Вальмовая крыша своими руками
Вальмовая крыша
Вальмовая крыша — это вид четырёхскатной крыши с характерными особенностями стропильной системы и плоскостей кровли. Важнейшим элементом стропильной системы является вальмовая нога или вальмовая стропила, которая упирается в конёк под тупым углом в разных плоскостях, обеспечивая тем самым повышенную прочность стропильной конструкции. Две противоположные плоскости вальмовой кровли представляют собой наклонённые трапеции, а две другие, как правило, две треугольные плоскости. Именно эти две треугольные плоскости и принято называть вальмами.
Это достаточно распространённый вид крыш в регионах с сильными ветрами и высоким количеством осадков, как в виде снега, так и дождя. Почему же так происходит?
Плюсы и минусы вальмовой крыши
Вальмовая крыша смотрится весьма привлекательно. Но эстетичность, которая она придает зданию — это отнюдь не главное достоинств подобной конструкции.
Эстетичность вальмовой крыши, безусловно, важна, но этим не ограничиваются ее достоинства:
- Полное отсутствие вертикальных плоскостей делает такую крышу малоуязвимой в ветровой нагрузке. Если еще и величина уклона скатов незначительна — параметр ветрового давления на стропильную систему сводился к минимуму.
- «Сглаженность» форм на все четыре стороны делает такую крышу устойчивой вообще ко всем видам атмосферных осадков.
- С точки зрения энергосбережения, вальмовая крыша намного превосходит двухскатную конструкцию.
- Такую крышу значительно легче утеплить, разместив термоизоляционный «пирог» под скатами кровли. У двускатной крыши всегда имеются два проблемных фронтона, требующих особого подхода к утеплению и прекрасно «ловящие ветер».
- Удачное распределение нагрузок, обусловленное особенностью расположения основных, диагональных (угловых) и вальмовых стропил, обеспечивают высокую устойчивость всей системы к деформациям под действием внешнего приложения сил.
- Наконец, вальмовая крыша вполне может послужить и мансардой (при определённых углах уклона, безусловно). В любой из скатов может врезаться мансардное окно.
Недостаток у такой системы — это относительная сложность конструкции. Кроме того, на небольших по размеру зданиях и при малых углах уклона крыши чердачное помещение становится невместительным и малопригодным для полезного использования, особенно если система стропил потребует дополнительного усиления подкосами, стойками и т. п.
Очевидно, что недостатки — достаточно условны, и их вполне можно свести к минимуму. А вот количество достоинств — впечатляет, что и способствует постоянному росту популярности вальмовых крыш.
Виды вальмовых крыш
Независимо от вида вальмовой кровли в качестве финишного покрытия можно использовать достаточно широкий выбор материалов. Это может быть, как металлочерепица или ондулин, так и шифер и даже мембранная кровля под ключ, совершенно любое финишное покрытие. С материалом лучше определиться заранее, т. к. от этого выбора зависит угол наклона скатов. При создании плана строительства лучше учитывать и климатические особенности региона. Так, если зимы снежные, то лучше сделать угол наклона больше, это позволит снегу сходить с крыши быстрее, не накапливаясь в огромные шапки.
Четырёхскатная вальмовая крыша
Посмотрим, что такое вальмовая четырехскатная крыша, в чем ее особенности, а также плюсы и минусы использования. Классический вариант имеет особенную стропильную систему, где центральная часть — это копия обычной скатной опоры, но дополненная висячими и наслонными стропилами. Причем, последние должны образовывать треугольник. Его делают на горизонтальной поверхности, а потом поднимают и устанавливают в систему.
Еще одна особенность стропил вальмовой кровли — треугольные скаты в районе стропильных полуног. Именно здесь устанавливаются диагональные стропила, они имеют большую длину, нежели обычные стропильные ноги, и упираются они на наружные или внутренние углы здания. На эти длинные стропила и приходится основная нагрузка. Поэтому для их поддержки монтируют дополнительные стойки и укосы, а также делают деревянные ноги усиленными, за счет дополнительных досок.
Полувальмовая крыша что это такое?
Нужно отметить, что бывают полувальмовые крыши — их еще относят к голландскому виду. У данного подвида треугольные скаты меньше, чем у простой вальмовой кровли. Укорочены они за счет фронтонов, они могут изготавливаться как из стенового материала, так и самостоятельной каркасной конструкцией, которая является частью опоры кровельного пирога.
