Содержание
Отметим плюсы и минусы четырехскатной крыши в сравнении с более распространенной и конструктивно простой двускатной.
Преимущества вальмовой крыши:
Правильно сконструированная и собранная вальмовая крыша за счет отсутствия вертикальных торцевых стен (фронтонов или щипцов) обладает низким сопротивлением воздушным потокам. Соответственно, наилучшим образом противостоит ураганным ветрам и менее подвержена разрушению кровли в местах карнизных свесов (щипцовых не имеет).
Четырехскатная крыша за счет угловых ребер, сходящихся к опорной балке конька, имеет жесткую конструкцию и не подвержена сколько-нибудь серьезным деформациям.
Вальмовая крыша позволяет соорудить большие свесы со всех четырех сторон здания, тем самым защитив фасады от осадков.
Четырехскатная крыша делает дом с мансардой визуально более низким
Это важно, когда здание нужно встроить в существующую одноэтажную застройку, не нарушив равновесия и характера застройки.
Вальмовая крыша красива. Хотя и не все с этим согласны.
Четырехскатная крыша двухэтажного загородного дома. Большие свесы хорошо защищают стены от дождя и снега
Недостатки вальмовой крыши:
Крыша с четырьмя скатами сложнее двускатной и, соответственно, дороже. Правда, нет надобности в кирпичной кладке фронтонов. Поэтому не факт, что вальма обойдется в большую сумму.
Наклонные мансардные окна следует не забывать закрывать во время сильного дождя, иначе на полу будет лужа
Скаты со всех сторон «съедают» часть площади чердака с коротких торцов. При устройстве мансарды это имеет значение.
Окно, встроенное в скат крыши, может быть и вертикальным. Такое окно называют «летучая мышь». Встроенное в кровлю из натурального шифера или металлочерепицы, смотрится очень эффектно.
Мансардные окна, часто используемые для освещения пространства под вальмой, имеют один, но существенный недостаток: их нужно обязательно закрывать перед дождем. В противном случае на полу будет лужа. С обычными, вертикальными окнами, размещаемыми в стенах фронтона при двух скатах, такой проблемы нет. Хотя, и в четырехскатную крышу можно красиво встроить вертикальные окна.
Еще один вариант встройки в крышу полноценных окон.
Классическая крыша с четырьмя скатами предполагает прямые, без переломов стропила, угловые ребра начинаются от конька, все свесы находятся на одной высоте.
Основной тип четырехскатной крыши. Две торцевые стороны имеют форму треугольника, другие две — трапеции. Большие свесы хорошо защищают фасад от осадков, да и вокруг дома можно спокойно обойти в дождь.
Шатровая крыша представляет собой разновидность четырехскатной, в которой все ребра сходятся в одной центральной точке.
Шатровая крыша больше подходит для квадратного плана дома
Датская вальмовая крыша — разновидность четырехскатной крыши с расположенными в верхней части коротких скатов фронтонами.
Схема стропильной системы датской четырехскатной крыши. Небольшой щипец в верхней части короткого ската используют для вентиляции или освещения.
В датскую крышу можно встроить полноценные вертикальные окна.
Еще одна разновидность сложной датской вальмовой крыши с двумя скатами в коротком торце.
Такой тип крыши называют голландским
Полувальмовая крыша (также называемая полувальмовая с фронтоном) на самом деле является разновидностью двускатной, так как все стропильные ноги, опирающиеся на мауэрлат, установлены на длинной стороне и параллельно друг другу.
Ломаная четырехскатная крыша еще именуется мансардной вальмовой. Она сложнее в изготовлении, но позволяет отвести большую площадь под жилые помещения.
Ломаная форма крыши позволяет рациональней использовать пространство мансарды, но обходится дороже
Ломаная четырехскатная крыша — отличительная черта традиционной архитектуры Китая, Японии и Кореи. Только излом они делают не в ту сторону, в которую привыкли мы.
Ломаная четырехскатная крыша
Вальмовая крыша может быть не только четырехскатной, возможны различные комбинации разных типов конструкций.
Комбинированный тип крыши, где объединена вальмовая и двухскатная конструкция.
