Вальмовая крыша – разновидность скатной крыши. Особенность конструкции вальмовой крыши – это отсутствие фронтонов. Вместо них монтируются боковые скаты, которые называются вальмами. Если боковые скаты усечены сверху или снизу, такие крыша называются полувальмовыми. Рассмотрим основные виды вальмовых крыш и их особенности.
Виды конструкций вальмовых крыш
С конструктивной точки зрения выделяют пять видов вальмовых крыш.
- Классическая. Имеет четыре ската. Характерные черты: прямые стропила, ребра начинаются от конька, одна высота свесов.
- Голландская. Это вариант полувальмовой крыши. Характерные черты: длина вальм в 1,5-3 раза меньше скатов. Такое конструктивное решение позволяет оборудовать в мансарде вертикальные оконные конструкции.
- Датская. Еще один вид полувальмовой крыши. Характерные черты: вальм начинается не от конька, а ниже и заканчивается на карнизе. Таким образом, в верхней части образуется треугольный вертикальный фронтон. Как правило, его закрывают треугольным окном.
- Шатровая. Характерна для домов квадратной формы. Отличительная черта: все вальмы имеют форму равнобедренного треугольника. В таких крышах нет конька, есть только ребра, которые сходятся в одной верхней точке.
- Ломанная. Конструктивно сложная крыша. Характерные черты: скаты различаются размерами и углами наклона. Количество скатов не ограничено. С одной стороны это придает эффектный вид дому, с другой – позволяет более рационально использовать подкровельное пространство.
Правила проектирования вальмовых крыш
При расчете и проектировании вальмовой крыши необходимо учитывать следующие факторы.
1. Наклон скатов крыши должен находиться в пределах от 5 до 60 градусов. Выбор угла наклона напрямую зависит от трех условий: климатические особенности региона: ветровая и снеговая нагрузка, функциональное назначение чердачного помещения и вид кровельного покрытия.
2. Если для местного климата характерны обильные и частые осадки, то угол наклона должен составлять не менее 45 градусов. Если осадков мало, но большая ветровая нагрузка – скаты делаются более пологими.
3. Угол наклона меняется в зависимости от вида кровельного покрытия:
- рулонные покрытия – 5-18 градусов;
- листовой кровельный материал (металл, асбестоцементный шифер) – 14-60 градусов;
- черепица натуральная – 30-60 градусов.
4. Высота конькового бруса вычисляется математическим методом – по тригонометрическому выражению для прямоугольных треугольников.
5. Стропила – несущая конструкция всей кровельной системы. При проектировании необходимо учитывать нагрузку кровельного пирога и влияние внешних факторов, таких как ветер и осадки. Основные показатели стропильной системы - сечение стропил, ширина шага между, несущая способность стропильных ног - напрямую зависят от величины нагрузки и угла наклона скатов крыши.
6. План стропильной системы должен отражать, какие будут использованы стропила – наклонные или висячие, а также нужны ли затяжки и раскосы – дополнительные элементы, призванные усилить прочность конструкции.
7. Учет снеговой и ветровой нагрузки. Для средней полосы России средний показатель снеговой нагрузки – 180 кг/м, в снежные зимы – 400-450 кг/м, ветровая нагрузка – 35 кг/м.
8. Снеговая нагрузка не учитывается для крыш круче 60 градусов. Ветровая - при уклоне скатов менее 30 градусов.
9. Средние показатели корректируются для условий конкретной местности с помощью специальных коэффициентов.
10. Совокупный вес крыши зависит от общей площади постройки и количества строительных материалов для кровли.
11. Если к фермам планируется подвешивать какие-либо элементы, например, вентиляция, потолки, водонагревательные баки, необходимо определение величины полезной нагрузки на стропильную систему.
12. В проектировании обязательно учитываются два показателя: прочность стропил и риск их деформации при воздействии различных факторов.
