Особенности конструкции вальмовой крыши и ее проектирование

Шатровые крыши применяются как для малоэтажных жилых зданий, так и для различных хозяйственных пристроек. Чаще всего они сооружаются над строениями, имеющими равносторонние несущие стены, а план фундамента — квадратного типа. Можно встретить такие архитектурные элементы и над круглыми сооружениями, в этом случае количество скатов больше четырех.

Конструктивные особенности

Конструкция полувальмовой крыши не назовешь простой ни в проектировании, ни в монтаже своими руками, так как она является коктейлем положительных качеств простой двухскатной и вальмовой, шатровой кровли. Если говорить о внешнем виде, то по форме фронтонов она напоминает трапецию, которая образовывается за счет вальмовых элементов, отсекающий вершину треугольника. Благодаря своему строению полувальмовая двухскатная крыша имеет ряд преимуществ:

Конструктивные особенности
  1. Обтекаемая форма. Благодаря отсутствию острых углов, полувальмовая крыша имеет превосходную сопротивляемость ветровой нагрузке, что существенный плюс в регионах с постоянными сильными ветрами, при строительстве на открытой местности, в горных регионах.
  2. Рациональное использование чердачного пространства. Каркас полувальмовой крыши позволяет оборудовать просторное хозяйственное помещение для сезонного хранения вещей или даже жилую комнату, не уступающую по комфорту первому этажу.
  3. Высокая вариабельность. Изменяя угол наклона скатов, архитекторы создают кровли с уникальным дизайном, адаптированные к условиям практически любого региона нашей страны.
  4. Оригинальный облик. Там, где преобладают в основном треугольные двухскатные, полувальмовая крыша на их фоне выглядит, как новое слово в частном строительстве.

Особенности и элементы шатровой системы

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

Особенности и элементы шатровой системы

Шатровая крыша для беседки

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

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

    Конструкция стропильной системы шатровой крыши

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

Устройство шатровой стропильной системы

Особенности и элементы шатровой системы

Этапы монтажа шатровой крыши

Устройство полувальмовой крыши

Стропильная система полувальмовой крыши включает в себя большое количеств узлов. Каждый узел выполняет важную роль и пренебрегать ею никак нельзя. Рассмотрим более подробно каждый элемент.

Устройство полувальмовой крыши
  1. Первый этап при строительстве полувальмовой крыши включает в себя укладку опорного бруса-мауэрлата по периметру здания. Также можно использовать швеллер, если конструкция будет железной. Закрепляют мауэрлат анкерами или при помощи шпилек. Мауэрлат выполняет роль «фундамента» для всей стропильной системы.
  2. Стойки конька, на который опирается коньковый брус (прогон).
  3. Конек (прогон) – балка, являющаяся опорой для стропил.
  4. Диагональные (или как их еще называют – накосные) стропила – это продолжение конька, который раздваивается в верхней точке и расходится к углам дома. На них опираются и нарожники (наро́жник — элемент кровельной конструкции, более короткая стропильная нога, которая поддерживает участок ската между накосным стропилом и свесом крыши. Служат для равномерного распределения нагрузки), таким образом, диагональные стропила находятся под большой нагрузкой. Для увеличения несущей способности стропил, их делают из сдвоенных досок и укрепляют с помощью шпренгельной фермы.
  5. Рядовые стропила делятся на наслонные и стропильные фермы (висячие). В полувальмовой кровле используются и те и другие, их выбор зависит от размеров дома, расположения несущих стен и расположения опор. В соответствии с тем, какие стропила будут использоваться, составляется чертеж кровельной системы.
  6. Вспомогательные элементы: боковые прогоны, раскосы, подкосы, ригели, лежни и др., необходимые для увеличения несущей способности конструкции.

Основы конструкции вальмовой крыши

Схема вальмовой крыши существенно отличается от обычной. Поэтому ей следует уделить особенное внимание – не зная теории, невозможно построить конструкцию своими руками.

Для наглядности приведем подходящую картинку:

Конструкция вальмовой крыши

Основы конструкции вальмовой крыши

Здесь приведена наиболее простая разновидность вальмовой крыши. Но, разобравшись с её устройством, можно приступать и к строительству более сложных модификаций.

