Стропильная система полувальмовой крыши

Как рассчитать площадь полувальмой конструкции крыши?

Вычисление площади поверхности основывается на школьном курсе планиметрии. Условно кровельное покрытие можно рассматривать, как две пары геометрических фигур. Для датской системы это будут две большие и две малые трапеции основных скатов и полувальм соответственно. Площадь бокового ската рассчитывается сначала как площадь трапеции: высота H (длина рядового стропила), умноженная на основание (длину карнизного свеса), поделенная пополам. Из полученной цифры вычитают площади двух треугольников (углы трапеции, обрезанные полувальмами).

Площадь полувальм определяется как произведение высоты (длины вальмового ската от конька до середины основания) на основание (карнизный свес полувальмы).

Разновидность полувальмовой крыши

Обратите внимание на фото ниже, где показана кровля, которая относится к категории «полувальмовая», только у нее немного изменена форма. По сути, в ней поменялись местами скат вальмы и фронтон

Первая опустилась вниз, второй поднялся над ней.

Чисто конструктивно изменения присутствуют, особенно в стропильной системе крыши. Но в эксплуатационном плане никаких изменений нет. Это все та же мансардная кровля, под которой будут организовывать жилые помещения.

Полувальмовая крыша с поднятым фронтоном Источник ecoenergy.org.ua

Что касается стропильной системе, то здесь, как и в предыдущем случае, устанавливают коньковый прогон и монтируют на него стропила основных скатов крыши. После чего сооружается треугольной формы фронтоны. А уже от них укладывают под уклоном стропильные ноги и належники вальм.

Обратите внимание, что в этой конструкции фронтон возводят в виде каркаса, обшиваемого с двух сторон. Никакой кирпичной или блочной кладки

Гибрид четырехскатной и двускатной – датская

Эта разновидность ценится прежде всего за интересный вид и хорошую устойчивость к ветровым нагрузкам, но при желании датские крыши закладываются и на мансардных этажах. В поднятых треугольных фронтонах при желании легко устанавливаются осветительные или вентиляционные окна.

Строительство и монтаж

Общие требования к монтажу датской крыши и порядок работ по многом совпадают с вальмовой, но это исполнение считается более сложным. При их возведении последовательно:

• Выполняется крепление мауэрлата, в отличие от голландской – на одном уровне и по всему периметру дома.
• Устанавливаются опорные стойки с коньковым прогоном при сборке крыши по наслонной технологии или треугольные стропильные фермы – при висячей.
• Вдоль плоскости основного широкого ската с равномерным шагом монтируются рядовые стропильные ноги.
• На крайние рядовые стропила набивается опорная доска (низ поднятого треугольного фронтона).
• Последовательно монтируются диагональные и укороченные стропила.
• Каркас усиливается подкосами или шпренгельными фермами, рассчитываемыми исходя из его габаритов и назначения крыши. Стропильные системы висячего типа стягиваются горизонтальными затяжками.
• Выполняются остальные кровельные работы (набивка обрешетки, монтаж пирога и вспомогательных узлов)

Устройство коньковой части каркаса

Коньковый прогон в таких конструкциях закладывается даже при висячем способе крепления стропил. В особо сложных каркасах конек может быть двойным и усиливаемым фермами, но такое исполнение встречается редко.

По аналогии с голландскими крышами прогон располагается по центральной оси дома, с опорой на стойки или с соединением в верхней точке висячих стропильных ферм. Требования к элементу довольно жесткие – конек выполняется из цельного бруса с сечением от 100 мм.

Установка диагональных стропилин

В отличие от двускатной голландской крыши диагональные ноги, формирующие плоскость скатов и хребты кровли, крепятся не к коньку, а к горизонтальной опорной доске, в свою очередь фиксируемой к боковым рядовым ногам и усиливаемую подкосами.

Из-за повышенных нагрузок этот диагональные стропила рекомендуют делать сдвоенным. Нижняя, опирающаяся в мауэрлат часть обязательно укрепляется металлическими уголками.

Изготовление и установка вальмовых ног

Укороченные стропила, формирующие остальную часть скатов, устанавливаются с равномерным шагом, со стыковкой на хребтах. Способ крепления не регламентируется, но лучшие результаты достигаются при предварительном выпиливании в их нижней части паза для посадки на мауэрлат.

По аналогии с рядовыми стропилами при их расчете предусматривается запас на формирование свеса или заранее продумывается способ его обустройства.

Как рассчитать площадь полувальмой конструкции крыши

Вычисление площади поверхности основывается на школьном курсе планиметрии. Условно кровельное покрытие можно рассматривать, как две пары геометрических фигур. Для датской системы это будут две большие и две малые трапеции основных скатов и полувальм соответственно.

