Устройство конька вальмовой крыши — назначение, расчет высоты и длины, монтаж
Конёк замыкает на себе всю стропильную систему вальмовой крыши.
Назначение конька — закрытие щели на верхушке крыши между скатными плоскостями. По сути, он является венцом деревянного каркаса кровли.
От правильности его установки зависит несущая способность и долговечность 4-х скатной кровельной конструкции.
Что такое коньковый брус?
Коньковый брус – это элемент стропильной системы, который объединяет все 4 ската кровли в одну конструкцию. Коньковый прогон выстраивает узлы опирания накосных стропильных ног и рядовых стропил в единую прямую линию.
Конек изготавливают из цельного или клееного бруса. Последний обладает большой прочностью, и его применяют в домах с пролётом между стен от 12 метров и более.
Внимание! Брус должен соответствовать высшему сорту. Сухая древесина не должна иметь больших и гнилых сучковых образование, трещин и осевой (винтовой) деформации. Балку перед монтажом обязательно пропитывают антисептиком.
При пролёте перекрытия дома 6 метров в качестве конька могут быть использованы сдвоенные доски сечением 150 х 20 мм или брус 50 х 50 мм. При пролёте 12 м и более коньковый прогон делают из бруса сечением 100 х 100 мм или 100 х 150 мм.
Устройство в зависимости от типа вальмы
Коньковая балка может служить висячим соединительным элементом, который равномерно распределяет нагрузку от кровли через накосные и рядовые стропила на мауэрлат, уложенный по периметру внешних стен дома.
Обычно такая конструкция стропильного каркаса применяется в домах с пролётом перекрытия до 6 метров, когда вальмы и боковые скаты имеют небольшие размеры.
Когда нужно перекрывать стропильной системой пролёты 12 метров и более, устанавливают несущую рамную опорную конструкцию. Она представляет собой четырёхугольник, где верхняя балка служит коньком, а нижняя центральным ригелем. Боковые стойки замыкают всю конструкцию. Таким образом, при пролете более 12 м конёк является несущим элементом, который часть нагрузки передает через стойки на ригель, опирающийся концами на мауэрлат.
При наличии внутренней центральной стены, на неё сверху укладывают лежень (внутренний мауэрлат), на котором в свою очередь закрепляют ригель. Такое решение позволяет значительно разгрузить вальмы и трапециевидные скаты больших размеров при пролётах зданий от 12 метров и более.
Расчет оптимальной высоты
Высота конька в существенной мере влияет на величину всех четырёх скатов, а это в свою очередь ставит в зависимость количество расходных материалов. Чем выше конёк, тем больше понадобится материалов, тем дороже обойдётся застройщику вальмовая крыша. Найти оптимальный параметр поможет только точный расчёт высоты крыши.
Высота конькового прогона напрямую зависит от величины угла наклона кровли, который в свою очередь привязан к нормативной снеговой нагрузке. Чтобы определить оптимальный угол наклона кровли, застройщик обращается к СНиПу 2.01.07-85. По карте находят район строительства дома и соответственно по таблице находят нормативную снеговую нагрузку. Каждому нормативу соответствует рекомендуемый угол наклона кровли.
Для расчёта выполняют чертёж поперечного разреза вальмовой крыши, где:
Алгоритм расчёта высоты можно представить следующими формулами:
В формулу подставляют реальные значения тангенса угла «А» и длины пролёта дома. В результате вычисляют высоту конька – Нк. Умножив высоту конька на синус «А», получают длину рядовой стропильной ноги.
Как рассчитать длину?
Этот размер конькового прогона тоже напрямую связан с углом наклона кровли. Для определения длины верхней балки стропильного каркаса вальмовой крыши нужно выполнить чертёж разреза вальмовой кровли вдоль оси конька.
На чертеже получится трапеция, у которой верхняя сторона – сам конёк, а основание – ширина фасадной стены. Нижние углы равны расчётному углу наклона кровли.
Если из вершин фигуры опустить перпендикуляры на основание, то получаться два прямоугольника, где противоположный катет углу наклона «А» – это высота крыши Hк. Умножив высоту на tg «A», получают два отрезка, которые нужно отнять от длины основания трапеции. Полученный отрезок будет равен длине конька.
Справка. Для определения расчётных параметров стропильного каркаса вальмовой крыши, в том числе конька, можно обратиться к одному из онлайн-сервисов. В Интернете выбирают калькулятор и заполняют исходными данными окна сервиса. На выходе получают искомые значения.
Установка и крепёж
Коньковый брус перед монтажом обрабатывается пропитками, защищают от отрицательного влияния внешней среды с помощью гидроизоляции стыков, монтажа вентзазоров.