Данный подвид сложен в проектировании и монтаже, здесь необходимо и подстроиться под фронтон, и под стеновой материал. Но такая кровля позволит экономно организовать пространство под ней. Там легко можно сделать мансарду, а используемый фронтон поможет сделать дом более теплым, а еще на нем можно сделать балкон.
Скаты здесь меньше, поэтому и ее устройство обойдется дешевле. Из минусов можно отметить то, что стропильная система все равно очень сложная, что приведет к большим тратам на древесину и крепежные элементы. Для ее возведения обязательно нужно привлекать профессиональных кровельщиков, а это дополнительные расходы.
Вальмовая крыша с «кукушкой»
Многие считают, что кукушка на вальмовой крыше — это очень эффектная деталь. Нельзя не согласится, такой элемент оживляет строение, делает его визуально более интересным. Кукушка — это мансардное окно, которое изготавливается по принципу люкарны. Этот элемент был очень популярен в Европе. Да и сейчас не сдает свои позиции, и во многих европейских странах и в настоящее время можно увидеть большое количество домов с такими крышами.
Внешний вид таких домов похож на старые часы с кукушкой, поэтому и появилось такое название. Такое окно хорошая альтернатива мансардным окнам в крыше, т.к. их можно открыть в любую погоду, а окна на самой кровле сложно открыть зимой, особенно когда их присыпало снегом. Окно по типу кукушка не протекает, и выглядит гармоничнее. Да и безопасность у такой крыши гораздо выше.
Одно из преимуществ окон, вышитых в кровлю — хорошая освещенность помещения под кровлей. Это связано с тем, что у боковых окон значительно сужен световой поток. Здесь работает принцип тоннеля. Некоторые компенсируют эту особенность тем, что устанавливают широкие окна, длина которых часто бывает «в пол». Но в комнате все равно останутся слепые зоны, куда не проникает дневной свет. Еще один минус кровли с кукушкой в сложности ее устройства.
Вальмовая крыша с козырьком
Дома с крыльцом, закрытым крышей — это уже давно классика, поэтому и вальмовые крыши с козырьком стали очень популярными для частного домостроительства, так же, как и плоская кровля под ключ, даже просто вальмовая кровля — это не самый простой конструктивный элемент, а если он отягощён еще дополнительными деталями, такими как балконы, кукушки, козырьки, то стоимость кровельных работ значительно вырастает.
Расчеты и планы устройства таких крыш очень сложные, но пренебрегать ими не в коем случае нельзя, от этого зависит прочность и долгий срок службы конструкции. Установку козырька нужно проектировать над главным входом. Для этого над стропильной системой устанавливают обрешетку для этого элемента. Здесь он не влияет на конструкцию стропил в целом, как, например, при установке кукушки.
Козырек будет служить не только с эстетической точки зрения, делая строение более гармоничным, но и защитит вход от осадков. Чаще всего устраивают односкатные, двухскатные или трехскатные навесы. Это, наверное, один из самых простых элементов для монтажа на таком типе кровель.
Несимметричная вальмовая крыша
Есть еще один вид вальмовой крыши — несимметричная. Это многоуровневый сложный тип из комбинации различных конструкций и видов. В такой крыше разный уровень линии конька, стыков, наклонов, скатов. Отсутствие симметрии может быть даже на одном из скатов, когда он отличается по длине от своего параллельного коллеги. Он может даже просто располагаться под другим уровнем наклона. Чаще всего такая техника используется, если к дому прилегает какая-либо постройка, например, гараж.
Это позволяет выделить помещения с различным назначением, но оставить их под одной крышей. Неправильными могут быть не только скаты, но и диагонали. Это когда диагонали частей одной крыши не равны между собой. Технически это достигается смещением длины боковых частей кровли по диагонали.
В качестве финишного покрытия можно использовать различные материалы, в том числе ондулин для крыши. Их лучше выбирать по принципу обеспечения звуко- и гидроизоляции. Для такого вида крыш популярна мягкая кровля, которая изготавливается из битума и полимеров. Кто-то предпочитает использовать фальцевое стальное финишное покрытие, а кто-то предпочитает ондулин.
