Накосные стропила: Диагональные стропильные ноги вальмовых крыш

Стропильные системы кровли: расчёт и схемы вальмовой крыши — RMNT

Вальмовые крыши обладают многими достоинствами. Они красивы, надёжны при любых погодных нагрузках, четырёхсторонняя конструкция позволяет эффективно утеплить дом со стороны кровли. Некоторую сложность представляет устройство стропильной системы. С её схемами и расчётами мы разберёмся в этой статье.

Вальмовые крыши, называемые иногда голландскими и датскими, отличает добротность, надёжность и эффектный европейский дизайн. Стропильная основа таких крыш состоит из многих основных и усиливающих элементов, требующих прорисовок или трёхмерных чертежей, точных расчётов и исполнения.

Содержание

Разновидности вальмовой крыши

К вальмовым крышам, кроме базовой классической конструкции, состоящей из двух трапецеидальных скатов и двух треугольных торцевых вальм, относятся и их разновидности:

Полувальмовая двухскатная.
Полувальмовая четырёхскатная.
Шатровая.
Вальмово-фронтонная.

Полувальмовая двухскатная крыша

Полувальмовая четырёхскатная крыша

Шатровая крыша

Вальмово-фронтонная крыша

Каждая разновидность имеет свою схему стропильной системы. Далее мы рассматриваем и рассчитываем классическую вальмовую крышу.

Схема и основные элементы

Для выполнения расчёта стропильной системы нужно ознакомиться с её базовой схемой, основными и вспомогательными элементами.

Основные элементы стропильной системы

К основным элементам относятся (см. рис. ниже):

Мауэрлат. Представляет собой брус, зафиксированный по периметру наружных стен с отступом от внешнего края. Крепится к стене. Мауэрлат рассредотачивает нагрузку от давления стропил, связывает стропильную систему со стенами дома, является основой кровли.
Конёк. Верхняя перекладина для скрепления стропил скатов крыши. Высота расположения конька находится в зависимости от угла наклона скатов. Придаёт системе жёсткость и прочность.
Центральные стропила скатов. Осуществляют опору концов конька на боковые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 4 шт. — по 2 шт. на каждом скате.
Центральные стропила вальм. Осуществляют опору концов конька на торцевые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 2 шт. — по 1 шт. на каждой вальме.
Накосные ноги (диагональные, угловые стропила). Соединяют углы мауэрлата с торцами конька. Являются частью несущей конструкции. В стропильной системе их 4 шт.
Промежуточные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам ската между ними с одинаковым шагом, опираясь на боковую часть мауэрлата и брус конька. Если длина конька незначительна — могут не применяться.
Укороченные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам скатов и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на боковую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.
Укороченные стропила вальм или нарожники. Устанавливаются параллельно центральным стропилам вальм и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на торцевую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.

Схема и основные элементы стропильной системы

Подробнее о креплении стропил к мауэрлату вы можете прочитать в нашей статье.

Элементы усиления вальмовой стропильной системы

Вышеперечисленные элементы являются базовыми, основными. Прочие элементы предназначены для усиления основных и применяются в ответственных постройках, например, для жилых домов:

Вертикальные стойки для подпора конькового бруса. Опираются на ригели (см. ниже), уложенные параллельно торцу дома или лежень, расположенный по продольной оси строения (если под ним — капитальная стена).
Ригели или затяжки. Связывают попарно стропильные ноги скатов. Служат опорой стойкам и диагональным подкосам (см. ниже). Могут служить балками перекрытия, если они встроены в мауэрлат или установлены непосредственно в продольные стены дома. Если затяжки расположить ближе к коньку, они станут основой потолка чердачного помещения.
Диагональные подкосы (раскосы). Применяют для увеличения жёсткости системы, если длина стропил более 4,5 м. Применение подкосов позволяет снизить сечение стропил, которые они усиливают.
Шпренгель. Балка, устанавливаемая в углах мауэрлата. Служит для монтажа стойки, подпирающей и усиливающей накосную ногу.
Ветровая балка. Служит для сопротивления деформации стропильных ног при порывистых, сильных ветрах. Крепится на стропила скатов изнутри, наискосок, с одной или обеих сторон — зависит от ветровой нагрузки в районе строительства.
Кобылка. Элемент меньшего сечения, чем сами стропила. Удлиняет ногу стропил для организации свеса кровли в случае, когда единый элемент не получается из-за ограниченной длины пиломатериала или из соображений экономии.

Элементы усиления

Расчёт стропильной системы

Расчёт системы включает выбор угла наклона скатов и вальм и расчёт длин основных и вспомогательных её элементов.

Выбор угла наклона продольных и торцевых скатов

Выбор угла скатов и вальм колеблется в пределах 25–45° и зависит от желания иметь чердачное помещение, принятого кровельного материала, оценки статических (вес кровли) и динамических (ветровых, снеговых) нагрузок.

В шатровых крышах угол наклона вальм и скатов одинаковый. В вальмовых крышах также зачастую принимают одинаковые углы с точки зрения эстетики, но они могут отличаться, если именно такой является задумка архитектора.

Рекомендации по применению кровельных материалов

Для лучшего понимания алгоритма расчёта рассмотрим в качестве примера вальмовую крышу дома со сторонами 8 и 12 м, и высотой расположения конька — 2,5 м. Угол наклона скатов примем в 35°, а угол наклона вальм — 45°.