Четыре ската во всем своем многообразии
Давайте разберем основные виды вальмовой крыши:
- Классическая четырехскатная. В ее конструкции используются прямые стропила, а угловые ребра тянутся от конька. В этой конструкции свесы расположены на одной высоте.
- Голландская полувальмовая. Здесь противоположные скаты уже укорочены, примерно в 1,5-3 раза. Такая конструкция хороша для установки вертикальных окон в мансарде, которых обычно так сильно не хватает.
- Датская полувальмовая. В этой конструкции есть вертикальные фронтоны, ниже которых монтируется торцевой скат. В качестве фронтонов здесь часто выступают треугольные окна.
- Ломаная волевая вальмовая конструкция. Это скаты разных размеров, которые находятся при этом еще и под разными углами. Такая крыша смотрится объемной, и у нее более рационально используется площадь внутренней мансарды. Но и проектирование, и установки у нее немного сложнее, чем у классической.
- И наконец шатровая крыша. Такую возможно установить только на дом, имеющий квадратную форму. В этом случае все скаты имеют правильную форму равнобедренного треугольника, и все хребты сходятся в одной точке сверху.
Также один из популярных видов вальмовой крыши – Г-образная. Впервые такая крыша появилась в Италии, еще в XIX веке. А со временем и в США, когда дома стали строить в стиле ранчо. У нее четыре слегка наклонных ската, которые образуют своей формой очертания буквы «Г» за счет перпендикулярного соединения между собой.
Это просто идеальный вариант для дома, который необходимо защитить от сильного ветра. Кроме того, в жаркую погоду от солнечных лучей его отлично закрывает выступающие козырек. И, наконец, благодаря непрерывности карниза Г-образной вальмовой крыши, довольно легко устанавливать водостоки.
Ведь у такой архитектуры есть свои секреты: козырек веранды всегда повторяет очертания большого крыла Г-образной крыши. В таком случае такая крыша смотрится просто великолепно! Но есть и минусы у такой конструкции – сокращение площади чердачного пространства, причем довольно существенно.
Как вы видите, у каждой из формы есть свои преимущества, как в вопросе стиля, так и в вопросе эстетики. В этом как раз вся вальмовая крыша: как сделать правильно проект, стоит ли оставлять небольшие фронтоны снизу или вверху, как у датской и голландской крыши, не подскажет ни один архитектор. Ориентируйтесь только на собственное чувство комфорта и то, какого наполнения и дизайна у вас будет мансарда.
Что из себя представляет вальмовая крыша?
Чаще всего используется самая простая для строительства схема вальмовой кровли своими руками, включающая четыре скатных плоскости, две из которых возводятся в форме треугольников и называются «вальмами». Эти две треугольные скатные поверхности расположены на торцевых стенах дома. Другие 2 трапециевидные скатные плоскости больше по площади, чем треугольные, и расположены на боковых стенах дома.
Существует также разновидность вальмовых крыш — полувальмовые или голландские. У этих крыш карнизы скатных торцевых плоскостей размещаются гораздо выше фронтальных. Эта разновидность вальмовой кровли используется тогда, когда под кровлей размещаются жилые комнаты.
О конструкции вальмовой крыши
Конструктивно почти все разновидности этого типа кровли имеют общие черты. Пропорции, угол наклона, расположение элементов балочной системы – вот то, что делает окончательный облик различным.
Выделяют основные детали устройства вальмовой крыши:
- мауэрлат – обвязка несущих стен строения, обычно в виде бруса большого сечения, прочно прикрепленного к кладке или панелям стены. На него опираются все балки кровли;
- шпренгель – угловые распорки мауэрлата, усиливающие раму и делающие конструкцию в целом более жесткой и менее восприимчивой к нагрузкам;
- прогон (коньковый прогон, конек) – «хребет» кровли, несущая балка, на которую опираются стропила;
- стойки – вертикальные связи между поперечными балками, усиливающими мауэрлат, и коньковым прогоном. Передают нагрузку от веса кровли и внешних воздействий (осадков, ветра) на несущие конструкции здания;
- диагональные (накосные, косые, центральные) стропила – балки, формирующие и ограничивающие форму скатов кровли. Попарно вместе с мауэрлатом они образуют треугольники (вальмы), попарно с мауэрлатом и коньком формируют трапецивидные скаты. На диагональные стропила опираются укороченные, поддерживающие боковые части крыши;
- промежуточные стропила или просто стропила – наклонные балки, опирающиеся на конек и мауэрлат и образующие несущую часть трапециевидных частей крыши. В треугольных элементах полноразмерное стропило обычно одно или – для полувальмовых кровель – два-три;
- нарожники или укороченные стропила – как понятно из названия, балки с уменьшенной длиной. Они опираются на мауэрлат и диагональные стропильные детали;
- подкосы – усиливающие элементы конструкции, устанавливаемые наклонно. Поддерживают стропила, предупреждают их изгиб при значительной длине и/или нагрузках, малом сечении балок. Использование подкосов не обязательно при небольших размерах строения;
- кобылка – продолжение стропила, удлиняющий его элемент меньшего сечения. Используется для расширения свеса крыши.
