Устройство стропильной системы мансардной крыши + расчет и монтаж стропил по специальной технологии

Расчёт стропильной системы мансардной крыши

Стропильная система является основой крыши, поэтому важно выбрать ту конструкцию, которая наиболее подходит климатическим условиям региона и имеющимся требованиям к размерам жилой мансарды. После выбора конструкции производится расчёт угла наклона скатов и высоты конька для требуемых размеров мансардного помещения

Вычисления производятся с учётом размера карниза по следующим формулам:

L_bc = L_a_c∙ tg A, где L_bc − высота конька, L_ac − половина ширины дома с учётом карнизного свеса, A − угол наклона ската.
L_c = L_bc /sin A, где L_c− длина стропильной ноги.

Значение тригонометрических функций можно найти в справочных таблицах.

Таблица: значения тригонометрических функций для различных углов наклона ската

Угол наклонаската A, град.	Значениеtg A	Значениеsin A
20	0,36	0,34
25	0,47	0,42
30	0,58	0,5
35	0,7	0,57
40	0,84	0,64
45	1	0,71
50	1,19	0,77
55	1,43	0,82
60	1,73	0,87

Самым сложным при проектировании мансардных крыш является подсчёт пиломатериала. Рассчитать количество необходимых стропил и увязать их со стандартной длиной в 6 м иногда бывает довольно сложно. Допустим, что мы выбрали самую сложную в расчётах вальмовую крышу размером 10Х13 м с учётом карнизных свесов длиной 80 см и углом наклона скатов 45о. Тогда боковые стропила будут иметь длину 5 / sin 45о = 7,04 м. Поэтому стандартный шестиметровый брус придётся удлинять. Обычно для стропил длиной чуть больше 6 м используют брус 100Х200 мм или доску 50Х250 мм.

Если здание имеет большие размеры, то для него требуются стропила длиннее стандартного размера в 6 м, поэтому брус приходится удлинять

Что касается горизонтального бруса перекрытия, то поскольку ширина здания равна 10 м, затяжки должны состоять из двух частей, которые либо опираются на внутреннюю стену здания, либо стыкуются между собой усиливающими элементами и опираются на прогон. Для затяжек и прогонов используют брус сечением не менее, чем 50Х200 мм. По периметру здания проходит мауэрлат, для которого используется брус 150Х150 мм или 200Х200 мм. По выбранной нами схеме периметр здания составляет 39,6 м, поэтому для монтажа мауэрлата потребуется семь шестиметровых брусьев. Размеры всех остальных элементов стропильной системы не будут превышать 6 м.

Вес пиломатериала стропильной системы рассчитывается путём суммирования длин всех элементов с определённым сечением и пересчёта их количества в кубические метры. Это необходимо для определения массы всей крыши, а также бывает нужным при закупке и транспортировке материала. Подсчёт производится по таблице, а затем полученные значения умножаются на вес 1 м3 пиломатериала.

Таблица: расчёт количества пиломатериала в 1 м3 и объём одной единицы материала

Сечениепиломатериала, мм	Количество единицв 1 м3 при длине 6 м	Объём единицыдлиной 6м, м3
25Х200	33,3	0,03
50Х200	16,6	0,06
50Х250	13,3	0,075
150Х150	7,4	0,135
100Х200	8,3	0,12
200Х200	4,1	0,24

Сосновый пиломатериал при 12% влажности весит 505 кг/м3, при транспортной влажности 25% − 540 кг/м3. Вот некоторые примеры расчётов:

Если в 1 м3 материала сечением 50Х200 мм содержится 16,6 досок, то вес одной доски будет равен 540 / 16,6 = 32,5 кг.
Если закупается 25 м3 пиломатериала, то весить он будет 25 ∙ 540 = 13 500 кг.
Если требуется 100 досок 25Х200, то необходимо купить 100 / 33,3 = 3 м3 древесины, которая будет весить 3 * 540 = 1 620 кг.

Важно отметить, что обрезной пиломатериал желательно приобретать с наименьшей влажностью, чтобы после монтажа он не коробился и не растрескивался, особенно это касается бруса большого сечения. Для строительства стропильной системы влажность древесины не должна превышать 18%

Какими бывают крыши мансарды

Жилую мансарду можно устроить под кровлей разной конструкции, если под ней достаточно места, а угол наклона скатов позволяет сделать потолок нормальной высоты.

Рассмотрим, какой может быть крыша мансардного типа: варианты, как сделать комнату под ней максимально просторной и светлой.

