Сечение стропила для вальмовой крыши

Расчет стропильной системы вальмовой крыши: как все сделать правильно и избежать ошибок

Первое, что следует сделать перед началом строительства крыши – произвести точные расчеты. Необходимо подробное описание всех соединений и узлов, точный чертеж всей стропильной системы и утверждение этого всего опытным человеком.

Звучит сложно, хотя на деле все проще — не сложнее детского конструктора, важно только все сделать правильно. И, если ищите, как сделать расчет стропильной системы вальмовой крыши, вы найдете здесь всю необходимую информацию!

Содержание

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.

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.

Архитектура вальмовой крыши в деталях

Для устройства конкретно вальмовой крыши опытные строители рекомендуют брать прямоугольные брусья из хвойных пород, а устойчивость всей системы подкреплять дополнительными стальными элементами. Ведь кроме самих стропил, вам в любом случае понадобятся такие строительные элементы:

• Мауэрлат – это нижняя опора для стропил.
• Прогон – это балка, которую нужно расположить параллельно мауэрлату в качестве еще одной дополнительной опоры.
• Стойки и подкосы – это опорные элементы для конструкции с так называемой многопролетностью.
• Ригели – специальные элементы, которые помогают справиться с распорами (частое явление при неправильном монтаже).
• Шпренгель – еще одни дополнительный элемент стропильной опоры.
• Лежень – специальная опора для стоек и подкосов.

Итак, строительный материал закуплен? Теперь сложите все детали в штабель или дополнительно подсушите. Главное – продумайте защиту от дождя.

Как избежать ошибок при расчете?

А теперь давайте избежим самой первой и самой досадной ошибки проектирования вальмовой крыши – отсутствия замеров самого дома. Проблема в том, что даже обученные мастера умудряются начинать работу с составления плана и чертежа крыши, но никак не работают с основой – стенами. А ведь только на первый взгляд кажется, что стены идеально ровные, все параллельно друг другу и тому подобное, а на деле далек от идеала даже совершенно новый дом. И потом, уже только в процессе строительства обнаруживаются определенные погрешности, которые мешают правильно установить первые опоры.

Поэтому первым делом, перед тем, как провести какие-либо расчеты по вальмовой крыше, вооружаемся линейкой и уровнем. Проверяем высотные отметки, параллельности стен, диагонали (правильность прямоугольных стен) и составляем обмерный план дома. Скажем, вы будете удивлены некоторым неточностям. И теперь решаем, как что будем исправлять:

• Незначительную погрешность в параллельности исправляем мауэрлатом.
• Незначительную разницу высот разных стен исправляем прокладками.
• Значительные разницы исправляем дополнительными элементами стропильной системы, которые обязательно вносим в расчеты.

Кроме того, мы рекомендуем вам делать не простой двумерный чертеж крыши, а создать объемную модель, которая даст вам четкое представление о вашей вальмовой крыше. С первого взгляда вы сможете понять, нравится вам то, что получится, или нет. Переделывать что-то довольно сложно. А помогут вам в этом современные компьютерные программы, какие достаточно много.

Если же вы ищите готовый чертеж крыши, который подходит под нужные параметры, не берите слишком подробные чертежи с латинской аббревиатурой и формулами: они нужны только тому мастеру, который сможет их читать. А чтобы вы имели представление, что конкретно вас ожидает, предлагаем вам простой мастер-класс по строительству вальмовой крыше, где хорошо видны все элементы:

Какие данные необходимы для строительства?

Вот какие параметры будущей крыши вы должны знать до того, как начнете ее строить:

1. Угол наклона крыши, с каждой стороны вальмовых скатов.
2. Угол наклона крыши с боковых сторон.
3. Точную площадь всей поверхности крыши
4. Вес будущей кровли и точную нагрузку кровельного материала на стропильную систему крыши.
5. Длину диагональных стропил.
6. Сечение стропил с учетом районных ветровых и снеговых нагрузок, шага стропил и веса кровельного материала.
7. Необходимый объем всех стропил в кубометрах.

Площадь всей поверхности вам нужно будет знать, чтобы закупить необходимое количество кровельного материала и заранее рассчитать его будущий вес:

Далее – стропила. На вальмовых крышах стропила ставят направленные к углам стен – к внутренним и к внешним, и называются накосными или диагональными. Вторые длиннее обычных стропил, и на них опираются укороченные – нарожники. В итоге такие стропила несут нагрузку уже в 1,5 раза больше обычных.

