Расчет вальмовой крыши: минимизируем затраты и отходы
Объемная и архитектурно выраженная вальмовая кровля неспроста становится день от дня популярнее. Даже самые простоватые проекты преображаются, если выбрать именно этот вид крыши. Но нужно быть готовым к определенным сложностям, ведь у такой структуры немало особенностей!
Ведь неспроста среди строителей существует убеждение, что в процессе такой крыши идет серьезный перерасчет кровельного материала и древесины для стропил.
На самом деле, чтобы этого не произошло, мы научим вас производить точный расчет вальмовой крыши и запасаться кровельным материалом так, чтобы излишек потом осталось немного.
Что собой представляет вальмовая крыша?
Итак, так что же собой представляет стропильная система вальмовой крыши? Это четырехскатная конструкция, т.е. таковая, какая имеет четыре плоскости. Такая крыша куда сложнее двускатной, зато прочнее и надежнее в эксплуатации. Да и вид у нее во всем мире признан как один из самых удачных и эстетичных.
Вот главные преимущества такой конструкции:
- Благодаря наличию треугольных торцевых скатов в вальмовой крыше можно устанавливать обычные мансардные окна.
- Ввиду отсутствия острого выступа у вальмовой крыши более высокая стойкость к разным атмосферным явлениям.
- Вальмовая крыша считается экономичной – благодаря тому, что у нее нет фронтонов.
- Временные деформации такой крыши сведены к нулю – все благодаря ее особой конструкции.
- Утепление такой крыши значительно проще, чем двускатной (нет все тех же проблемных фронтонов).
- Большая стойкость к ветровым нагрузкам местности – благодаря низким углам наклона.
- Возможность легче и проще переоборудовать чердачное помещение в удобную мансарду. А это уже ценное увеличение жилой площади дома.
Из недостатков выделим основной: стропильная система вальмовой крыши сложнее, чем у обычной, а потому монтаж ее вам обойдется дороже, хотя вы и сэкономите на кирпичной кладке.
Архитектура кровли
Специалисты рекомендуют использовать для сооружения вальмовой кровли надежные прямоугольные брусья хвойных пород. Придать устойчивость всей конструкции можно при помощи дополнительных стальных элементов. Кроме стропил, конструкция состоит из:
- Прогона;
- Мауэрлата;
- Ригелей;
- Стоек и подкосов;
- Шпренгелей;
- Лежени.
Нижней опорой стропил является мауэрлат. Параллельно ему должен быть расположен прогон, который также выполняет роль опоры. Для конструкций с многопролетностью используют подкосы и стойки. Справиться с распорами помогут ригели и шпренгели.
Опорой для стоек и подкосов является лежень
Все это элементы из древесины, поэтому следует особое внимание обратить на их влажность. Напомним, что она не должна превышать 22%
Если сооружение кровли переносится, а материал уже закуплен, нужно побеспокоиться о защите древесины от влаги и сырости.
Давайте рассмотри ошибки, которые часто встречаются. Ведь именно на ошибках люди учатся. А в строительстве лучше с ними не встречаться. Самая распространенная ошибка — расчет стропильной системы вальмовой крыши без замеров самого дома. С этой проблемой сталкиваются даже опытные мастера.
Поэтому вооружаемся уровнем и рулеткой и проверяем высотные отметки, параллельность стен, диагонали и составляем обмерный план, высчитываем квадратуру. Поверьте, вы найдете неточности. Их можно исправить таким способом:
- Недочеты в параллельности можно исправить мауэрлатом (только небольшие).
- Прокладки помогут исправить незначительную неровность стен.
- Если же разница значительная, то ее можно исправить дополнительными элементами стропильной системы. Они обязательно должны входить в расчет четырехскатной крыши.
Многие специалисты советуют не останавливаться на изготовлении двухмерного чертежа. Лучше подготовить объемную модель, которая вам даст четкое представление о будущей крыше. И вы сразу же сможете понять все ли вам нравиться, или лучше что-то исправить.
Виды вальмовых стропильных систем
Типы конструкций стропильных систем крыш — схемы
- Наслонная.
- Висячая.
