Полувальмовая стропильная крыша своими руками

Расчет стропильной системы

Монтаж вальмовой стропильной системы должен начинаться с расчетов параметров конструкции и чертежа. Основной целью этого мероприятия является выбор правильных материалов, способных нести вес всех материалов, нагрузку ветра и осадков. Главные величины, которые необходимо узнать для построения вальмовой кровли, это угол скатов и высота конька крыши.

Расчет угла наклона скатов и высоты конька

Угол наклона стропильной системы крыши может находиться в пределах 20-60°. Однако, угол меньше 35° не позволит создать под кровлей помещение с достаточной высотой потолка. Поэтому наклон крыши в 20-35° подойдет для хозяйственных построек.

Крыши жилых домов целесообразно устраивать под углом 40-60°. Выбор конкретной величины зависит от погодных условий региона. При снежных зимах лучше выбрать более острую конструкцию – снег с ее скатов будет лучше сходить. При больших ветреных нагрузках кровлю лучше делать более пологой, для избежания ее переворачивания.

Чем больше угол наклона кровли, тем сложнее ее схема и больше расход материалов на ее возведение.

Вычисление угла наклона и высоты конька, которые находятся в прямой зависимости друг от друга, возможно двумя способами:

Если угол наклона выбран заранее: высота конька вычисляется как величина тангенса угла умноженной на половину ширины кровли;
При заданной высоте конькового бруса: угол наклона равен высоте коньке, умноженной на 2 и поделенной на ширину здания.

Длина стропил

Размеры всех типов стропил вычисляются с применением теоремы Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Остается разобраться какие значения элементов стропильной системы в каждом конкретном случае будут катетами, а какие гипотенузой.

Центральные стропила выполняют роль гипотенузы в треугольнике с катетами, равными высоте коньковой балки и половине ширины крыши. Промежуточные стропила, расположенные на трапециевидном скате, имеют такую же длину;
Величина центральных вальмовых стропил зависит от расположения конька. Как правило, конек равноудален от всех трех стен;
Для нахождения длины угловых стропильных ног необходимо выбрать треугольник, в котором данный элемент является гипотенузой, а катетами являются центральная вальмовая стропильная нога и половина размера кровли;
Для вычисления длины укороченных стропил необходимо знать шаг стропил.

Расчет шага стропильной системы

Расстояние между стропилами зависит от ширины дома и планов на подкровельное пространство.

Чем длиннее стропильные ноги, тем короче и шаг.

При планировании теплой комнаты шаг системы будет зависеть от выбранного утеплителя, так как он поставляется в определенных размерах:

Минеральная вата подразумевает расстояние в 58 см;
Пенополистирол требует шага в 60 см;
Полиуретановая пена может использоваться при любом шаге.

На выбор шага влияет и наличие мансардных окон: расстояние между стропилами должно быть на 5-6 см больше ширины оконного проема.

Выбор сечения стропил

В зависимости от полученных данных выбирается материал для стропил. В любом случае предпочтительнее выбрать доски и брусья из хвойных пород деревьев, с влажностью не больше 22% без сучков и трещин. Все деревянные элементы будущей кровли должны быть обработаны специальным антисептиком для защиты древесины от гнили и вредителей.

Сечение стропил находится в зависимости от расстояния между ними и длины пролетов. Приведем общие сведения, рассчитанные для шага в 90 см:

Длина стропильной ноги менее 3 м – сечение 50*150 мм;
Менее 4 м – 50*200 мм;
Менее 5 м – 75*175 мм;
Менее 6 м – 75*200 мм.

При увеличении шага данные значения будут увеличиваться. Все усиливающие элементы всегда берутся большего сечения. Угловые стропила изготавливаются сдвоенными, так как несут гораздо большую нагрузку, чем остальные.

Площадь кровли

Схема кровли при своем создании требует и учета площади кровли и веса кровельного материала. Площадь вальмовой конструкции складывается из площадей своих простых фигур (треугольник и трапеция). Для расчета площади последней удобнее разбить ее на составные части (квадрат или прямоугольник и примыкающие к нему треугольники).