Поверх укладывается обрешетка. Выбор шага, сечения и формы доски зависят от того, какое утепление и какой кровельный материал планируется использоваться для кровли.
Как видно на иллюстрации, расположение стропил для полувальмовой кровли немного отличается, но обрешетка точно так же укладывается поверх стропил с выбранным шагом.
Важно: в особенно ответственных зонах стропила могут быть сдвоенными. Это обычно относится к диагональным и центральным.
Особенности стропильной системы
В процессе устройства вальмовой кровли особое внимание обращают на стропильную систему. Монтаж стропильной системы четырехскатной крыши намного сложнее и дороже, чем сооружение двухскатной кровли
Эта конструкция требует установки специальных стропил, которые ориентированы к углам стенок. Такие стропильные «ноги» называются накосными диагональными.
Диагональные стропила намного длиннее традиционных изделий. На них, исходя из проекта, опираются стропила скатов, которые называют «нарожниками». Такая конструкция предполагает, что диагональные стропила несут нагрузку в полтора раза большую, чем приходится на стандартные стропила. Именно поэтому одним из важных элементов успеха устройства вальмовой крыши является выбор высококачественной древесины для стропил. Так как длина накосных стропил значительно превышает длину стандартных досок, то такие изделия изготавливаются методом спаривания.
Спаривание диагональных стропильных ног четырехскатной крыши позволяет решить сразу несколько задач:
- получение длинных неразрезных балок;
- наличие удвоенного сечения обеспечивает стропильной системе высокую прочность, позволяющую выдерживать большие нагрузки;
- сдваивание стропильных ног дает возможность унифицировать типоразмеры применяемых деталей.
Последовательность работ
При строительстве крыши, прежде всего, нужно установить вертикальные стойки, благодаря которым держится коньковый брус. В рамках второго этапа происходит монтаж диагональных стропил, длина которых обязательно должна быть одинаковой. А вот длина свесов кровли может варьироваться в районе 50-70 см.
Возведение кровли предполагает установку накосных стропил, которые прикрепляются к коньковому брусу. Для более надежной фиксации могут использоваться стяжки и ригели. Помните, что рядовые стропила не должны касаться шпилек для мауэрлата.
Способы усиления такой кровли зависят от размеров загородного дома. Наиболее популярными методами усиления являются:
- использование сдвоенных балок вместо диагонального бруса;
- прибивание стоек на перекрытие;
- установка шпренгелей со стойкой, которые подпирают диагональные стропила.
Таким образом, вальмовая кровля – надежный и красивый вид, который станет украшением любого загородного дома и подчеркнет изысканный стиль его владельца.
Виды и формы вальмовой крыши
Издавна самой распространенной формой крыши на Руси была двухскатная с фронтонами, украшенная резьбой. И только со временем появилась трехскатная, с одним фронтоном, и тростником или камышом в качестве покрытия.
И вот, наконец, в конце XIX века стали появляться классические четырехскатные кровли из соломы и очерета. Хотя привычной для российского народа они так и не стали, и особо распространены не были.
В основе современной вальмовой крыши – сложная конструкция из балок и стропил. В отличие от двухскатной крыши здесь есть не только скаты, но и хребты – пересечение скатов по горизонтали.
В процессе проектирования вальмовой крыши самая главная задача это правильно распределить нагрузку с расчетом веса кровли и площади, и при этом рассчитать все углы наклона каркаса
Здесь нужно будет взять во внимание шаг стропил, используемые материалы и качество древесины
Конструкция вальмовой крыши состоит из двух противоположных треугольных и трапециевидных скатов.