Расчёт основных стропильных элементов

Классическая вальмовая крыша представляет собой два ската в форме трапеций, соединённых в коньке, и две вальмы — торцевых ската в форме треугольников.

Для начала нужно вспомнить некоторые формулы из школьной программы алгебры. Это отношение длин сторон прямоугольного треугольника, выраженное через тригонометрическую функцию угла и теорема Пифагора.

Тригонометрические функции острого угла прямоугольного треугольника

Теорема Пифагора

Изобразим каркас стропильной системы в аксонометрическом виде:

Выполним расчёт основных элементов стропильной системы.

1. Рассчитаем длину центрального стропила вальм CD, которое является высотой равнобедренного треугольника (вальмы) и гипотенузой прямоугольного треугольника, высота которого равна высоте конька (CE = 2,5 м). Угол наклона вальмы α = 45°. Sin 45° = 0,71 (по таблице Брадиса).

Угол наклона крыши	tg α	sin α
5°	0,09	0,09
10°	0,18	0,17
15°	0,27	0,26
20°	0,36	0,34
25°	0,47	0,42
30°	0,58	0,50
35°	0,70	0,57
40°	0,84	0,64
45°	1,00	0,71
50°	1,19	0,77
55°	1,43	0,82
60°	1,73	0,87

Согласно тригонометрическому соотношению:

СD = CE / sin α = 2,5 / 0,71 = 3,52 м

2. Определим длину конька K. Для этого из предыдущего треугольника найдём длину основания ED, воспользовавшись теоремой Пифагора:

Длина дома: BL = 12 м.

Длина конька:

CF = 12 – 2,478 х 2 = 7,044 м

3. Длина угловых стропил CA также может быть получена из теоремы Пифагора для треугольника ACD. Половина ширины дома AD = 8 / 2 = 4 м, CD = 3,52 м:

4. Длина центральных стропил ската GF — гипотенуза треугольника, катетами которого являются высота конька H (CE) и половина ширины дома AD:

Промежуточные стропила скатов имеют ту же длину. Их количество зависит от шага и сечения брусьев и определяется по расчёту совокупной нагрузки, в том числе погодной.

Данные таблицы соответствуют атмосферным нагрузкам Московского региона

Шаг стропил, см	Длина стропил, м
Шаг стропил, см	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
215	100х150	100х175	100х200	100х200	100х250	100х250	—
175	75х150	75х200	75х200	100х200	100х200	100х200	100х250
140	75х125	75х125	75х200	75х200	75х200	100х200	100х200
110	75х150	75х150	75х175	75х175	75х200	75х200	100х200
90	50х150	50х175	50х200	75х175	75х175	75х200	75х200
60	40х150	40х175	50х150	50х150	50х175	50х200	50х200

Сравним максимальное, среднее и минимальное сечение бруса при длине 4,717 м (смотрим значения для 5,0 м).

При сечении 100х250 мм шаг составит 215 см. При длине конька 7,044 м число промежуточных стропил составит: 7,044 / 2,15 = 3,28 отрезков. Округляем в большую сторону — до 4. Число промежуточных стропил одного ската — 3 шт.

Объём пиломатериалов на оба ската:

0,1 · 0,25 · 4,717 · 3 · 2 = 0,708 м³

При сечении 75х200 мм шаг составит 140 см. При длине конька 7,044 м, число промежуточных стропил составит: 7,044 / 1,4 = 5,03 отрезков. Число промежуточных стропил одного ската — 4 шт.

Объём пиломатериалов на оба ската:

0,075 · 0,2 · 4,717 · 4 · 2 = 0,566 м³

При сечении 50х175 мм шаг составит 60 см. При длине конька 7,044 м число промежуточных стропил составит: 7,044 / 0,6 = 11,74 отрезков. Округляем в большую сторону — до 12. Число промежуточных стропил одного ската — 11 шт.

Объём пиломатериалов на оба ската:

0,05 · 0,175 · 4,717 · 11 · 2 = 0,908 м³

Следовательно, для нашей геометрии оптимальным с точки зрения экономики вариантом будет сечение 75х200 мм при шаге 1,4 м.

5. Для расчёта длин укороченных стропил ската MN опять придётся вспомнить школьную программу, а именно правило подобия треугольников.

Подобие треугольников по трём сторонам

Большой треугольник, который нам нужно усилить укороченными стропилами, имеет известные размеры: GF = 4,717 м, ED = 2,478 м.

Если укороченные стропила будут установлены с тем же шагом, что и промежуточные, их количество составит в каждом углу по 1 шт.:

2,478 м / 1,4 м = 1,77 шт.

То есть образуется два отрезка с одним укороченным стропилом в середине. Маленький треугольник будет иметь катет, в 2 раза меньше ED:

BN = 2,478 / 2 = 1,239 м

Составляем пропорцию подобных треугольников:

Исходя из этого соотношения:

При такой высоте сечение стропила принимаем по таблице — 75х125 мм. Общее количество укороченных стропил обоих скатов — 4 шт.

6. Определение длины укороченных стропил вальм (нарожников) выполняется так же из соотношения подобных треугольников. Так как длина центральных стропил вальм СD = 3,52 м, шаг между укороченными стропилами может быть больше. При AD = 4 м укороченных стропил с шагом в 2 м будет по одной с каждой стороны центрального стропила вальм:

(2 · 3,52) / 4 = 1,76 м

При такой высоте сечение стропила принимаем 75х125 мм. Общее количество укороченных стропил обоих вальм — 4 шт.