Расчет площадей фигур происходит по простым геометрическим формулам: площадь треугольника как половина основания, умноженная на высоту фигуры, площадь прямоугольника как произведение его двух сторон. Так как ранее размеры всех элементов системы уже были найдены, этот шаг не вызовет никаких затруднений.

Данные о площади позволят купить необходимое количество кровельного материала (не забудьте прибавить к полученному числу 15% для запаса) и вес кровли. От последнего значения также будут зависеть сечения элементов стропильной конструкции.

Разновидности полувальмовой четырехскатной крыши

В современном строительном дизайне можно встретить достаточно большое количество различных модификаций полувальмовой кровли, их активно применяют для различных схем мансард и жилых чердаков, полутора и двухэтажных построек с балконами и открытыми площадками для отдыха. Все они основываются на двух классических типах – датской и голландской схеме с полувальмовым построением стропильного каркаса.

Голландская полувальмовая крыша

Данный тип кровли по устройству полностью совпадает с рассмотренной ранее конструкцией с верхним расположением полувальмы.

Обычно голландский вариант построения полувальмовых скатов используют для полутораэтажных домов, стропильные системы которых выполнены с длинными скатами, расположенными под большим углом наклона.

Использование полувальмы позволяет снизить ветровую нагрузку на стропильную систему и одновременно защитить от дождя балкон или окна, построенные на фронтоне здания.

Голландский способ обустройства полувальмовой кровли дает возможность надежно изолировать верхнюю часть чердака от мансарды или жилого подкрышного пространства. Один из вариантов голландской схемы полувальмовой крыши приведен на видео

Голландские стропильные системы идеально подходят для обустройства мансард с ломаной крышей, дачных домиков и загородных коттеджей.

Датская полувальмовая крыша

Это классический вариант стропильной системы с нижним расположением полувальм. Голландские модели, несмотря на всю простоту и доступность изготовления двухскатной крыши, получили меньшее распространение, чем датские, так как рассчитаны на достаточно большие по размерам стропильные каркасы. Только в последние 10-15 лет с активным строительством двух и трехэтажных усадьб голландские системы стали пользоваться не меньшей популярностью.

Датские полувальмовые стропильные каркасы могут использоваться практически на любых типах построек, от особняков в три этажа до небольших одноэтажных зданий. В условиях очень влажного и холодного климата Дании полувальмовые системы строили обязательно с ломаными скатами, как на схеме.

Верхняя часть стропильного каркаса строилась под очень большим углом – до 70о, нижние свесы и полувальмовые скаты располагались под наклоном всего в 20о. В результате получалась крыша, по форме очень напоминающая остроконечную средневековую шляпу, одинаково удобную и в снег, и в дождь. В таком доме жили хозяева преимущественно на втором этаже, на первом находилась печка и кухня, на чердаке и в подкрышном пространстве хранилась утварь и припасы.

Долгое время датские кровли с ломаными скатами оставались визитной карточкой Копенгагена. Современные полувальмовые стропильные системы лишь отдаленно напоминают кровельные конструкции двухсотлетней давности.

Важно! В современных условиях датскую полувальмовую стропильную систему выбирают лишь в качестве альтернативы шатровой или обычной четырехскатной крыше. Такая конструкция дает возможность обустроить пару чердачных окон, не прибегая к более сложным слуховым и врезным системам

Такая конструкция дает возможность обустроить пару чердачных окон, не прибегая к более сложным слуховым и врезным системам.

Преимущества и недостатки полувальмовой кровли

Большинство людей находят внешний вид и дизайн подобного типа крыш достаточно привлекательным. Кровля с полувальмой, фото, выглядит более изящно и современно, чем старые прямоугольные двухскатные и даже шатровые крыши.

В чем преимущества полувальмовой крыши

Необычная и немного странная, на первый взгляд, кровля с полувальмовыми скатами изначально появилась в Дании и Голландии, как наиболее оптимальный вариант, способный противостоять климату с большим количеством тумана, дождя и снега, частыми морозами и регулярным обледенением кровли и фронтов.

