Все больше и больше появляется архитектурных, оригинальных домов, украшенных эркерами, надстройками, мезонинами. Входят в моду мансарды, расширяющие полезную площадь дома. Но мансардные кровли, в отличие от простой двухскатной крыши, требуют сложных стропильных систем. Правильно рассчитать их и провести монтаж совсем не просто. Ниже постараемся вкратце осветить этот вопрос и привести полезные рекомендации специалистов.
На стадии проектирования дома должна быть рассчитана кровельная конструкция. Расчеты, использующие сложные формулы, должны дать значение нагрузки на один метр квадратной стропильной системы. Для жилых домов нормативной нагрузкой является 50 кг/м2.
В соответствии с расчетами выбирается тип стропильной конструкции мансарды. К основным разновидностям следует отнести:
- висячую стропильную систему;
- систему стропил ломаной крыши;
- наслонную систему двухскатной крыши;
- комбинированную.
Наиболее распространёнными являются комбинированные стропильные системы скатных крыш. Рекомендуется расчет сложных стропильных систем поручить профессиональным проектировщикам.
Совет!
Для увеличения полезной площади здания, следует выбирать конструкцию многоскатной мансардной крыши.
Элементы стропильной крыши
Опытные специалисты прекрасно поймут, о чем идет речь в статье, поскольку знают все термины и названия конструкций. Для того чтобы понятно было всем, приведем распространенные названия элементов :
- Мауэрлат – балка, крепящаяся по верхнему венцу или по стене дома, на которую опирается стропильная система;
- Балки перекрытия – деревянная конструкция, играющая роль мансардного пола и, одновременно, потолка нижерасположенного помещения;
- Стойки – вертикально установленные столбы, на которых крепятся стропила и балки.
- Прогоны – балки (доски) расположенные горизонтально, служат опорой стропилам;
- Ригеля –горизонтальные балки в П-образной ферме. Служат опорой и стягивают скатные стропила, имеют другое название «затяжки»;
- Стропила – брус или доски, создающие основу конструкции кровли;
- Подвеска – стойка, задача которой поддерживать ригель, облегчая его работу, устанавливается также горизонтально;
- Обрешетка – дощатая или фанерная основа, на которую укладывается кровельный материал;
- Кобылка – доска, служащая основанием для монтажа свеса, устанавливается по низу стропильной системы.
Расчеты стропильной системы
Выбор стропильной конструкции во многом зависит от размеров здания, в соответствии с которыми определяется длина пролета, т.е. дистанция между основными стойками. Для небольших домов предпочтение можно отдать двухскатной конструкции.
Расчеты конструкции проводятся с целью определения нагрузки, в соответствии с нормативами и строительными правилами. Основным правилом для мансардной крыши является ограничение ее высоты, которая не должна составлять менее 2.5 метров внутри помещения. Таким образом, кровля должна иметь минимум 2.80 м в высоту, поскольку требуется укладка утепляющего слоя, и отделка внутри самой мансарды.
Обязательно следует изготовить чертеж конструкции, на котором следует проставить все размеры и максимально отобразить элементы каркаса. На чертеже должны быть отображены габариты дома, угол наклона стропил, высота кровли.
Совет!
Чтобы провести точные расчеты по всем нагрузкам на кровлю и ее элементы, рекомендуется воспользоваться калькулятором, размещенном на многих сайтах, посвященных строительству крыш.
Достаточно внести вид кровельного покрытия, материал каркаса мансардной крыши и размеры. Программа рассчитает углы сечения и шаг стропил, даст рекомендации по конструкции обрешетки.
Расчет стропильной системы
Технология монтажа мансардной кровли
Начинать следует с монтажа мауэрлата, который укладывается по периметру верхнего края стен, если дом кирпичный или блочный. В домах из бруса или рубленных мауэрлатом может служить верхний венец. Брус, из которого изготавливается мауэрлат, должен иметь в сечении размеры 100х100 мм или 150х150. Древесина хвойных пород для бруса должна быть хорошо высушенной. Балки мауэрлата фиксируются анкерами или шпильками к стенам с шагом примерно два метра. Под мауэрлат заводят гидроизоляцию, как правило, рулонного типа (рубероид).
Далее следует приступать к монтажу перекрытия. Балки 150х200 мм, положенные на мауэрлат должны выступать за стены дома примерно на 0.3-0.5 м. Крепят балки уголками и винтами (саморезами по дереву), начиная с крайних, затем промежуточные.
Важно!
При укладке следует с помощью шнура контролировать горизонтальный уровень, чтобы балки лежали в одной плоскости.
Расстояние между ними, как правило, 0.5-1.0 метра, если планируется укладка утеплителя, стандартная ширина листа которого 0.6 м, то удобнее будет выдержать такой же шаг балок.
Монтаж стропильной системы крыши
Установка опорных стоек и прогонов
Следующий этап – монтаж стоек. Для них используется брус 100х150 мм, крепление которого производится на фронтальных балках перекрытия. Необходимо, с помощью отвеса, выверить вертикальность каждой опоры и зафиксировать укосинами. Промежуточные опоры устанавливаются на балках также строго вертикально, образуя два параллельных ряда.
Далее следует установка прогонов, сделать которые можно из доски шириной 100-150 мм и толщиной 40-50 мм. Фиксация прогонов производится с помощью гвоздей и уголков на винтах. Затем поверх прогонов укладываются дощатые ригеля, для жесткости, устанавливаемые на торец.
Совет!
В результате образуется контур будущего мансардного помещения. Для придания дополнительной прочности следует укрепить опоры подкосами и схватками.
Монтаж стропильных элементов
Установка стропил, начинается с нижних. Для них подойдет доска 40-50 мм толщиной и 150 мм шириной. Одним концом опираем на мауэрлат вплотную с балками перекрытия, а другой крепится на прогонах с помощью уголков, винтов и гвоздей. Для установки стропил в верхней части кровли следует разметить центральную линию кровли. Все стропила должны иметь одинаковую длину. Для этого следует изготовить шаблонную доску, проделав на ней запилы с обоих концов. После чего по шаблону можно отпиливать остальные стропила.
Стропила монтируют на прогонах, фиксируя в верхней части металлическими пластинами. На прогонах балки закрепляются запилами в упор и фиксируются уголками на саморезах.