Первый вариант считается наиболее приемлемым. Такой тип стропильной системы для вальмовой кровли подразумевает наличие дополнительной опоры под коньком. Для этого в доме должна быть несущая стена, расположенная посередине строения. На нее устанавливают опорные балки, на которые монтируют коньковый пролет. Такая конструкция более прочная. В ней стропильные пары упираются не только на мауэрлат, но и на коньковый пролет.
В случае если осевой несущей стены нет, то применяют висячую систему. Тут стропила сверху крепятся друг к другу, а снизу упираются в мауэрлат. Такой тип системы используется для небольших домов, когда длина одного ската не превышает шести метров. Но в случае вальмовой крыши лучше все-таки использовать наслонную систему стропил. Это поможет избежать проблем при монтаже и дальнейшей эксплуатации.
Виды конструкции вальмовой крыши
Итак, давайте разберемся, каких типов и подтипов сегодня строят вальмовые крыши:
- Вальмовая. Это традиционная четырехскатная крыша с треугольными скатами со всех торцевых сторон.
- Крыша, у которой вальма не доходит до карниза, называется полувальмовой.
- Шатровой называют вальмовую крышу, у которой одинаковые треугольники соединены вместе одной верхней точкой. К слово, когда-то на Руси поголовно строили именно такие крыши.
- Крестообразная вальмовая крыша – более редкий вид ввиду дороговизной исполнения и высокой трудоемкостью работ. Обычно ее строят на домах со сложной планировкой или отдельно только над входными дверьми.
Разобраться подробнее вам поможет наша схема:
Как мы уже говорили, если вальма не доходит до карниза, кровля называется полувальмовой. Как раз в этих местах ставят слуховые окна, чем полностью решается проблема необходимости в наклонных мансардных окнах. Но по сложности и по стоимости сооружения полувальмовая крыша выше других.
Самый простой пример вальмовой крыши (вполне эстетичный, заметим), это крыша треугольной формы. Все скаты здесь имеют одинаковый размер, и все углы равнозначны. Если вам подходит такая высота и конструкция, тогда отдайте предпочтение именно этому варианту – вы избежите множества подводных камней и нюансов!
Единственный момент: вальмовая крыша в ее классическом варианте плоха тем, что у нее нет вертикальных плоскостей и мансардные или чердачные окна приходится располагать на наклонных стенах. В итоге такие элементы становятся самыми незащищенными в плане протечек во время дождя.
Конёк и определение рациональных углов наклона скатов
Для расчётов разных форм кровли используется такая величина как размер конька. Под этим названием понимается верхнее, горизонтально расположенное ребро конструкции, которое образовалось при пересечении двух скатов кровли (наклонных плоскостей).
Конёк есть на всех видах крыш, кроме шатровых и купольных.
Если конструкция простая двухскатная, то он один, если же сложная – то коньков образуется от двух и более. На коньковые прогоны при возведении кровли опираются стропильные ноги, а исходя из того, какой кровельный материал выбран для окончательного покрытия, выбирается и основа конька.
Знать, как рассчитать высоту крыши правильно, нужно и для сооружения надежной и прочной конструкции, а также для того, чтобы спрогнозировать предварительные затраты на строительство, и запланировать бюджет. В вычислениях рационального угла наклона учитывают материал, из которого решено выложить кровлю: одни кровельные покрытия могут быть уложены под углом до 90 градусов, а другие – только от 15 до 60 градусов.
Подбирая, с каким наклоном плоскостей выбрать крышу для своего дома, необходимо принимать в учет функциональность, общий внешний вид полученного в итоге сооружения (ведь вы захотите получить эстетичное строение) и климатические условия. Как показывает практика, для европейских стран идеальным решением можно назвать угол в 35-40 градусов.
Виды кровельных покрытий
Определяя тип кровли и кровельный материал, всегда берут во внимание значение угла наклона ската. В случае с вальмовой конструкцией крыши есть возможность не так пристально обращать внимание на этот параметр, ведь к ней подойдет практически любой кровельный материал
Типы покрытий:
- Черепица. У такого вида кровельного материала, которой часто применяется в устройстве четырехскатной крыши вальмового типа, существует множество разновидностей. Бывает черепица из цемента, из керамики, битумная разновидность, которую иначе называют мягкой черепицей и из металла.