Полувальмовая крыша отличается тем, что треугольные скаты не крепятся к карнизу, а образуют собой ломанную линию с фронтоном. Такие крыши называются голандскими или датскими. И полувальмовая крыша куда сложнее по своему устройству, чем классическая четырехскатная.
Шатровые крыши устанавливают тогда, когда стены дома представляют собой форму квадрата. Такую крышу рассчитать проще всего, ведь все скаты здесь представляют собой одинаковые равнобедренные треугольники.
А вот одним из самых сложных и смелых архитектурных решений считается соединение сразу нескольких вальмовых крыш в одну систему, Г-образную или Т-образную. Их расчет намного сложнее, чем у обычных крыш, и здесь наверняка понадобится помощь специалиста.
Зато такие крыши идеально подходят для устройства комфортных жилых мансард и других разных помещений, для которых обычно нужны пристройки. Чем плохи последние? Дело в том, что любая пристройка создает дополнительную нагрузку на основной фундамент, и как он себя поведет в процессе эксплуатации – неизвестно.
Особенно, если в процессе его строительства были допущены ошибки, о которых мало кто подозревает. А в этом случае капитальные стены дома продолжаются на веранде или кухне, а вся крыша составляет одну целостную конструкцию. Хороша в плане архитектуры также угловая крыша Г-формы.
Этап ІV. Монтаж конькового прогона
В рассчете конькового прогона отталкивайтесь от таких нюансов:
Если же в здании есть капитальные продольные стены, или хотя бы два ряда внутренних столбов, тогда прогонов делают два.
При этом многие стропильные конструкции по длине могут быть составными, а для увеличения жесткости используются ригели.Если же здании нет внутренних опор, тогда здесь наклонные стропила сделать не получится. А поэтому используются специальные строительные фермы, к которым чердачное перекрытие попросту подвешивается. В таком случае стержни, которые расположены по верхнему контуру ферм, образуют верхний пояс строительной ферма, а по нижнему контуру – уже нижний пояс.
Сама решетка фермы образует теперь вертикальные стержни и раскосы – наклонные стержни, которые располагаются между верхним и нижним поясом. Причем такие фермы необязательно изготавливают только из дерева, напротив, сегодня достаточно популярны стальные железобетонные. В процессе самого строительства фермы устанавливают на расстоянии 4-6 метров друг от друга.
Самый простой вариант таких ферм – это шпренгельные, которые состоят из стропильных ног, вертикальной подвески, бабки и затяжек.Если ширина здания достаточно большая, при установке используются строительные фермы или шпренгельные опоры. Но тогда чердачное перекрытие нельзя перекрывать балками, которые будут опираться на одни только стены. Такую конструкцию необходимо подвешивать на стальных хомутах к нижнему поясу фермы, или к затяжке, чтобы образовать, таким образом, подвесные перекрытия.
В этой фотоиллюстрации хорошо видно, как именно стропила нужно крепить к коньку и хребтам:
Используемые материалы
Вальмовая кровля хороша тем, что для ее сооружения используют самые простые, общедоступные материалы. Это упрощает монтажные работы и не дает разорится на строительстве. Для изготовления стропильной системы применяют:
Металл. Оцинкованные уголки и двутавровые балки выдерживают большую нагрузку, не деформируясь, не поддаются коррозии. Однако имеют большой вес и высокую стоимость.
- Дерево. Древесина, напротив, весит мало и стоит недорого, однако, как любой природный материал, подвержена гниению, действию вредителей и огня.
Не смотря на недостатки, дерево является более популярным материалом. Так как с помощью правильном обработке его можно сделать практически неуязвимым к внешним воздействиям. Достаточно лишь обработать деревянные элементы антисептическим составом и антипиреном для защиты от возгораний.
Грамотно рассчитанная и построенная согласно строительным нормам, кровля вальмового типа защитит обитателей дома от непогоды, поддержит комфортный температурный режим и украсит собой его внешний облик.
Монтаж стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши своими руками
Устройство вальмовой крыши начинают, устанавливая балки. Сначала укладывается мауэрлат, затем поперечная балка.