Поэтому в полувальмовой крыше изначально заложены некоторые особенности конструкции, позволяющие бороться с влагой:

Дополнительные скаты отлично защищали верхнюю часть фронтона, примыкающего к коньку, от затекания воды, конденсирующегося тумана и сильных дождей с ветром;
Использование полувальм позволяло снизить давление воздушного потока на фронтоны в условиях сильного ветра;
Применение полувальмовой конструкции вместо полноценной четырехскатной крыши давало возможность уменьшить продольные габариты здания.

На первый взгляд, это не слишком важно для современных реалий, но еще недавно укороченный полувальмовый скат кровли был решением проблемы в условиях очень плотной городской застройки. Дизайн дома с укороченной крышей оказался достаточно привлекательным, поэтому датская кровля с черепицей или полувальмовая ломаная крыша уже давно стали классикой архитектуры. Важно! Полувальмы достаточно эффективно отражают напора ветра

Если попытаться заменить полувальмовую крышу двускатной, с плоским фронтонами, то последние будут испытывать нагрузку в несколько сот килограммов, что может привести при сильном ветре к выдавливанию облицовки стены

Важно! Полувальмы достаточно эффективно отражают напора ветра. Если попытаться заменить полувальмовую крышу двускатной, с плоским фронтонами, то последние будут испытывать нагрузку в несколько сот килограммов, что может привести при сильном ветре к выдавливанию облицовки стены. Если попытаться заменить полувальмовую крышу двускатной, с плоским фронтонами, то последние будут испытывать нагрузку в несколько сот килограммов, что может привести при сильном ветре к выдавливанию облицовки стены

Недостатки крыши с полувальмами

Помимо изящного дизайна и неплохой адаптации к плохим погодным условиям, у данного типа конструкции есть и определенные недостатки. Прежде всего, высокий профиль крыши. Изначально полувальмовые каркасы крыш были очень высокими. В современных конструкциях высота конька определяется заказчиком. Но даже при небольшой высоте установки коньковой балки монтаж полувальмовой крыши значительно сложнее, чем в случае двухскатных стропильных каркасов классической схемы.

Вторым существенным недостатком является увеличение количества швов и линий стыковки сопряженных скатов. В полувальмовой крыше их меньше, чем у шатровых или у классических четырехскатных схем, но все равно перечень мест для потенциальной протечки воды больше, чем у двухскатной системы.

Поэтому на верхние полувальмы крыш нередко устанавливают дополнительные козырьки, отражающие часть потоков дождевой воды и защищающие от намокания фронтоны и стены под ними.

Для четырехскатных полувальмовых крыш проектировщики нашли иное решение. Вместо козырьков они продлили две боковые скатные плоскости, в результате окно и верхняя кромка с планкой примыкания оказались под их защитой.

Голландская крыша: двускатная полувальмовая конструкция

Голландская кровля обладают более простой конструкцией, чем датская, но при этом почему-то получила меньшее распространение.

Скорее всего дело в том, что она рассчитана на большой стропильный каркас, а его не так-то просто возводить на высоте. И сегодня подобные крыши строят в основном на двух- или трехэтажных усадьбах:

У полувальмовой голландской крыши торцевые скаты в 1,5-3 раза короче боковых. Благодаря этому получается избежать потерь полезной площади в мансардном помещении и установить там обычные окна.

Шаг 1. Устройство мауэрлата на разной высоте

Строительство начинается с установки мауэрлата. Именно на него будут опираться вальмовые или рядовые стропильные ноги. Но мауэрлат будет находиться не на одном уровне, а на разных. На иллюстрации хорошо видно, как это должно быть:

Балки перекрытия нужно укладывать перпендикулярно мауэрлату. Если вам приходится состыковать два бруса, то место их соединения нужно располагать обязательно над несущей стеной, так как оно само по себе слабое.

Шаг 2. Установка и закрепление конькового прогона

Как только мауэрлат закончен, по центру выставляют коньковые прогоны – один или несколько, в зависимости от того, насколько большой получилась крыша.