Внимание! В наших расчётах мы не учитывали свес.

Расчёт площади кровельного покрытия

Этот расчёт сводится к определению площадей трапеции (ската) и треугольника (вальмы).

Площадь трапеции и треугольника

Выполним расчёт для нашего примера.

1. Площадь одной вальмы при CD = 3,52 м и AB = 8,0 м, с учётом свеса 0,5 м:

S = ((3,52 + 0,5) · (8 + 2 · 0,5)) / 2 = 18,09 м²

2. Площадь одного ската при BL = 12 м, CF = 7,044 м, ED = 2,478 м, с учетом свесов:

S = (2,478 + 0,5) · ((12,0 + 2 · 0,5) + 7,044) / 2 = 29,85 м²

Суммарная площадь кровельного покрытия:

S_Σ = (18,09 + 29,85) · 2 = 95,88 м²

Совет! При покупке материала учитывайте раскрой и неизбежные потери. Материал, производимый элементами большой площади, для вальмовых крыш не самый оптимальный вариант.

рмнт.ру

конструкция, система, узлы, правила монтажа

Наслонная стропильная система – конструкция, применяемая при сооружении крыш зданий с промежуточными несущими стенами, опорными столбами или колоннами. Опирается она не только на стены снаружи, но и на внутреннюю центральную опору ( в некоторых случаях — на две).

Если говорить про использование, то наслонные стропила – самые распространенные для жилых частных домов, которые, как правило, имеют внутренние стены-перегородки.

Составные элементы наслонной системы: две стропильные ноги, нижние края которых опираются и закрепляются на наружных стенах (мауэрлате), а верхние – на горизонтальном коньковом прогоне. Прогон, в свою очередь, удерживается вертикальными стойками, упертыми в промежуточную стену.

Это классическая схема устройства наслонной системы, подходящая для двухскатной крыши. С односкатной крышей прослеживаются те же правила, но с иной реализацией. Стропила, входящие в стропильную систему, укладывают с опорой на противоположные несущие стены (выходит, что только на две опоры). Внутренняя перегородка здесь не нужна. По сути, ее функцию выполняет более высокая стена.

Для повышения несущей способности стропильной конструкции, в систему внедряют подкосы. Их наличие позволяет увеличить длину перекрываемых пролетов.

Для односкатных крыш возможно применение наслонных стропил без внедрения подкосов при пролетах до 4,5 м. Наличие подкоса увеличивает эту возможную длину до 6 м. Похожая тенденция прослеживается с двухскатными крышами. Двухскатная конструкция с одной промежуточной опорой используется для пролетов до 9 м. Установка подкосов увеличивает максимальную длину пролета до 10 м. А комбинация подкосов со схваткой (горизонтальной балкой, соединяющей пару стропильных ног) – до 14 м.

Существует несколько вариантов реализации наслонных систем, среди которых различают безраспорные и распорные конструкции с дополнительными поддерживающими подкосами, схватками, подстропильными балками.

Рассмотрим основные конструкции наслонных стропил.

Данный вид наслонных стропил не дает распор на внешние стены. Нивелирование распирающих нагрузок происходит, благодаря особому сочетанию креплений. Один край стропилины всегда закрепляют жестко, а второй – на скользящей опоре. Это дает отсутствие распора.

Жесткое крепление может означать, что узел закреплен, но допускается поворот балки в шарнире (одна степень свободы). Также существует жесткое защемление стропильной балки, при котором любые смещения невозможны (нулевая степень свободы).

Больше свободы дает скользящее крепление, которое позволяет стропильной ноге не только поворачиваться, но и смещаться горизонтально (две степени свободы).

Безраспорная конструкция характеризуется тем, что в ней всегда присутствует и жесткое, и скользящее крепление. Благодаря этому, под влиянием нагрузки, стропила изгибаются, не передавая распор на стены.

Варианты закрепления стропильных ног

Низ стропилины закрепляют жестко, верх – свободно (скользящая опора)

Нижний край стропилины крепят жестко к мауэрлату (одна степень свободы), путем врубки зубом. В другом случае применяют запил с фиксацией опорным бруском.

На верхнем конце стропилины делают горизонтальный пропил со скосом. Если врубка невозможна, то край стропильной ноги подшивают снизу обрезком балки и скрепляют с двух сторон монтажными пластинами. Крепление верхнего края стропилины к прогону выполняют по типу скользящей опоры. При этом прот

Разметка и установка накосных стропил

Размер накосного стропила

На виде сверху квадрат вальмы диагонально разрезается накосным стропилом. В нашем примере длина диагонали рассчитанная по теореме Пифагора составляет 1,414×2337 = 3305 мм.

Длины гипотенузы стропильного треугольника под накосным стропилом рассчитывается по графе 7 к 16,97 таблицы уклонов. Для треугольника с основанием 3,305 м она составит 3305×1,082 = 3576 мм (3,576 м).

Высота стропильного треугольника под накосным стропилом должна быть равной высотам треугольников, образованных центральным вальмовым и пограничными вальмовыми стропилами 3305×0,412 = 1362 мм.

Сечения накосных стропил

В чердачных крышах под укладку обрешетки выравнивается только верхняя часть накосных стропил. В мансардах обшивается внутренняя часть крыши, поэтому в плоскость с низом рядовых стропил выравнивается также нижняя часть накосных стропил.

Высота накосного стропила

В этом примере накосные стропила делаются спариванием двух досок 50×300 мм со скашиванием низа до плоскости низа рядовых стропил ската и вальмы.