Чтобы найти площадь основного ската, необходимо умножить продольную длину ската на полусумму горизонтальных длин конька и расстояния между крайними точками по линии карниза. Для вычисления площади полувальм используется та же формула. Расстояние от ригеля до карниза умножается на полусумму длин ригельной балки и фронтонной линии. Остается лишь сложить две площади и умножить на два.

Обустройство стропильной системы

Самостоятельно выполнить стропильную систему для крыши можно лишь в том случае, если у домовладельца имеется соответствующий опыт работы. Состоит основа крыши из следующих элементов:

• Мауэрлат. Опорный брус с квадратным сечением, который является основанием скатов крыши. Именно мауэрлат распределяет по всей поверхности стены нагрузку, передавая ее на фундамент. В отличие от стандартной конструкции двускатной кровли, в вальмовой крыше мауэрлат устанавливается на четыре, а не на две перегородки, что потребует монтажа дополнительных элементов.
• Стойки. Вертикальные опоры, которые выполнены из бруса. Основное назначение таких элементов — это поддерживание стропильных ног, а также предотвращение прогиба крыши под собственным весом. Устанавливают стойки на затяжку или лежень в зависимости от выбранного типа стропил.
• Лежень выполняет функции мауэрлата, при этом он крепится на несущую внутреннюю стену, и в последующем под него устанавливают подкосы и стойки.
• Коньковый прогон выполняется из бруса, который соединяет расположенные рядом стропильные ноги.
• Накосные стропила представляют собой диагональную ногу, которая отходит к углам постройки от конька. Выполняются накосные стропила из прочных бревен, так как в последующем на них приходится повышенная нагрузка.
• Рядовые стропила выполнены из досок с размерами 100 на 150 миллиметров. С одной стороны они опираются на мауэрлат, а с другой — на коньковый прогон. Устанавливают рядовые стропила с шагом не более 120 сантиметров.
• Полуноги — это укороченные стропила, которые крепятся сверху к диагональным лагам, а снизу — к мауэрлату.
• Кобылки выполнены из небольших по размеру досок и используются для оформления карниза и свеса крыши.

Пошаговая инструкция обустройства кровли

Домовладельцам, которые решатся на самостоятельное обустройство полувальмовой кровли, необходимо следовать следующей пошаговой инструкции, что и позволит самостоятельно выполнить крышу дома.

1. На фронтоны и внешние стены крепят мауэрлат. К деревянным стенам дома такое основание можно крепить металлическими скобами. А вот в блочных и кирпичных строениях выполняют бетонный армированный пояс, в который предварительно замуровываются шпильки. В последующем на эти шпильки насаживается мауэрлат, выполненный из толстых бревен.
2. К мауэрлату крепится лежень, на внешней стороне которого устанавливают вертикальные стойки. Сверху выполненные стойки соединяют коньковым прогоном. Необходимо соблюдать строгую вертикальность выполненных стоек, а угол между лежнем и вертикальной конструкцией несколько раз вымеряют угольником, после чего зафиксируют временными подпорками.
3. Переходят к установке стропильных ног, которые монтируются с шагом в 60 или 120 сантиметров.
4. Устанавливают накосные диагональные стропильные ноги, которые снизу крепятся на металлические уголки, а сверху — на гвозди.
5. Настилают нарожники, в нижней части которых выполняют выпил под мауэрлат.
6. Монтируют карнизные кобылки, сливной желоб и ветровые доски.

На этом монтаж стропильной системы завершён, можно приступать к дальнейшему обустройству крыши.

Теплоизоляция и настил кровельного покрытия

Выполненная стропильная система обшивается пиломатериалом, который будет являться основой для теплоизоляции кровли. Монтируется обрешетка, внутри нее укладывается минеральная вата, пенопласт или другие аналогичные материалы. При использовании волокнистых утеплителей необходимо будет позаботиться об их качественной гидро- и пароизоляции, для чего используют специальные изоляционные мембраны.

Всё, что останется сделать — это закрепить используемый кровельный материал

Эта работа не представляет сложности, необходимо лишь помнить о том, что выполнять настил требуется на высоте, соответственно, соблюдают меры предосторожности. Для крепления металлопрофиля и аналогичных материалов необходимо использовать саморезы с прорезиненными головками, что позволит исключить повреждение листов метала ржавчиной

Если же используется ондулин, то крепление следует осуществлять в полном соответствии с технологией, добиваясь максимально возможной гидроизоляции крыши.

