Как определить расстояние между стропилами мансардной крыши?

Как рассчитать мансарду, расчет мансарды

Программа расчета мансарды рассчитает площадь мансардной крыши, количество стропил и их длину, объем и количество обрешетки, а так же произведет расчет кровельного и подкровельного материала.

Выставьте более точный процент нахлеста, который рекомендует производитель, так как для разных кровельных материалов применяется разный размер нахлеста. По умолчанию стоит 10%. Всегда покупайте стройматериалы для крыши с запасом, учитывая заранее обрезки и отходы.

Чертеж мансардной крыши

Кроме всех расчетов вы получите чертеж крыши, который сможете при желании сохранить на свой компьютер и распечатать.

Какой тип крыши выбрать?

Чертежи стропильной системы мансардной крыши нужно делать тщательно, чтобы при возведении избежать ошибок. Но сделать их без четкого понятия о том, какой тип кровли больше всего подойдет, невозможно. Поэтому вначале нужно разобраться с этим вопросом.

Формы мансардных крыш зданий

Строители предлагают несколько вариантов крыш мансардного типа, а именно:

• Односкатный вариант. Такой вариант считается самым простым и дешевым в исполнении. Но вот если речь идет о свободном пространстве, то односкатная крыша этим похвастаться не может;
• Двухскатная крыша – это наиболее часто используемый вариант. Такая кровля несложна в возведении, а вот свободного места предоставляет в достатке;
• Ломаная конструкция. Такой вариант считается разновидностью двухскатной крыши. В этом случае угол наклона ската изменяется в определенной точке. В результате получается больше свободного пространства для мансардного этажа. Минус – это более сложное строение стропильной системы, чем в случае с простой двухскатной крышей.

Существуют и другие варианты. Например, можно использовать вальмовую или четырехскатную крышу. Здесь есть как свои плюсы, так и минусы. К первым специалисты относят большую прочность конструкции. А если говорить о недостатках, то в первую очередь упоминается сложность возведения. Вальмовую крышу сделать без привлечения специалисты будет затруднительно.

Какой именно тип крыши выбрать? Тут многое зависит от самого дома, ваших личных предпочтений, желаемого размера мансардной комнаты и природных условий в вашем регионе. Самым оптимальным считается ломаная крыша. Такой вариант может удовлетворить многих. Во-первых, он дает возможность создать довольно просторное чердачное помещение. Во-вторых, скаты имеют уклон. Это значит, что снег не будет на них скапливаться.

Мансардная крыша своими руками: чертежи

При начале любого строительства создается чертежный план будущего строения.

В нем должны быть проработаны следующие моменты:

1. Виды используемых стропил. В наслонной стропильной системе подпорки опираются в нескольких местах на мауэрлаты в нижней части, а на подкосы в верхней части. Наслонная система считается классической, и лучшим образом подходит для двухскатных крыш. Конструкция монтируется внутри, где стропила укладываются с упором в противоположные стены. Расстояние между стенами должно быть не менее 6 м.
2. Висячие стропила состоят из двух балок, соединенных между собой под определенным углом. Балки устанавливаются на кобылки и упираются в мауэрлат. Для большой ширины пролетов данная система будет не эффективной.
3. Параметры высоты потолков. Они не должны быть ниже 2,5 м. Для достижения высоты линия излома должна находится выше 2,8 м, учитывая толщину отделочных материалов.
4. Толщина пола. На несущие балки и покрытие идет основная нагрузка всего мансардного этажа, поэтому важно правильно рассчитать толщину пола. С учетом нагрузки ветра и снега на крыше, ширина высчитывается по следующей формуле S=Sgхp, где Sg- величина покрова снега, а p- наклон крыши.

Составление чертежа начинают с выбора формы крыши, учитывают размеры стропил и их количество.

Проект мансардной крыши следует составлять внимательно, так как любая неточность в расчетах приведет к деформации конструкции при ее эксплуатации. Более точно рассчитать параметры можно с помощью компьютерных программ. После окончательных сверок данных и составления чертежа можно приступать к возведению всей конструкции в целом.

