки.

Можно применять более сложную систему, когда есть две несущих стены внутри здания. В этом случае для поддержки коньковой балки устанавливают П-образные конструкции из двух рядов стоек, на которые опираются промежуточные стропила, схватками между ними и опорными бабками для конька.

Основные элементы и узлы вальмовой крыши.

В отличие от двускатной, стропильная система вальмовой крыши имеет разные по длине и толщине стропила.

Самые нагруженные — это диагональные (накосные) стропила, проходящие от угла дома к коньку. В зависимости от угла наклона короткого (вальмового) ската их длина может до полутора раз отличаться от центральных и промежуточных стропил, проходящих от конька крыши до верхней обвязки (мауэрлата). Поэтому накосные стропила делают из сдвоенного бруса или доски. Это не только увеличивает несущие свойства конструкции, но и облегчает монтаж коротких стропил. Кроме «удвоения», для увеличения прочности могут устанавливать одну или две дополнительные опоры.

Читайте также: Чем покрасить вагонку внутри дома.

Центральные стропила есть у вальмы и ската, вверху они опираются на конек.

Промежуточные стропила равны по длине центральным и входят в состав скатов.

Короткие стропила (нарожники, укороченные стропильные ноги) опираются на накосные стропила. Чтобы равномерно распределить нагрузку на накосные стропила, нарожники со стороны вальмы и ската крепят со сдвигом по отношению друг к другу.

Конек (прогон) — верхний брус (сдвоенная доска), на него опираются накосные, центральные и промежуточные стропила.

Для любого типа дома в качестве нижней опоры всех стропил служит деревянный брус или бревно. В каждом случае этот элемент имеет свое название.

для кирпичного (блочного, монолитного, каменного) дома — мауэрлат.

для каркасного — верхняя обвязка.

для деревянного (бревно, лафет, оцилиндрованное бревно, брус) — верхний венец.

Лежень можно рассматривать как часть мауэрлата или верхней обвязки по внутренней несущей стене. Он служит основанием стоек и подкосов для крепления конька и усиления стропильной системы. Если нет внутренних несущих стен для этих целей ставят затяжку — брус, опирающийся на мауэрлат и дополнительные столбчатые опоры на перекрытии кирпичного дома (для деревянного дома это могут быть балки потолочного перекрытия.

Шпренгель — нижний угловой брус между смежными сторонами мауэрлата (верхней обвязки), на который опирается усиливающая стойка накосной стропильной ноги.

Схватки, растяжки (ригели) — дополнительные горизонтальные элементы между вертикальными опорами или противоположными стропилами.

Подкос (подстропильная нога) — увеличивает расчетную нагрузку на стропило, переводя его из разряда однопролетной неразрезной балки в двухпролетую.

На каждый из перечисленных элементов воздействуют разные силы. В зависимости от величины и направления этих сил рассчитывают размеры сечения каждого элемента. Есть нормативные документы, определяющие формулы расчета и поправочные коэффициенты, которые зависят от вида и сорта древесины.

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.

Читайте также: Отделка дома из бруса внутри.

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.

Порядок расчета совокупной нагрузки на стропильную систему.

В принципе есть уже готовые программы-калькуляторы, рассчитывающие параметры стропильной системы в зависимости от типа кровли и ее конструктивных особенностей. Основаны эти программы на действующих нормативах и таблицах, в которых учитываются в том числе и особенности региона.

Расчет вальмовой крыши начинается с определения совокупной нагрузки. Для этого берутся в расчет экстремальные зимние условия: вес снега, кровельных материалов, обрешетки, утеплителя, внутренней отделки (для мансард), давления ветра и собственного веса стропильной системы. Последний параметр в расчете учесть сразу нельзя, поэтому вначале определяются значения с учетом ориентировочных значений, а затем проводят перерасчет исходя из веса стропил, схваток, ригелей и оценивают достаточна ли прочность конструкции.

Ветровые и снеговые нагрузки определяются по действующим СНиП (2.01.07-85 разделы 5 и 6 соответственно), где давление снега зависит от угла наклона ската, а ветровое давление от высоты здания. На начальном этапе собственный вес оценивается приблизительно: вес стропил — до 15 кг/м2, обрешетки до 12 кг/м2, схватки и ригели — до 10 кг/м2, вес утеплителя и кровельного материала определяют индивидуально.

Расчет проводят по предельным состояниям.

расчетная нагрузка (на разрушение.

нормативная нагрузка (на прогиб.

Нормативная нагрузка определяется по той же совокупности, что и расчетная, за исключением веса снега — его понижают коэффициентом 0.7.

Обе эти нагрузки измеряются давлением на единицу площади, а стропила (как и другие элементы крыши) имеют линейные размеры. Если шаг раскладки стропил равен одному метру, то линейная нагрузка равна расчетной (нормативной). При других вариантах нагрузка пересчитывается с поправочным коэффициентом, равным шагу в метрах.