Для этого часто используют раму, верхняя часть которой и служит прогоном. К слову, в строительстве полувальмовой крыши рекомендуется использовать одинаковые материалы как для стропил, так и для каркаса, доски не должны быть меньше, чем 50 на 150 мм. Если ширина здания больше, чем 4,6 м, стропильные балки делают составными.

Шаг 3. Закрепление стропильных ног

Затем ставят стропильные ноги. Это классические стропила по бокам крыши и укороченные диагональные ноги с нарожниками для формирования небольших скатов. Для этого между двумя основными скатами устанавливается горизонтальная перемычка. Ее часто называют прибоиной. И к ней как раз под углом присоединяют диагональные стропильные ноги.

Укороченные стропила крепят к коньковой балке двумя гвоздями

И важно, чтобы такие стропила между наклонными полками и нижней опорой были с жесткой фиксацией

Для этого в верхней точке крепления конец нарожника прибивают под углом, чтобы он соединялся со стропилами как можно более плотно. Чтобы еще лучше закрепить каркас, нижнюю плоскость, служащую опорой для стропил, закрепляют брусками с сечением 50 мм.

При установке диагональных стропил самое важное – это сформировать ими идеальную плоскость будущих скатов крыши. А вот в этом примере все стропильные элементы соединены между собой при помощи врубки:. А вот в этом примере все стропильные элементы соединены между собой при помощи врубки:

А вот в этом примере все стропильные элементы соединены между собой при помощи врубки:

В приведенной иллюстрации построена висячая стропильная система, без конькового элемента. Наклон полувальм здесь обеспечен за счет более коротких стропильных ног. Все стропильные элементы соединены между собой на металлические пластины.

Вообще всю голландскую кровлю можно построить из готовых стропильных ферм, как и двускатную, в чем и состоит ее основное преимущество перед датской:

Готовые фермы выглядят следующим образом и вы можете заказать их уже готовыми:

Шаг 4. Усиление стропильной системы

Чтобы полувальмовая крыша получилась достаточно жесткой и надежной, все участки соединений обязательно усиливают подкосами. Кроме того, с обеих сторон крайние стропильные фермы в этих местах делают двойными.

Места крепления перемычки к стойке усиливают при помощи коротышей – отрезков доски, которые прибиты снизу. Именно они при повышенной ветровой нагрузке предотвращают деформацию всей стропильной конструкции.

Шаг 5. Изоляция и монтаж кровельного покрытия

Когда все будет готово, можно приступать к изоляционным работам. Кровельное покрытие в таких случаях рассматривают как пары геометрических фигур, и по ним достаточно легко вычислить площадь крыши.

Например, в датской полувальмовой конструкции это по две большие и малые трапеции у основных скатов, а у голландской – две трапеции и два небольших треугольника.

Подведем итог: голландская форма крыши хороша тем, что долгие годы не требует ремонта и достаточна устойчива. Но при ее возведении необходим высокий профессионализм, так как существует определенный ряд сложностей.

А любые ошибки в стропильной системе обычно проявляют себя со временем не лучшим образом. Как вариант, можно заказать по своему чертежу отдельные стропильные элементы, чтобы быть уверенными в их геометрии.

Двускатная голландская кровля

Голландская двускатная крыша закладывается преимущественно на малоэтажных зданиях и оптимальна при необходимости обустройства под ней мансарды. Из-за сокращения скосов с 4 до 2 и возможности размещения окон на боковых фронтонах при выборе этого варианта потери полезного объема сводятся к минимуму, единственным минусом конструкции считается громоздкость каркаса.

