Вальмовая крыша с разными углами скатов

Вальмовая крыша, её конструкция, виды, достоинства и недостатки

3 мая 2021 вальмовая крыша, вальмовая стропилина, вальмовая нога, вальма, виды крыш, стропильная система

Базовые узлы кровли

Чтобы понять, как сооружаются такие конструкции, нужно разобраться, что такое вальмовая крыша в принципе. К этой разновидности относят четырехскатные кровли, которые возводятся над прямоугольными зданиями. В отличие от двускатных конструкций, на торцах здания сооружаются не вертикальные треугольные фронтоны, а наклонные вальмы.

Внутреннее устройство полувальмовой системы

Встречается и полувальмовая конструкция (она же — датская или голландская). У таких крыш нижняя часть фронтона представлена вертикальной трапецией, а верхняя — наклонной полувальмой.

Конфигурация такой крыши обусловлена конструкцией ее стропильной системы:

1. Накосные стропила (иногда и называют угловыми) нижними концами опираются на углы здания, а верхними крепятся к коньку. Именно они задают весь абрис кровли, формируя скаты по длинным сторонам и вальмы — по коротким.

Так с помощью накосных стропил с каждого из торцов здания формируется диагональная вальма

1. Промежуточные стропила соединяют верхний край стены (либо уложенный на него мауэрлат) с коньковым брусом. На вальмах обычно ставится по одному промежуточному стропилу, на скатах — по нескольку штук, с шагом от 0,5 до 1 м.
2. Нарожники — короткие стропильные ноги, которые формируют плоскости скатов и вальм в месте примыкания к накосным стропилам. Нижняя часть ноги в этом случае опирается на мауэрлат, а верхняя — крепится к плоскости стропила.

Схема крепления нарожников к накосным стропилам

1. Коньковый брус вальмовой кровли получается более коротким, чем в двускатных конструкциях. Они используется для связывания всех стропил в верхней части в единую систему.

Дополнительно всю систему можно усилить стойками и подкосами, благодаря которым вальмовая крыша приобретет дополнительную прочность и жесткость. Кроме того, вертикальные стойки обычно используются в качестве каркаса стен при оборудовании помещений в подкровельном пространстве.

Каждая крыша имеет:

• — наружное покрытие, иначе говоря – кровлю;
• — основание – каркас.

Кровля выполняется из металлочерепицы, черепицы керамической, битумной черепицы, кровельного железа (фальцевая крыша), волнистого шифера и т.д.

Каркас называют стропильной системой, а иногда и обрешёткой. На самом деле – это составные части каркаса, который, в свою очередь, можно подразделить на стропильные фермы и обрешётку. Выполняется также в конструкциях некоторых крыш контр-обрешётка, которая набивается параллельно стропильным ногам и перпендикулярно обрешётке.

Конструктивные части крыши

Скаты – поверхности крыши, находящиеся под углом к горизонту.

Рёбра (наклонные и горизонтальные) – это те места, где соприкасаются плоскости, направленные под разными углами. Частный случай горизонтального ребра – конёк крыши.

Пересечения скатов – в отличие от выпуклых углов, называемых рёбрами, пересечениями называют входящие углы. Иные названия – разжелобки и ендовы.

Карнизный или фронтонный свес – часть крыши, выступающая за пределы стен. Если она снизу прямая – это карнизный свес, если наклонная – фронтонный.

Водные скаты – эти элементы не являются несущими и предназначены для отвода воды с крыши. Как правило, это желоба и водосточные трубы.

Слуховые окна – технологические окна под кровлей, предотвращающие повышение давления воздуха в чердачном пространстве при нагреве крыши солнцем. Получили название, по одной из версий, в честь мастера кровельных работ по фамилии Слухов, который работал над зданием Манежа. По другой – название произошло от старинного понятия продушины, синонимом которой было слово «слух».

Проект четырёхскатной вальмы

В отличие от двухскатной проект вальмовой крыши сделать и рассчитать сложнее. Чтобы все углы сошлись, как надо, нужен тщательный предварительный расчёт. Так как проектирование крыши неразрывно связано с выполнение проекта всего дома, то началом его станет осмотр местности, пробы грунта и так далее. Почему надо начинать разрабатывать вальмовую крышу так издалека. Такая конструкция – весьма не лёгкая, и от того, сколько будет весить весь дом, то есть фундамент, стены и крыша, будет зависеть его давление на грунт. Если крыша тяжёлая, то фундамент надо делать прочнее, если грунт слабый, то фундамент уже не будет ленточным, его придётся делать в виде плиты. Если грунт не стабильный, то понадобятся сваи. В зависимости от тяжести дома рассчитывается и свайный фундамент.