Односкатная кровля вполне может быть мансардной, если одна из несущих стен поднята на достаточную высоту. Потолок в этом случае делают скошенным, а окна прорезают в основной стене или на фронтонах. Чаще всего этот вариант встречается в проектах гаражей, бань и небольших садовых домиков.

Загородный двухэтажный дом с односкатной мансардойИсточник

Двухскатная кровля обычно устраивается, если под ней достаточно места для оборудования полноценной комнаты, поэтому перед тем как сделать мансарду с двухскатной крышей, нужно произвести тщательные замеры и выбрать оптимальный наклон скатов. Если же планируется переоборудование чердака уже построенного дома, не обойтись без расчета нагрузки, которую создадут материалы внутренних конструкций на фундамент и перекрытия. Форма помещения под такой крышей может быть прямоугольной или пятиугольной в поперечном сечении. В новых проектах с такой крышей несущие стены поднимают выше перекрытий на 90-150 см, чтобы кровельная конструкция не съедала полезную площадь. Но такой этаж называют полуторным, хотя его форма ничем не отличается от мансарды.

Такая форма позволяет увеличить полезную площадьИсточник

Ломаная кровля – самый популярный и часто встречающийся вариант. Именно её чаще всего проектируют для мансардных домов, так как эта конструкция позволяет сделать надстройку наиболее просторной без больших финансовых затрат и физических усилий. Окна устраивают в скатах и на фронтонах. Последние иногда заглубляют для устройства лоджий на освободившемся пространстве.
Четырехскатная вальмовая крыша – не самое лучшее решение для небольших домов, так как свободного пространства нормальной высоты под ней остается немного, а окна приходится делать только в скатах. А вот полувальма с небольшими торцевыми скатами и фронтоном в форме трапеции в этом отношении выигрывает.

Конструкция полувальмовой кровли удобнее для устройства мансардыИсточник

Это основные типы кровель, но встречаются и более сложные и необычные конструкции, представляющие собой их сочетания на одном или разных уровнях. Если вам хочется воплотить в жизнь одну из них, не стоит думать, как сделать мансардную крышу дома своими руками. Это задача не для дилетантов, а для специалистов с большим опытом и высоким уровнем мастерства. Для самостоятельного сооружения больше подойдут простые скатные или ломаные кровли с оконными проемами на фронтонах или несущих стенах.

Дом со смещенной крышейИсточник

Изоляция конструкции

На готовый каркас останется только уложить кровельный пирог. Первый его слой — это пароизоляция, которая не дает влаге проникнуть в утеплитель. На парозащитную мембрану укладывается теплоизоляционный материал — рекомендуется использовать каменные базальтовые плиты. Укладывают их в несколько слоев со сдвигом стыков, что защитит от возникновения мостиков холода. Размер плит должен быть на несколько см больше шага между балками контробрешетки. Чтобы утеплитель не проседал и не терял своих эксплуатационных характеристик, плотность его должна быть не менее 35 кг/м 3 .

Сверху утеплитель накрывается гидрозащитной мембраной, которая пропускает пар, но не дает жидкой влаге проникать внутрь помещения. Поверх гидроизоляционного слоя укладывается кровля — особенности ее монтажа зависят от выбранного материала.

После монтажа кровли останутся только финишные штрихи — установка водоотливов, декоративная отделка. Внутри отделочный материал также прикрепляется к обрешетке поверх теплоизоляции. Ломаная крыша построена. Как видно, сделать это вполне возможно своими руками — только проектирование и расчет, вероятно, придется доверить профессионалам.

Крепление стропил к мауэрлату двухскатной крыши

Кобылка в стропильной системе

Выбор материалов для строительства мансарды

Правильная конструкция крыши – это полдела. Не менее важную роль играет грамотный выбор материалов.

Брус для стропил и обрешетки

Обычно для стропил используется древесина хвойных пород дерева – сосна, кедр и т.д. Такой материал достаточно прочен, легкий в монтаже и обработке. Самый толстый брус используется для мауэрлата – минимальное сечение 100*100 мм, для серьезной нагрузки берут 200*200 мм.

Сечение бруса для стропил обычно 50*100мм, 50*150 мм. Выбор сечения бруса для конструкции должен исходить из учета итоговой нагрузки на несущие стены и фундамент. Если изначально мансардная крыша для устройства жилого чердачного помещения не планировалась, то необходимо монтировать максимально легкую стропильную систему.

