Строительство вальмовой четырехскатной крыши дома своими руками требует тонких расчетов относительно стропильной системы. Особенно это касается устройства угловых узлов стропил, к которым имеются самые жестокие требования относительно правильности конструкции.
Особенностью вальмовой крыши является наличие дополнительных скатов, образуемых вальмовыми стропилами, которые стыкуют с коньком двускатной кровли. По существу, вальмовая крыша состоит из двух частей: двускатной крыши, которая не полностью закрывает площадь дома по длине, и двух вальм, закрывающих незакрытые площади строения. Крайние стропила основной двускатной крыши следует усилить, так как нагрузка на них несколько больше, чем на все остальные. Очень важно при этом выбрать правильное соотношение параметров двускатной и вальмовой частей, так как именно от этого зависит облик всего строения.
Если эти же стропила стыковать не с коньком, а с крайними стропилами основной двускатной крыши, то получается так называемая датская крыша. При этом во фронтонной части вальма не доходит до конька кровли и образуется так называемый выступ, который зашивается листовыми материалами. В выступе часто устраивают небольшие окошки, служащие для освещения чердачного пространства. Размеры выступа зависят от его глубины, уклона вальмы и высоты двускатной крыши по коньку.
Конструкция датской крыши
1 — усиленная стропильная нога;
2 — опорная доска;
3 — усиливающий ригель с вкладышем;
4 — вальмовое стропило;
5 — верхняя обвязка стены;
6 — проставки.
Конструкция вальмовой крыши с тремя фронтонами
1 — стропила фронтонов;
2 — затяжки;
3 — балки перекрытия;
4 — коньковый прогон;
5 — стойка
Такая форма помогает избавиться от безликости архитектурного исполнения, придать дому недостающую изюминку.
Поскольку вальмовые четырехскатные крыши, как правило, не являются ни жилым помещением, ни чердаком, их уклон более пологий (низкий), чем, например, у двускатных крыш. Значит, и стропила будут покороче, и сечение меньше. То есть, все будет дешевле.
Устройство стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши
Стропила вальмовой крыши представляют собой систему из двух типов конструкций стропильных ферм. Первые две конструкции — это типичные фермы, скаты которых соединены в коньке. Другие конструкции – это боковые треугольные стропила, упирающиеся в конек верхней точкой.
Особенностью стропильной системы четырехскатной крыши является стык трех стропил в точке начала и завершения конька. То есть с боковых треугольных скатов к коньку идет центральное стропило, и с основных скатов.
В итоге главное, чтобы узлы конькового бруса с центральными рейками всех скатов были перпендикулярными. Тогда и угловые коньки будут прямыми. Их расчет легко провести, если на стенах сделать разметку стыков стропильных ног со стенами. Замеры на противоположных скатах должны быть симметричными.
Например, чтобы рассчитать центральное расположение конька вальмовой крыши, нужно замерить длину конька, потом замерить длину стен, параллельно которым он будет находиться, и посчитать разницу в длине. Затем поделить ее на 2 и замерить результат от края каждой из двух параллельных стен. Для проверки нужно посмотреть .соответствует ли средняя длина между стенами длине конька.
То же самое нужно сделать с поперечными стенами, на которых будут крепиться боковые треугольные стропильные треугольники. Только в этот раз нужно не мерить ширину бруса, а отметить линию на его центре сечения. Далее меряется длина боковой стены и делится на 2, затем делается отметка в центре стены.
Если у вас достаточно длины досок для четырехскатной крыши на глаз, то можно просто поставить на крышу в точках окончания верхнего конька брусья нужной длины (равной высоте крыши) и от них отвести замер на углы стен с запасом (например, полметра).
Шаг для стропил треугольных боковых ферм легко рассчитать, если отмечая очередную точку на скатном коньке, отмерять расстояние от точки до установленного стропила, а потом переносить его на мауэрлат. В результате и вверху, и внизу должно быть одинаковое расстояние, а значит, стропило будет стоять ровно вертикально. Если крыша строится для сооружения нежилого назначения, то погрешности допустимы. Главное – это чтобы в итоге крыша была надежно закреплена во всех узлах, особенно в угловых скатах.
Встречаются разновидности вальмовых крыш:
• в случае, когда здание имеет в основании квадрат – такая крыша будет называться шатровой
• когда вальмы монтируются не на полную высоту, а усечены сверху – такую крышу называют полувальмовой или датской
• ломаная вальмовая крыша – у которой сочетаются скаты различной крутизны
• полувальмовая мансардная – с небольшими треугольными вальмами, монтируемыми над фронтонами
и другие разновидности.
Скатные крыши вальмового типа популярны неспроста: они отличаются самым экономным расходом материалов и достаточно эстетичны. Однако монтажные работы в данном случае, как правило, наиболее трудоемкие, особенно работы по монтажу кровельного материала.