Вот сколько тонкостей надо учитывать при проектировании одной только крыши. А если ещё жилец дома захочет, чтобы под вальмовой крышей была мансарда? Тогда надо будет рассчитывать крышу вместе с весом утеплителя и отделочных материалов. Следовательно, нужен и другой фундамент, и стены должны тоже иметь запас прочности, чтобы выдержать и крышу, и комнаты с обстановкой.

Самостоятельно неискушённому в архитектурном и строительном проектировании человеку разобраться во всех нюансах непросто. Поэтому этап проектирования вальмовой крыши стоит поручить специалистам. Ну а уж если сам процесс строительства дома для вас – удовольствие, то выполняйте готовый проект своими руками.

Защитные функции

У крыши есть те защитные функции, которые она должна исполнять:

• — противодействие граду, снегу, дождю;
• — защита от ветра и вибрационных воздействий, вызываемых колебаниями мачт, ветряков, антенн и кабелей, которые могут быть прикреплены к крыше;
• — противодействие давлению снеговой шапки;
• — сопротивление температурным расширениям;
• — защита от тепловых излучений и ультрафиолета тоже стала возможной с появлением новых кровельных материалов;
• — шумоизолирующие свойства;
• — защита от поддерживания горения в случае пожара, так как перекрывается свободный доступ воздуха.

Конструкционные особенности

Отличие уже читается в самом названии – это наличие вальм вместо фронтонов. Такую крышу можно мысленно поделить на три зоны. Одна, центральная, будет представлять собой подобие обычной двускатной крыши, только состоящей ни из прямоугольников, а из трапеций. Две других зоны будут закрыты треугольными вальмами. Эти части похожи на скаты шатровой крыши.

Понятно, почему крайние стропила центральной части должны иметь усиленную конструкцию: на них приходится самая большая нагрузка. Нужно хорошо продумывать соотношение между частями вальмовых и скатной частей крыши, так как от этого зависит и внешний вид, и прочность конструкции. Не менее тщательный расчёт должен быть в том случае, когда решено строить полувальмовую крышу. Полувальмовая крыша, в отличие от вальмовой, имеет фронтон. Но он уже не отличается такой парусностью, как его полноразмерный «собрат», используемый в двухскатных крышах.

Встречается и такое название, как датская крыша. Её отличие в том, что стропила вальмовой части стыкуются не к коньковому брусу, а к крайним балкам двускатной части крыши.

Основное достоинство вальмовой крыши в том, что она хорошо противостоит ветровым нагрузкам, так как вальма обтекаема, в отличие от фронтона с его парусностью.

В тех местностях, где часто случаются шквалистые ветры, нужно уделять пристальное внимание аэродинамике кровельных систем.

Вальмовые крыши выглядят красиво, а если на них есть слуховые окна или мансардные, то здание приобретает ещё более интересный архитектурный облик.

Разметка вальмовых крыш

Так как первым делом строится центральная, двухскатная часть крыши, то надо вначале отметить место, где будет возводиться её стропильная система. Также при этом отмечается то расстояние, на котором вальмовые части будут присоединены к коньку. Центральный брус вальмовой части другим концом должен упираться в обвязку, то есть в её верхнюю часть.

Чтобы провести верную разметку вальмовой части, надо найти и отметить середину торца постройки. Потом надо установить на коньковую доску и верхнюю часть обвязки подготовленную заранее заготовку элемента стропила. На коньковой доске надо отметить место для пропила.

Излишек коньковой доски спиливается, и к его торцу крепится наш центральный элемент. Далее остаётся разметить и установить угловые элементы конструкции, у которых прогон значительно превышает тот прогон, который имеют стропила средней части.

Важные положения

У вальмовых кровель есть свои характерные особенности, которые надо знать.

Такие системы, имеющие большую площадь кровли, не были популярны в индивидуальном строительстве ввиду сложности их расчёта. Однако такие крыши надёжны и отлично выглядят.

В вальмовых крышах удобно устраивать мансарды и монтировать слуховые окна. В них хорошо смотрятся современные мансардные окна.