Измерьте длину верхнего вертикального среза рядового стропила (289 мм). Шаблоном 7 к 16,97 разметьте верхнюю линию отреза на доске накосного стропила. Отложите на этой линии отрезок равный 289 мм. От конца отрезка постройте и измерьте перпендикуляр к кромке доски (267 мм). Этот размер выравнивает высоту накосного стропила с рядовыми.

Тот же результат получают математическим путем — умножением длины вертикального разреза на косинус угла наклона накосного стропила 289×cos22,42° = 267 мм.

Опорные скосы

Установите циркулярную пилу на величину опорного угла, округленно равному 21° и отрежьте скос вдоль верхней части доски. От нижней кромки полученного скоса отмерьте высоту стропила 267 мм, перенесите ее на обратную сторону доски. Отчеркните линию вдоль доски и срежьте второй скос под углом 21° параллельный первому. Получится заготовка с ромбовидным сечением с противоположно-параллельными плоскостями высотой 267 мм.

Верхний скос стропил

Разметку верхнего среза каждой половины спаренного накосного стропила делают фанерным шаблоном 7 к 16,97.

Отметьте линию вертикального отреза. Эта сторона окажется внутри при спаривании досок в стропило. Установите дисковую пилу на угол 45° и обрежьте доску по линии. Сделайте тоже со второй доской. При спаривании досок здесь получится двухсторонний скос плотно прилегающий в угол вальмы.

Опорный вырез (птичий клюв)

От нижней части скоса вертикального разреза измерьте и отметьте 3,576 м. Используя шаблон 7 к 16,97 от полученной точки отчеркните горизонтальную линию. Отмерьте на ней толщину обвязки стены 150 мм плюс зазор 5–10 мм на неровность стены. Отчеркните шаблоном вертикальную черту. Получилась разметка опорного выреза. Разрежьте доску по горизонтальной линии установив пилу на 0°. Установите пилу на 45° и сделайте вертикальный скошенный разрез заканчивая пиление ручной пилой.

Сборка и установка накосного стропила

Сбейте гвоздями две половины стропила и установите его. Если всё сделано правильно, то верх стропила плотно войдет в угол схождения вальмы, а «клюв» совпадет с углом наружных стен.

Диагональные стропильные ноги вальмовых крыш

Для того чтобы каркас вальмовой крыши или любой другой крыши с ендовами мог воспринимать внешние и внутренние нагрузки стропила необходимо монтировать направленными к внутренним и внешним углам стен. Такие стропила принято называть диагональными или накосными.

Чем накосные стропила отличаются от обычных

Накосные стропила имеют большую длину, чем обычные.

На них всегда опираются стропильные полуноги. Обычные стропила сами опираются на дополнительные элементы конструкции крыши.

Накосные стропила принимают нагрузку вполовину большую, чем обычные стропила. Это происходит даже тогда, когда используются кровельные материалы, имеющие небольшой вес (например, ондулин или ондувилла)

Почему накосные стропила делают спаренными

Как правило, диагональные стропила имеют длину большую, чем стандартная длина доски. По этой причине их делают спаренными.

Однако это не единственная причина. Спаривание досок в накосном стропиле решает сразу несколько задач:

Такая конструкция позволяет использовать доски того же размера и сечения, что и для обычных стропил.
При спаривании досок получается длинная необрезная балка.
Унифицируется типоразмер изготовленных стропил.

Как правильно срастить доски

Сращивание досок по длине производится таким образом, чтобы стыки получались на расстоянии не более 0.15 длины стропила от центра опор. Длину досок для изготовления накостных стропильных ног необходимо подбирать исходя из длины пролетов, то есть исходя из количества опор.

Например, для изготовления диагонального стропила для вальмовой крыши длиной 10 м кажется логичным использование 2 досок длиной по 5.5 м каждая с опорой посередине балки.

Однако расположение опоры посередине стропила не соответствует схеме приложения нагрузок. Исходя из нее опору следует устанавливать на расстоянии 1/4 пролета от верха стропила. В этом случае для нашего стропила логичнее использовать доски 7 и 4 м.

Как правильно установить опору под накосное стропило

Как правило, под накосную ногу устанавливают одну или две опоры.

Опоры представляют собой обычные подкос или стойку.

Стойка устанавливается на пол чердака через деревянную прокладку. Ширина прокладки должна быть больше сечения стойки не менее чем на 350 мм. Толщина – от 40 мм.

Под прокладку укладываются гидроизоляционные материалы. Для этой цели прекрасно подойдут пленки выпускаемые компанией Ондулин под торговым знаком Ондутис.

Подкосы устанавливаются под углом 45–53° к горизонтали и упирают нижней частью в лежень. Большая амплитуда угла установки подкоса объясняется тем, что основным является установка подкоса таким образом, чтобы он поддерживал стропила в точке максимального приложения нагрузок.

Особенности опирания диагональной стропильной ноги на конек

При наличии одного прогона посредине крыши диагональную стропильную ногу опирают на консоли прогона. Консоли выпускают сантиметров на 10–15 за подстропильную раму, лишнее потом проще отпилить, чем нарастить недостающее.
При наличии двух прогонов и стропил из досок, на прогоны устанавливается шпренгельная конструкция, состоящая из горизонтальной балки и стойки, на которую крепится верх накостных стропил.
При наличии двух прогонов и стропил из брусьев, в коньке к стропилам пришивают прибоину (коротыш доски толщиной не менее 5 см) и опирают на нее накосные стропила.