  1. Начинается все с угловых стропил. Для них лучше всего брать прочную доску сечением 50х150 мм. Укладывается она под меньшим углом, чем промежуточные стропила.
  2. Короткие стропила фиксируются не на коньковом брусе, а на угловом стропиле.
  3. Размер конька в сечении должен быть не меньше, чем у угловых стропил – на него также приходится довольно большая нагрузка, как постоянная (от кровельного материала), так и временная (от снега, ветра).
  4. Стропила, которые сходятся с разных сторон и надежно фиксируют конек, называют центральными – они тоже должны иметь серьезный запас прочности.
  5. Для промежуточных стропил обычно берется более тонкий брус – между ними нагрузка от кровли распространяется более равномерно, что позволяет избежать перегрузок и выхода отдельных элементов конструкции из строя.

Все это будет полезно запомнить каждому человеку, желающему разобраться, как построить вальмовую крышу своими руками. Как видите, ничего особенно сложного здесь нет.

Полувальмовая крыша для частного дома

Все наклонные кровли имеют общую черту — под ними имеется чердак, который можно отделать и использовать как комнату.

Это дает возможность увеличить жилую площадь без необходимости возводить пристройку. Полувальмовая крыша как никакая другая подходит для этих целей.

Полувальмовая крыша для частного дома

У нее достаточно высокий конек и пологие скаты, чтобы на чердаке образовалось максимально объемное пространство.

Полувальмовая крыша имеет превосходные показатели:

  • не разрушается от ветра;
  • надежно защищает фронтоны и стены дома от дождя и снега.
Полувальмовая крыша для частного дома

Полувальмовые крыши бывают двух типов:

  • полувальмовая двухскатная крыша;
  • полувальмовая четырехскатная крыша.

Чем полувальмовая кровля отличается от вальмовой или шатровой? У шатровой крыши прямые ребра, у полувальмовой линии кровли носят ломаный характер.

Полувальмовая крыша для частного дома

Точные очертания полувальмовой крыши зависят от размера и формы дома и от формы планируемого под кровлей помещения.

Рассчитывая параметры полувальмовой крыши, приходится учитывать и тип кровельной отделки, которой планируется покрывать кровлю.

Полувальмовая крыша для частного дома

На форму крыши оказывают влияние особенности местного климата. При составлении проекта полувальмовой крыши последний фактор играет особенно заметную роль.

В регионах, где зимой выпадает большое количество осадков, на полувальмовой крыше будет особенно сильно скапливаться снег, образуя на кровле настоящие сугробы.

Поэтому в такой местности скаты обязательно делают крутыми, причем наклон должен составлять 60 и больше градусов.

Полувальмовая крыша для частного дома

Свесы скатов, наоборот, делают короткими, чтобы на них не мог скапливаться снег. Если в регионе мягкие зимы и снега выпадает мало, то угол наклона может быть минимальным.

Плюсы полувальмовой крыши:

  • под кровлей можно оборудовать дополнительное помещение: жилое или чердачное;
  • необычный и привлекательный дизайн;
  • адежно защищает здание от непогоды.
Полувальмовая крыша для частного дома

Совет: для увеличения полезной площади подкровельного пространства используют полувальмовую кровлю с разными углами наклона кровельных плоскостей.

Минусы полувальмовой крыши:

  • трудный монтаж;
  • увеличенное количество ребер и ендов;
  • усложняется укладка кровельной отделки;
  • требует увеличенного количества пиломатериалов;
  • приходится устанавливать большое количество подкосов и упоров.
Полувальмовая крыша для частного дома

Почему же четырехскатная крыша популярнее двухскатной?

«Зачем же лишняя головная боль и сложности?», — спросите вы: «Ведь можно соорудить простую двускатную кровлю гораздо быстрее и дешевле». Здесь мастера подчеркивают некоторые важные моменты в пользу выбора именно четырех скатов для крыши:

  1. Высокая ветроустойчивость. Четырехскатная кровля не имеет фронтонов, все ее плоскости наклонены к коньку. Такое строение минимизирует воздействие сильного ветра и сводит к «0» возможные разрушительные последствия.
  2. Наиболее удачное распределение нагрузки. Многоскатная кровля выдерживает максимальное количество осадков, так как пологие скаты принимают часть основной нагрузки. Поэтому, провисание, деформация и разрушение стропильной системы, в данном случае, имеют минимальную вероятность.
  3. Доступность выбора любого способа утепления крыши. Прямые фронтоны требуют особого подхода при выборе вида утепления крыши, так как расположены вертикально и подвержены продуванию ветром. Пологие скаты вальмовых и шатровых систем позволяют равномерно утеплить крышу любым доступным материалом.