Вальмовые крыши отлично подходят для крупных хозяйственных построек – помещений для домашнего скота и для хранения сена. Сено, например, можно хранить на обширном чердаке коровника.

Так как такая крыша не имеет фронтонов, то можно сэкономить на стеновом строительном материале, который может быть дороже кровли. Например, кирпич или пиломатериалы значительной толщины.

Если крыша с вальмами спроектирована и рассчитана грамотно, то она может оказаться дешевле обычной двухскатной крыши, но при этом в ней будут отлично соблюдены пропорции, архитектурная эстетика и требования к прочности и безопасности.

Но если проект будет грешить неточностями, то такая крыша «не сойдётся» уже на этапе возведения стропильной системы. Если на этом этапе попытаться пересчитать проект, то это всё равно будет дешевле, чем переделывать всю крышу потом.

Ошибки бывают и в технологическом проектировании кровли. Если при этом стропильная система спланирована правильно, то придётся заново проектировать только кровлю.

Чтобы избежать лишних расходов, к проектированию вальмовых крыш надо относиться очень тщательно, и лишний раз лучше собрать вначале макет, понять его конструктив, чем что-то собирать в натуральную величину.

Как устроена стропильная система вальмовой крыши?

Стропильная система вальмовой крыши

Основными элементами стропильной системы для вальмовой крыши являются:

• Коньковый брус.
• Диагональные стропила. Они связывают углы крыши с концами конькового бруса.
• Центральные стропила. Для классической вальмовой крыши их всего шесть. Они идут от крайних точек конька вдоль плоскости каждого ската. На каждом трапециевидном скате этих элементов будет по две штуки, на треугольных скатах – по одному.
• Рядовые стропила. Располагаются между центральными стропилами трапециевидных скатов. Они могут быть висячими или наслонными, это зависит от длины стен и наличия внутренних опор.
• Нарожники. Конструкционные элементы, создающие плоскость вальмы и углы трапециевидных скатов.

Расчет вальмовой крыши

Расчет стропильной системы вальмовой крыши выполняется с учетом таких предпосылок:

• ветровая нагрузка в регионе. Чем она выше, тем более пологим должен быть скат, и тем прочнее вся конструкция. Для нивелирования сильного ветра центральные и диагональные стропила делаются более толстыми;

• количество осадков. Наблюдается обратная зависимость. Чем выше число осадков – тем более крутым должен быть скат, чтобы снег и дождь не создавали давления на стропильную систему;

• вид кровельного материала. Каждый тип кровельный материал выдвигает свои требования к обрешетке, а также имеет определенный вес. Эти факторы нужно учитывать еще на этапе проектирования;

• необходимость утепления крыши. В этом случае шаг установки стропил рассчитывают с учетом ширины теплоизоляционного материала. Кроме того, расстояние между стропилами зависит от сорта и сечения древесины.

Таблица параметров расстояния между стропилами в зависимости от сечения бруса и сорта древесины

Расчет кровельного материала выполняется по формулам с учетом угла наклона крыши. Оптимальный уклон крыши для кровельных материалов разных видов приведен в таблице:

Таблица — угол наклона крыши в зависимости от кровельного материала

Таблица — угол наклона крыши в зависимости от типа покрытия

Наклон угла ската определяет заложение стропил. В свою очередь, заложение промежуточного стропила рассчитывается следующим образом:

1. сначала на верхнюю обвязку торцевой стены наносится осевая линия;
2. затем вычисляется половина толщины коньковой балки, и наносится линия размещения первого из числа центральных промежуточных стропил;
3. далее совмещается конец замерной рейки и линия размещения размеченного выше центрального промежуточного стропила;
4. на противоположный конец замерной рейки наносится линия внутреннего контура боковой стены;
5. полученная точка является заложением промежуточного стропила.

Соотношение между длиной стропил и их заложение рассчитывается с помощью поправочного коэффициента, величина которого зависит от угла наклона ската кровли. Длина стропильной ноги определяется путем умножения заложения на коэффициент.

Преимущества и недостатки

Вальмовая крыши имеет ряд преимуществ, которые отличают её от других аналогичных конструкций.