Сооружение базового варианта своими руками пошагово

При самостоятельном ведении работ стропила полувальмовой кровли чаще всего крепятся наслонным способом. В таких случаях последовательно:

Блочные или кирпичные стены укрепляются армопоясом.
Выполняется крепление мауэрлата – по периметру несущих боковых стен и под нижней частью треугольных вальм.
Проводятся работы по установке лежня, вертикальных опорных стоек и закреплению конькового бруса. Коньковый прогон в таких конструкциях располагается строго по центру с равных удалением от всех стен дома.
К коньку и мауэрлату крепятся рядовые стропила. Рядовые стропильные ноги устанавливаются с равномерным шагом около 60-120 см, при распиле этих элементов учитывается потребность 40-50 см запасе на карнизный свес.
Выполняется установка диагональных стропил (в верхней точке – с помощью гвоздей, в нижней – металлических уголков). При больших нагрузках эти элементы делают сдвоенными.
Монтируются укороченные стропила основного ската и нарожники вальмового. По аналогии с рядовыми стропилами их нижняя часть обычно выпиливается под мауэрлат и дополнительно фиксируются длинными гвоздями или уголками.
Монтируются вспомогательные элементы и крепежи под водосточные желоба.
Поверх стропильного каркаса набивается обрешетка, настилается рулонная гидроизоляция (с обязательным заходом на хребты) и монтируется кровельное покрытие.

При сравнительно небольшой площади дома и эксплуатации внутреннего пространства в качестве жилого в таких каркасах отсутствуют подкосы и аналогичные узлы укрепления. В остальных случаях и при отсутствии возможности установки центральных вертикальных стоек заложение стропильной системы голландской крыши доверяют профессионалам.

Комбинирование голландской и датской кровли

Помощь специалистов также требуется при усложнении конфигурации крыши, в частности – при комбинировании разных типов каркаса. Среди возможных вариантов особым спросом пользуются:

Системы с наклонными треугольными вальмами, продолжающиеся трапециевидными скатами (комбинирование датской и голландской крыши).
То же, с поднятием краев скатов вверх (крыши в восточном стиле).
Конструкции с ломанными хребтами, зачастую выбираемые при планировании использования внутреннего пространства в качестве жилого.

Преимущества и недостатки полувальмовой кровли

Прежде чем приступить к проектированию любой конструкции, следует разобраться в её достоинствах и недостатках.

Преимущества:

Привлекательный и эстетичный внешний вид.
Возможность разместить под кровлей жильё.
Надёжно защищает от осадков стены и фронтоны, из-за высоких углов наклона снег на кровле не задерживается.
Хорошо утеплённая кровля такого типа имеет высокий уровень теплосбережения.
Прекрасная устойчивость к сильному ветру. Крыша имеет обтекаемую форму.

Недостатки:

Сложная конструкция стропильной системы.
Зачастую приходится обращаться за помощью к опытным столярам или заказывать фермы (части стропильных элементов) на стороне.
Малое количество унифицированных деталей.
Стоимость крыши в целом увеличивается за счёт большого количества материала и сложности выполняемых монтажных работ.
В конструкции имеется большое количество соединений, которые являются слабыми местами

Устройство мауэрлата

В качестве основания стропильной системы мансардной крыши выступает мауэрлат, выполненный из бруса или мощной доски. Двухскатная крыша требует укладки мауэрлата на длинных стенах дома. Мауэрлат не только позволяет надежно закрепить нижнюю часть стропил, но и способствует равномерному распределению нагрузки при ее передаче на стены и фундамент строения.

Для закрепления мауэрлатной доски или бруса применяются металлические шпильки, закрепленные в монолитной бетонной балке, выполненной в верхней части стены, либо отожженная проволока, вмурованная в кирпичную кладку. При креплении мауэрлата к верхнему венцу деревянной стены применяются деревянные нагели. Устройство мауэрлата требует качественной гидроизоляции деревянного бруса. С этой целью может использоваться рубероид или другие прочные материалы с водоотталкивающими свойствами.

Монтаж мауэрлата необходим, если предполагается строительство своими руками каркаса крыши, стропила которой упираются в верхнюю часть стены скошенным торцом или специальным вырезом. В случае если запроектирована мансарда, ширина которой фактически соответствует ширине дома, стропила упираются нижним концом в вынесенные опоры. В качестве опор выступают мощные балки, уложенные поперек длинных стен. Число опор должно соответствовать числу стропильных пар. Балки крепятся к стенам аналогично мауэрлату, также используется гидроизоляция.