Стропильная система мансардной крыши: особенности конструкции

Перед возведением мансарды необходим хороший проект. Внешний вид будущей кровли должен гармонировать с общим видом здания. Существует несколько разновидностей конструкции стропильного каркаса, которые зависят от типа кровли, шага стропил и варианта мансардной крыши. Остановив свой выбор на конкретной конфигурации, следует точно знать, из каких конструктивных элементов состоит стропильная система. Она является опорным скелетом кровли, и выдерживает не только ее вес, но и воздействие атмосферных осадков.

Стропильная система мансардной крыши имеет свои особенности конфигурации, которые важно учитывать при планировании и строительстве

Правильный монтаж стропильной системы обеспечивает ее надежность, функциональность и долговечность.

При создании проекта мансардной крыши следует:

• выполнить правильный расчет нагрузки на опорные несущие стены и фундамент, не допуская ее превышения;
• подобрать качественную теплоизоляцию, чтобы избежать неравномерного обогрева помещения;
• выбрать хорошую звукоизоляцию благодаря правильно подобранному кровельному материалу;
• подобрать хорошую гидроизоляцию;
• выбрать легкие по весу облицовочные материалы для отделки мансардного помещения.

Схемы мансардной крыши

Стропильная система может иметь наклонную или висячую конструкцию. В висячих конструкциях стропила опираются на мауэрлат и коньковый прогон. Для распределения нагрузки на стропила устанавливаются нижние и верхние затяжки. Когда длина ската более 4 м, для предотвращения провисания в нижней части конструкции стропильные ноги подпираются при помощи стоек и подкосов. Главным достоинством такой конструкции является то, что все ее элементы размещаются в неиспользуемых местах мансарды, что создает больше свободного пространства.

Правильный и точный расчет мансардной крыши позволяет получить надёжную и долговечную конструкцию

Существуют проекты мансардных крыш частных домов, где используется оба варианта стропильных систем. Для освобождения свободного пространства элементы каркаса можно сместить в одну из сторон, где они будут использоваться в качестве основы для отделки стен, а ригель подойдет для облицовки потолка. В некоторых архитектурных стилях балки и стойки могут быть использованы в роли элементов декора.

Для обустройства большого карнизного свеса, мансардная крыша выполняется с упором за пределы несущих стен. Здесь не устанавливается мауэрлат. Система монтируется с использованием балок. Обязательно устанавливается подкос, специальные стойки врезаются в балки перекрытия, а стропила закрепляются, используя надежное анкерное соединение и проволочные скрутки.

Схема стропильной системы мансардной крыши

Варианты конструкции мансарды

Мансардой называется постройка, чей фасад частично или полностью является поверхностью крыши здания (наклонной или ломаной). От эксплуатируемого чердака мансарда отличается тем, что линия пересечения крыши и фасада располагается от уровня пола на высоте не более 1,5 метра. Использовать мансардное помещение можно по-разному – оно может быть жилой комнатой, спортивным залом, хозяйственным помещением или оранжереей.

Мансарды можно устроить в следующих видах кровель:

Двухскатная. Самая простая форма мансардной двухскатной крыши – симметричная щипцовая. В таких кровлях фронтон треугольный. Преимуществами этого типа крыш служит надёжность и простота монтажа. Для домов с шириной до 6 метров лучшим вариантом является щипцовая крыша с углом наклона в 45 градусов. Если ширина здания больше 6 метров, следует делать остроконечные (угол наклона – 60 градусов) крыши. Двухскатные щипцовые крыши не дают возможности строить мансарды большого размера.

Несимметричные (со скатами разной длины и угла наклона) двухскатные кровли имеют оригинальный вид и позволяют реализовать самые смелые архитектурные решения. Однако такие крыши требуют профессионального расчёта и имеют довольно сложную конструкцию.

Ломаная двускатная крыша – это один из наиболее подходящих для устройства мансарды типов кровель. Её конструкция разрешает использовать подкровельное пространство с максимальным эффектом. Кроме того значительно сокращает расходы на строительные материалы. Каждый скат такой крыши разделен на две части с разным углом наклона (обычно уклон верхней части – 30 градусов, а нижней – 60).