Длина диагональных стропил больше стандартной длины, поэтому их делают спаренными. Их преимущество в том, что удвоенное сечение рассчитано на увеличенную нагрузку и в итоге представляет собой цельную, не разрезанную доску. В результате конструктивные решения такой крыши получаются довольно простыми. А чтобы обеспечить многопролетность вальмовой крыши, под накосную ногу необходимо будет ставить одну-две опоры.

Если вы уже закупили леса на строительство крыши, тогда рассчитывайте шаг стропил исходя из сечения готовых досок. Если еще не закупили – ищите сейчас, перед составлением проекта. Ведь нередка ситуация, когда проект готов, а хорошую древесину получается раздобыть совсем не тех параметров, которые планировались.

Предлагаем вашему вниманию специальный бесплатный калькулятор для расчетов.

Что нужно учитывать при расчете?

Проект четырехскатной крыши – один из самых сложных. Здесь крайне важно не ошибиться в расчетах, ведь вальмовая крыша представляет собой большое количество самых разных элементов, и у каждого их них – важная функция.

Итак, уклон вальмовой крыши обычно варьируется от 5 до 60°. Исходя из этого и выбирают кровельный материал: рулонные покрытия для небольших уклонов и черепица для крутых плоскостей. Но рассчитывайте сразу, что чем больше будет угол наклона такой крыши, тем больше у вас в итоге уйдет кровельного материала. А чем меньше угол – тем прочнее придется строить каркас, ведь на него теперь будет идти немалая нагрузка.

Для окончательного решения вам придется учесть все эти факторы:

• Общий вес планируемого кровельного материала.
• Дополнительный вес гидроизоляции и утеплителей.
• Ветровая и снеговая нагрузка в вашем регионе.
• Местные особенности климата (узнайте у соседей).
• Тип стропил и наличие дополнительных элементов для поддержания прочности крыши.
• Все устройства и оборудования, которые вы собираетесь водрузить на крышу.

Учитывать ветровую и снеговую нагрузку важно для того, чтобы вашу крышу не проломили тонны снега и не сорвал лихой ветер, а погодные условия уже конкретной местности укажут на то, какие возможны деформации стропильной системы с годами (например, сырость, морской воздух и т.п.).

Заметим, что с ветровой нагрузкой у вальмовой крыши проблем обычно нет, а вот со снеговой – почти всегда. Причина в том, что у вальмовой крыши все плоскости наклонные. Плохо для ветра, но хорошо для снега.

Определились с проектом? Сделали все необходимые расчеты? Тогда приступайте!

Источник

Точный расчет стропильной системы — гарантия надежности вальмовой крыши

Стропильная система вальмовой крыши относится к сложным в расчете и проектировании конструкциям.

При правильном подходе этот этап всегда доверяется специалистам.

При отсутствии такой возможности работы ведутся поэтапно, с выбором оптимального варианта после уточнения нагрузок.

Основа и параметры для подсчетов

Расчет вальмовой кровли выполняется на этапе проектирования дома и начинается со сбора нагрузок и размерных характеристик несущих конструкций.

Основными данными служат:

• Толщина, размеры и другие особенности несущих стен и перегородок.
• Величина ветровых и снеговых нагрузок, общее количество выпадаемых осадков на участке.
• Ориентировочный тип наружного покрытия и вес кровельного пирога.

Данные параметры оказывают прямое влияние на оптимальный уклон скатов вальмовой кровли, и как следствие – на ее высоту и площадь.

Что нужно учитывать?

Помимо выше перечисленного при расчете учитывается:

• Тип конструкции. Может быть висячий или наслонный. В свою очередь он зависит от возможности размещения лежня и дополнительных вертикальных опор (оптимальное решение) и несущих способностей материала стен.
• Потребность в использовании подкровельного пространства в качестве жилого. Каркасы, закрывающие жилые мансарды укрепляют по нестандартным схемам (с заменой подкосов на ригели и шпренгельные фермы) или расширяют путем установки двух коньковых прогонов вместо одного.
• Наличие или отсутствие утепляющей прослойки. Это учитывается при выборе ширине стропильных ног и способа вентиляции кровли.

Цель расчета – получение максимально точного проекта каркаса и пирога крыши, оптимального по цене, долговечности и привлекательности.

Основные распорные нагрузки в таких конструкциях приходятся на мауэрлат, весовые – на вертикальные опоры и диагональные стропила.

Все остальные элементы размещают максимально равномерно, вне зависимости от габаритов и назначения вальмовая крыша всегда укрепляется.

Как рассчитать?

Работы начинаются со сбора и уточнения данных. Затем составляется первичный чертеж каркаса и уточняются дополнительные требования.

После этих действий с помощью тригонометрических формул последовательно высчитываются все размерные характеристики.