Нижние стропила для прочности следует укрепить подкосами (доска 50×150 мм). После закрепления подкосов, временные упоры можно снимать.
Установка стропил
Обрешетка
В случаях, когда балки перекрытия укладываются в стенных карманах, следует на нижних стропилах закрепить кобылки для устройства свеса кровли. Если же перекрытия лежат на мауэрлате, то кобылки не нужны, поскольку балки должны выступать за стены образуя свес.
Обрешетка устанавливается в зависимости от предполагаемого покрытия мансардной крыши. Либо обрешетка будет сплошной, либо с просветами. Поверх обрешетки следует уложить гидроизоляционный слой, после чего можно приступать к зашивке фронтонов и укладке кровельного материала – металлочерепицы, профнастила или шифера.
Обрешетка крыши под металлочерепицу
Утепление мансарды
Если крыша мансарды имеет ломаную конструкцию, то, как правило, она не утепляется, поскольку воздушная прослойка под стропилами защищает помещения, одновременно вентилируя подкровельное пространство. Для этого, зашивая фронтоны, следует оставить вентиляционные окна (отверстия) над перекрытием мансарды. Теплоизоляцию следует сделать лишь внутри помещения мансарды.
Устройство теплоизоляции мансарды имеет свои особенности, поскольку комнаты имеют треугольные или трапециевидные потолки. Строители считают утепление одной из сложных технологических задач в устройстве мансардных помещений. Главное уложить теплоизоляцию так, чтобы на наклонном потолке и на ограждениях она не давала усадку в процессе эксплуатации.
Утепление мансарды
Приветствую, камрады! Нам предстоит разобраться, как устроена стропильная система мансардной крыши. Я познакомлю вас с ее основными элементами, их функциями и поделюсь собственным опытом строительства мансардного этажа. Но сначала - несколько определений, которые помогут нам избежать путаницы.
Мансардными традиционно называется вполне конкретный вид крыш - ломаные, то есть с двумя скатами с переменным уклоном. Однако традиционное определение неполно. На самом деле так можно назвать любую крышу, позволяющую разместить под ней мансарду - жилое помещение, ограниченное скатами кровли.
Полумансардная крыша отличается от мансардной тем, что опирается на капитальные боковые стены высотой не менее полутора метров. Полумансарда более выгодно использует пространство: у нее нет участков с низкими потолками, непригодных к эксплуатации в качестве жилой площади.
Вот основные виды мансардных крыш:
| Изображение | Тип и краткое описание |
 |
Односкатная : единственный скат кровли опирается на капитальные стены разной высоты. Для эффективного использования всей площади мансарды меньшая из стен должна иметь высоту не менее 1,5 метров, что подразумевает увеличение затрат на строительство. |
 |
Двускатная : представляет собой в разрезе равнобедренный или (реже) несимметричный треугольник. Использует полезную площадь менее эффективно, чем ломаная. |
 |
Вальмовая : вариант четырехскатной с двумя парами скатов разной площади. |
 |
Полувальмовая крыша отличается от вальмовой наличием укороченных вертикальных фронтонов. |
 |
Ломаная имеет два ската с переменным уклоном. Она выгодна наиболее рациональным использованием площади мансардного помещения: участки с низким потолком у боковых стен имеют минимальные размеры. |
Элементы
Чтобы не заставлять читателя путаться в терминах, я приведу еще несколько определений. Вот основные элементы стропильной системы:
| Изображение | Элемент стропильной конструкции |
 |
Мауэрлат: уложенный на капитальную стену или монолитное перекрытие брус, служащий опорой для стропил. |
 |
Стропильные ноги: наклонные брусья, которые служат опорой для кровли. Висячие стропила (то есть опирающиеся только на стены здания) позволяют построить крышу шириной до 6-6,5 метров. Наслонные стропила (с промежуточными опорами) позволяют увеличить пролет до 12 метров при наличии одной опоры и до 15 метров при наличии двух опор. |
 |
Ригель, или затяжка : брус, стягивающий стропила двускатной крыши. Его задача - исключить деформацию стропильной системы в случае больших снеговых нагрузок. |
 |
Стойка : вертикальная опора под стропильной ногой, обеспечивающая ее устойчивость при сильном боковом ветре. Кроме того, стойки обычно служат основой каркаса боковых стен мансарды. |
 |
Лежень : горизонтальный брус, на который опираются стойки. |
Схемы
Теперь пришла очередь чертежей и схем.
Двускатная крыша
Большой пролет кровли вынуждает использовать центральную стойку, на которую опираются наслонные стропила. Боковые стойки придают скатам дополнительную жесткость и служат каркасом для стен мансарды.
Устойчивость по отношению к снеговой нагрузке обеспечивает пара ригелей: первый служит основой для горизонтального утепленного потолка, второй скрыт в холодном чердаке.
Еще одна, более простая стропильная система двухскатной крыши с мансардой. Центральная стойка отсутствует. Укороченный ригель делает потолок ломаным: горизонтальная центральная часть соседствует с наклонными участками.
Ломаная крыша
У ломаной мансардной крыши стойки всегда устанавливаются точно под изломом. Стягивающий изломы друг с другом ригель обеспечивает максимальную жесткость конструкции. Увы, у такой схемы есть серьезный недостаток: потолок остается сравнительно низким даже в центре мансарды, хотя высота конька позволяет поднять его еще на несколько десятков сантиметров.
Укороченный ригель, соединяющий верхние стропила примерно в середине их длины, позволяет поднять потолок практически без ущерба для прочности стропильной системы.
Вальмовая крыша
Здесь жесткость обеспечивается накосными (угловыми) стропилами со стойками в середине их длины. Стойки соединяются между собой горизонтальными связями. Нарожные стропила опираются на накосные и образуют прочное основание для кровли.
Особенность вальмовой крыши - отсутствие вертикальных фронтонов, поэтому естественное освещение обеспечивают врезанные в кровлю мансардные окна.
Односкатная крыша
У единственного ската на первое место выходит проблема обеспечения устойчивости к снеговой нагрузке, поэтому при пролете свыше 4,5 метров стропилам нужны дополнительные опоры.