- Шифер. Разновидности шифера применяются к устройству кровли вальмового типа все без исключения. Однако, при выборе этой разновидности материала, многое зависит от необходимости сооружать чердачное помещение жилого типа или мансарду. В этом случае лучше не использовать металлический шифер (металлический профилированный листовой материал), он не может создать комфортную атмосферу в помещении под крышей. Для покрытия вальмовой крыши, под которой находится жилое помещение лучше использовать еврошифер. Состав материала – это стеклоткань и пропитка из битума, благодаря которым кровле обеспечивается надежность и хорошие теплоизолирующие свойства.
- Vip покрытие. Такое покрытие – идеальное решение для кровли. Его можно поставить в один ряд со сланцевой разновидностью черепицы, камышитовой кровлей, которые придают величественный вид дому, особенное, если ими покрыта вальмовая крыша. Минус в этом случае только один – дороговизна материалов, но относительно других качеств и свойств vip материалы изготовлены на высшем уровне.
Виды кровельных покрытий
Расчет стропильной системы и обрешетки
Самым важным и сложным является расчет стропильной системы. Выполнить его своими руками придется в первую очередь. От этого будет зависеть прочность и длительность эксплуатации всей кровли. Именно на стропила припадает основная нагрузка кровельного пирога, атмосферных осадков и ветра. Во время расчета потребуется определить оптимальное сечение стропильных ног и их шаг, то есть расстояние между стропилами в готовом каркасе вальмовой кровли. Что касается обрешетки, то здесь выясняют те же параметры, связанные с сечением и шагом элементов.
Приступая к расчетам надо учесть, что длина ноги стропила и расстояние между ними взаимосвязаны. В помощь застройщику есть специальная расчетная таблица, откуда можно взять важные данные.
Вдобавок таблица отображает оптимальное сечение заготовок при определенном размере и шаге стропил. Если выясняется, что по таблице необходимы пиломатериалы большого сечения, а они дорого стоят, можно прибегнуть к строительной хитрости. Берут несколько заготовок меньшего размера и сечения и просто сращивают их. Это, кстати, не противоречит строительным нормам.
Расчет обрешетки вальмовой кровли зависит от выбранного покрытия. Чем жестче кровельное покрытие, тем реже шаг обрешетки. Под мягкую кровлю монтируют сплошную обрешетку из фанеры или ОСБ. Для металлочерепицы укладывают разреженные элементы сечением 32х100 мм.
Совет! Расчет обрешетки лучше производить после точного решения, чем будет покрыта вальмовая крыша.
Часто допускаемые ошибки при расчете крыши
Многие даже опытные мастера, делая расчет вальмовой крыши, начинают сразу составлять чертеж и подробный план, что крайне неверно. За этими действиями скрывается основная ошибка – отсутствие замеров коробки здания
Общие размеры, конечно же, есть, но мало кто уделяет внимание стенам. Со стороны они кажутся ровными с идеально прямыми углами
А вот если взять и выполнить своими руками дополнительные точные замеры, то можно найти много невидимых погрешностей даже на новом доме. Игнорирование их приведет к тому, что составленный чертеж крыши будет содержать неверные размеры некоторых узлов. Эти ошибки помешают правильно смонтировать первые опоры.
Прежде чем сделать расчет четырехскатной кровли надо взять уровень, рулетку, строительный шнур и произвести новые замеры. С помощью шнура и рулетки между противоположными углами замеряют диагонали, уровнем проверяют высотные отметки стен. Хотя малые неточности, но они все равно будут и их надо исправить:
- Не параллельность стен коробки выравнивают за счет правильного расположения мауэрлата.
- Малую погрешность высоты каждой стены исправляют подкладками под мауэрлат.
Если, на удивление, выполненные своими руками контрольные замеры показали большие погрешности, в расчет и чертеж необходимо внести дополнительные элементы каркаса крыши для исправления недочетов.
Важно! Двумерный чертеж каркаса кровли создает ошибочное видение конструкции. Чтобы иметь полное представление о будущей крыше, необходимо создать самостоятельно объемную ее модель.. По разработанной модели проще определить, нравится конструкция или нет
На этапе проектирования еще можно что-то изменить. В дальнейшем это будет невозможно.