Полувальмовая кровля — это оригинальная конструкция крыши, которая позволит украсить ваш дом, а домовладелец получает возможность с максимальной эффективностью использовать подкровельное пространство. В то же время следует помнить о сложности обустройства такой крыши, поэтому если домовладелец не обладает соответствующим опытом, лучше всего обратиться к профессиональным строителям, и они в короткие сроки выполнят соответствующую работу, обустроив качественную и недорогую полувальмовую кровлю.

Что представляет собой полувальмовая крыша

В основном сооружают полувальмовую конструкцию для мансард. Крыша может быть двускатной и четырехскатной, в которых есть соответственное количество срезанных треугольных краев. Расположение подобных срезов — над торцевыми стенами.

Именно это отличает полувальму от подобной ей вальмовой конструкции. Кровельные скаты симметрично располагаются в отношении осевых балок и имеют равные углы наклона.

Если рассматривать подобную конструкцию с положительной стороны, то можно выделить следующие моменты:

• Высокая водостойкость обеспечивается благодаря тому, что в конструкции присутствуют скаты, расположенные со всех сторон;
• Повышенный уровень защиты от атмосферных осадков создается из-за наличия карнизных вальмовых свесов;
• Увеличивается пространство мансардного этажа, благодаря полувальмовой конструкции;
• Полувальма может устанавливаться в климатической зоне, которой присущи экстремальные погодные условия. Она очень прочная;
• Внешний вид полувальмовой конструкции очень эффектный и красивый. По дизайну подходит к каркасным домам, расположенным как в городской черте, так и за городом;
• Конструкция хорошо противостоит вибрациям из-за наличия низкого профиля в системе крыши.

Относительно недостатков можно сказать следующее:

• Большое оснащение системы стропил и всей конструкции крыши различными конструктивными элементами создает множество сложностей в процессе сооружения и монтажа крыши;
• Сооружение полувальмы требует больших затрат на материалы, которых требуется достаточно больше количество;
• Кровельное покрытие также обустроить достаточно сложно;

ВАЖНО!
Самостоятельно сконструировать подобную разновидность нелегко, все упирается в возведение стропильной системы. Данная система характеризуется массой отличий в сравнении с обычными двускатными и односкатными крышами.. Полувальмовая крыша: фото ниже

Полувальмовая крыша: фото ниже.

Дом с полувальмовой крышей

Каркасный дом с полувальмовой крышей

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров.  Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна

В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

Вальмовая крыша

Важными в чертежах четырехскатной вальмовой крыши являются узлы соединений основных элементов конструкций:

•  Крепление диагональных и рядовых стропил к мауэрлату;
•  Соединение концов конька с балками;
•  Крепление кобылки к стропильной ноге. При ее отсутствии – детализация на чертеже запила доски для соединения с мауэрлатом.
•  Установка нарожников.

Следующим этапом в проектировании четырехскатной вальмовой крыши будет нанесение слуховых или мансардных окон, отверстий вентиляционных труб, дымоходов на чертеж. Эти проемы в каркасе обрамляют деревянными брусками. Кровля укладывается на «пирог» из теплоизоляции. На балки натягивается пароизоляционная пленка, поверх нее устанавливают крепление обрешетки. Укладывается утеплитель, а следом за ним – рейки контробрешетки. Завершающий этап зависит от кровельного материала.

Конструкция

На четырехскатную крышу здания помимо постоянной нагрузки от кровли, каркаса и утеплителя воздействует ветер и осадки. От максимального количества снега, выпадающего зимой в регионе строительства, зависят такие показатели:

•  Тип кровельного материала, следовательно, и вид обрешетки;
•  Размер сечения бруса;
•  Количество поддерживающих элементов в конструкции.

Расчет постоянной нагрузки G на четырехскатную крышу производится путем сложения веса всех материалов в кровельном пироге на 1 кв.м. Полученное значение по СНИПу необходимо умножить на коэффициент 1,1 для запаса прочности.

Ветровая нагрузка рассчитывается по формуле: W=Wo×k×с,

где Wo – ветровое давление, которое можно взять из справочника для определенной местности;

k – коэффициент, учитывающий изменение по высоте ветрового давления;

с – коэффициент аэродинамический (принимаем равным 0,8).

Формула расчета снеговой нагрузки представляет собой значение из справочника для города постройки, умноженного на коэффициент, зависящий от уклона скатов. Дальнейший расчет покажет подходящее сечение балки для каркаса четырехскатной вальмовой крыши, а также необходимость укрепления конструкции дополнительной опорой.

Полученные нагрузки стоит сложить и умножить на грузовую площадь стропильной ноги. Чтобы узнать линейную распределенную нагрузку по длине балки, необходимо будет поделить полученное значение суммарной нагрузки на длину элемента.