Далее применяя разметочную рейку и отвесы (или уровни), нужно в первую очередь провести разметку месторасположения конька, с учетом рассчитанной высоты, которая определяется исходя из предпочтений и вкуса хозяина.
Стойки конька устанавливаются вертикально и крепятся саморезами. Для фиксации стоек конька применяют укосины. Конек располагается строго в центре строения. Для стропильной системы и коньковых элементов используется одинаковый материал (доска 150 на 50 мм).
На следующем этапе производится установка накосных стропил. Обычно их четыре и они равной длины. Это, пожалуй, самый важный этап, на нем закладываются плоскости всех скатов, и они должны быть безупречно ровными.
Диагональные стропила имеют наибольшую длину, поэтому иногда требуется спарить несколько досок, чтобы добиться нужной длины. Накосные стропила соединяются попарно. При таком способе отсутствуют лишние отходы.
Следует учесть, что они должны выходить за пределы стен примерно на 50 — 100 сантиметров, а верхним концом прикрепляться к коньку. Это делается для создания карниза, который служит защитой стен от влаги, создаваемой различными осадками. В климатических условиях с сильными ветрами длину свеса можно увеличить до метра.
Сечение стропил выбирается в зависимости от:
- угла уклона крыши;
- предполагаемых нагрузок, воздействующих на крышу;
- расстояния между несущими стенами;
- шага между стропилами.
Установка промежуточных стропил
Необходимо соблюдать следующие правила:
- Центральные и промежуточные стропила монтируются по верху бруса конька. Они также выходят за пределы стен. Их количество рассчитывается исходя из длины здания.
- При установке угловых стропил их верхняя часть укладывается на накосные стропила. Приближаясь к углам строения их размер уменьшается.
Монтируются они по концам конька. Для этого надо найти одну точку на мауэрлате строго на середине стены и точку середины толщины конька. Здесь будет установлено первое центральное стропило (на вальме).
Затем монтируются центральные стропила на скатах-трапециях и параллельно им устанавливаются оставшиеся промежуточные стропила.
Высчитать величину расстояния, на котором их нужно монтировать, можно следующим способом: длина конькового бруса делится на величину большую числа запланированных стропил на единицу. Обычно эта величина колеблется в пределах от 60 до 80 сантиметров. А длину стропила можно определить простым способом: уложить его в место установки, добавить длину карниза и наметить спилы.
Очень важный момент при монтаже стропильной системы – соединение в пересечении диагональных и центральных стропил (трапеций и вальм) на коньковом брусе. Для этого делаются надрезы с двойными скосами. Для прочности соединения пользуются стяжками.
Как устанавливаются угловые стропила (нарожники)
Данные стропила монтируются в параллели с центральными. На нарожнике производится спил, он укладывается на накосное стропило и крепится гвоздями или саморезами. Можно произвести соединение при помощи врубки или с применением опорного бруса, закрепленного на диагональном стропиле с обеих сторон. Нарожные стропила основных скатов и вальмовых не должны быть состыкованы с диагональными стропилами в одном месте.
При большой ширине здания в расчетах обязательно нужно учитывать показатели провисания, особенно это касается диагональных, а также промежуточных стропил. Центральное стропило соединяется с коньковым бруском двумя деревянными коньками.
Для того чтобы усилить (укрепить) углы вальмовой крыши, можно установить шпренгели со стойками. Они будут подпирать диагональное стропило и обеспечивать надежность всей конструкции. Шпренгель – это дополнительный брус для повышения прочности конструкции.
Обрешетка вальмовой крыши производится согласно рекомендациям по монтажу обрешетки для выбранного материала.
Теперь, когда вы имеете достаточный объем информации относительно конструкции стропильной системы вальмовой крыши и проведению ее монтажа, вы вполне можете провести его самостоятельно. Далее можно проводить обрешетку крыши.
Предлагаем наглядно ознакомиться с процессом монтажа стропильной системы вальмовой крыши из следующего видео:
Расчет стропильной системы
Монтаж вальмовой стропильной системы должен начинаться с расчетов параметров конструкции и чертежа. Основной целью этого мероприятия является выбор правильных материалов, способных нести вес всех материалов, нагрузку ветра и осадков. Главные величины, которые необходимо узнать для построения вальмовой кровли, это угол скатов и высота конька крыши.