• Подкровельное (чердачное) пространство можно использовать в качестве жилого (потолки достаточно высоки).
• Популярна среди архитекторов, поскольку позволяет придать дому законченный совершенный вид. Идеальна для оформления загородных коттеджей, таун-хаусов, садовых домиков.
• Идеально подходит для применения в районах с сильными порывами ветра (снижает парусный эффект – кровельное покрытие не сорвет ветром).
• Можно обустроить скаты под определённым углом, в зависимости от климатических условий. Крутые подходят для районов с высокой снеговой нагрузкой. Пологие – для ветренных.

Однако стоит учитывать и минусы конструкции. А они, в основном, связаны с финансовым вопросом.

• Нет возможности установить обычные окна, только «слуховые» (окно в кровле). Слуховое мало чем отличается от обычного, но обходится дороже. И не всегда возможно установить вариант с полноценным размером. Поэтому естественного освещения внутри оказывается недостаточно.
• При увеличении угла наклона скатов увеличивается расход материала.
• Конструкцию вальмовой крыши могут сделать и установить на дом далеко не все. Приходится обращаться к профессионалам.
• Установка вальмовой крыши подразумевает надежный капитальный фундамент под домом (из-за значительного веса стропильной системы).

Особенности чертежей вальмовой крыши

Для того чтобы получить общую высоту конструкции, необходимо сложить высоту стен, мауэрлата, стропильной системы, обрешетки, контробрешетки и кровельного материала.

Конструкция и основные узлы вальмовой крыши

Как видно из схемы стропильной системы вальмовой крыши, в ней имеются два типа скатов, которые соединены между собой:

1. два длинных в виде трапеции;
2. два коротких в форме треугольников с наклоном (вальма, с немецкого — шатер).

Структура таких крыш очень оригинальна. Скаты не закрывают полностью площадь дома, а вальмы заполняют оставшиеся промежутки.

Из-за отсутствия фронтонов и обтекаемости вальм они менее подвержены разрушению, а соответственно долговечнее, чем обычные двухскатные крыши.

Существует еще один вид вальмовых крыш – это полувальмовые (голландские), в них вальмы не доходят до низа, а прикрывая лишь половину ската, закрывают часть фронтона. Подробнее про них почитать можно тут.

Для того чтобы понять, как происходит строительство вальмовой крыши, надо первоначально изучить ее устройство.

Стропила вальмовой крыши

При монтаже данного вида конструкции используются следующие виды стропил:

• диагональные стропила (накосные), необходимые для соединения углов крыши и края конькового бруса. Такие элементы могут использоваться как для выпуклых углов вальмовой конструкции, так и при обустройстве вогнутых углов ендов.;
• центральные стропила (рядовые), нижняя часть которых опирается на балки перекрытия или мауэрлат. В зависимости от типа опоры стропилины могут быть висячими или наслонными.;
• угловые стропила (нарожные), элементы, создающие плоскость вальмы и частей трапециевидных скатов, которые примыкают к диагональным стропилинам..

Во время проектирования особое внимание следует обратить на силу ветра, количество осадков и выбор материала кровли. Все эти данные будут влиять на правильный расчет высоты крыши и углов наклона. Если вы решили произвести монтаж вальмовой крыши самостоятельно, то нужно точно провести расчеты, как стропил, так и всех остальных составляющих кровли. Для облегчения строительства вальмовой крыши своими руками нужно изготовить из фанеры рейку для разметки, где будут обозначены все требуемые размеры. При изготовлении элементов стропильной системы используют брус размером 150 на 50 мм. Для обеспечения прочности и долговечности конструкции материал для бруса следует выбирать сухой, по возможности с минимальным количеством сучьев, желательно хвойных пород. До начала монтажа следует провести дополнительную обработку антибактерицидными составами.

Балки

Несущие балки делятся на два типа:

1. Мауэрлат – это балка, которая укладывается по всему периметру дома. Если же нам приходится иметь дело с деревянным домом, в таком случае мауэрлатом может служить верхний венец бруса. Наиболее часто для их изготовления применяются брус с сечением 100 на 150 мм.
2. Балка, которая размещается поперечно и на ней устанавливают стойки для конькового пролета, изготавливается из того же материала, что и стропила

Коньковый брус

Коньковый брус является вершиной крыши, а также в нем соединяются все элементы стропильной системы.

Необходимые расчеты

Для начала нужно точно определиться с длиной и шириной основания вальмового козырька. Хорошо, если его конструкция будет перекрывать крыльцо с небольшим запасом, что позволит защитить от осадков не только входную группу, но и ступени. Не менее важно правильно подобрать угол скатов.