На схеме показаны варианты их монтажа:
- При пролете до 6 метров достаточную жесткость обеспечит установка косой подстропильной ноги;
- Центральная стойка с парой подстропильных ног позволяет увеличить пролет до 12 метров;
- Две промежуточные стойки с косыми ногами и связкой между ними дают возможность сделать 16-метровый пролет.
Полувальмовая крыша
Высота фронтонов позволяет переложить на них основную нагрузку. На фронтоны опирается сборная ферма, которая служит опорой для боковых стропил. Для большей жесткости стропильные ноги связаны между собой ригелями и продольными прогонами.
Узлы
Как своими руками выполнить монтаж соединений стропильной системы? К вашим услугам - описание способов монтажа основных узлов.
Крепление мауэрлата к стенам
Мауэлрлат изготавливается из бруса сечением 100х100 - 150х150 мм. Брус должен быть в обязательном порядке обработан антисептиком. Стены под ним гидроизолируются во избежание капиллярного подсоса воды древесиной; обычно роль гидроизоляции выполняет пара слоев рубероида.
Для крепления мауэрлата обычно используются анкерные шпильки, установленные при заливке армопояса по периметру стены. Под них в брусе сверлятся отверстия, а после укладки брус притягивается к армопоясу гайками с широкими шайбами.
Крепление стропил к мауэрлату
Для максимальной жесткости соединения стропильных ног с мауэрлатом в них обычно делается вырез на треть ширины стропила. Для крепления могут использоваться:
- Стальные скобы . Они вбиваются в оба бруса с двух сторон;
- Оцинкованные уголки . Они крепятся к обоим брусьям несколькими саморезами с длиной не менее 2/3 толщины стропила.
Оцинкованные уголки и накладки используются для соединений стропильных ног между собой, со стойками, с горизонтальными прогонами и балками перекрытия. Накладки можно заменить толстой (не меньше 15 мм) проолифленной для защиты от сырости фанерой.
Крепление ригеля к стропилам
Соединение ригеля со стропилами двускатной или ломаной крыши испытывает наиболее сильные нагрузки зимой, когда на кровле лежит снег. Сделать его максимально прочным поможет простая инструкция: ригель соединяется со стропилом внакладку и крепится к нему парой болтов с гайками и широкими шляпками через предварительно просверленные отверстия.
Материалы
Лучший материал для стропильной системы - кедр, легкий, прочный и стойкий к гнили. Однако на практике куда чаще используются более дешевые: ель, пихта и сосна. У всех нагруженных элементов стропильной системы (стропильных ног, ригелей и стоек) должны отсутствовать пороки древесины, влияющие на прочность:
- Крупные выпадающие сучки;
- Косослой (отклонение направления волокон от продольной оси бруса);
- Косые трещины;
- Гниль.
Типичное сечение лежней и стоек - 100х50 мм. Сечение стропил определяется их длиной и шагом между стропильными ногами: чем он больше, тем большая нагрузка ложится на отдельный брус. Подобрать оптимальное сечение стропила можно по таблице строчкой ниже.
Мой опыт
При строительстве мансарды я выбрал ломаную крышу. На монтаж стропильной системы был закуплен сосновый брус сечением 50х100 мм. Шаг между стропильными ногами - 90 см, наибольшая длина пролета - 3 метра. Угол наклона кровли - 30 градусов для верхних скатов и 60 для нижних.
Обрешетка под кровельный материал (профлист) собрана из необрезной доски толщиной 25 мм. Именно из необрезной - просто потому, что ее цена ниже, а внешний вид при укладке под кровлю не имеет никакого значения. Шаг обрешетки - 25 см.
Ригель стягивает верхние стропила примерно в середине их длины. Подвесной потолок из ГКЛ собран на потолочных профилях, закрепленных к стропильным ногам и ригелям прямыми подвесами.
Конструкция стропильной системы доказала свою прочность: четыре сезона она успешно противостоит типичным для севастопольских зим сильнейшим ветрам.
Заключение
Надеюсь, что мне удалось ответить на все накопившиеся у читателя вопросы. Как всегда, дополнительные материалы вашему вниманию предложит прикрепленное видео. Жду ваших комментариев и дополнений. Успехов, камрады!
Использовать всю возможную площадь, придать дому оригинальность и значительно уменьшить потери тепла через крышу — вот задачи, которые решает мансарда. При наличии некоторого запаса прочности у фундамента таким способом можно превратить одноэтажный дом в двухуровневый. Привлекает еще то, что построена мансардная крыша своими руками может быть даже без наличия особых строительных навыков. Важно не ошибиться с выбором материалов и сделать все по правилам.
Окна в обычном этаже располагаются в стенах. В мансардах стен нет или почти нет. Их заменяет кровля. Потому и окна делают особенными: они не только должны пропускать свет в достаточном количестве, но и выдерживать ветровые и снеговые нагрузки, которые на крыша намного больше, чем на стенах.
Мансардные окна
При планировании мансарды стоит учитывать рекомендации СНиПа. Они рекомендуют площадь окон делать не меньше 10% от площади пола. Так что если мансарда будет разделена на несколько помещений в каждом должно быть окно.
Из всех приведенных на фото способов устройства окон в крыше с мансардой, проще всех реализуется наклонная установка. При этом необходимо обеспечить должную степень гидроизоляции примыкания, а также использовать специальные модели с усиленной рамой и армированным стеклом — нагрузка на поверхность бывает значительной.
Плюсы наклонного мансардного окна:
- большее количество света, не такие резкие границы света и тени;
- поверхность крыши остается ровной, не усложняется ее рельеф;
- относительно легкая установка.
При планировании такого окна необходимо помнить, что его площадь увеличивается с ростом угла наклона. На какой высоте удобнее установить такое окно и как увеличивается его высота в сантиметрах в зависимости о наклона, смотрите на фото.
Чем круче наклон относительно пола, тем меньше должна быть высота окна
Ширина рамы окна должна быть на 4-6 см меньше, чем шаг между стропилами. Тогда его легко можно будет установить, не нарушая строение каркаса. Если окно буде шире, необходимо делать усиленную балку над ним, рассчитать нагрузку.
Если нужно иметь большее по площади окно, проще поставить два нешироких рядом. Смотрятся они ничуть не хуже, чем одно большое, а проблем будет меньше.