Кроме перечисленных «плюсов», крыша с четырьмя скатами отлично сберегает тепло, может быть облицована любым кровельным материалом и всегда имеет аккуратный вид.

Монтируем вальмовую крышу своими руками

Конструкция вальмовой крыши является сложным инженерным сооружением и поэтому монтажные работы должны проводиться грамотно и материалы, используемые в процессе работ, должны быть качественными. Такие неординарные и оригинальные крыши гармонируют с любым видом ландшафта. Не стоит забывать, что дома, имеющие кровли данного типа, являются запоминающимися объектами архитектуры, отличающимися яркостью и самобытностью. Они часто находят применение в необычных строениях, например, обладающих разнообразными башенками. Свой вклад в это дело вносит грамотный подбор кровельного материала для финишного покрытия кровли.

Архитектурное строение, которое впечатляет своей внешней красотой, естественно, должно иметь покрытие, отличающееся своим качеством и колоритностью. Отличным материалом для такой кровли является традиционная керамическая черепица, медная кровля, а также материалы, относящиеся к инновационным. Когда застройщиком выполняется крыша полувальмовая своими руками, то следует принимать во внимание, что ее надежность и привлекательный внешний вид всей постройки будет зависеть от гармоничного соотношения двухскатного и вальмового элементов.

Использование подобного вида кровли характерно для климатических районов, где существуют необходимость в надежной и качественной защите от сильных ветров.

Мансардное окно

В последнее время все больше домовладельцев делают все возможное, чтобы переоборудовать чердачное помещение в функционально действующие и, при этом, стильные комнаты. В таком случае, в крыше вальмового типа устанавливают специальные мансардные окна. Поэтому мастерам, которые собираются монтировать вальмовую крышу, необходимо иметь определенные теоретические знания и практические навыки выполнения работ по устройству сложных кровель.

Грамотное обустройство такой кровли очень важно, поскольку она должна быть:

  • безопасной во время эксплуатации;
  • надежно защищать мансардные помещения от атмосферных воздействий;
  • иметь качественно устроенную гидро-, тепло, и пароизоляцию.

Как уже упоминалось, успех во многом зависит от грамотного подбора древесины, которую используют для устройства стропильных ног вальмовой крыши. В качестве проверенного материала можно воспользоваться древесиной сосны или лиственницы. Дерево, естественно должно быть хорошо просушено и должно пройти обработку антисептическими препаратами. Доверить выбор материала и расчеты по конструкции вальмовой кровли можно только грамотным специалистам, обладающим опытом в данной области.

Делаем расчеты

Очередной важный этап – расчеты. Для этого предварительно составляется схема здания со всеми его параметрами. Для вычислений необходимо использовать формулу Пифагора. В первую очередь необходимо сделать расчет высоты конька крыши. За основу берутся такие вычисления: h = b × tg α/2. Показатель «α» указывает на угол скатов, а «b» на длину конструкции, находящаяся между стропилами с торцевой плоскостью.

Делаем расчеты

Также определяется длина стандартного стропила (СС). За основу берутся следующие вычисления: e = b/2 × cos α. В этом случае «b» подразумевает длину конструкции, «α» угол скатов, а «е» длина СС.

Площадь ската определяется по такой схеме: S = 2еа. Здесь «е» указывает на длину СС, а «а» на длину между стропилами по длине всего здания. Таким образом, определяется показатель S.

Основные характеристики вальмовых крыш

Отличительная особенность вальмовой крыши от других видов – четыре ската, идущие от конька к карнизу, что, собственно и обеспечивает надёжность всей конструкции. Тем не менее, при строительстве часто используются различные вариации вальмового типа крыш.