Шаг обрешетки зависит от типа кровельного материала и угла крыши. Размеры доски (или бруска) обрешетки вычисляются по совокупной нагрузке аналогично стропилам, только без учета веса стропил, но с учетом собственного шага.

Для надежности можно полученные значения увеличить на поправочный коэффициент 1.1.

В качестве примера можно привести расчетные (по СНиП) значения давления снега и ветра для Московской области с учетом того, что угол наклона ската крыши 30°, а высота дома 10 м.

расчетное давление снега 180 кг/м2, нормативное — 156 кг/м2.

давление ветра — 20.8 кг/м2.

Для подветренной стороны крыши с уклоном в 30° у этой местности есть вероятность накопления снеговых мешков. Снеговое давление увеличивают на 1.25 — итоговое значение расчетного давления снега = 225 кг/см2.

После суммирования всех значений (вес обрешетки, кровли и т. п.), с учетом коэффициента 1.1 получают предельные цифры совокупной нагрузки.

на разрушение 320 кг/м2.

на прогиб 245 кг/м2.

Их переводят в линейные значения с учетом шага стропильной системы и принимают в качестве исходных для расчета характеристик стропильной системы.

Для уклона ската до 30° стропило считается изгибаемым элементом. Формула расчета по определении его толщины, при заданной ширине (h), несложная.

Читайте также: Виды мягкой кровли для крыши.

где R — сопротивление древесины изгибу (для сосны 130 кг/см2), а M — максимальный изгибающий момент.

Самое сложное — это определение максимального изгибающего момента, который зависит от совокупной нагрузки и конфигурации стропильной системы. Вычислить его неспециалисту можно, но непросто. Тем более, что после определения размеров необходимо проверить соответствие стропила нормативному прогибу на самом длинном участке, который должен быть не больше 0.5% от его длины. Если такого соответствия нет, то один из размеров увеличивают и проводят расчет заново.

Обычно конструктивно выбирают для стропила доску толщиной 50 мм (b). И часто авторы пишут о достаточной ширине в 150 мм (h), но это не всегда так. Например, у крыши с углом в 30° и суммарной длиной пролета в горизонтальной проекции 4.5 м (1.5+3), для рассчитанной ранее совокупной нагрузки, ширина стропильной ноги должна быть 160 мм (ближайшая стандартная доска — 175 мм) и это при условии, что есть дополнительная точка опоры. Если она отсутствует, то расчетный прогиб будет больше нормативного.

Поэтому нельзя действовать «интуитивно», особенно для капитальных построек, а лучше расчет провести либо самостоятельно с помощью соответствующих программ, либо доверить это специалисту.

Даже в первом случае будет лучше, чтобы в этом участвовал человек знающий, который сможет внести необходимые коррективы в чертежи, для усиления конструкции и обеспечения необходимой прочности.

Вальмовая крыша своими руками.

После определения размеров всех элементов стропильной системы заданной конструкции определяют метод крепления и количества крепежа для каждого узла. Это могут быть гвозди, металлические скобы, болты. В последнем случае, как указывалось выше, вводят понижающий коэффициент 0.8 и оценивают прочность стропила (подкоса, схватки), чтобы она была способна выдержать расчетные нагрузки.

Для каждого типа крепежа есть нормативные показатели. Например, гвоздь 150 мм может выдерживать нагрузку 100 кг (на сжатие или растяжение). Если сечение схватки или ригеля не позволяет в месте узла вбить необходимое количество гвоздей, то применяют металлические пластины или деревянные накладки.

Сделать вальмовую крышу своими руками одному можно, если речь идет о беседке или небольшом садовом домике, когда вес элементов стропильной системы небольшой. Для серьезных проектов нужны помощники.

Вначале устанавливают опорные стойки для конькового бруса (на лежне или потолочных балках) и усиливают их временными подкосами.

Затем к коньку и мауэрлату (верхней обвязке) крепят накосные стропила. Их можно упереть в мауэрлат (продолжить свесы кобылками.

или сделать врубку и «свесить» на требуемую длину.

Таким же образом монтируют центральные и промежуточные стропила, соблюдая между ними шаг раскладки.

Так как накосные стропила самые длинные, то их возможно придется усиливать одной или двумя опорами на штренгелях и наращивать в длину. Стыки досок должны находиться на расстоянии 15% длины стропила от верхней и нижней точки опоры.

Последними из стропильных ног устанавливают нарожники. Их крепление при помощи запила самое сложное, поэтому можно выбрать соединение с использованием черепных брусков на накосном стропиле.

Усиливают конструкцию схватками, ригелями, подкосами и дополнительными стойками.