При установке окна-дормер геометрия крыши усложняется: появляется ендова сверху и по бокам. Из-за этого стропильная система становится более сложной и при планировании и при сборке. Возрастает также сложность укладки кровельного покрытия. Все ендовы — места самого вероятного появления протечек. Потому тут необходимо все делать очень тщательно. В регионах с большим количеством снега желательно над такими окнами устанавливать снегозадержатели: чтобы при резком сходе их не снесло.
Устройство вертикального окна-дормера в мансардной крыше
Плюс такого окна: возле него можно стоять в полный рост. Но света они пропускают меньше, сложнее становится рельеф и крыша становится более проблемной.
Утопленное окно обычно используют, если делают через него выход на балкон. В других случаях такой способ устройства — не лучший вариант: света попадает мало, тени получаются очень глубокими, что для глаза утомительно, геометрия тоже становится сложнее, хотя и не в такой степени, как в предыдущем варианте.
Самый простой способ — сделать окно в торцевой части мансарды. В этом случае не нужна усиленная рама или армированные стекла. Вполне достаточно просто качественных стекол. Именно этот вариант чаще всего можно увидеть на дачных мансардах: это самый недорогой вариант, который запросто реализуется своими руками.
Стропильная система
При самостоятельном строительстве частных домов с мансардной выбирают обычно ломанную крышу. Она позволяет получить помещение значительной площади, большее, чем под двускатной.
При равной ширине основания (дома) мансардное помещение под ломанной крышей получается больше, чем под обычной двускатной. Стропильная система становится сложнее, но двускатная крыша с мансардой под ломаной крышей все равно боле популярна
Конструкция ломаной мансардной крыши такова, что свесы можно опустить довольно низко, придав дому интересный вид. Но длинный свес крыши выполняют не только декоративную роль. Они еще закрывают верхнюю часть стены от осадков и отводят основную массу воды подальше от фундамента. Хотя при планировании нужно иметь в виде, что при сильных ветрах они увеличивают парусность. Из-за этого необходимо использовать более мощные доски и балки. Потому размер свеса крыши выбирают исходя из нескольких соображений, основное из которых — погодные условия.
Угол наклона
Зависит от кровельного материала, но больше всего — от региона и погодных условий. Классический вариант приведен на рисунке: нижние скаты по отношению к плоскости пола мансарды наклонены на 60°, верхние — на 30°. Исходя из этих данных и параметров вашего здания можно рассчитать все длины. Только стоит учесть, что согласно СНиП высота потолка в мансарде не может быть меньше 2 м. Тогда по определению это — чердак. Комфортно же себя человек будет чувствовать, если потолок будет поднят на высоту не менее 2,2-2,3 м. Исходя из этого по правилам геометрии рассчитываете требуемые длины.
При классическом варианте нагрузка от осадков на боковые поверхности может не учитываться. Осадки смогут удержаться только на верхней части, угол наклона которой меньше 45°.
Вообще же наклон боковых поверхностей обычно колеблется между 45° и до 80°. Чем круче скат, тем большей парусность он обладает, это необходимо учитывать: в регионах с сильными ветрами лучше делать более пологие крыши. Тогда ветровые нагрузки будут восприниматься намного лучше.
Виды стропильных систем ломаных крыш
Конструкция ломаной мансардной крыши — один из вариантов стропильной системы (самый распространенный)
Для изготовления каркаса ломаной крыши своими руками чаще всего используют пиломатериалы из сосны, сорт — не ниже 2. Выбор сечения бруса и досок зависит от размеров крыши, выбранного кровельного покрытия (его веса), ветровой и снеговой нагрузки в регионе, шага установки стропил. Все эти параметры учитываются при расчете. Методика прописана в СНиП 2.08.01-89 и ТКП 45-5.05-146-2009.
Один из вариантов построения каркаса с висячими стропилами
Выше на рисунке приведет чертеж каркаса с висячими стропилами. Он может быть реализован только в том случае, если основание верхнего треугольника будет не более 4,5 метров (в данном случае это ширина мансардного помещения). Если больше, придется делать наслонные стропила, которые должны опираться на несущую стену посредине (мансарда получится разделенной на две части рядом балок).
Еще один вариант верхней части изображен на фото ниже (картинка кликабельна). В этом случае боковые стропила усилены подкосами. Они значительно увеличивают жесткость системы.
Есть второй способ добиться похожего эффекта — установить схватки — на рисунке они только намечены еле видными линиями. Длину боковой стропильной ноги делят на три, в этих местах устанавливают схватки. Они понадобятся, если кровельное покрытие будет иметь солидный вес.
Вариант устройства стропильной системы ломанной крыши — с подкосами, увеличивающими жесткость системы
Для небольшого по разверам здания каркас крыши может быть вообще простой: вверху две висячие стропильные ноги, затяжка, балки перекрытия, стойки и боковые стропила (на фото внизу).
Устройство стропильной системы ломанной мансардной крыши для небольшого дома
Как расчитать ломаную крышу
Мансардная ломанная крыша небольшого дома (ширина не более 6-7 метров) строилась уже столько раз, что на основании опыта можно сказать, какие материалы стоит использовать. Многие параметры зависимы от других материалов. Например, шаг установки стропил завязан с параметрами утеплителя. Чтобы при утеплении было как можно меньше отходов, монтаж был проще, необходимо чтобы расстояние от одной стойки до другой было чуть меньше ширины утеплителя (на 20-30 мм). Так, если вы собрались использовать минеральную вату, ее ширина 60 см. Тогда стойки нужно устанавливать так, чтобы просвет между двумя соседними был 57-58 см и не больше.
Ширина доски для стропильной ноги снова-таки определяется исходя из утепления. Для средней зоны России необходимая толщина базальтовой ваты составляет 200-250 мм. Это еще не все. Чтобы теплоизоляция могла высыхать, необходим вентиляционный зазор в 20-30 мм (без него конденсат постепенно сгноит древесину и приведет в негодность минеральную вату). Итого получается, что по минимуму ширина стропильной ноги должна быть 230 мм. Толщина доски — не менее 50 мм. Это в регионах с несильными ветрами и не очень обильными снегопадами. Подводя итоги, для всех стропил — коньковых и боковых — требуется доска 230*50 мм.