По разработанной модели проще определить, нравится конструкция или нет. На этапе проектирования еще можно что-то изменить. В дальнейшем это будет невозможно.
Совет! Подыскивая в интернете готовый чертеж под определенные размеры коробки дома, не следует брать подробные схемы со сложными формулами и латинскими обозначениями. Их сможет понять только специалист.
Для лучшего представления процесса строительства четырехскатной крыши на фото можно увидеть мастер-класс, где показаны все основные узлы и этапы их возведения.
Инструменты для строительства вальмовой крыши
Конструкция крыши и способы обустройства узлов определяют набор инструментов, которые следует подготовить до начала работ.
Для работы с деревом пригодится: уровень, ножовка, молоток, рулетка, разметочный шнурок, степлер.
Для работы с металлическими конструкциями понадобятся электродрель, клепальщик, ножницы просечные.
Инструмент и расходные материалы должны быть подготовлены заранее, т.к. сложный монтаж стропильной системы вальмовой крыши предполагает большое число запилов и установки гвоздей.
Чтобы упростить замеры и иметь возможность делать все детали одинакового размера, мастера советуют заменить рулетку замерной рейкой. Измерительную рейку делают из фанеры шириной в 50 мм, на которую наносят основные размеры.
Как определить угол наклона?
Для вычисления угла наклона в расчёт берут материал кровли:
не менее 22 градусов для шифера (иначе – вода попадёт в зазоры);
металлочерепица – не менее 14 градусов (в противном случае листы сорвёт сильным ветром);
профилированный настил – не менее 12 градусов;
битумочерепица – не более 15 градусов (при превышении слезание элементов с крыши, ибо закрепляются они на мастике).
Рулонные материалы – угол в 3-25 градусов. Параметр определяется количеством слоёв: чем их больше, тем выше угол наклона. При повышении угла наклона чердак увеличивается в объёме, а с ним и количество материалов, затраченных на возведение крыши.
Можно вместо крыши установить толстое перекрытие –и покрыть его битумом. В этом случае перекрытие отбортовывается на небольшую высоту со всех сторон по периметру. В любом месте бортика просверливается отверстие для стока воды, в которое вводится водосток. Тогда и крыша не нужна как таковая – чердак будет полностью отсутствовать. Но такое решение имеет ряд недостатков, один из которых – образование толстого слоя ряски и водорослей на рубероиде, выполняющем роль мощной гидроизоляции. К тому же зимой там будет скапливаться снег и лёд. Летом это перекрытие будет перегреваться, отчего в доме будет очень жарко.
Разберемся, как рассчитывается угол ската.
Для треугольника чердака в разрезе вычисляется тангенс острого угла, на который и наклоняются стропила, обрешётка и кровля. Этот тангенс равен отношению высоты кровли к полудлине основания (перекрытия). Число должно получиться равным менее единицы.
Арктангенс («обратный тангенс») полученной величины в сумме даёт угол в радианах, который переводится в градусы (радиан равен приближённо 57 градусам).
Угол наклона крышного настила (стропила, обрешётка и кровля) может быть вычислен и экспериментально. Некоторые мастера оценивают данную величину лишь по теореме Пифагора и общим рекомендациям к углу наклона, располагая конкретными досками (например, 6-метровыми) для балок и стропил. Иногда бывает, что строительство дома – начиная с закладки фундамента – происходит в соответствии с длиной заранее купленных досок и/или бруса, идущих на стропильную систему и имеющихся в данный момент в продаже. То есть квадратура дома, если позволяет площадь участка, рассчитывается с крыши (стропильной системы), под будущие стропила которой и подгоняется закладка фундамента и выкладка стен. Это делают, чтобы не тратить лишнее время на перерасчёт и лишнее пиление/сращивание досок, а сразу же изменить проект должным образом, не подгоняя крышу под него.
Преимущества и недостатки
Здание с такой кровлей притягивает внимание оригинальным обликом. Ее конструктивные характеристики дают возможность обустроить чердачное помещение или мансарду
Кроме того, крыша обладает следующими преимуществами:
- Отличная защита фасадной части от дождя и града. Строение конструкции позволяет сделать крупные свесы.