Существует несколько способов соединения стропил на коньке:
Для защиты конькового бруса снаружи применяются коньковые планки из оцинковки или стройматериала, накрывающего кровлю.
Для упрощения установки деталей внешней защиты конька, вверху скатных поверхностей укладывается более широкая (или сплошная) обрешетка.
Основные особенности установки заключаются в том, что для начала нужно монтировать крайние детали коньковой отделки и натянуть между ними веревку. По этому ориентиру устанавливаются оставшиеся коньковые детали.
Нужно следить за качеством закрытия стыков, чтобы в них не попадали атмосферные осадки, и не задувал ветер.
Внимание! От верхнего края скатной плоскости до края кровельного покрытия расстояние должно быть до 7 см. Если зазор больше 7 см, его защищают коньковыми планками с расширенными боковыми лопастями.
Для герметизации стыков можно использовать различные составы:
Ошибки и рекомендации по строительству
По разным причинам возникают ошибки при возведении стропильной системы вальмовой крыши. Вот самые распространённые промахи, сделанные на монтаже конькового прогона.
Заключение
Конёк вальмовой крыши является самым важным элементом всей стропильной системы вальмовой крыши. Ни в коем случае не стоит экономить на выборе бруса для изготовления конькового прогона. Если не хватает собственного опыта в возведении стропильного каркаса, то лучше пригласить специалистов.
Как сделать 4-х скатную крышу: устройство, узлы
Дома с четырехскатными крышами нравятся многим. Несмотря на то что они требуют больше всего материалов, а значит, и больше всего денег, они популярны. Во-первых, потому что придают даже простой «коробке» более интересный вид. Во-вторых, потому что прочны и надежны. И пусть стропильная система четырехскатной крыши одна из самых сложных, ее можно разработать и сделать своими руками.
Виды четырехскатных крыш
Четырехскатные крыши — самые дорогие и сложные в устройстве. Но, несмотря на это, они были и остаются популярными. А все из-за того, что выглядят они привлекательнее всех остальных типов кровли, имеют высокую механическую прочность, хорошо сопротивляются ветровым и снеговым нагрузкам. Дом с четырехскатной крышей или даже беседка, выглядят «солиднее» чем с любой другой.
Даже простая «коробка» под 4-х скатной крышей выглядит внушительно
Есть две основные разновидности 4-х скатной крыши: вальмовая и шатровая. Шатровая подходит для квадратных зданий, вальмовая — для прямоугольных. В шатровой кровле все четыре ската имеют вид треугольников и все они сходятся в одной точке — по центру квадрата.
Общее устройство шатровой крыши
Классическая вальмовая крыша имеет два ската в виде трапеций, которые сходятся на коньке. Эти скаты располагаются вдоль длинной стороны прямоугольника. Два других ската — треугольники, которые примыкают к крайним точкам коньковой балки.
Устройство вальмовой кровли в общих чертах
При всем при том, что скатов в любом случае четыре, устройство и расчет этих крыш разный. Отличается и порядок сборки.
Полувальмовые
Вальмовая кровля встречается намного чаще — все-таки прямоугольных построек намного больше, чем квадратных. Есть еще несколько ее разновидностей. Например, полувальмовые — датская и голландская.
Полувальмовые крыши — датская и голландская
Они хороши тем, что дают возможность установить полноценные окна в вертикальной части боковых скатов. Это позволяет использовать подкровельное пространство как жилое. Конечно, по сравнению с полноценным вторым этажом, жилой площади получается меньше, но и затраты на постройку тоже не настолько велики.
Угол наклона скатов и высота крыши
Угол наклона четырехскатной крыши определяется исходя из снеговых и ветровых нагрузок в вашем регионе. Чем выше снеговые нагрузки, тем выше надо поднимать конек — чтобы скат был круче и снег в больших объемах не задерживался. При сильных ветрах, наоборот, конек опускают пониже — чтобы уменьшить площадь скатов и, следовательно, ветровую нагрузку.
Еще при выборе угла наклона скатов кровли ориентируются на эстетические и практические соображения. С эстетикой все более-менее ясно — здание должно смотреться пропорционально. А лучше оно выглядит с достаточно высокими крышами — 0,5-0,8 высоты первого (или единственного) этажа.
Один из вариантов стропильной системы полувальмовой крыши
Практические соображения могут быть двух толков. Первое, если подкровельное пространство планируется использовать как жилое, обращают внимание на площадь, которая будет комфортной для использования. Более-менее комфортно находится в помещении с высотой потолков от 1,9 м. Да и то, это для людей среднего роста. Если ваш рост выше чем 175 см, планку придется поднимать.
С другой стороны, чем большую высоту будет иметь крыша, тем больше потребуется материалов на ее изготовление. И это второй практический аспект, который необходимо учесть.