Как правильно установить накосные стропила в ендовах

Поскольку ендова является одним из самых ответственных мест крыши, мы посчитали необходимым отдельно рассказать о монтаже стропильных ног в ней.

Накосные стропила в ендовах устанавливают с обязательным подпором стойками, а в случае если это невозможно — подкосами.

В связи с тем, что в данном случае максимальная нагрузка приходится на нижнюю часть стропила точку опоры следует расположить там же. В этом случае угол наклона подкоса опертого на лежень получается слишком острым, что делает конструкцию недостаточно эффективной.

Избежать этого можно несколькими способами:

— опереть подкос либо опирают низом в угол стен;

— установить два подкоса (один от лежня, другой от угла стен) упирая их верхом друг в друга.

В случае, если установить опоры таким образом не представляется возможным, допускается пренебречь точкой максимальной нагрузки и установить один подкос от лежня с углом к горизонту 45–53°.

Этот вариант противоречит традиционным представлениям о точке подпора. Но не будем забывать, что введение под балку третьей опоры, делает ее неразрезной и двухпролетной, что увеличивает ее несущую способность. Так, что установки подкоса по последнему варианту, чаще всего, бывает вполне достаточным для обеспечения несущей способности всей наслонной стропилины удвоенного сечения. Такая схема тем более допустима, если на крышу будут уложены легкие кровельные материалы (например, ондулин или ондувилла)

устройство, чертежи, монтаж, план, расчет узлов

Четырехскатная крыша, при условии грамотного ее возведения, отличается не только презентабельным внешним видом, но и повышенной прочностью, которая позволяет ей эффективно противостоять атмосферным осадкам и сильному ветру. В данной статье мы расскажем о том, каково устройство стропильной системы четырехскатной крыши, рассмотрим разновидности таких каркасов, а также опишем подробный план работ по их возведению.

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Даже простая «коробка» под 4-х скатной крышей выглядит внушительно

Есть две основные разновидности 4-х скатной крыши: вальмовая и шатровая. Шатровая подходит для квадратных зданий, вальмовая — для прямоугольных. В шатровой кровле все четыре ската имеют вид треугольников и все они сходятся в одной точке — по центру квадрата.

Общее устройство шатровой крыши

Стропильная система четырехскатной крыши: устройство, чертежи, монтаж, план, расчет узлов

Классическая вальмовая крыша имеет два ската в виде трапеций, которые сходятся на коньке. Эти скаты располагаются вдоль длинной стороны прямоугольника. Два других ската — треугольники, которые примыкают к крайним точкам коньковой балки.

Устройство вальмовой кровли в общих чертах

При всем при том, что скатов в любом случае четыре, устройство и расчет этих крыш разный. Отличается и порядок сборки.

Полувальмовые

Вальмовая кровля встречается намного чаще — все-таки прямоугольных построек намного больше, чем квадратных. Есть еще несколько ее разновидностей. Например, полувальмовые — датская и голландская.

Полувальмовые крыши — датская и голландская

Они хороши тем, что дают возможность установить полноценные окна в вертикальной части боковых скатов. Это позволяет использовать подкровельное пространство как жилое. Конечно, по сравнению с полноценным вторым этажом, жилой площади получается меньше, но и затраты на постройку тоже не настолько велики.

Угол наклона скатов и высота крыши

Угол наклона четырехскатной крыши определяется исходя из снеговых и ветровых нагрузок в вашем регионе. Чем выше снеговые нагрузки, тем выше надо поднимать конек — чтобы скат был круче и снег в больших объемах не задерживался. При сильных ветрах, наоборот, конек опускают пониже — чтобы уменьшить площадь скатов и, следовательно, ветровую нагрузку.

Еще при выборе угла наклона скатов кровли ориентируются на эстетические и практические соображения. С эстетикой все более-менее ясно — здание должно смотреться пропорционально. А лучше оно выглядит с достаточно высокими крышами — 0,5-0,8 высоты первого (или единственного) этажа.

Один из вариантов стропильной системы полувальмовой крыши

Практические соображения могут быть двух толков. Первое, если подкровельное пространство планируется использовать как жилое, обращают внимание на площадь, которая будет комфортной для использования. Более-менее комфортно находится в помещении с высотой потолков от 1,9 м. Да и то, это для людей среднего роста. Если ваш рост выше чем 175 см, планку придется поднимать.

С другой стороны, чем большую высоту будет иметь крыша, тем больше потребуется материалов на ее изготовление. И это второй практический аспект, который необходимо учесть.

Есть еще один момент, который стоит принимать в расчет: у кровельных материалов есть минимальный и максимальный угол уклона, с которым это покрытие может «работать». Если у вас есть определенные предпочтения по виду кровельного материала, учтите и этот фактор. От этого зависит на какую высоту должна быть поднята стропильная система четырехскатной крыши (относительно стен).

Стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа

Если делают четырехскатную крышу, чаще всего это вальмовая кровля. О ней и поговорим для начала. Центральная часть стропильной системы один в один повторяет систему двускатной кровли. Система также может быть с наслонными или висячими стропилами. Висячие стропила устанавливаются «по месту» — на крыше, для такой работы достаточно двух человек. Наслонные стропильные фермы, в виде треугольников, можно собрать на земле, а затем, готовые, поднять и установить. В этом случае работы на высоте меньше, но, чтобы поднять и установить готовые фермы, нужна либо техника (кран), либо бригада из четырех и более человек.