Начинать следует с основных несущих элементов, а заканчивать — укрепляющими.

Выбор угла наклона ската

Уклон скатов выбирается после сбора и учета всех факторов влияния, включая ветровую и снеговую нагрузку, допустимый угол укладки кровельных покрытий, потребность в использовании внутреннего пространства и других факторов (сметы строительства, соображений дизайна, наличия или отсутствия пристроек).

При этом влияние снеговой нагрузки преобладает над остальными. При допустимом нормами диапазоне от 5 до 60 ° в регионах с сильными снегопадами угол скатов рекомендуют поднимать до максимально возможного, т.е. – до 40-60 °.

В остальных случаях вес снега добавляют к весу пирога с учетом региона проживания (усредненная табличная величина) и поправочного коэффициента (уменьшаемого с 1 до 0,33 по мере роста наклона, приравниваемого к 0 при 60 °).

После выбора оптимального значения, угол укладки рядовых стропил и ската в верхней зоне находится по формуле: β=90-α.

Подробнее об определении угла наклона вальмовой кровли читайте здесь.

Определение высоты конька

По формуле ниже определяется высота крыши (она же – расстояние до одиночного конькового прогона или высота вертикальной опорной стойки):

h=(D∙tanα)/2, где D – расстояние между нижними точками боковых трапециевидных скатов, т.е. ширина здания.

В идеале коньковый прогон размещается строго по центру, с одинаковым расстоянием до нижней линии боковых скатов и вальмы (по сути, все рекомендуемые формулы подогнаны именно под этот вариант).

При таком исполнении уклоны скатов максимально совпадают, а нагрузки компенсируют друг друга. Но в ряде случаев торцевые и вальмовые скаты имеют разные уклоны, что обязательно учитывается при расчете стропил и других конструкций.

Длина центральных стропил вальмы

Длина рядовой стропильной ноги находится как сумма квадратов высоты крыши и расстояния от нижней точки крепления вертикальной стойки (или условной точки начала прогона) до мауэрлата.

Для заложения этих конструкций используются доски или брус толщиной от 50 мм, первые предпочтительней при планировании утепления вальмовой крыши. Полученное значение длины нуждается в корректировке, а именно – умножении на поправочный коэф., в свою очередь зависящий от уклона вальмовой крыши (см. табл. ниже)

Размер конькового прогона

Данный параметр получают путем вычитания двух отступов от середины вальмовых скатов до нижней точки крепления вертикальных опор, удерживающих конек или условной оси узла крепления диагональных стропил.

При равном расстоянии края каждого ската lконька=L-D, где L- длина постройки.

Данная величина оказывает прямое влияние на длину лежня (при наличии в каркасе), определяемого как lл=L-D/2. Но этот параметр нуждается в согласовании с внутренним планом дома.

Длина угловых стропил

Эту величину проще всего определить с помощью теоремы Пифагора, как гипотенузу треугольника, образованного центральным рядовым стропилом, половинкой нижней части вальмового ската и самой диагональной ногой.

В простом приближении ее получают, выделив квадратный корень из суммы квадратов катетов. По аналогии с промежуточными стропилами полученную величину умножают на поправочный коэффициент.

Найденные значения в точности используются на следующих этапах расчета кровли (определении площади скатов, параметров свеса, выборе укрепляющих узлов), но при расчете пиломатериалов его всегда увеличивают на 5-10%. Игнорирование этого требования приводит к проблемам при стыковке или креплении.

Не менее важное влияние на надежность каркаса оказывает сечение диагональных стропил. По нормам их закладывают из бруса толщиной от 100 мм или из сдвоенных досок от 50 мм.

Второй вариант предпочтителен из-за лучшей выдержки сдвоенных элементов нагрузок на изгиб.

Чрезмерно длинные стропила рекомендуется сращивать в верхней точке с помощью гвоздей, вставок или других методов.

Определение количества и сечения опор

В вальмовом скате закладывается по одной центральной стропильной ноге, но в боковых их число увеличивается в зависимости от длины вытянутой стороны дома. Как правило, 4 таких элемента размещаются практически вплотную с узлом крепления диагональных ног. Остальные – укладываются с равным шагом от 60 см и выше.

Верхний предел зависит от габаритов вальмовой кровли, ожидаемых нагрузок и сечением пиломатериалов. Специалисты рекомендуют выбирать оптимальный интервал по таблицам, с округлением в меньшую сторону.

Укороченные опоры и нарожники для вальм

Полуноги и вальмовые нарожники рассчитываются после получения размеров остальных стропильных ног и выбора шага их размещения.