Обустройство контробрешетки и обрешетки

Пароизоляционный материал

Назначение пароизоляции – не дать возможность испарениям изнутри мансарды проникнуть внутрь «кровельного пирога». На сегодня, самый популярный материал представляет собой многослойную фольгированную пленку. Пароизоляция укладывается фольгой внутрь помещения, что позволяет отражать внутреннее тепло и сохранять его.

Утеплитель

На материалах для утепления кровли следует остановиться подробнее. Используют несколько видов:

Пенополистирол (пенопласт).
Минеральная вата.
Пенополиуретан (ППУ).

Пенопласт не лучший выбор для утепления стропильной системы, несмотря на то, что цена материала самая привлекательная. Во-первых, его неудобно крепить к обрешетке. Во-вторых, его теплоизоляционные свойства значительно уступают минвате и ППУ.

Минеральная вата обладает отличными характеристиками утепления и простая в работе. Но материал имеет один существенный недостаток – он впитывает влагу. Вследствие этого конструкция становится тяжелее, дерево подвергается разрушительному воздействию влаги, а тепло плохо держится внутри мансарды.

Нанесение пенополиуретана с помощью специальной установки высокого давления

ППУ поступает из пистолета в жидком виде, практически прилипает к любой поверхности, за минуту застывает и вырастает в объеме в несколько раз. Пенополиуретан имеет самый низкий коэффициент теплопроводности, высокую адгезию, негорючий, срок эксплуатации более 30-ти лет.

Гидроизоляция

Гидроизоляция ограждает кровлю от проникновения дождевой и талой влаги. Также она защищает утеплитель от выпадения конденсата, который неизбежно возникает в результате перепада температуры внутри и снаружи мансарды.

В качестве гидроизоляционных материалов чаще всего используются пленки с микроотверстия для выхода пара. Такой материал предотвращает попадание влаги внутрь «кровельного пирога», но при этом обеспечивает хороший воздухообмен.

Гидроизоляция крыши – важный этап ее возведения

Кровельный материал

Основные виды кровли:

Листовая металлочерепица.
Профнастил.
Оцинкованные стальные листы.
Гибкая черепица.

Листовая металлочерепица активно используется для покрытия кровли в силу простоты монтажа и невысокой стоимости. Минус такого материала – очень шумный. Ветер, град, дождь будут четко слышны внутри мансарды.

Профнастил также несложен в монтаже, долго прослужит. Но из-за конструкционных особенностей требует очень качественной гидроизоляции и дополнительной герметизации стыков листов.

Оцинкованные листы из стали весят мало, система укладки не допускает попадания влаги между ними. Минус ы: требует особых навыков в монтаже и считается достаточно «холодным» материалом.

Гибкая черепица изготавливается из пропитанного битумом стеклохолста. Имеет большой ассортимент расцветок, выглядит весьма презентабельно, практически не дает возможности скапливаться конденсату, бесшумная. Недостатками такого вида кровельного материала считается горючесть, плохое «взаимодействие» с сильным морозом или жарой. Также требуется перед укладкой гибкой черепицы покрыть обрешетку фанерой или ОСП, чтобы основание было сплошным.

Основные элементы системы

Перед тем как сделать ломаную крышу, необходимо понять ее основные элементы. Конструкция состоит из:

Основные элементы ломанной крыши

наслонных стропильных ног, которые образуют более крутой скат (наслонные стропила — наклонные балки, опирающиеся по двум сторонам, снизу — на мауэрлат, а сверху — на ригель);
висячих стропильных ног, которые образуют пологий скат (распорная конструкция, опирание происходит только снизу, распор воспринимается схваткой);
мауэрлата — бруса, который укладывается по внутренней грани наружной стены и позволяет равномерно распределять нагрузку от стропил.
прогонов (ригелей), в ломаной крыше их может быть 2 или 3 (два имеются всегда, они служат верхней опорой для наслонных стропил, в некоторых случаях предусматривают третий прогон в коньке, в этом случае все наклонные балки системы становятся наслонными, висячих стропильных ног нет);
стоек под прогоны, которые послужат каркасом для продольных стен мансарды (можно устанавливать с шагом под утеплитель, что облегчит его монтаж);
системы подкосов, конструкция позволяет разгрузить стропила;
стяжки (схватки, затяжки), устройство которой предусматривается в уровне излома ската (служит для восприятия распора от висячих стропил и в качестве каркаса для потолка мансарды);
подвески (бабки), которая предусматривается при большой длине схватки и предотвращает ее провисание.