Если пиломатериал с такими характеристиками получается слишком дорогим, можно будет утепление сделать в двух направлениях: часть вдоль стропил, часть, набив обрешетку, поперек. Закладывать минимально можно 100 мм базальтовой ваты, следовательно можно взять стандартную доску 50*150 мм и оставить на вентзазор 50 мм, или заказать нестандартную 130*50 мм. Это смотрите, что выгоднее по деньгам.
Для стоек и балок лучше брать брус не менее 80*80 мм, лучше — 100*100 мм. Особенно в зонах со сложными погодными условиями — при обильных снегопадах или сильных ветрах.
Более точный расчет заказывайте у специалистов. Это длительный процесс, состоящий из сбора нагрузок от кровельного материала, самих элементов конструкции, ветровых и снеговых нагрузок. После чего по определенной формуле идет подбор элементов. Более подробную информацию, о том как проводится расчет, смотрите в следующем видео.
Мансардная крыша своими руками: порядок монтажа
Устройство мауэрлата на мансардных крышах ничем не отличается от стандартного исполнения. Если или бревен, в качестве мауэрлата можно использовать верхний венец. Его только предварительно обрабатывают пропиткой с высокими защитными свойствами.
Если стена сложена из пеноблоков, поверх нее устраивается армированный монолитный пояс. На кирпичной стене или сложенной из ракушняка, других подобных материалов, устройство такого пояса необязательно. На стену укладывается в два слоя гидроизоляция, а сверху — обработанный антисептипком брус — 150*150 мм или бревно. Его закрепляют вмурованными шпильками.
При сборке всех элементов используют длинные гвозди — не менее 150 мм длиной. В наиболее ответственных местах соединять три и более элемента лучше на болты или шпильки с двусторонней резьбой. Желательно все стыки укреплять стальными накладками или уголками.
Первый способ
Установку стропил мансардной крыши делают двумя способами. Первый: собирают части на земле, потом в готовом виде поднимают наверх. Там первыми выставляют крайние конструкции, которые станут фронтонами. Их выставляют вертикально, закрепляют. Часто удобнее закрепить их длинными брусками, прибитыми к стене (временными). В подготовленные углубления в мауэрлате (их делают с требуемым шагом) вставляются следующие собранные конструкции. Они выставляется строго вертикально, тщательно закрепляется. При необходимости устанавливают дополнительные временные распорки, которые фиксируют их в нужном положении. Устанавливаются боковые балки.
Как строить ломаную крышу таким способом, собирать узлы смотрите в видео ниже.
Второй способ
Второй метод — строительство ломаной крыши ведут последовательно собирая элементы прямо на месте. Это метод удобнее, если конструкция получается большая и в собранном виде ее можно поднять только с использованием специальной техники (крана).
Сначала настилаются балки перекрытия. К ним крепятся стойки и затяжки, ставятся временные распорки, удерживающие их в вертикальном направлении. Далее собираются стропильные верхние и боковые ноги, устанавливаются затяжки и укосины.
При монтаже соблюдается следующая последовательность действий: сначала устанавливаются и выставляются в нужное положение крайние элементы, надежно закрепляются. При необходимости используют временные распорки. Между ними натягивается леска, канат, шнурок, которые будут служить ориентиром при монтаже всех последующих элементов. Этот нехитрый ход позволяет получить идеальную геометрию (не забывайте проверять угол уклона, вертикальность или горизонтальность).
Поверх стоек крепят затяжки — бруски, к которым затем фиксируются боковые стропила и на которые устанавливается затяжка верхнего треугольника. Затяжки крепят при помощи металлических уголков. Так как балки получаются длинные, они провисают. Это в дальнейшем устраняется — после установки верхних стропильных ног — при помощи вертикальных балок фиксированной или регулируемой высоты. А временно их можно подпереть стойками (чтобы не тянули всю систему).
Чтобы проще было выдерживать нужный угол при установке боковых стропильных ног, изготавливают шаблоны, по которым делают запилы. Но так как геометрия зданий, построенных своими руками, редко бывает идеальной, может понадобится корректировка. Для проверки получаемого угла наклона из нескольких досок сбивают еще один шаблон, которым проверяется правильность установки.
Если стандартной длины пиломатериала — 6 метров — не хватает, или заказывают требуемую длину (дорогое удовольствие) или наращивают. При наращивании к месту стыка прибивают две доски размером не менее 0,6 метра (по 30 см с каждой стороны от места стыка). Их прибивают гвоздями с двух сторон или используют болты.
Надежный способ наращивания стропил. Длина «заплатки» — не менее 60 см
После установки боковых стропил остается установить верхние. Для них тоже изготавливается шаблон, запиливается предварительно на земле, а устанавливается наверху.
Верхняя часть может быть сделана по-разному. Ее строение зависит от ширины основания. Как ее сделать, смотрите на фото внизу.
Так как устройство мансардной ломанной крыши не предусматривает наличие конька, на затяжку посередине набивается брус, к которому крепятся укосы, фиксирующие треугольник в необходимом положении.
Узлы и их чертежи
При монтаже стропильной системы могут возникнуть вопросы по сборке узлов — мест пересечения и соединения нескольких элементов конструкции. На фото вы видите чертежи ключевых соединений.
Второй вариант соединения боковых наслонных стропил и верхнего треугольника. Для более надежного крепления использованы болты.
Как сделать крепление верхнего теугольника и стропильной ноги на мансардной крыше своими руками
Способы крепления стропильных ног к мауэрлату или, как в данном случае, к боковой балке показаны на рисунке ниже. Чтобы проще было монтировать тяжелый элемент, снизу к стропилу прибивают упорную доску (брусок), которая ограничивает ее движение: доска упирается в край и не дает ей опустится ниже.
Квартирный вопрос, для многих, стал проблемой номер один. И если увеличить жизненное пространство вширь не получается, то приходится искать иные пути и обустраивать под жилье неожиданные помещения. Одним из возможных решений стала мансардная крыша, во внутреннем пространстве которого организуют помещения, приспособленные для жилья.
Сегодня такое решение пользуется большой популярностью. И это вполне объяснимо, ведь стропильная система мансардной крыши в своем современном исполнении позволяет найти наиболее рациональный вариант конструкции, которая позволяет достичь удобных форм комнат под надежной, а, значит, и долговечной крышей.