Расчет угла наклона скатов и высоты конька
Угол наклона стропильной системы крыши может находиться в пределах 20-60°. Однако, угол меньше 35° не позволит создать под кровлей помещение с достаточной высотой потолка. Поэтому наклон крыши в 20-35° подойдет для хозяйственных построек.
Крыши жилых домов целесообразно устраивать под углом 40-60°. Выбор конкретной величины зависит от погодных условий региона. При снежных зимах лучше выбрать более острую конструкцию – снег с ее скатов будет лучше сходить. При больших ветреных нагрузках кровлю лучше делать более пологой, для избежания ее переворачивания.
Чем больше угол наклона кровли, тем сложнее ее схема и больше расход материалов на ее возведение.
Вычисление угла наклона и высоты конька, которые находятся в прямой зависимости друг от друга, возможно двумя способами:
- Если угол наклона выбран заранее: высота конька вычисляется как величина тангенса угла умноженной на половину ширины кровли;
- При заданной высоте конькового бруса: угол наклона равен высоте коньке, умноженной на 2 и поделенной на ширину здания.
Длина стропил
Размеры всех типов стропил вычисляются с применением теоремы Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Остается разобраться какие значения элементов стропильной системы в каждом конкретном случае будут катетами, а какие гипотенузой.
- Центральные стропила выполняют роль гипотенузы в треугольнике с катетами, равными высоте коньковой балки и половине ширины крыши. Промежуточные стропила, расположенные на трапециевидном скате, имеют такую же длину;
- Величина центральных вальмовых стропил зависит от расположения конька. Как правило, конек равноудален от всех трех стен;
- Для нахождения длины угловых стропильных ног необходимо выбрать треугольник, в котором данный элемент является гипотенузой, а катетами являются центральная вальмовая стропильная нога и половина размера кровли;
- Для вычисления длины укороченных стропил необходимо знать шаг стропил.
Расчет шага стропильной системы
Расстояние между стропилами зависит от ширины дома и планов на подкровельное пространство.
Чем длиннее стропильные ноги, тем короче и шаг.
При планировании теплой комнаты шаг системы будет зависеть от выбранного утеплителя, так как он поставляется в определенных размерах:
- Минеральная вата подразумевает расстояние в 58 см;
- Пенополистирол требует шага в 60 см;
- Полиуретановая пена может использоваться при любом шаге.
На выбор шага влияет и наличие мансардных окон: расстояние между стропилами должно быть на 5-6 см больше ширины оконного проема.
Выбор сечения стропил
В зависимости от полученных данных выбирается материал для стропил. В любом случае предпочтительнее выбрать доски и брусья из хвойных пород деревьев, с влажностью не больше 22% без сучков и трещин. Все деревянные элементы будущей кровли должны быть обработаны специальным антисептиком для защиты древесины от гнили и вредителей.
Сечение стропил находится в зависимости от расстояния между ними и длины пролетов. Приведем общие сведения, рассчитанные для шага в 90 см:
- Длина стропильной ноги менее 3 м – сечение 50*150 мм;
- Менее 4 м – 50*200 мм;
- Менее 5 м – 75*175 мм;
- Менее 6 м – 75*200 мм.
При увеличении шага данные значения будут увеличиваться. Все усиливающие элементы всегда берутся большего сечения. Угловые стропила изготавливаются сдвоенными, так как несут гораздо большую нагрузку, чем остальные.
Площадь кровли
Схема кровли при своем создании требует и учета площади кровли и веса кровельного материала. Площадь вальмовой конструкции складывается из площадей своих простых фигур (треугольник и трапеция). Для расчета площади последней удобнее разбить ее на составные части (квадрат или прямоугольник и примыкающие к нему треугольники).
Расчет площадей фигур происходит по простым геометрическим формулам: площадь треугольника как половина основания, умноженная на высоту фигуры, площадь прямоугольника как произведение его двух сторон. Так как ранее размеры всех элементов системы уже были найдены, этот шаг не вызовет никаких затруднений.
Данные о площади позволят купить необходимое количество кровельного материала (не забудьте прибавить к полученному числу 15% для запаса) и вес кровли. От последнего значения также будут зависеть сечения элементов стропильной конструкции.