Стропильные системы под мансарду

Сегодня наблюдается настоящий бум использования в загородном строительстве различных архитектурных элементов, которые в условиях промышленного строительства, казалось бы, навсегда ушли в прошлое. Речь идёт о таких устройствах, как эркеры, мансарды, мезонины и им подобных. Они позволяют значительно увеличить площадь полезного пространства и придают зданию оригинальный красивый вид.

Особой популярностью пользуются мансарды, позволяющие устроить в подкровельном пространстве полноценное жилое помещение. Для этого используются специальные стропильные системы, призванные обеспечить возможность создание такого помещения при условии достаточной прочности конструкции.

Устройство ломаной мансардной кровли позволяет получить полноценное жилое помещение на втором этаже

Окна для мансардной крыши

Мансарда отличается от обычных помещений тем, что ее стенами является стропильный каркас, который состоит из определенных кровельных поверхностей, что наглядно показано на чертежах мансардных крыш. Это влияет и на конструкцию окна для данного помещения, которое должно хорошо пропускать естественный свет, и одновременно удерживать нагрузку в виде сильных порывов ветра или обильных атмосферных осадков. Это связано с тем, что влияние погодных условий на наклонную часть крыши намного сильнее, чем на массивные несущие элементы здания.

Важно! Согласно СНиП, площадь окна должна составлять не менее 10% от общей площади пола. Окно в мансардной крыше, фото наглядно это отображают, может располагаться в плоскости крыши, наклонно или вертикально, или быть в торце мансарды. Вертикальные окна в плоскости крыши могут быть выступающими над ней (дормер), или утопленными в помещение

Вертикальные окна в плоскости крыши могут быть выступающими над ней (дормер), или утопленными в помещение

Окно в мансардной крыше, фото наглядно это отображают, может располагаться в плоскости крыши, наклонно или вертикально, или быть в торце мансарды. Вертикальные окна в плоскости крыши могут быть выступающими над ней (дормер), или утопленными в помещение.

При монтаже и обустройстве кровли, стоит уделить особое внимание утеплению окон чтобы избежать образования «островков холода»

Наиболее популярным и простым в установке является наклонное окно в плоскости крыши. Оно способно пропустить максимальное количество естественного дневного света. После его монтажа поверхность крыши не меняется, а остается ровной. Однако такой вариант требует создания должной гидроизоляции примыкания. Здесь следует использовать специальные модели с армированным стеклом и усиленной металлопластиковой рамой.

Площадь оконного проема подбирается пропорционально углу наклона кровли. Ширина окна должна быть подобрана таким образом, чтобы элемент вписывался в расстояние между стропилами, не нарушая целостность конструкции. Если окно будет намного шире, тогда придется установить усиленную балку, которая будет соединять разрезанные стропила для установки окна. В этом случае, если одного неширокого окна недостаточно, лучше установить два соседних нешироких элемента, что обеспечит целостность стропильного каркаса.

Для установки окна-дормер требуется усложнение геометрии крыши, а именно требуется монтаж боковых и верхних ендов с последующей их тщательной гидроизоляцией. Также усложняется укладка кровельного покрытия.

Установку и утепление мансардного окна следует проводить по инструкции, чтобы избежать конденсата и появления влажности внутри помещения

Вертикальное окно, утопленное в помещение, целесообразно устраивать лишь, когда через него будет осуществляться выход на балкон. В остальных случаях это неоправданные значительные финансовые затраты (усложнение геометрии крыши) с получением минимального эффекта (недостаточное естественное освещение).

Самым простым, практичным и дешевым вариантом является установка окна в торце крыши. Это особенно актуально для дачных домов с мансардной крышей.

Возможные варианты конструкции мансарды ↑

Стропильная система мансардной крыши может иметь различную конструкцию. По внешним признакам стропильную систему мансарды можно разделить в основном на следующие типы:

скатные (одно-, двух-, трех- либо четырех),
вальмовые крыши с мансардой или полувальмовые, а также
ломаные.

1stropilnaya-sistemaodnosk
2stropilnaya-sistemaodnosk

Односкатная крыша, несомненно, простейший вариант для исполнения. Это отличное решение для небольшого загородного домика.

Самой популярной среди кровель мансардного типа считается конструкция с двумя скатами. Стропильная система двухскатной крыши с мансардой единодушно считается конструкцией, которая отличается простотой и надежностью. Она способна выдержать существенные нагрузки. Однако имеются и недостатки. В частности, из-за простой формы невозможно сделать дизайн интересным.

Правда, этот минус компенсируют, добавив декоративные элементы. Отметим более существенный минус – это ограниченный внутренний объем мансардной крыши. Он значительно меньше, нежели у ломаной крыши.