Полувальмовая. Это одна из разновидностей крыши с двумя скатами. Её каркас практически не отличается от каркаса обычной симметричной крыши, особенность полувальмовой кровли – два небольших ската (вальма) над фронтонами.

Вальмовая. В четырёхскатной крыше проще простого оборудовать удобный и просторный дополнительный этаж. Мансарда идеально вписывается в их конструкцию.

Достоинства вальмовых мансардных крыш:

• Стропильная система вальмовой кровли выдерживает значительные ветровые нагрузки, потому что в ней отсутствуют фронтоны.

• Кровля такого типа позволяет устраивать свесы большого размера, защищающие стены и фундамент дома от атмосферных осадков.

• Конструкция вальмовой крыши жёсткая (благодаря угловым рёбрам) и гораздо меньше подвержена деформации.

• Дома, имеющие вальмовые крыши солидно выглядят и органично вписываются в архитектурный ансамбль.

К недостаткам  следует отнести сложность конструкции, обязательное обустройство мансардных окон на крыше для освещения и то, что короткие (торцевые) вальмы немного сокращают полезную площадь кровли. Окнам нужно уделить особое внимание при проектировании крыши. Если они располагаются в плоскости скатов, то их придётся закрывать, когда идёт дождь. Вертикальные окна практичнее, но их устройство достаточно сложно.

Монтажа крыши мансарды

Что нужно учесть при начале монтажа крыши мансарды, если вы все же рискнете делать это самостоятельно?

Требования СНиПа для мансардных помещений довольно жестко регламентируют минимальную высоту от пола до конька в 2,5 метра.

• При ширине стен в 9,5 метров высота до конька в 2,5 метра достигается при уклоне в 35 градусов. При этом нужно учитывать, что сам конек будет накрыт потолком. Следовательно, реальная высота помещения будет не более полутора метров.
• Высота до конька в 3 метра возможна при наклоне крыши мансарды в 40 градусов. При подсчете угла крыши высота мансарды будет тем выше, чем круче наклон крыши.
• При уклоне в 45 градусов достигаются вполне комфортные 3,5 метров высоты до конька. Реально надо учитывать, что высота потолка в мансардном жилом помещении при этом будет стандартные 2,5 метра — все остальное «съедят» утеплитель и потолок.

Казалось бы, чем круче крыша, тем большее помещение для мансарды мы получим. К сожалению, чем выше угол уклона крыши вы сделаете, тем сильнее на нее будет воздействие ветровой нагрузки. Максимально рекомендованный угол наклона крыши — 50 градусов. При выставленных нами ранее данных дома, высота от пола до конька составит 4 метра!

Чертеж стропильной системы конструкции

Проект четырехскатной вальмовой крыши стоит начинать с эскиза фасада и схемы расположения балок каркаса на чертеже. Необходимо отметить несущие стены. На них будут опираться концы стропилин. Отложим от края стен дома расстояние 0,6 – 1 м в масштабе чертежа. Полученный контур является свесами, которые будут защищать фасады от дождя.

Чтобы самостоятельно сделать чертеж кровли, необходимо знать основные термины, применяемые проектировщиками и архитекторами. Перечислим главные элементы стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши:

1.  Конек – брус с сечением 50х150 мм, к которому крепятся стропила. Он расположен в центре двух трапециевидных скатов.
2.  Диагональное стропило – балка, которая служит опорой для вальм. В некоторых источниках она также называется накосной ногой. Верхняя пятка диагональной стропилины опирается на один из концов балки конька.
3.  Центральные промежуточные стропила. В шатровой вальмовой крыше их четыре. Центральные балки сходятся в центре конструкции, образуя крест.
4.  Нарожники – короткие доски, опирающиеся на каркас вальм.
5.  Промежуточные стропила – балки, которые образуют плоскость трапециевидных скатов на чертеже четырехскатной вальмовой крыши.