Стропильная система вальмовой крыши с наслонными стропилами

Основные отличия стропильной системы вальмовой крыши в тех местах, где стропила укорачиваются (стропильные полуноги) и формируются вальма — треугольные скаты. Тут устанавливаются диагональные стропила, которые также называют накосными. Они опираются на наружные или внутренние углы здания, имеют большую длину, чем обычные стропильные ноги. На диагональные стропила надо обратить особое внимание, так как на них приходится полуторная нагрузка (если сравнивать с соседними стропилами). Поэтому угловые стропильные ноги делают усиленными — собирают из двух досок, срастив их по ширине при помощи гвоздей. Также для поддержки диагональных стропильных ног устанавливаются дополнительные стойки и укосы, которые называют шпренгельным блоком.

Стропильная система четырехскатной крыши: устройство вальмовой кровли

Еще стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа отличается тем, что мауэрлат укладывается по периметру здания, а не только по длинным сторонам коробки. Это понятно — стропила располагаются по периметру, а не только по двум сторонам, как в двускатной кровле.

Мауэрлат — элемент кровельной системы здания. Представляет собой брус или бревно, уложенное сверху по периметру наружной стены. Служит крайней нижней опорой для стропил.

Диагональные стропила

Как уже говорили, накосные (угловые) стропила несут повышенную нагрузку: от укороченных стропил боковых скатов и от вальм. К тому же, длина диагональных стропил вальмовой крыши обычно превышает стандартную длину пиломатериалов — она больше 6 метров, поэтому их делают срощенными и сдвоенными (спаренными). Этим решается сразу две задачи: получаем балку нужной длины, увеличиваем ее несущую способность. Две спаренные доски выдерживают большие нагрузки, чем цельный брус того же сечения. И еще один момент: срощенные балки для накосных стропил делают из того же материала, что и обычные стропильные ноги. Это дешевле, да и вам не нужно искать специальный материал.

Как спаривать стропила из досок

Если используются срощенные балки, диагональные стропила, как правило, страхуют установкой подкосов и/или шпренгелей (стоек).

Если длина балки до 7,5 м, достаточно одного подкоса, который упирается в верхнюю часть балки.
При длине от 7,5 м до 9 м, устанавливают дополнительную стойку или шпренгель. Эти подпорки ставят внизу, на 1/4 длины стропила.
При длине наклонного стропила более 9 метров, нужна третья, промежуточная опора — стойка, которая подпирает середину прогона.

Шпренгель — особая система, которая состоит из балки, опирающейся на две примыкающие наружные стены. На эту балку опирается стойка, подпертая с двух сторон укосами (укосы ставят при необходимости).

Шпренгельные балки поддерживают диагональные стропила

Шпренгельную ферму обычно не считают, а делают из тех же материалов, что и стропильную систему. Для самой балки 150*100 мм, стоек — 100*100 мм, для укосов — 50*100 мм. Это может быть брус подходящего сечения или срощенные балки.

Опирание накосной стропильной ноги

Диагональные строплиьные ноги верхним концом опираются на коньковый брус. Точное исполнение этого узла зависит от типа системы и количества прогонов.

Если прогон один, консоли делают длиннее подстропильной рамы на 10-15 см. Если такой выпуск слишком большой, его затем подрезают. Но делать короче не стоит — доращивать намного сложнее и дороже. В эту точку будут опираться накосные диагональные ноги.

Узел опирания диагональных стропильных ног с одним коньковым прогоном

Стропила подрезают под нужным углом, стыкуют на консоли. Крепят при помощи гвоздей. Усилить соединение можно при помощи металлических накладных пластин.

Если коньковых пролетов два (делают, если планируется жилое помещение мансардного типа), способ соединения зависит от материала, из которого делают стропила:

Если используется срощенные доски, необходим шпренгель, который опирается на выносы коньковых прогонов. Диагональные стропила подрезаются и опираются на шпренгельную стойку.
Если использован брус, в месте опирания устанавливается прибоина — кусок доски толщиной не менее 50 мм. Доску крепят при помощи гвоздей к двум прогонам, а к этой доске уже — стропильные ноги, которые будут образовывать вальма.

При наличии двух коньковых балок

Нижняя часть накосных стропильных ног подрезается горизонтально и крепится к мауэрлату или доске обвязки. Для большей надежности узла можно установить дополнительную косую балку и к ней зафиксировать угловую балку (на рисунке ниже).

Крепление накосного стропила к мауэрлату

Крепление — гвоздями с двух сторон, при необходимости можно дополнительно зафиксировать проволочными скрутками или хомутами.

Как крепить нарожники и полуноги

К установленным диагональным стропильным ногам с одной стороны крепятся укороченные стропила боковых скатов (называют еще полуноги), с другой — нарожники — стропила, образующие вальма. Их надо располагать с таким расчетом, чтобы места стыков не совпадали. Иногда для этого приходится менять расстояние между нарожными стропилами (лучше — в сторону уменьшения шага).

Чтобы не считать размеры балок, можно воспользоваться таблицей

Обычно укороченные стропила подрезают и крепят 2-3 гвоздями с двух сторон. Такого крепления достаточно в большинстве случаев. Но, если хотите сделать «правильно», под каждую стропилину надо делать «врубку» — выемку не более чем на половину толщины балки. Стропила подрезают, устанавливают в нужное положение, обводят на балке нужный контур (получается неровная трапеция из-за разных углов соединения). По полученному контуру вырезают выемку, в которую заводят полуногу, после чего крепят гвоздями с двух сторон. Это сложный узел, да и делать его долго. Зато несущая способность такого соединения намного выше. Есть и другой вариант, который по исполнению в разы проще, а по надежности мало отличается.