- Невысокая подверженность искривлениям и иным нарушениям формы за счет жесткости угловых ребер.
- Из-за отсутствия стоячих стенок торцов конструкция слабо сопротивляется воздушным потокам, поэтому меньше вероятность разрушений и деформаций при сильных осадках и ветрах. Ее рекомендуют ставить в районах с ветреной или нестабильной погодой.
- Благодаря большой скатовой площади кровля прогревается равномерно, что хорошо отражается на микроклимате жилища.
Монтаж обрешетки
При устройстве обрешетки следует учитывать плотность ее настила, сечение выбранной доски и последовательность создания гидро- и теплоизоляционного слоя. Это отдельные большие темы, требующие всестороннего освещения, поэтому в рамках данной статьи следует учесть:
расположение досок или планок обрешетки на углах кровли (по диагональным стропилам) должно совпадать;
количество, сечение и способ установки обрешетки зависит от выбора кровельного материала и изолирующих слоев;
устройству обрешетки следует уделять не меньшее внимание, чем монтажу стропильных конструкций.
Способы крепления стропил вальмовой крыши
На иллюстрации ниже представлено несколько современных способов крепления стропильных балок к мауэрлату.
При этом используются способы с запилом балки по месту (или предварительно, с вспомогательными опорными элементами и накладками-кобылками для удлинения стропил и увеличения свеса по мере необходимости.
Укороченные стропильные балки к диагональным крепятся немного иначе, поскольку нагрузка на них снижена и обычный способ монтажа не подходит.
Крепления балок в коньковой части также имеют отличия. Выбор конкретного способа зависит от навыков работы строителей, имеющихся крепежных материалов и планируемого типа гидроизоляции.
Связка диагональных стропил, конька и промежуточных стропильных брусьев особенно ответственна, поскольку этот узел обеспечивает жесткость всей конструкции.
Устройство крыши
Чтобы процесс расчетов, которые предстоит сделать, был максимально простым, следует первостепенно ознакомиться с устройством крыши вальмового типа. Это позволит понять, какие именно элементы нуждаются в расчетах.
Конструкция состоит из:
Конек. Он редставлен брусом, который располагается на самой верхней точки конструкции в горизонтальной плоскости.
Служит опорой для большей части стропил.Центральные стропила. Элементы стропильной конструкции, которые располагаются во всю длину и высоту скатов и конька.Вальмовые стропила. Создают вальмы, прикрепляясь с одной стороны к коньку, а со второй к угловым стропилам.Угловые стропила.
Как и конек, этот элемент относят к основной несущей части крыши. Расположение брусьев наклонное, которое заканчивается на краю дома или на небольшом расстоянии от него. Начальная точка прикрепления – это коньковый брус.
Чертеж стропильной системы
Виды кровельных покрытий
Определяя тип кровли и кровельный материал, всегда берут во внимание значение угла наклона ската. В случае с вальмовой конструкцией крыши есть возможность не так пристально обращать внимание на этот параметр, ведь к ней подойдет практически любой кровельный материал
Типы покрытий:
Черепица. У такого вида кровельного материала, которой часто применяется в устройстве четырехскатной крыши вальмового типа, существует множество разновидностей.
Бывает черепица из цемента, из керамики, битумная разновидность, которую иначе называют мягкой черепицей и из металла.Шифер. Разновидности шифера применяются к устройству кровли вальмового типа все без исключения. Однако, при выборе этой разновидности материала, многое зависит от необходимости сооружать чердачное помещение жилого типа или мансарду.
В этом случае лучше не использовать металлический шифер (металлический профилированный листовой материал), он не может создать комфортную атмосферу в помещении под крышей. Для покрытия вальмовой крыши, под которой находится жилое помещение лучше использовать еврошифер. Состав материала – это стеклоткань и пропитка из битума, благодаря которым кровле обеспечивается надежность и хорошие теплоизолирующие свойства.Vip покрытие.