Кровельные материалы укладываются на обрешетку. Она крепится к стропилам под углом 90 градусов. Разреженную обрешетку используют под шифер и металлическую кровлю. Шаг укладки досок – несколько сантиметров. Под все остальные виды материала кровли обрешетку делают сплошной.

Вспомогательная конструкция четырехскатной вальмовой крыши состоит из следующих элементов:

1.  Стойка. Служит опорой для конька. Стойки упраздняются, если планируется использовать пространство под вальмовой крышей.
2.  Затяжка – важная часть стропильной системы. По совместительству является балкой перекрытия.
3.  Кобылка. Деревянный брусок, который используется для устройства свеса при недостаточной длине стропильной ноги.
4.  Ветровая балка. Благодаря этому элементу, кровельная конструкция имеет высокую устойчивость к плохим погодным условиям. Ветровая доска соединяет несколько стропил в одной плоскости ската.
5.  Мауэрлат – основа для монтажа стропильной системы. Его назначение – привязка каркаса крыши к стенам дома. Мауэрлат представляет собой брус с сечением 100х100 или 150х150.
6.  Шпренгель. Задача этого структурного элемента – усилить основную несущую конструкцию. Шпренгель крепится по углам к мауэрлату и диагональным балкам.
7. Подкосы. Располагаются под наклоном к стропильным ногам.

Расстояние между стропилами и нарожниками на чертеже называют прогонами. Эта величина рассчитывается по специальным формулам. Зависит от веса элементов кровли, максимально возможного количества осадков в регионе строительства и силы ветра. Также рассчитывать необходимо высоту конька, угол наклона стропильных ног и их длину. Самой сложной для вычислений является ломаная вальмовая схема крыш.

Наиболее распространенные виды креплений деревянных балок между собой – пластины и уголки. Реже используют вязальную проволоку, саморезы и кронштейны. Чтобы предотвратить деформацию деревянных балок из-за усадки, следует выбрать скользящую систему в креплениях уголков.

Параметры, учитываемые при выборе стропил

При выборе конструкции стропильной системы, размера бруса и количества элементов важен учет всех нагрузок, воздействующих на стропила. Эти нагрузки можно подразделить на постоянные и временные, периодического или кратковременного характера. Под постоянно действующей нагрузкой следует принимать вес всех элементов мансардной кровли: сама стропильная конструкция с решеткой, внешний кровельный настил, дополнительные защитные и утеплительные слои, элементы навесного интерьера мансарды. Вес внешней кровли может сильно колебаться в зависимости от вида и материала покрытия.

Схема зависимости длины стропил от угла наклона кровли.

В качестве временных или периодических нагрузок следует учитывать природные факторы. Это, прежде всего, вес снега в зимнее время. Значительное воздействие оказывает ветер, причем направление такой нагрузки может быть различным. Для некоторых районов этот фактор может стать определяющим. Нельзя игнорировать и возможность ливневых водных потоков. Кроме того, надо учесть вес людей и материалов при проведении ремонтных работ на крыше.

Существенное влияние на распределение нагрузок оказывает геометрия крыши и стропильной системы. К основным параметрам можно отнести длину и ширину кровли, а также крутизну ската. Длина крыши сильно влияет на распределение нагрузки, поэтому при большой длине необходимо использовать укрепляющие вертикальные стойки. Увеличение ширины кровли приводит к увеличению нагрузки на все стропила мансарды, так как увеличиваются их длина и общий вес всех элементов. Для широких крыш более подходит ломаный тип ввиду наличия в них промежуточных вертикальных стоек и перераспределения нагрузок между разными стропильными системами.

Изменение крутизны ската влияет на параметры неоднозначно. Увеличение крутизны, с одной стороны, уменьшает накопление снежного покрова и перераспределяет нагрузку на несущие стены дома, с другой стороны, увеличиваются длина стропил и парусность кровли, что опасно в ветреных районах. Концентрация нагрузок на стены тоже может отрицательно сказаться на надежности дома, потому что при уменьшении нагрузок на стропила увеличиваются постоянные нагрузки на кладку стен.