Есть еще один момент, который стоит принимать в расчет: у кровельных материалов есть минимальный и максимальный угол уклона, с которым это покрытие может «работать». Если у вас есть определенные предпочтения по виду кровельного материала, учтите и этот фактор. От этого зависит на какую высоту должна быть поднята стропильная система четырехскатной крыши (относительно стен).
Стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа
Если делают четырехскатную крышу, чаще всего это вальмовая кровля. О ней и поговорим для начала. Центральная часть стропильной системы один в один повторяет систему двускатной кровли. Система также может быть с наслонными или висячими стропилами. Висячие стропила устанавливаются «по месту» — на крыше, для такой работы достаточно двух человек. Наслонные стропильные фермы, в виде треугольников, можно собрать на земле, а затем, готовые, поднять и установить. В этом случае работы на высоте меньше, но, чтобы поднять и установить готовые фермы, нужна либо техника (кран), либо бригада из четырех и более человек.
Стропильная система вальмовой крыши с наслонными стропилами
Основные отличия стропильной системы вальмовой крыши в тех местах, где стропила укорачиваются (стропильные полуноги) и формируются вальма — треугольные скаты. Тут устанавливаются диагональные стропила, которые также называют накосными. Они опираются на наружные или внутренние углы здания, имеют большую длину, чем обычные стропильные ноги. На диагональные стропила надо обратить особое внимание, так как на них приходится полуторная нагрузка (если сравнивать с соседними стропилами). Поэтому угловые стропильные ноги делают усиленными — собирают из двух досок, срастив их по ширине при помощи гвоздей. Также для поддержки диагональных стропильных ног устанавливаются дополнительные стойки и укосы, которые называют шпренгельным блоком.
Стропильная система четырехскатной крыши: устройство вальмовой кровли
Еще стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа отличается тем, что мауэрлат укладывается по периметру здания, а не только по длинным сторонам коробки. Это понятно — стропила располагаются по периметру, а не только по двум сторонам, как в двускатной кровле.
Мауэрлат — элемент кровельной системы здания. Представляет собой брус или бревно, уложенное сверху по периметру наружной стены. Служит крайней нижней опорой для стропил.
Диагональные стропила
Как уже говорили, накосные (угловые) стропила несут повышенную нагрузку: от укороченных стропил боковых скатов и от вальм. К тому же, длина диагональных стропил вальмовой крыши обычно превышает стандартную длину пиломатериалов — она больше 6 метров, поэтому их делают срощенными и сдвоенными (спаренными). Этим решается сразу две задачи: получаем балку нужной длины, увеличиваем ее несущую способность. Две спаренные доски выдерживают большие нагрузки, чем цельный брус того же сечения. И еще один момент: срощенные балки для накосных стропил делают из того же материала, что и обычные стропильные ноги. Это дешевле, да и вам не нужно искать специальный материал.
Как спаривать стропила из досок
Если используются срощенные балки, диагональные стропила, как правило, страхуют установкой подкосов и/или шпренгелей (стоек).
Шпренгель — особая система, которая состоит из балки, опирающейся на две примыкающие наружные стены. На эту балку опирается стойка, подпертая с двух сторон укосами (укосы ставят при необходимости).
Шпренгельные балки поддерживают диагональные стропила
Шпренгельную ферму обычно не считают, а делают из тех же материалов, что и стропильную систему. Для самой балки 150*100 мм, стоек — 100*100 мм, для укосов — 50*100 мм. Это может быть брус подходящего сечения или срощенные балки.
Опирание накосной стропильной ноги
Диагональные строплиьные ноги верхним концом опираются на коньковый брус. Точное исполнение этого узла зависит от типа системы и количества прогонов.
Если прогон один, консоли делают длиннее подстропильной рамы на 10-15 см. Если такой выпуск слишком большой, его затем подрезают. Но делать короче не стоит — доращивать намного сложнее и дороже. В эту точку будут опираться накосные диагональные ноги.
Узел опирания диагональных стропильных ног с одним коньковым прогоном
Стропила подрезают под нужным углом, стыкуют на консоли. Крепят при помощи гвоздей. Усилить соединение можно при помощи металлических накладных пластин.
Если коньковых пролетов два (делают, если планируется жилое помещение мансардного типа), способ соединения зависит от материала, из которого делают стропила:
Нижняя часть накосных стропильных ног подрезается горизонтально и крепится к мауэрлату или доске обвязки. Для большей надежности узла можно установить дополнительную косую балку и к ней зафиксировать угловую балку (на рисунке ниже).
Крепление накосного стропила к мауэрлату
Крепление — гвоздями с двух сторон, при необходимости можно дополнительно зафиксировать проволочными скрутками или хомутами.