Строительные калькуляторы при расчете используют принцип пропорционально уменьшаемых треугольников (длина каждого следующего нарожника уменьшается на величину, пропорциональную удалению от центральной стропильной ноги).

• Длина первого укороченного стропила находится по формуле: L1=2/3L;
• Длина второго укороченного стропила находится по формуле: L2=1/3L

По аналогии с остальными рядовыми стропилами полученное значение рекомендуют увеличивать на поправочный коэффициент или добавлять к длине ширину отрезка на привязку к мауэрлату.

Все элементы размещают с равномерным шагом, при увеличении числа нарожников формулу корректируют, но сам принцип расчета не меняется.

Карнизный свес

При первичном, ориентировочном расчете площади скатов и определении нагрузки на 1 м 2 крыши длиной карнизных свесов пренебрегают.

Но при детализированном расчете способ их обустройства и размеры всегда определяются заранее с учетом рекомендуемого выступа от стен в диапазоне от 40 до 70 см, не более.

Необходимую величину удлинения стропила находят как отношение отступа от стены до крайней точки карниза к косинусу уклона кровли: ∆=k/cosα.

Единого мнения об оптимальном способе обустройства свесов нет, из-за упомянутого выше ограничения в длине пиломатериалов и упрощения расчета параметров скатов некоторые специалисты рекомендуют формировать их с помощью кобылок.

Такой метод считается более сложным в исполнении и менее надежным. В ряде случаев владельцы отказываются от свесов в принципе или делают их укороченными, чаще всего такое исполнение выбирается при необходимости исключения влияние ветровых нагрузок.

Размеры укрепления

Укрепляющие элементы (подкосы, шпренгели, затяжки) подбираются после уточнения нагрузок и расчета несущего каркаса. Единых формул для них нет, в каждом случае вальмовая крыша усиливается индивидуально.

К обязательным элементам относят подкосы (от 1 шт. при длине диагональной ноги до 7,5 м, от 2 – при длине от 7,5 до 9 м), закрепляемые под углом в 45-53° с упором в верхнюю часть стропилины. При больших габаритах каркас укрепляется дополнительными вертикальными стойками.

Таблица параметров расстояния в зависимости от сечения бруса и сорта древесины

Взаимосвязь между сечением, длиной и оптимальным шагом стропил отражена в таблице:

При этом расстояние между стропильными ногами корректируется с учетом ожидаемых нагрузок и качества используемых пиломатериалов:

Таблица: наклон кровли в зависимости от материала

Тип покрытия	Угол наклона ската, °
Мягкая рулонная кровля и битумная черепица	От 5-11, при оптимальном уклоне от 15
Еврошифер	От 5-10 при сплошной обрешетке, 10-15 и выше – разряженной
Профнастил	От 8-15 при сплошной обрешетке и дополнительных мерах по герметизации, свыше 15 в остальных случаях
Фальц	7-25
Металлочерепица	От 15, при оптимальном уклоне диапазон в 30-35
Натуральная и композитная черепица	22-30
Асбестоцементный шифер	От 22 до 50

Как избежать ошибок?

При расчете крыши и материалов на ее возведение избежать ошибок помогают:

Точная трехмерная модель вальмовой крыши, дающая представление о ее внешнем виде.

Закладываемые в проекте цифры и простые схемы не дают возможности владельцу оценить вид и привлекательность крыши и выбираемых покрытий, в отличие от созданной с помощью специальных программ 3-D проекции.
Уточнение размеров и характеристик несущих стен после возведения коробки дома, при необходимости – с внесением изменений в проект крыши.

Незначительные погрешности могут устраняться корректировкой положения мауэрлата или подкладками, но при серьезных отклонениях в схему вводят дополнительные элементы или меняют размеры узлов.

Заложение 5-10% запаса при расчете материалов и крепежей.

Составление подробного плана сборки вальмовой крыши.

Проверка соответствия сечения основных несущих конструкций каркаса крыши нагрузкам после получения точных данных о весе обрешетки и пирога.

Видео на тему

Посмотрите полезное видео о том, как рассчитать стропильную систему вальмовой крыши:

Заключение

В заключение стоит отметить, что приведенные алгоритмы будут актуальны лишь при стандартных габаритах и конфигурации вальмовой кровли.

При необходимости усложнения каркаса (сокращении длины вальмы, вставок небольших вертикальных фронтонов, проектировании систем с двумя коньковыми прогонами, планировании использования внутреннего пространства в качестве жилого) расчет стропил должны выполнять специалисты.

Это же относится к каркасам с висячим способом крепления стропил, не имеющих центральных вертикальных подпорок и оказывающих сильные распорные воздействия на стены.

Источник