Способы крепления

Оптимальным способом крепления нарожников и полуног к накосной балке можно считать их крепление на гвозди с дополнительной установкой черепных брусков (см. рисунок выше). Для этого используется брус сечением 50*50 мм, который прибивается по нижнему краю балки между закрепленными стропилами. В таком варианте балка становится двутавровой, что намного повышает ее упругость, увеличивается несущая способность.

Как крепить нижние концы стропил

Способ крепления нижних концов стропил зависит от того, какого типа стропильная система четырехскатной крыши выбрана — с висящими или наслонными стропилами, какая именно схема использована. Система со скользящими стропилами (обычно применяется для зданий, которым противопоказаны распорные нагрузки — деревянным, каркасным, из легкого бетона) реализуется при помощи специальных металлических креплений. Они состоят из двух частей. Одна устанавливается на закладную доску, вторая — на стропила. Между собой они соединяются подвижно — при помощи длинной прорези или пластины.

Скользящее крепление для стропил

При таком устройстве, при изменении нагрузки, кровля «отыгрывает» — стропила движутся относительно стен. Распорные нагрузки отсутствуют, вся масса кровли и осадков передается на стены вертикально вниз. Такое крепление позволяет компенсировать неравномерные нагрузки, которые возникают при сложном устройстве кровли (с примыканиями в виде буквы Г или Т).

Жесткое крепление может быть сделано по-разному — с вырезом под мауэрлат/обвязочную доску или с подшивным опорным бруском. Крепление обычно при помощи гвоздей, усиливать его можно металлическими пластинами и уголками.

Несколько вариантов крепления стропил к мауэрлату

Соединение с вырезом делают если четырехскатная крыша с выпуском — свесами. Обычно свесы довольно большие и, чтобы не покупать длинные балки, их доращивают — добавляют доски, которые прибивают гвоздями насквозь к нижней части балок. Это позволяет сделать свесы настолько длинными, насколько вам хочется без большого перерасхода на материалы.

Датская полувальмовая крыша

Стропильная система четырехскатной крыши датского типа отличается от классической вальмовой. Отличие в оформлении вальма — тут, на некотором расстоянии от конька, набивается опорная доска толщиной не менее 5 см. К этой доске крепятся диагональные сдвоенные стропила. Насколько низко опускать опорную доску — ваш выбор. Но, чем ниже будет опущена доска, тем меньший угол будет иметь этот скат, и тем хуже будут сходить осадки. При большой площади полувальма, придется считать нагрузку и подбирать толщину стропил.

Зато низко опущенная опорная доска позволяет поставить горизонтальное окно достаточной площади. Это выгодно, если под вальмовой четырехскатной крышей будет расположено жилое помещение.

Чтобы прибоина (доска, соединяющая две противоположные стропильные ноги) от нагрузок, направленных вниз, не изгибалась, устанавливается коротыш — отрезок такой же доски, который прибивается к стойке, подпирающей коньковый брус. Такие же упоры делают и на краях прибоины, хорошо закрепив коротышы гвоздями (шаг установки — в шахматном порядке через 5-10 см).

Стропильная система четырехскатной крыши: датской полувальмовой

При таком устройстве необходимо усиление точек крепления наслонных стропил, так как нагрузка с них передается на крайнюю пару стропильных ног. Применяют два способа усиления:

Крайние стропила делают сдвоенными.
Устанавливают подкосы из сдвоенных досок. Нижняя часть подкоса упирается в лежень или стойку. Крепятся они гвоздями, места соединений усиливают установкой обрезков досок.

Если дом имеет прямоугольную форму и вальма не слишком широкие, можно либо установить подкосы, либо сделать крайние стропила из сдвоенных балок. В остальном стропильная система четырехскатной крыши полувальмовой датского типа собирается точно также, как описанная выше.

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши:
собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.

Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.

Испытания прошли успешно

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.

разметка и распил накосных стропил

Прежде чем начинать размечать накосные стропила для вальмовой крыши, необходимо обзавестись инструментом для разметки. Этот инструмент легко сделать самостоятельно из обрезков доски.

Лекало для разметки накосных стропил в вальмовой крыше

Начинайте с куска доски сечением 25х100мм и длиной 60 см или фанеры тех же размеров. Например, если накосное стропило будете делать из доски 5×20, то для лекала используйте 2,5×20 см. Используйте маленький плотницкий угольник или карксный угольник, чтобы чертить линии распила у конька и врубки «птичий клюв».

Если вы используете маленький стропильный угольник, на котором по гипотенузе нанесены метки угла наклона крыши 4, 6, 8 и т.д. (или углы в градусах), расположите его на доску, совместив прямой угол с верхней точкой стропила и соедините точки,

Если вы используете большой угольник для разметки каркаса, то установите его короткую сторону («язык») на метке 4 и длинную сторону («бритву») на метке 17 на одном из ребер доски и проведите линию вдоль «языка» для вертикального распила. Передвиньте угольник вниз по лекалу и начертите вторую вертикальную линию для распила линии каблука врубки «птичий клюв».