Стропильная система мансардной крыши: фото конструкции несущей системы ломаной крыши
Стропильные конструкции мансардных крыш
Мансардная крыша, как и любая конструкция кровли, состоит из двух систем:
- ограждающей, включающей кровельный пирог, гидро-, паро- и теплоизоляцию;
- силовой, куда входит, во-первых, стропильная система, и, во-вторых – мауэрлат.
Мауэрлат распределяет нагрузки, которые испытывают стропила мансардной крыши, на несущие стены
Стропильная система мансардной крыши – это ее силовой каркас со множеством видов и разновидностей. К тому же она считается самой оптимальной в силу своей относительной простоты и небольших затрат на увеличение внутреннего пространства.
На заметку: к примеру, квадратный метр полезной площади мансардной крыши 8х10 обходится порядка 70–75 долларов.То есть оборудовать мансарду в 60–65 м 2 гораздо дешевле, чем построить такую же площадь «с нуля».
Классическая мансарда – стропильная система
Будучи основой для мансардной крыши, система стропил помимо своего веса должна выдерживать и расчетные нагрузки от ветра и снега. Если учесть к тому же, что это звено, связующее воедино кровельные скаты, балки перекрытия, стены и потолок, то очевидно – расчет стропильной системы мансардной крыши должен быть выполнен тщательно и грамотно.
Связь между полезной площадью мансарды и углом наклона крыши
Конструкция и размеры мансарды зависят от многих параметров, в частности, от ширины дома и высоты помещения. Поэтому сначала необходимо подготовить соответствующие чертежи и проработать все узлы соединений. Схема стропильной системы мансардной крыши должна содержать исчерпывающую информацию об
- увязанных между собой высоте, шаге и сечении стоек;
- длине и наклоне стропил;
- месте расположения мансардных окон;
- размере обрешетки
- материале для обшивки фронтона.
Расчеты системы можно значительно упростить, если использовать таблицы, в которых представлены готовые конструктивные решения узлов несущей системы с указанием способов крепления и основных размеров.
Конструкция стропильной системы мансардной крыши
Стропила для мансарды бывают двух видов.
Типы стропильных систем
- Висячие, имеют две опоры, скажем, стены, колонны и т. п. Они одновременно работают на изгиб и на сжатие, передавая таким образом несущим стенам горизонтальные усилия. Самые простые висячие стропильные фермы состоят непосредственно из стропилин и нижнего пояса – затяжки (ригеля), опирающегося на мауэрлат. Такая система оправдывает себя, если опорные стены друг от друга отстоят не больше 6–6,5 м.
- Наслонные стропила имеют по центру дополнительную опору, к примеру, внутреннюю стену или колонну, поэтому они работают только на изгиб. Такая конструкция снижает нагрузки, под воздействием которых находятся несущие стены. Наслонная несущая система может перекрывать расстояние до 10 м, а при установке дополнительных прогонов и стоек – до 16 м.
- Несущая система мансардного этажа нередко включает эти оба типа
Простейшая стропильная система мансарды
Как видно из верхнего рисунка, в несущую систему мансардной крыши входят нижние стропильные ноги (наклонные), верхние (висячие) стропила, вертикальные стойки, связующая горизонтальная перекладина и коньковый брус. Для небольшой мансарды наличие конькового бруса необязательно. Его вполне можно заменить сплошной обрешеткой, которая создает диафрагму жесткости.
Как известно, самой жесткой фигурой в геометрии является треугольник, поэтому коньковые и боковые фермы, выполненные в треугольной форме, способны обеспечить жесткость системы в двух направлениях – боковом и вертикальном.
Конструкция несущей системы для мансарды
Что же касается объемной жесткости, то для этого устанавливают подкосы, также образующие треугольник вместе с вертикальными стойками.
Материалы в конструкции стропил для мансарды
Наиболее популярными материалами для мансардной стропильной системы являются древесина и металл.
Как правило, систему собирают из массива древесины таких пород, как сосна и ель. Брусья и доски в обязательном порядке проходят обработку антисептиками и антипиренами, которые защищают их от грибка, плесени, насекомых и огня.
Нередко для этих целей используют клееный брус, который имеет определенные преимущества перед обычным:
- он более прочный и легкий;
- позволяет увеличить расстояние между стропилами мансардной крыши без потери жесткости;
- не требует дополнительной пропитки.
Металлические стропила мансардных крыш
Для придания особой прочности мансардной конструкции применяют стальные тонкостенные конструкции. Они отличаются долговечностью, выносливостью и простотой в сборке, огнестойкие, но, к сожалению, стоят значительно больше деревянных.
На заметку: поскольку ЛСТК собирают, используя болты и заклепки, такие конструкции можно при необходимости разбирать и переделывать, заменять любую деталь или перестраивать всю крышу.Стропильная система двускатной мансардной крыши
Мансардная крыша в зависимости от угла наклона подразделяется на три основных типа:
- классическая: уклон ската 45 градусов, ширина дома 6–8 м;
- остроконечная: уклон – 60 градусов, ширина – от 6 м:
- ломаная: имеет два неравнозначных ската, как правило, с уклоном в 30 и 60 градусов. Такая конструкция часто встречается в домах шириной до 6 м.
Проект загородного дома с двускатным мансардным этажом
Особенности стропил для мансарды с двумя скатами
В двускатной крыше используется принцип висячих стропил. Опираясь только на наружные стены и друг на друга, они образуют единое подкровельное пространство – пустоту без стен и опор посредине чердачного помещения. Стропила для мансарды висячего типа называют также беспрогонными.
Стропильная система двускатной крыши
Устройство стропильной системы мансардной крыши в данном случае имеет некоторые особенности, например, затяжку-ригель, которая в противовес распору, создаваемому стропильными ногами, скрепляет их и противоположные скаты, располагают не у основания стропил мансарды, а выше. Высоту выбирают таким образом, чтоб ее хватило для устройства мансардного помещения.
Если систему висячих стропил использовать для мансарды с пролетом от 6 м, то фермы подпирают раскосами или стойками. Располагают их на прогонах, установленных на перекрытии. Нижняя часть их ног имеет ограничение – длина не должна превышать 4,5 м.