Бесконьковая вальмовая крыша
Конек — это неотъемлемый несущий элемент вальмовой крыши, как же ее можно сделать безконьковой? Конек связывает стропильную систему в единое целое. Он может отсутствовать только в одном случае, когда стропила сами сходятся в одной точке. Такой принцип применяется в шатровых и купольных видах кровель. Но вальмовая кровля такой не является по определения. Ее монтаж очень сложный и трудоемкий процесс, который требует высокой профессиональной подготовки исполнителей.
В первую очередь укрепляется и укладывается мауэрлат, под которым обязательно нужно проложить гидроизоляцию, которая укладывается сверху стены здания. В углах мауэрлата возводят укосины, которые позволяют усилить конструкцию и позволяют ей выдерживать значительные механические нагрузки. Затем устанавливают временное крепление стоек, поверх который укладывается коньковая балка.
После этого монтируются диагональные стропила, а между ними и мауэрлатом устанавливают наружные балки. Если здание имеет ширину более шести метров, можно установить затяжки между стропильными ногами. Такие элементы позволят компенсировать распирающую нагрузку. После того, как стропильная система готова можно начинать укладку кровельного пирога.
Как сделать вальмовую крышу своими руками: пошаговая инструкция
Монтаж можно проводить двумя способами — поэлементно или сразу целыми полуфермами, которые собираются на земле и устанавливаются поворотным методом с помощью 4-5 человек. Один такой элемент состоит из 2 стропильных ног, затяжки, 2 раскосов и подвеса.
При устройстве вальмовой крыши своими руками чаще используется 1 способ, то есть поэлементное изготовление и последовательный монтаж.
Этапы строительства:
- подготовка основания;
- монтаж мауэрлата и лежней;
- укладка балочной системы;
- установка опорной рамы с коньковым прогоном;
- крепление стропил;
- монтаж обрешетки;
- устройство гидроизоляции, теплоизоляции.
Завершаются кровельные работы укладкой декоративно-защитного покрытия.
Монтаж мауэрлата и лежней
Опорный брус, посредством которого нагрузка от кровли передается стенам, укладывается по всему периметру здания.
В кирпичных и блочных домах рекомендуется устроить монолитный армопояс, связывающий воедино кладку и равномерно распределяющий нагрузку на опоры.
В отличие от односкатных или двускатных крыш, где мауэрлат устанавливается на вмурованные шпильки, крепление бруса производится не сразу. Сначала нужно вывести все диагонали и определить место опирания стропильных ног. А шпильки этому могут помешать.
Чтобы избежать увлажнения дерева при соприкосновении с бетоном, мауэрлат укладывается на прокладку из гидроизоляции — 2 слоя рубероида, обмазку мастикой. Лежень устанавливается на внутренние несущие стены.
В деревянных и каркасных строениях мауэрлатом служит верхний венец или обвязочный брус. Он дополнительно связывается с нижними элементами стен для увеличения устойчивости верхнего пояса к боковым нагрузкам.
Установка рамы
Каркас из стоек и конькового прогона изготавливается из доски 50х200 мм и крепится к балкам перекрытия.
Если в крыше присутствуют эркеры, то на опору устанавливается центрирующий элемент, где будут сходится все эркерные стропила. Это существенно облегчит последующий монтаж.
Устройство балочной паутины
На мауэрлат и лежни укладываются балки перекрытия верхнего этажа. При этом важно соблюсти требуемый вынос карниза. Как правило, он составляет от 0,4 до 0,8 м, но может быть и больше в зависимости от проектного решения.
На этом этапе удобно сразу подшить карниз. Доски размечаются и прикручиваются прямо с балок перекрытия. Тогда как для подшивки уже готовой крыши нужно устраивать высокие подмости или леса.
Укладка стропил и нарожников
На этом этапе 2 человека крепят стропила в 2 точках — в верхней на коньковом прогоне и в нижней на мауэрлате.
Если стандартных досок длиной 6 м недостаточно, придется их сращивать. Стык лучше располагать в верхней трети, где усилия минимальные.
Далее устанавливаются угловые стропила (ендовые балки, накосные стропила). Затем нарожники основной крыши и вальм. Если скат пологий, сечение досок нужно увеличить.
Углы примыкания стропил размечаются с помощью угольника Свенсона и запиливаются. Когда основные стропила и нарожники уложены, можно приступать к монтажу стропил для эркеров.