Высота над обвязкой (ВНО) у врубки «птичий клюв» для накосного стропила, перед тем как оно будет опущено, такая же как и у обычного наслонного стропила. Возьмите наслонное стропило и отмерьте вниз от верхнего ребра вдоль вертикальной линии к линии посадки «птичьего клюва». Перенесите это расстояние на вертикальную линию каблука врубки «птичий клюв» на лекале. В этой точке, положите один конец маленького стропильного треугольника (или «язык» большого треугольника) вдоль вертикальной линии и начертите линию уровня осадки перпендикулярно вертикальной линии.

Ниже «птичьего клюва», отпилите 15 см нижней части лекала до ширины наслонного стропила. Лекало может быть использовано для разметки свесов стропил, чем размечать каждое стропило по отдельности, с использованием рулетки и мелка.

Прибейте рейку 2,5×5 на верхнее ребро лекала, оставляя контрольную метку «птичьего» клюва видимой сверху.

Распил накосного стропила у линии конька вальмовой крыши

Если у стропил двускатной крыши нужно делать распилы у линии конька одинаковыми, то в вальмовой крыше нужно ещё делать двойные распилы накосных стропил.

Разметка и распил нарожников для вальмовой крыши

Нарожники обычно изготавливаются из доски того же сечения, что и обычные наслонные стропила. Существуют несколько способов разметки нарожников для распила. Поставьте нарожники аналогично стойкам фронтона, как показано на рисунке выше. Начинайте с максимальной длины, не укороченного наслонного стропила. Затем, вы должны посчитать общую разницу, которая является стандартной разницей в длине между нарожниками. Эта информация может быть найдена в книге с таблицами для стропил. Для наклона крыши 4 к 12 (18,5°) с шагом между осями стропил 40 см, общая разница составит 42 см (см. таблицу ниже). Если шаг стропил 60 см, то общая разница составит 63 см.

Первый комплект нарожников, самый длинный, будет короче обычного наслонного стропила на эту общую разницу. Посмотрите в чертежах сколько комплектов нарожников нужно для каждого пролета и положите это количество рядом с наслонным стропилом. Для прямоугольного здания с четырьмя накосными стропилами, вам понадобятся доски для четырех комплектов нарожников (то есть всего 8). Затем, расположите доски комплект за комплектом, используя для этого доски, которые короче предыдущего комплекта на приблизительно 30 см. Выровняйте концы уложенных для нарожников досок по стороне будущих свесов.

Нарожники должны иметь свес такой же длины, как и у наслонных стропил, поэтому отмерьте от выровненных концов досок эту длину и проведите линию через рёбра всех досок и пометьте линию распила «каблука». Свесы стропил отпиливают по длине после установки, поэтому оставьте их, по крайней мере, на 5-7 см длиннее, чем это нужно.
Потом, от вертикальной линии распила соединения с коньком не укороченного наслонного стропила, отложите назад общую разницу для первого комплекта нарожников.
Укоротите этот комплект на половину ширины стропила под углом 45° (3,5 см для 5х доски), и
проведите линию через верхние ребра нарожников в этом комплекте.
Поставьте диагональную стрелку, указывающую направление бокового распила для каждой пары нарожников в комплекте, которые будут прибиваться к противоположным сторонам накосных стропил.
Отмерьте вниз общую разницу между нарожниками для следующего комплекта, и далее аналогично.

Используя лекало для наслонных стропил, разметьте вертикальный боковой распил и «птичий клюв». Так как нарожники идут парами, вертикальный распил для стыковки с накосным стропилом размечается на противоположных сторонах досок для стропил.

Сделайте распил и сложите нарожники в соответствующий штабель, чтобы их можно было перенести к углам и положить на потолочные лаги. Короткие нарожники прибиваются к двойной верхней обвязке гвоздями 90 мм, забитыми через боковой распил.

Некоторые опытные плотники выработали экономный способ распила нарожников. Они делают один вертикальный распил и получают два нарожника. Это делается из достаточно длинных досок для длинного и короткого нарожника. Разметьте самый длинный нарожник с «птичьим клювом» на верхнем ребре доски и самый короткий — с птичьим клювом на нижнем ребре, как показано на рисунке выше.

РАЗДЕЛЫ КНИГИ ЛАРРИ ХОНА «ОЧЕНЬ ЭФФЕКТИВНЫЙ ПЛОТНИК»

Стропильная система четырехскатной крыши: вальмовой, шатровой

Главная » Крыша » Как сделать 4-х скатную крышу: устройство, узлы

Дома с четырехскатными крышами нравятся многим. Несмотря на то что они требуют больше всего материалов, а значит, и больше всего денег, они популярны. Во-первых, потому что придают даже простой «коробке» более интересный вид. Во-вторых, потому что прочны и надежны. И пусть стропильная система четырехскатной крыши одна из самых сложных, ее можно разработать и сделать своими руками.

Виды четырехскатных крыш

Содержание статьи

Четырехскатные крыши — самые дорогие и сложные в устройстве. Но, несмотря на это, они были и остаются популярными. А все из-за того, что выглядят они привлекательнее всех остальных типов кровли, имеют высокую механическую прочность, хорошо сопротивляются ветровым и снеговым нагрузкам. Дом с четырехскатной крышей или даже беседка, выглядят «солиднее» чем с любой другой.

Даже простая «коробка» под 4-х скатной крышей выглядит внушительно

Общее устройство шатровой крыши

Устройство вальмовой кровли в общих чертах