Совет
Недостаток полезной площади можно несколько выправить, если построить полумансарду. Так называют помещение, высота боковых стен которого колеблется в пределах 150–180 см. Это позволит не только увеличить внутреннее полезное пространство, но и сохранить все плюсы конструкции двухскатной мансардной крыши.

А вот ломаный вариант крыши позволяет сформировать достаточно большое помещение мансарды без возведения стен. Оно более функционально и намного удобнее.

Монтаж мансардной крыши особо сложен для вальмовых, купольных или сводчатых конструкций. Для устройства мансарды этого типа необходим профессиональный подход. Они отличаются большим количеством изломов на скатах – местом устройства ендов.

https://youtube.com/watch?v=4GmY-G95sWc%3F

Технология строительства мансардной крыши своими руками

Если у нас есть планы построить мансарду, то возможны, в принципе, два основных пути:

Сделать самому.
Обратиться к специалистам.

Каждый из упомянутых вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Если выполнить все необходимые работы своими руками, то это будет стоить намного дешевле. Но для этого придётся хорошо потрудиться и нужно будет сделать работу на качественном, достаточно профессиональном уровне.

Если же обратиться к специалистам, то работа, хотя и будет выполнена качественно, но и стоить будет намного дороже.

Если всё же решили взяться за это дело самостоятельно, то сначала нужно подготовить необходимые материалы и инструменты.

Создание будет проходить в два основных этапа:

создание каркаса,
обустройство кровли.

Для проведения работ потребуются различные материалы:

Деревянный брус различного сечения.
Доски толщиной 3-4 см и шириной 15 см.
Кровельный материал (шифер).
Утеплитель.
Пароизоляция.
Гидроизоляция.
Гвозди на 80 мм.

Потребуются также инструменты для работы:

Острый нож.
Молоток.
Топор.
Строительный степлер со скобами.
Отвес.
Рулетка.
Ножовка.

Поскольку мансардная крыша является достаточно сложной конструкцией, то нужно сначала составить её схему и произвести расчёт частей.

Рассмотрим ситуацию для двухскатной ломаной мансардной крыши. Расскажем о том, какие расчёты и как нужно будет сделать.

Прежде всего важно определиться с кровельным материалом. Его надо выбирать исходя из конкретных особенностей ситуации

В частности, обратим внимание на две разных стороны вопроса. Уровень теплоизоляции и гидрозащиты в мансарде существенно ниже, чем в доме. Это обуславливает необходимость очень внимательного отношения при подборе материалов для строительства крыши

Это обуславливает необходимость очень внимательного отношения при подборе материалов для строительства крыши

Другая особенность состоит в том, что важно пользоваться более лёгкими материалами как для крыши, так и для внутренней отделки создаваемой мансарды.. Поскольку каждый скат разбит на два участка, то важно определиться с углом наклона более крутого участка. При этом нужно помнить, что если он меньше 15 градусов, то это предъявляет особые требования к кровельному материалу

Если же речь идёт об уклоне большем, чем 45 градусов, то для кровли может быть использован практически любой материал

При этом нужно помнить, что если он меньше 15 градусов, то это предъявляет особые требования к кровельному материалу. Если же речь идёт об уклоне большем, чем 45 градусов, то для кровли может быть использован практически любой материал

Поскольку каждый скат разбит на два участка, то важно определиться с углом наклона более крутого участка. При этом нужно помнить, что если он меньше 15 градусов, то это предъявляет особые требования к кровельному материалу. Если же речь идёт об уклоне большем, чем 45 градусов, то для кровли может быть использован практически любой материал

Если же речь идёт об уклоне большем, чем 45 градусов, то для кровли может быть использован практически любой материал.

Для того, чтобы определить вес, нужно определить прежде всего её площадь. Для этого её поверхность разделяется на более простые геометрические фигуры и их площадь складывается.

При определении веса учитываются:

вес стропил и балок,
вес утеплителя,
вес гидроизоляции,
вес кровли.

Сначала определяется вес на единицу площади, и затем умножается на её величину.

При расчёте веса не забываем о возможном весе нанесённого снега и учитываем его величину. Также нужно учитывать дополнительное воздействие ветра.

Суммарная нагрузка находится путём деления всей нагрузки на площадь крыши. На основе полученного числа и довольно сложных вычислений по специальным таблицам определяются необходимые параметры стропильной системе и, в частности, величина стропильного шага и рекомендуемый уклон крыши.