Как крепить нарожники и полуноги
К установленным диагональным стропильным ногам с одной стороны крепятся укороченные стропила боковых скатов (называют еще полуноги), с другой — нарожники — стропила, образующие вальма. Их надо располагать с таким расчетом, чтобы места стыков не совпадали. Иногда для этого приходится менять расстояние между нарожными стропилами (лучше — в сторону уменьшения шага).
Чтобы не считать размеры балок, можно воспользоваться таблицей
Обычно укороченные стропила подрезают и крепят 2-3 гвоздями с двух сторон. Такого крепления достаточно в большинстве случаев. Но, если хотите сделать «правильно», под каждую стропилину надо делать «врубку» — выемку не более чем на половину толщины балки. Стропила подрезают, устанавливают в нужное положение, обводят на балке нужный контур (получается неровная трапеция из-за разных углов соединения). По полученному контуру вырезают выемку, в которую заводят полуногу, после чего крепят гвоздями с двух сторон. Это сложный узел, да и делать его долго. Зато несущая способность такого соединения намного выше. Есть и другой вариант, который по исполнению в разы проще, а по надежности мало отличается.
Оптимальным способом крепления нарожников и полуног к накосной балке можно считать их крепление на гвозди с дополнительной установкой черепных брусков (см. рисунок выше). Для этого используется брус сечением 50*50 мм, который прибивается по нижнему краю балки между закрепленными стропилами. В таком варианте балка становится двутавровой, что намного повышает ее упругость, увеличивается несущая способность.
Как крепить нижние концы стропил
Способ крепления нижних концов стропил зависит от того, какого типа стропильная система четырехскатной крыши выбрана — с висящими или наслонными стропилами, какая именно схема использована. Система со скользящими стропилами (обычно применяется для зданий, которым противопоказаны распорные нагрузки — деревянным, каркасным, из легкого бетона) реализуется при помощи специальных металлических креплений. Они состоят из двух частей. Одна устанавливается на закладную доску, вторая — на стропила. Между собой они соединяются подвижно — при помощи длинной прорези или пластины.
Скользящее крепление для стропил
При таком устройстве, при изменении нагрузки, кровля «отыгрывает» — стропила движутся относительно стен. Распорные нагрузки отсутствуют, вся масса кровли и осадков передается на стены вертикально вниз. Такое крепление позволяет компенсировать неравномерные нагрузки, которые возникают при сложном устройстве кровли (с примыканиями в виде буквы Г или Т).
Жесткое крепление может быть сделано по-разному — с вырезом под мауэрлат/обвязочную доску или с подшивным опорным бруском. Крепление обычно при помощи гвоздей, усиливать его можно металлическими пластинами и уголками.
Несколько вариантов крепления стропил к мауэрлату
Соединение с вырезом делают если четырехскатная крыша с выпуском — свесами. Обычно свесы довольно большие и, чтобы не покупать длинные балки, их доращивают — добавляют доски, которые прибивают гвоздями насквозь к нижней части балок. Это позволяет сделать свесы настолько длинными, насколько вам хочется без большого перерасхода на материалы.
Датская полувальмовая крыша
Стропильная система четырехскатной крыши датского типа отличается от классической вальмовой. Отличие в оформлении вальма — тут, на некотором расстоянии от конька, набивается опорная доска толщиной не менее 5 см. К этой доске крепятся диагональные сдвоенные стропила. Насколько низко опускать опорную доску — ваш выбор. Но, чем ниже будет опущена доска, тем меньший угол будет иметь этот скат, и тем хуже будут сходить осадки. При большой площади полувальма, придется считать нагрузку и подбирать толщину стропил.
Зато низко опущенная опорная доска позволяет поставить горизонтальное окно достаточной площади. Это выгодно, если под вальмовой четырехскатной крышей будет расположено жилое помещение.
Чтобы прибоина (доска, соединяющая две противоположные стропильные ноги) от нагрузок, направленных вниз, не изгибалась, устанавливается коротыш — отрезок такой же доски, который прибивается к стойке, подпирающей коньковый брус. Такие же упоры делают и на краях прибоины, хорошо закрепив коротышы гвоздями (шаг установки — в шахматном порядке через 5-10 см).
Стропильная система четырехскатной крыши: датской полувальмовой
При таком устройстве необходимо усиление точек крепления наслонных стропил, так как нагрузка с них передается на крайнюю пару стропильных ног. Применяют два способа усиления:
Если дом имеет прямоугольную форму и вальма не слишком широкие, можно либо установить подкосы, либо сделать крайние стропила из сдвоенных балок. В остальном стропильная система четырехскатной крыши полувальмовой датского типа собирается точно также, как описанная выше.
Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки
Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.
Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки
Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.
Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.
Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги
Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.
Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).
Размер граней — по сечению среза стропильных ног
Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.
Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана
По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.
Испытания прошли успешно
Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.