Элементы стропильной системы вальмовых крыш
Каркас из деревянных стропил или стропильная система. Служит опорой для кровельной системы. Элементы каркаса вальмовой крыши, содержит узлы общие для всех скатных крыш, а также специфические, встречающиеся только в вальмовых конструкциях.
1. Мауэрлат – пояс из бруса хвойных пород древесины, уложенный по периметру несущих стен постройки. Служит местом крепления нижней части стропильных ног. Мауэрлат является соединительным звеном между крышей и домом и равномерно распределяет точечную нагрузку от стропильных ног по верхней части внешних стен здания. Если кровельный каркас выполняется из металла, то в качестве мауэрлата используют стальной швеллер, профилированную стальную трубу или двутавровую балку.
Размер бруса для мауэрлата – 100 х 100 мм при небольших кровлях, на крышах сложных форм с мансардами доходит до 250 х 250 мм.
2. Вертикальные стойки с укосами. Служат для поддержания конькового бруса. Монтируются перпендикулярно коньку, и крепятся к центральной балке с помощью системы укосов.
3. Для стропил используют прямоугольный брус размером 50 х 150 мм из хвойных пород древесины. Влажность материала не должна превышать 18-22 %. Для повышения прочности в стропильною систему вальмовой крыши включают элементы из металла.
Стропила вальмовой крыши включают в себя несколько видов стропильных ног:
- вальмовые стропила (также их называют диагональными или накосными);
- рядовые стропила;
- стропила-нарожники;
- стропильные прогоны;
- подкосы;
- стойки;
- лежни.
Для вальмовых крыш можно использовать как наслонные, так и висячие стропильные конструкции. Зависит от длины стропильных ног.
Висячая конструкция стропил применяется, если ширина постройки не более 6,5 м. В такой системе стропильные ноги опираются в двух точках: на мауэрлат нижней частью и коньковый брус верхней.
При длине стропильных ног от 4,5 м монтируется наслонная конструкция. В этом случае нижняя часть врубается в мауэрлат, верхняя опирается на стойки под коньком. Также есть промежуточные точки опоры: стойки на лежнях по обе стороны от центральной балки, а также подкосы и прогоны.
Если стропила длинные, монтируются дополнительные опоры. В частности, при наличии двух дополнительных прогонов, идущих по центру фасадных скатов по обе стороны от конька можно использовать стропила длиной до 12-15 м. Также дополнительные точки опоры позволяют более равномерно распределить нагрузку на несущие стены дома.
Сила давления на кровельную систему возрастает, если скаты имеют небольшой уклон. В таких случаях для усиления конструкции монтируются шпренгельные фермы.
На несущие стены постройки, образующие угол кладут брус (шпренгель). На нем фиксируется вертикальная стойка, которая будет поддерживать вальмовой стропило в нижней части. Чтобы поддерживать верхнюю часть вальмовой стропилы под вертикальную стойку монтируют два подкоса.
4. Обрешетка
Тип обрешетки вальмовой крыши зависит от вида кровельного покрытия. Если это мягкое покрытие – обрешетка сплошная. В ином случае обрешетка делается с шагом, ширина которого определяется правилами монтажа кровельного материала. Для изготовления обрешетки можно использовать брус сечением 50 х 50 мм или доски толщиной 20-25 мм.
Плюсы и минусы вальмовой крыши
- Сложная конструкция вальмовых крыш предполагает профессиональный монтаж. Как результат стоимость такой крыши будет заметно выше.
- Вальмовые крыши отличаются феноменальной устойчивостью к ветру и осадкам.
- Жесткая конструкция стропильной системы практически не подвержена деформации.
- Карнизные свесы вальмовой крыши есть со всех сторон дома, поэтому фундамент и внешние стены защищены от осадков по всему периметру строения.
- Четырехскатные вальмовые и полувальмовые крыши выгодно отличаются с точки зрения архитектуры и дизайна.