Такое покрытие – идеальное решение для кровли. Его можно поставить в один ряд со сланцевой разновидностью черепицы, камышитовой кровлей, которые придают величественный вид дому, особенное, если ими покрыта вальмовая крыша. Минус в этом случае только один – дороговизна материалов, но относительно других качеств и свойств vip материалы изготовлены на высшем уровне.
Виды кровельных покрытий
Основные правила расчета вальмовой кровли
Как уже было отмечено выше, конструкция вальмовой кровли достаточно сложна. Поэтому необходимо обязательная разработка проекта и привлечение специалистов для выполнения необходимых расчетов. Многолетний опыт самых разных строителей неоднократно доказал, что желание сэкономить незначительные средства на проектирование и предварительных расчетах приводит, как правило, к значительно большим потерям на стадии строительства.
Но в самом крайнем случае, если экономия крайне необходима часть чертежей и элементов можно выполнить и рассчитать самостоятельно. В частности, своими руками вполне можно выполнить расчет места последующей установки конька и других элементов кровельной стропильной системы.
Определение местоположения конька и стропил
Для этого необходимо произвести следующие операции:
- разметить линию центральной оси с торцов дома на уровне верха карниза. Таким образом определяется место расположения конька;
- при помощи измерительной линейки, располагающейся одним концом на размеченной линии конькового бруса, а другим — на линию боковой стены, определяется место установки обычных стропил;
- затем определяется также при помощи измерительной линейки длина свеса, только линейка одним концом выходит за границу внешней стены;
- аналогичная процедура выполняется по все длине рассматриваемой стены, а затем — для трех оставшихся стен.
Таким образом, будут получены места последующего монтажа конька и всех стропил.
Существенно упростить расчеты длины элементов стропильной системы может таблица коэффициентов, в которой указаны соотношения следующих показателей: уклон кровли/длина промежуточного стропила/длина углового стропила.
Расчет площади вальмовой кровли
После того как определены месторасположение и размеры стропильной системы, не представляет особой сложности рассчитать площадь покрытия вальмовой кровли. Для этого она делится на составляющие ее элементы — скаты, для каждого из которых рассчитывается его площадь с учетом свесов. Формулы, используемые при этом, известны со школьной скамьи и достаточно просты.
Затем полученные данные суммируются. Результат сложения и будет общей площадью вальмовой кровли с одним существенным уточнением. Из полученной цифры необходимо вычесть площади труб дымохода и окон, располагающихся на кровле.
Расчет угла наклона вальмовой крыши
При расчете угла наклона вальмовой кровли учитывает достаточно большое количество показателей, в частности, количество осадков, уровень ветровой и снеговой нагрузки, предназначение чердачного помещения, материал кровельного покрытия и т. д. Поэтому подобные расчеты лучше выполнять при помощи специализированных программ с привлечением профессиональных проектировщиков.
Следует отметить, что величина угла колеблется от 5 до 60 градусов.
Все вышесказанное относится к самому простому типу вальмовой кровли. Задача рассчитать элементы и потребности в материалах серьезно усложняется при появлении дополнительных архитектурных элементов, например, если появилось желание украсить дом эркером. Пример расчета кровли с эркером приведен на видео:
По аналогии расчета кровли с эркером выполняются расчеты и других архитектурных элементов. Необходимо помнить при этом, что пример с эркером — один из самых простых.
Необходимо добавить следующее. Для упрощения расчетов зачастую прибегают к использованию онлайн-калькуляторов, помогающих выполнить часть расчетов. Например, как в этом случае:
Высота крыши по отношению к ширине дома
С такого ракурса определение высоты крыши определяется на основании 
теоремы Пифагора. Для этого поперечное сечение конструкции представляется как равносторонний треугольник.
Параметр, которые необходимы для расчетов – это угол наклона крыши. Высота конструкции – это катет прямоугольного треугольника.
Расчет проводят следующим образом:
- Необходимо определить тангенс выбранного значения для угла ската.
- Зная ширину дома, одну сторону, прилегающую к углу, можно вычислить, поделив значение на 2.
- Далее имеющиеся значения нужно подставить под известную формулу a = b * tg a.
- По такому принципу и можно понять зависимость высоты конька от ширины дома. Чем больше ширина дома, тем больше будет угол ската.
Соотношение ширины дома к высоте конька