Разновидности вальмовых крыш

  • Вальмовая крыша. Конструкция этой четырёхскатной крыши состоит из двух противоположных пар скатов трапециевидной и треугольной формы. Два ската в форме трапеции устраиваются с уклоном от основания к коньку. Два боковых, треугольных ската, которые устраиваются по направлению от конька к карнизу. Эти торцевые скаты и называются вальмами.
  • Полувальмовая крыша отличается от вальмовой конструкции тем, что треугольные боковые скаты крепятся не к самому карнизу, а образуют ломаную линию со встречной частью фронтона, идущего в направлении от бокового карниза вверх, к вальме. Полувальмовые крыши получили название голландские и датские, так как такие разновидности, в большей степени, распространены именно в этих местностях. Устройство полувальмовой крыши намного сложнее, чем вальмовой.
  • Шатровая крыша – разновидность вальмовой конструкции, по строению напоминающая египетскую пирамиду, с четырьмя равнобедренными треугольниками, расположенными в направлении от центра крыши к карнизам. Устройство шатровых крыш наиболее приемлемо в тех случаях, когда стены дома имеют форму квадрата. Для прямоугольных форм дома устройство шатровой крыши требует более тщательных расчётов.
  • «Ломаная» крыша. Воплощение самых смелых архитектурных решений – соединение нескольких вальмовых конструкций в общую композицию обозначило появление нового вида вальмовых крыш. Это – самое сложное сооружение из всех видов крыш, и, пожалуй, без помощи профессиональных архитекторов точно рассчитать конструкцию вальм и места их соединений будет сложно. Обычно такой тип выбирают для устройства мансарды.
  • Угловая крыша. Если дом состоит из двух или даже трёх примыкающих друг к другу блоков, то при устройстве крыши необходима Г-образная или Т-образная конструкция.

Преимущества и недостатки вальмовых крыш

Прежде чем перейти к вопросу об устройстве стропильной системы для вальмовых крыш, следует остановиться на вопросе о преимуществах и неудобных моментах данной конструкции.

Собственно, суммируя вышесказанное, можно с уверенностью заметить, что недостатков в устройстве вальмовой крыши не так много:

  1. Сложность устройства – первый и основной недостаток. Он связан с высокой себестоимостью работ, включая услуги по расчётам привлечённых специалистов.
  2. Второй недостаток связан с тем, что при такой конструкции крыши уменьшается площадь для устройства чердака или мансарды за счёт угла скатов. Но этот недостаток важен только в том случае, если устройство просторных помещений на чердаке или мансарде крайне необходимо.

Зато явных преимуществ в устройстве вальмовой крыше намного больше, чем недостатков:

  1. Первое преимущество нейтрализует один из недостатков, касающийся высоких затрат: крыша – едва ли не самая значимая часть дома. Каркас вряд ли кто-нибудь захочет перестраивать без веских причин. Следовательно, потратиться придётся на проект и стропильную систему один раз и навсегда.
  2. Вальмовая крыша – это презентабельность и красота. Вкладывая немалые средства в возведение лучшего фундамента и стен, и, при этом экономить на устройстве крыши – не рентабельно. Крыша может быть мансардной, можно спроектировать в ней эркер.

И наконец, главные, технические преимущества:

  • Наружные элементы вальмовой крыши не имеют вертикальных линий, и, благодаря наклонным угловым рёбрам существенно снижаются ветровые нагрузки;
  • За счёт угловых рёбер увеличивается жёсткость стропильной системы;
  • Вальмовая конструкция увеличивает площадь крыши, что, в свою очередь, положительно влияет на распределение солнечного света и теплообмен;
  • Свесы вальмовой крыши защищают стены дома от намокания.

Этап V. Установка стандартных и диагональных стропил

Итак, диагональные стропильные ноги опираются прямо на конек в зависимости от таких условий:

Дополнительно для надежности накосные стропила закрепляют еще при помощи металлической проволоки, скрученной в несколько раз.

На ребрах монтаж коньковых элементов нужно производить в той же последовательности, что и на обычном коньке крыши. Т.е. установите элемент ребра с закрытым торцом, уложите коньковые элементы в замок и закрепите их механическим способом. А вот в местах пересечения ребер и конька вальмовой крыши принято устанавливать Y-образные коньковые элементы, хотя вместо них можно использовать также начальные и конечные коньковые элементы.

Этап V. Установка стандартных и диагональных стропил

Но только обрежьте их тогда по контуру, когда они будут закреплены на ребре, и механически закрепите места стыков. Обработайте обязательно грунтовкой и минеральной посыпкой из стандартного ремонтного комплекта. Не забудьте также при установке коньковых элементов наконец на ребрах или коньках четырехскатной крыши оставить зазор для отвода воздуха из подкровельного пространства.

Все те же принципы нужно соблюдать и при строительстве четырехскатной крыши сложной формы:

У вас получится! Пожалуйста, задавайте свои вопросы в комментариях.

Читайте также:  Какой уклон должен быть у односкатной крыши