Важно! Наклон скатов в засушливых регионах и там, где господствуют сильные ветра, должен быть минимальный и составляет 2-4°. При обилии осадков угол наклона нужно делать не менее 12-15°, чтобы обеспечить эффективное удаление талых и дождевых вод.

Шаг стропил подбираем в зависимости от типа кровельного покрытия и его тяжести. Оптимальный шаг стропил 0,6-0,9 м. Шаг обрешетки также зависит от типа кровельного покрытия. Так, под мягкие кровли необходимо обустраивать сплошную обрешетку из досок, ОСП или влагостойкой фанеры. Под металлочерепицу, профнастил каркас делается из досок, которые прибиваются с шагом 30-40 см. В случае выполнения основы под тяжелые покрытия (из шифера или натуральной черепицы) сплошная обрешетка выполняется вдоль конька и по свесам козырька.

Также стоит помнить, что угол наклона всех скатов необходимо подбирать не только с учетом климатических особенностей, но и в зависимости от типа используемого покрытия. Так, минимальный угол скатов в зависимости от выбранного покрытия следующий:

• для шифера этот угол составляет 22°;
• для металлочерепицы не менее 14°;
• для мягкой черепицы угол равен 11°;
• ондулин можно класть на крышу с минимальным уклоном в 6°;
• для профнастила это значение равно 12 градусам, но важно тщательно герметизировать стыки;
• для мембранных покрытий минимальный угол не нормируется;
• рулонные кровельные материалы: 15 градусов – при двухслойной укладке, 2° – при трехслойной укладке.

Конструкция кровельного пирога

Кровельный пирог выполняется как и для других скатных крыш. Это зависит не от конструкции, а от наличия/отсутствия утеплителя и от материала покрытия.

Если планируется устройство жилой мансарды, утеплитель лучше положить.

1. Пароизолирующий слой. Мембрану раскатывают по стропилам вдоль конька, начиная с карниза. Соседние куски и соседние полосы стыкуют с нахлестами около 15 сантиметров, заклеивают строительным скотчем. К стропилам крепят кровельными гвоздями.
2. Утеплитель. Ставят между стропилами в распор.
3. Гидроизоляция. Раскатывают как и пароизоляционную пленку, только поверх утеплителя. Крепят так же.
4. Устанавливают вдоль стропильных ног брусья контробрешетки.
5. Поверх набивают обрешетку.

Важно

• Все деревянные детали (стропила, мауэрлат, обрешетку и контробрешетку) необходимо перед началом установки обработать антисептическим составом и антипиреном;
• Крепление производится только оцинкованными гвоздями, чтобы древесина не гнила вследствие коррозии метизов;
• Если для паро/гидроизоляции используются специальные мембраны, их стелют отводящей поверхностью в сторону от утеплителя.

Проведение строительных мероприятий

Материал для каркаса должен быть хорошо просушенным. Влажность древесины ограничивается 20 %. Порядок выполнения работ:

• Первый шаг – укладка мауэрлата. Если стены – каменные, основанием для элемента служит железобетонный пояс с гидроизоляцией.
• Установка лежня необходима в наслонной стропильной системе. Для этой цели используют брус сечением 100×200.
• К лежню вертикально крепят стойки. Если внутренние стены отсутствуют, столбы устанавливают на балки перекрытий. Для временной фиксации элементов рекомендуется сделать подпорки, которые при помощи саморезов удерживают стойки в ровном вертикальном положении. Шаг столбов – не менее 2 метров. Шатровая крыша предусматривает установку опор на диагоналях.
• Прогон вальмовой системы крепится на вершинах стоек.
• Первыми возводятся диагональные стропила, которые придают жесткости центральным опорам и соединяют коньковый брус с мауэрлатом. Для крепления промежуточных стропил используют уголки и скобы.
• Последними в каркасе возводят шпренгели. Эти элементы принимают на себя нагрузку нижней четверти угловых стропил.
• Последний этап – укладка обрешетки под кровлю. Она крепится перпендикулярно поверх стропил. Оптимальный шаг – 50 см.

Профессиональный подход в сборке прочного каркаса определяет эксплуатационные качества четырехскатной крыши. От надежности конструкции зависит сопротивляемость погодным условиям и срок службы сооружения в целом.