Как известно, шаг стропил варьируется в промежутке от 0,6 до 1 м. Как посчитать это расстояние для конкретной кровли?
Первоначально в расчетах будем использовать среднее значение шага – 0,8 м. Проведем расчеты для кровли с длиной ската в 23 м. Для ее устройства в среднем потребуется с учетом округления в большую сторону 23/0,8=29 стропильных ног. Добавим еще 1– это элемент, который обязательно устанавливают по краям каркаса. Итого, получилось 30 элементов. Осталось откорректировать шаг: 23/30=0,77. Таким образом, стропила необходимо устанавливать с расстоянием 0,77 м между ними.
Установка стропил мансардной крыши
Монтаж стропил для мансарды схематически проводят в следующем порядке.
Стропиловка двускатной крыши
- Верхний брус крепят к стойкам, причем первый по счету одновременно будет служить подстропильной рамой.
- Устанавливают мауэрлат.
- Монтируют стропильные ноги с шагом 60– 100 см. Сначала устанавливают фермы, крайние к фронтону и протягивают уровень, в соответствии с которым устанавливают промежуточные элементы.
- Стропила в верхней части каркаса соединяют между собой.
- Для кровель длиннее 7 м устанавливают коньковую балку.
Правила крепления стропил
К мауэрлату их крепят жестким или скользящим способом. В первом варианте практически полностью исключена возможность взаимодействия между закрепленными элементами.
Крепление к мауэрлату: скользящее и жесткое
Для этого
- используют металлические уголки для крепления нижней части стропил с дополнительной жесткой опорой на подшивной брус;
- крепят на запил, выполненный на стропильной ноге и дополнительно фиксируют соединение, используя скобы, гвозди, проволоку.
Скользящее сопряжение элементов обеспечивает стропилам свободу перемещения в определенных пределах. Оно больше подходит для деревянных домов, так как исключает деформацию несущей системы при усадке дома. Выполняют его, используя «салазки», скобу, гвозди.
Крепление к коньку: встык и внахлест
Крепление к коньку выполняют:
- соединением стропил встык, обрезав верхние края под определенным углом.
- креплением на прогон по одному
- соединением внахлест.
Мансардная крыша позволит расширить жилую площадь дома. Вы не только сэкономите пространство, но и потратите меньше финансов на строительство дома. Общая площадь строения становится намного больше, а размеры фундамента и крыши остаются те же. Технология монтажа двускатной ломаной крыши не отличается особой сложностью и нуждается только в тщательном расчете и проектировании. В данном материале мы поэтапно рассмотрим как сделать мансарду на крыше.
Площадь мансарды можно увеличить за счет правильного излома скатов под разными углами на одном или нескольких уровнях. При этом следует учесть, что ломанная конструкция мансардной крыши будет намного тяжелее чем обычная двускатная крыша. Если вы строите новый дом, при проектировании необходимо заложить более прочный фундамент и стены дома. Делая реконструкцию старого здания, нужно тщательно обследовать основание и состояние несущих стен.
Обратите внимание! Нельзя допускать погрешности при подборе параметров, составляющих стропильной системы, и проведении расчетов, чтобы избежать разрушений стен дома и самой конструкции крыши во время эксплуатации дома. Доверьте этот подготовительный этап работ профессионалам.
Расчеты мансардной крыши проводятся с учетом СНиП раздела «Нагрузки и воздействия». Размеры помещения зависят от выбранного угла наклона скатов крыши. Для устройства жилой комнаты необходимо сохранить высоту потолка не ниже 220 см. Ломаная конструкция крыши дает возможность максимального использования потолочного перекрытия с нужной высотой помещения.
Нижние стропила устанавливаются под углом в 60 градусов и более. На выбор угла наклона влияет предпочтение владельцев дома, расположение здания в определенной сейсмической зоне и другие факторы.
Элементы крыши
При проектировании мансардной крыши дома учитываются выбранные для строительства материалы. Конструкция крыши в разрезе напоминает многослойный пирог с начинкой разного предназначения. Давайте посмотрим из чего состоит кровельная система:
- На стропильную систему укладывается слой гидроизоляционного материала.
- Вторым слоем идет материал пароизоляции.
- Для жилых помещений необходимо уложить слой утеплителя.
- Завершает конструкцию кровельный материал.
От того какой утеплитель будет выбран для мансарды зависит шаг стропил. Чтобы не было обрезков и перерасхода материала стропила устанавливаются на расстоянии равном ширине или длине плит материала.
На устройство обрешетки влияет выбор кровельного материала. Это может быть разреженная обрешетка с разным шагом или сплошная.
Используемые для обустройства мансардной крыши материалы должны быть обработаны средствами против гниения, для влагоустойчивости и против возгорания.
Используемая древесина и другие материалы должны соответствовать санитарным требованиям и быть экологически чистыми.
Для возведения стропильной системы мансардной крыши вам понадобятся:
- Молотки и топоры.
- Плотницкие ножницы и ножовки.
- Отвес и уровень.
- Рулетка и отожженная проволока.
- Крепежные детали.
- Необрезная доска.
- Доска размером в 159 на 50 мм.
- Брус с поперечным сечением в 100 на 50 мм.
Инструмент выбирайте качественным и тогда работы по монтажу стропильной системы будут проведены намного быстрее и качественней.
Основанием любой системы стропил выступает мауэрлат. В качестве опоры по периметру здания используют толстую доску или хорошего качества брус. При проектировании двускатной ломаной крыши мауэрлат устанавливают на стены здания имеющие больший размер. С помощью уложенного на верху стены бруса весь груз стропильной системы с кровельным материалом равномерно передается на стены и основание строения. Кроме этой функции, мауэрлат выполняет функцию прочного крепления всей системы стропил.
В верхнем поясе стены из камня или блоков специально делают монолитный железобетонный пояс с вложенными вертикальными металлическими шпильками, предназначенными для прочной посадки мауэрлата. В кладку стены из кирпича вмуровывают отожженную проволоку. Для установки мауэрлата в верхнем венце деревянного строения используют нагели, сделанные из дерева. Также необходимо уложить надежный гидроизоляционный слой на верхний брус несущей стены.