Расчет площади скатов вальмовой крыши

Чтобы составить смету кровли, необходимо знать, сколько понадобится материала. Для этого «разбивают» четырехскатную крышу на плоские геометрические фигуры и вычисляют площадь каждой из них. Исходные данные берут из чертежей: высоту конька или углы наклона, расстояние между стеной и свесом, габариты здания.

Для простой шатровой четырехскатной крыши делают расчет площади одного равнобедренного треугольника и умножают полученное значение на 4. Следует учитывать, что посчитать площадь от конька до карниза на чертеже с точностью до кв.см – невозможно. Расчетами определяют приближенное количество материала.

В примере ниже чертеж и расчет четырехскатной шатровой крыши с длиной свеса крыши в 1 метр, углом уклона 50°для здания со стенами размерами 5,25м.

Устройство крыши

Четырехскатная полувальмовая крыша

Сама конструкция представляет собой стропильную систему очень похожую на двух скатную, только со скошенными краями.

Далее на нее укладывается кровельный «пирог», который состоит из следующих «ингредиентов»:

1. Кровля. Для этого типа крыш используют жесткую кровлю. Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются металлочерепица и профнастил. Эти материалы отличаются относительно не высокой ценой, легким весом, долговечностью, эстетическим видом и легкостью в монтаже.

1. Обрешетка для стропильной системы. Она предназначена для крепления кровельного материала. Изготавливают ее из деревянных брусков или реек, которые крепятся перпендикулярно стропилам на скатах в шахматном порядке.
2. Контробрешетка выполняет сразу несколько функций. Она фиксирует гидроизоляцию и на нее крепиться обрешетка. Благодаря контробрешетке образуется зазор между кровельным материалом и гидроизоляцией, что способствует лучшей вентиляции подкровельного пространства. Монтируется из брусков на стропила, по всей их длине.
3. Гидроизоляция предназначена для защиты утеплителя от влаги. Ранее для этих целей использовали рубероид, но от нагрева железной крыши он разрушается и срок службы его не велик. В настоящее время используют современные материалы – диффузионные мембраны. Они пропускают пар и влагу только в одном направлении, вверх, а значит, утеплитель будет сухой. Это долговечный и надежный материал.
4. Утеплитель способствует удержанию внутри помещения. Для этих целей можно использовать различные материалы: пенополистерол, минвату, пенопласт. Стоит отметить, что некоторые материалы (пенополистерол) могут выпускаться с влаго- и ветрозащитной пленкой с одной стороны. В таких случаях укладывать гидроизоляцию не надо.
5. Пароизоляция защищает утеплитель от влаги с внутренней стороны крыши. Для этих целей можно использовать пергамин, полиэтилен, фольгированные пленки или те же диффузионные мембраны.
6. Декоративная отделка. Чтобы помещение имело законченный вид крыша полувальмовая, с внутренней стороны, оббивается вагонкой или закрывается гипсокартонном.

Хоть выше и было сказана, что стропильная система этих крыш похоже на систему двухскатных, но по конструкции она намного сложнее. Здесь главное четкий геометрический расчет и грамотное исполнение.

Так что на вопрос о том, как сделать полувальмовую крышу, более правильно будет ответить, что следует обратиться к специалистам. Но если человек настроен решительно и у него есть навык в плотницком деле и строительных расчетах, тогда главное желание и финансовые возможности.

Стоит отметить, что для строительства следует приобретать хорошо высушенное и качественное дерево без сучков и трещин. Перед выполнением работ все деревянные материалы обрабатываются огнебиозащитным раствором. Это предотвратит появление грибка, плесени и жучков, а так же сделает дерево менее горючим

Так же стоит обращать внимание на диаметр бревен и размеры бруса

Полувальмовые крыши всегда утепляются. Поэтому расстояние между стропилами определяется шириною утеплительного материала.

Особое внимание, при расчете и монтаже стропильной конструкции, следует уделять местам, где стропила соединяются в угловое соединение. И так, какой вывод можно сделать? Полувальмовая крыша прекрасно подходит для здания, которое расположено в районах с сильными ветрами

Она имеет сложную конструкцию, но придает нарядности внешнему виду дома

И так, какой вывод можно сделать? Полувальмовая крыша прекрасно подходит для здания, которое расположено в районах с сильными ветрами. Она имеет сложную конструкцию, но придает нарядности внешнему виду дома.

Сэкономить на материалах при постройке не удастся, зато стены здания будут надежно защищены от ветра и атмосферных осадков. Как видите, у этого вида крыш есть свои плюсы и минусы, как впрочем, и у любого другого. Поэтому выбор за вами, а с любыми трудностями можно справиться.

Помогла ли вам статья?

ДаНе очень