Устройство стропильной системы вальмовой крыши
Для вальмовой крыши существует два вида стропил:
• диагональные (накосные)
• промежуточные: центральные (рядовые) и угловые (нарожники)
Диагональные стропила направлены к углам здания и всегда длиннее рядовых. Если длины бруса (доски) не хватает, я устанавливаю спаренное стропило, обеспечивая, кроме нужной длины еще и высокую прочность: ведь нагрузки на диагональные стропила почти вдвое выше, чем на обычные, рядовые стропила.
Вначале я монтирую мауэрлат, а при необходимости и поперечную балку, которая будет служить опорой для стоек и, закрепленному на них, коньковому прогону. Конек устанавливаю с использованием отвеса и рейки, строго выдерживая его горизонт и размеры по высоте. От этого зависит точность монтажа всей стропильной конструкции. Стойки под конек обязательно закрепляю укосинами.
Диагональные (накосные) стропила
Монтаж диагональных стропил – очень ответственный этап работы: при этом формируются плоскости будущих скатов крыши. Главное, чтобы все четыре ската представляли собой идеально ровные плоскости, а диагональные стропила были одинаковой длины. На этом этапе закладывается размер будущего свеса. Обычно я делаю полуметровый свес, однако на открытой местности, где возможен сильный боковой ветер, свесы целесообразно делать большего размера – вплоть до одного метра.
Далее монтируем промежуточные стропила. Сначала устанавливаем рядовые (центральные). Все они — одного размера и монтируются врубкой на конек и мауэрлат. Места врубки определяем просто: сначала устанавливаем одну стропильную ногу строго по центру стены (и конька), а затем длину от этого стропила до конца конькового прогона и делим его на количество стропил плюс единица. Разметка будет соответствовать центральным осям стропильных ног. Все центральные стропила устанавливаем параллельно между собой.
Особое внимание уделяем врезке элементов в сложных стыковочных узлах. Так, например, в самом сложном узле вальмовой крыши стыкуются конек, две диагональные стропильные ноги, два центральных стропила и одно центральное стропило вальмы. Чтобы выполнить этот узел правильно делаем на коньковом брусе специальный подрез в виде двойного скоса. Важно, чтобы при этом строго совпадали плоскости аналогичных скосов и на диагональных, и на центральных стропилах.
Обычно сначала монтируют стропильные ноги на свои места, а затем отмечают места срезов с учетом необходимых размеров свеса. В таком случае отпиливание лишних частей бруса производится на месте. Это наиболее простой и точный способ монтажа. Однако в целях экономии материала я могу произвести расчеты длины стропильной ноги по формуле, исходя из высоты конька и размера проекции стропила на плоскость основания крыши, а затем разметить и обрезать все лишнее на земле. Готовые стропила после этого поднимаются и монтируются на крыше.
На дальнейшем этапе монтируем нарожники (угловые стропила), причем так, чтобы нарожники соседних скатов (основного и вальмового) стыковались с диагональным стропилом в разных местах. Обычная практика такой стыковки – производство спила на угловом стропиле в плоскость с диагональным и закрепление с помощью больших гвоздей – неверна с точки зрения строительной науки. Но она вполне достаточна для обеспечения прочности крыши небольших размеров. Для стыков в остальных случаях используем опорный (черепковый) брус, который пришиваем к диагональному стропилу с двух сторон. Также, можно стыковать «диагональ» с нарожниками обычной врубкой.
Монтаж нарожников осуществляется так же строго параллельно центральным стропилам.
Таким образом, монтаж стропильной системы вальмовой крыши – процесс сложный, и производство его стоит доверить только профессионалам.
Работы по укреплению стропильной системы кровли вальмовой крыши
При необходимости (в зависимости от размеров строения), чтобы укрепить и повысить надежность стропильной системы вальмовой крыши, на углах монтируем так называемый шпренгель со стойкой, подпирающей диагональное стропило, или даже шпренгельную ферму. Шпренгель – брус, перекинутый с одной стены на другую, образующих общий угол здания. Если шпренгель монтируется далеко от самого угла (например, чтобы укрепить накосное стропило ближе к его центру), чтобы он не «играл», монтируем шпренгельную ферму, в которой стойка усиливается двумя подкосами.
Если устройство здания и перекрытия позволяет – укрепляем стропильную систему кровли таким способам: на затяжку (а в случае, если перекрытие железобетонное – прямо на перекрытие) устанавливаю две-три стойки и крепим к ним продольную балку так, чтобы она подпирала все центральные стропила посередине. Такая своеобразная «полка» способствует равномерному распределению нагрузок, действующих на крышу.
В тоге получается прочная и одна из самых надежных стропильных конструкций, применяемых в современном строительстве. Несмотря на то, что вальмовая крыша используется человечеством очень давно – она и сегодня не утратила своей популярности, особенно в загородном строительстве, как долговечная и эстетическая конструкция.
Стоит заметить, что устройство вальмовой стропильной системы намного сложнее, чем монтаж стропильной системы двухскатной кровли, поэтому делать его самостоятельно весьма затруднительно, без соответствующей профессиональной подготовки и отсутствии опыта.