Если стропильные ноги запроектированной крыши будут упираться в верхний пояс несущей стены специально сделанным вырезом или скошенным под определенным углом концом, необходимо устанавливать мауэрлат. В том случае, когда ширина помещения практически равняется размеру стены, стропильные ноги будут упираться в вынесенные за пределы здания опорные балки. Такие опорные балки укладываются по всему периметру здания поперек длинной стороны строения. Они должны быть прочными и качественно обработанными специальными средствами защиты. Обычно число опорных балок ровняется числу собранных стропил. Для крепления балок на стену используют такие же крепежи, как и для мауэрлата. Обязательно укладывается гидроизоляционный слой.
Обратите внимание! Крепление опорных балок и мауэрлата к стене должно быть выполнено с особой тщательностью, чтобы избежать смещения всей кровельной системы во время сильных порывов ветра и обильных осадков.
Монтаж ломаной крыши мансарды начинают с установки опорных стоек. Устанавливаются опоры параллельно оси здания и напротив друг друга. Расстояние между противоположными опорами должно быть таким как запроектированная ширина мансарды.
Сначала на фронтонах делается монтаж арок П-образной формы. Арочная система состоит из двух опор, для соединения которых используется горизонтальная перемычка. Чтобы арочная конструкция получилась прочной, для опор и перемычек нужно выбирать брус, по сечению равный ширине уложенной на потолочное перекрытие опорной балки. Рассмотреть узлы соединения вы можете на представленной внизу схеме. (схема крепления конструкции).
Обратите внимание! Все стойки крепятся строго вертикально, а перемычки должны располагаться горизонтально. Для проверки правильного монтажа используются отвес и уровень.
Точно также делается монтаж следующей арки на противоположный фронтон. Обязательно сделать нивелировку установленных элементов стропильной системы. От П-образной арки на одном фронтоне протягивается веревка к конструкции на другом фронтоне. Проверить расположение шнура, оно должно быть только горизонтальным. Если обнаружена ошибка, одна из арок снимается и подгоняется до нужного размера. Снова делается проверка.
Шнур оставляют и по нему устанавливаются промежуточные конструкции. Количество П-образных арок ровняется количеству стропил, рассчитанных в проекте. Расстояние между двумя опорными стойками равно шагу стропильных ног. Все установленные стропила своей верхней частью должны быть прикреплены к верхней части опорной стойки. Именно такое крепление позволяет достичь запроектированной жесткости всей системы стропил крыши, используемой для обустройства мансарды.
Для крепления стоек П-образной арки к балке применяют шиповые соединения, большие гвозди или скобы, сделанные из металла. Представленное в конце статьи видео поможет вам лучше разобраться в креплении отдельных элементов стропильной системы мансардной крыши. Установленные на стойки раскосы помогут им сохранить вертикальное положение во время эксплуатации здания.
Обратите внимание! П-образные арки соединяют друг с другом в горизонтальной плоскости перемычками, располагая их параллельно уложенному мауэрлату.
Подъем и крепление стропильных ног
Наступил момент поговорить о установке стропильных ног будущей системы стропил. Ломаная конструкция изготавливается из стропильных ног, расположенных на разных уровнях и несущих разную нагрузку.
Стропила первого уровня крепятся внизу к поперечной опорной балке или мауэрлату. К опорным стойкам установленной арки крепится верхний конец ноги. Угол крепления зависит от размещения стоек. Чем ближе к центральной оси здания находится стойка, тем меньше угол крепления стропила. При размере мансарды практически равной ширине дома угол крепления приближается к показателю - 90 градусов. Установка стропил начинается со сторон обоих фронтонов.
Подрезание элемента конструкции с обоих сторон делается под таким углом, чтобы достичь плотного прилегания края к стойке и нижней опоре. В тех случаях, когда проект крыши дома предусматривает свес скатов крыши, срез в нижней части элемента имеет несколько другую форму. Посмотрите, как сделан срез и как устанавливается нога на мауэрлат на картинке, расположенной внизу. Для крепления используются скобы или гвозди.
Обратите внимание! Чтобы соединение стропила первого уровня и опоры было более прочным, в качестве дополнительного крепления нужно использовать обожженную проволоку.
Сделать монтаж всех элементов первого уровня конструкции и продолжить установку системы переходом на фронт работ второго уровня. Если ширина потолочного перекрытия больше 8 метров, нужно устанавливать коньковый брус. Он поможет распределить все виды нагрузок на каркас крыши равномерно. Для монтажа конька на фронтонах в месте прохождения оси здания строго вертикально крепятся большие стойки. Между двумя большими опорами горизонтально укладывается коньковый брус. Обязательно правильность монтажа проверяется уровнем.
От того, как правильно будет установлена высота укладки конька, зависит наклон верхних стропильных ног конструкции. Второй уровень элементов системы верхней частью крепится к коньковому брусу, а основание ноги соединяется с верхом арочной конструкции. Для качественного крепления торцы стропильных ног срезаются под углом.
Верхняя часть стропильной системы ломаной мансардной крыши может иметь вид похожий на букву Л. В этом случае парные стропильные ноги вверху соединяются между собой встык или врубкой в полдерева. Для соединения встык используются металлические или деревянные накладки. Для врубки понадобятся болтовые соединения.
Первая пара стропильных ног подгоняется наверху. Потом снимается вниз и по ней крепятся остальные стропильные ноги. Готовые конструкции поднимаются наверх и крепятся. Монтаж верхнего уровня начинают с крайних стропил. После установки каждой пары делают нивелировку.
Наступает момент последнего этапа установки мансардной ломаной крыши. На готовую стропильную систему устанавливают обрешетку и укладывают слой гидроизоляционного материала. Потом делают вентиляционный просвет и укладывают подготовленное кровельное покрытие.
Внутри стропильной системы сначала укладывается слой теплоизоляционного материала, а затем укрывается вся система слоем пароизоляционного материала. Наступает момент, когда можно делать внутреннюю обшивку мансарды. Материал для обшивки выбирается по личному предпочтению или согласно составленному дизайнерскому проекту оформления всего здания.
Во время строительных работ могут возникать дополнительные вопросы. Узнать ответы вы сможете прочитав другие статьи на нашем сайте.
Видео