Монтаж связей жесткости
Для придания каркасу устойчивости устанавливаются распорки, подвесы, затяжки, подпорки. Этот этап очень важен. Сечение доски для вспомогательных элементов — 50х50, 50х150, 50х200 мм в зависимости от воспринимаемой нагрузки. Если проектом предусмотрена мансарда, то затяжка будет играть роль балок перекрытия для подшивки потолка.
Обрешетка
В зависимости от выбранного кровельного материала укладываются дощатый разреженный или сплошной настил. Под металлические покрытия обрешетка дополняется контробрешеткой, чтобы организовать вентилируемый зазор и обеспечить свободную циркуляцию воздуха.
Под мягкую кровлю, которая крепится наклеиванием, устраивается обрешетка из досок с зазором до 100 мм или плит водостойкой фанеры, ОСП. Обрешетка эркеров и других примыкающих конструкций укладывается в последнюю очередь.
Гидроизоляция
В кровлях из профнастила или металлочерепицы функция гидроизоляции заключается в защите от попадания конденсата на стропильную систему и утеплитель, а также от выдувания ветром волокон теплоизоляции. Чтобы обеспечить проветривание утеплителя, используются пленки или мембраны с паропроницаемыми свойствами. Они крепятся поверх стропил, зажимаются брусками контробрешетки. В дальнейшем на них укладывается обрешетка для кровельного покрытия.
В мягких кровлях из битумной черепицы или рулонных материалов гидроизоляция монтируется непосредственно на сплошной настил. Она устраивается в зависимости от наклона скатов:
- при угле более 20° гидроизоляционный ковер укладывается на карнизах, ендовах, коньках и ребрах крыши, вдоль фронтонов;
- при меньшем уклоне гидроизоляции подлежит вся поверхность кровли.
Необходимо соблюдать нахлесты не менее 10-20 см, а также фиксировать края гвоздями. Вместо рулонной гидроизоляции допускается использовать обмазочную, которая наносится в 3 слоя с перерывом на высыхание. Только после этого можно приступать к монтажу кровельного материала.
Проведение расчетов
Выстраивая дом с вальмовой крышей, нужно учитывать некоторые факторы, среди них следует выделить:
- тип стропильной системы;
- надежность несущих стен;
- угол наклона скатов;
- размер сечения стропил.
Что касается стропильной системы, то она может быть навесной или наслонной. Для расчета пропорций конструкций можно использовать формулы, которые позволят добиться прочности и надежности крыши. Например, высоту от перекрытия до потолка можно рассчитать, умножив шаг между стропилами с торцевой вальмовой стороны на расстояние между стропилами по длине постройки. Это значение необходимо разделить на 2.
Для того чтобы знать, какое количество кровельного материала необходимо приобрести, нужно определить площадь кровли. Для этого крыша разбивается на отдельные составляющие, каждая из которых будет обозначена геометрической фигурой. Например, площадь треугольника рассчитывается методом перемножения длины его основания на высоту. Произведение следует разделить на 2.
Расчет вальмовой крыши предусматривает еще и определение площади трапеции. Для этого длины оснований необходимо сложить и умножить на высоту фигуры, а затем разделите на два. Площади складываются и умножаются на 2. Это позволит получить общую площадь крыши. Далее следует узнать, какова площадь одного листа укрывного материала. Для этого его ширину умножают на длину. Далее общую площадь крыши необходимо разделить на площадь одного листа, что позволит получить количество полотен, которое следует приобрести.
От чего зависит уклон?
Одним из основных параметров вальмовой крыши является угол наклона плоскостей, образующих чердак. В своем классическом виде она состоит из четырех наклонных плоскостей — двух треугольных (которые называются «вальмы») и двух трапецеидальных.
Вершины треугольных плоскостей, опирающихся на торцевые (поперечные) стены, соединяются так называемым коньком, к которому с двух сторон параллельно примыкают короткие стороны трапеций, образующих боковые плоскости крыши.
Уклон четырехскатной кровли зависит от:
- климатических условий местности, в которой возводят строения, к числу которых относят воздействие снеговых, ветровых, дождевых, собственных, эксплуатационных нагрузок;
- материалов, выбранных для устройства кровли, часто это бывает металл, искусственные или натуральные кровельные материалы других видов;
- других условий, изложенных в нормативных документах для кровельных работ, таких как СНиП, СП, инструкции, рекомендации.