Конструкционные особенности вальмовой крыши

Основой конструкции, к которой крепятся несущие элементы крыши, является коньковый брус, располагаемый по центру кровли в самой верхней ее части.
От торцов конька к противоположным стенам под углом 90 градусов отходят 6 центральных стропил, опирающихся на брус-мауэрлат, проложенный по периметру стен.
Диагональные (вальмовые) стропила соединяют углы кровли с коньковым брусом, образуя треугольник – вальму. Опираются они на стену и торец конька.
Промежуточные стропила формируют кровлю между центральными стропилами продольной стороны здания. Они опираются на коньковый брус и мауэрлат.
Отличительные особенности строительства вальмовой крыши – это наличие коротких стропил, опираемых на диагональные. За счет данного приема и образуются на крыше треугольные участки кровли.

Особенности разметки при строительстве вальмовой крыши своими руками

Прочностные показатели возводимой крыши и ее устойчивость к ветровым нагрузкам во многом зависят от того, насколько точно была осуществлена разметка вальмовой крыши. Поэтому процесс работы выполняется в определенной последовательности.

Приняв прямоугольник, образуемый мауэрлатом за основу, делим его торцовые стороны пополам и проводим осевую линию, на которой и будет устанавливаться коньковый брус.
Изготавливаем мерную планку из подручного материала. И наносим на нее отметку, соответствующую половине ширины прямоугольника. Вторая отметка покажет величину выноса кровли за периметр стен (стропильный свес).
От углов вдоль продольной стороны мауэрлатной обвязки стен располагаем мерную планку и переносим метку на брус. В итоге получаем четыре одинаковых квадрата по торцам здания и прямоугольник в его центральной части. Это дает нам важный элемент разметки вальмовой крыши — длину конькового бруса, равняющегося по величине ширина образованного прямоугольника.
С обеих сторон здания вдоль узкой стороны прямоугольника делаем на мауэрлате разметку для крепления промежуточных стропил, отстоящих друг от друга на расстоянии 800 – 1000 мм. Аналогичные метки переносим на осевую линию для определения мест крепления стропил к коньку.

Особенности монтажа стропильной системы при строительстве вальмовой крыши

Работа начинается с установки конькового бруса, поднимаемого на необходимую высоту, равную высоте крыши. Опирается конек на вертикальные стойки, дополнительно соединяемые для прочности подкосом.
Шесть равных по длине центральных стропил опирают на торцы конька (по три с каждой стороны). Вторым концом стропила опираются на мауэрлат с учетом величины стропильного свеса – по одному стропилу монтируется в центре торцовых стен и по два с продольной стороны здания под углом 90 градусов к ней.
Немаловажная часть монтажа стропильной системы при строительстве вальмовой крыши – установка диагональных стропил, являющихся основой формируемой вальмы. Таких стропил четыре и проходят они от торца конькового бруса через углы, образуемые обвязочным брусом стен. Опора вальмовых стропил осуществляется на специально подрезаемую пятку для удобства крепления к коньку и мауэрлату. Эти стропила так же оснащаются свесом.
Следующий шаг работы – установка промежуточных стропил, осуществляемая по разметке: стропило крепят к коньку и мауэрлату, оставляя свободно висящим нижний конец для формирования навеса крыши над стеной.
Итогом монтажа стропильной системы вальмовой крыши является установка коротких стропил. Опираются они на диагональные стропила и мауэрлат, располагаясь параллельно центральному стропилу в торцовой части крыши на расстоянии 800 – 1000 мм друг от друга.

Стропильная система возводимой своими руками вальмовой крыши считается одной из наиболее прочных и долговечных, главное правильно произвести монтаж ее несущих элементов

Как правильно утеплить мансарду?

Кровля из камыша. Плюсы и минусы

В чем заключается ремонт мягкой кровли?

Крыша балкона своими руками

Что такое жидкая кровля?

Снегозадержатели на крышу: как защититься от обвала снега?

Выбираем качественные кровельные материалы

Полувальмовая крыша + фото, чертежи

Расчет стропильной системы