Минимальные значения
Минимальный уклон нормативы не рекомендуют делать менее 10° (в этом случае, крыша может уже считаться плоской), даже если это позволяет производитель кровли (в большей степени это относится к металлическим кровельным покрытиям).
В этом случае доступ для обслуживания чердака и стропил с кровлей будет либо невозможен, либо крайне ограничен, также непростым делом будет устранение со стороны чердака аварийных протечек в случае их возникновения.
Минимальный уклон для кровельных покрытий:
Оптимальное значение
Кроме минимального угла, есть такое понятие, как оптимальный угол наклона. При нем крыша подвергается минимальным возможным нагрузкам со стороны ветра, снега и т. д. Приведем примеры подобных оптимальных значений:
- В областях с частыми осадками в виде дождя и снега оптимально строить кровлю крутизной 45-60°, так как она быстрее избавляется от осадков, что минимизирует нагрузку на стропильную систему.
- Если крыша возводится в ветреном регионе, то хорошо будет разместить угол ее наклона в промежуток 9-20°. Она не будет играть роль паруса, ловя пролетающий ветер, но и не опрокинется его резкими порывами.
- В областях, где и ветер, и снег бывают регулярно, обращаются к средним значениям в 20-45°. Этот диапазон можно назвать универсальным для скатных конструкций.
Самостоятельное вычисление угла скатов сводится к несложному геометрическому процессу, в основе которого лежит треугольник. Его катеты — высота конька и половина ширины дома, гипотенуза — один из скатов. А угол между гипотенузой и катетом — искомая величина крутизны.
Угол кровли находится в прямой связи с высотой конька. Возможно два варианта расчета этих величин.
1 вариант
Известна высота крыши. Если возникает желание обустроить под кровлей просторную жилую комнату с приемлемой высотой потолка, то высота конька может быть определена заранее. Имея известные два катета, несложно узнать величину искомого угла.
Примем следующие обозначения:
- H — высота конька;
- L — ширина половины дома;
- α — искомый угол.
Находим тангенс нужного угла по формуле:
tgα= H / L
Величину угла по полученному значению узнаем из специализированной таблицы тангенсов.
2 вариант
Заранее определен угол наклона. При желании использовать определенный кровельный материал или в связи с погодными условиями в регионе уклон кровли может быть определен заранее. По его значению можно определить высоту конька дома и проверить — возможно ли создание под этой кровлей жилой комнаты. Для обустройства помещения высота конька должна быть не менее 2,5 м.
Оставляем условные обозначения из предыдущего примера и подставляем известные величины в следующее уравнение:
H = L * tgα
Таким образом, процесс вычисления угла наклона значительно проще и быстрее, чем анализ всех совокупностей для определения его оптимального значения для конкретного региона и здания.
Далее рассмотрим детально для односкатной крыши. В связи с тем, что односкатная крыша опирается на стены, имеющие разную высоту, то расчет заданного угла наклона производят, просто поднимая одну из стен дома.
Проводим вдоль стены перпендикуляр L сд (длина стены дома), берущий свое начало в точке, где оканчивается короткая стена и опирающийся на стену, имеющую максимальную длину.
Для того, чтобы рассчитать длину стороны L bc, следует воспользоваться тригонометрической формулой.
Если длина стены дома L сд равняется 10 метрам, то, чтобы получить угол наклона 45 градусов, длина стены L bc должна равняться 14.08 метра.
Последствия несоблюдения рекомендаций
При несоответствии реальных уклонов и соответствующего материала кровельного покрытия, а также ошибках и несоблюдении рекомендаций производителей кровли и проектировщиков, в чердачные подкрышные помещения могут попадать атмосферная влага, пыль, споры сорных растений, грибка, плесени, личинки древоядных насекомых.
Слишком большая крутизна (угол наклона), высота покрытия и его парусность потребует увеличения сечения элементов стропильной системы вальмовой крыши.
В пологих кровлях может происходить замачивание обрешетки, нижерасположенных конструкций и, как следствие, развитие коррозионных процессов, а также биологического загрязнения и ослабления несущей способности деревянной стропильной системы вследствие ее гниения и поражения грибком.