Варианты материалов для стен мансарды

Все узлы стропильной системы мансардной крыши выполнены из дерева, что существенно разнообразит варианты для стен:

• кирпич. Надежный и популярный материал, единственным недостатком которого является избыточный вес конструкции;
• пенобетонные блоки. Множество видов позволяет подобрать идеальный вариант для любого клиента. Недостатком является внешний вид. Стены будут требовать финишной отделки как внутри, так и снаружи. Плюс сам материал достаточно широкий и заберет много пространства.
• OSB плиты. Оптимальный вариант. Плита очень крепкая и легкая. Без проблем поддается обработке и позволяет провести дополнительное утепление стен между двумя плитами. Устройство стропильной системы мансардной крыши позволит применить два слоя плит и спрятать все коммуникации в стене. Недостатком будет достаточно высокая себестоимость и необходимость дополнительной отделки и пропитки. Не стоит бояться, что материал легкий, и сделан из древесной стружки. По крепости и механической прочности он не уступает остальным.

Выбор материала для стен зависит от технических условий вашего проекта, а также ваших финансовых возможностей.

Расчет и монтаж

Перед непосредственной постройкой, требуется длительное время потратить на то, чтобы максимально просчитать всевозможные обстоятельства, которые могут выпасть на судьбу задуманного проекта.

В большинстве случаях кровля определяется не только исключительно желание хозяина дома, но и внешними факторами, которые будут влиять на окончательный выбор определённого типа. К примеру, на территории, где повышено количество осадков в зимний период года, необходимо делать двускатную крышу. Иными словами, следует обратить внимание на погодные условия характерные вашему региону проживания.

1. Ветер увеличивает давление на кровлю, чем чаще и сильнее порывы ветра, тем больше необходимо ставить стропила и тем жестче должны быть связаны балки и стропила. Запрещается делать углы менее 10 градусов, это может привести к срыву кровли при сильном порыве ветра.
2. Количество осадков, выпадаемых ежегодно, следует учитывать не только дождь, но и снег. Если сделать кровлю с уровнем уклона, не менее 40 градусов, то снег не будет на ней задерживаться абсолютно, но количество денег, затраченных на строительство значительно возрастет, ведь увеличится непосредственно площадь кровли.
3. Бюджет, рассчитывается индивидуально.

Монтаж имеет некоторые особенности:

1. Необходимо использовать лаги сечением не менее 50 * 100 мм. Они обрабатываются антибактериальным раствором;
2. Рубероид или иной изоляционный материал нужно помещать между торцом стены и балкой;
3. Желательно сверлить вначале отверстие дрелью, а затем вбивать гвозди, чтобы не расколоть дерево;
4. Резать балки, фермы следует только на земле, это убережет строителей от многих травм;
5. Запрещается «наращивать» недостающие части балок, ферм, стропил;
6. Прежде чем стелить кровельный материал, нужно сделать обрешётку, к балкам нельзя прибивать покрытие.

Рекомендации по расчетам

Приступая к проведению расчетов кровельной конструкции мансардной крыши необходимо составить план кровли, при этом нужно на бумаге построить максимально детальный план с учетом масштаба.

При проведении расчетов рекомендуется максимально опираться на стандартные величины изделий стройматериалов, выпускаемые промышленностью. Например, брать стандартные длины досок – 4,5 и 6 метров.

На бумаге с помощью карандаша, линейки и транспортира рассчитать возможные варианты устройства стропильной системы. Поскольку вносить изменения на этапе строительства чаще всего приходится в сторону увеличения количества материалов.

Строительные материалы

При строительстве мансардной кровли особое внимание в расчетах уделяют правильному подбору материалов, поскольку неправильный подбор и устройство стройматериалов может привести к ошибкам в установке кровли, ее утяжелению конструкции.

Параметры материалов для возведения мансардной крыши

Для устройства стропильной конструкции рассчитываются бруски различного сечения, из хвойных пород древесины, при выборе материала, его осмотре обращается внимание на наличие сучков и их количества, нормальным считается наличие не более 3 сучков на 1 погонный метр материала.

Для устройства обрешетки берется в расчет стандартная длина доски в 4,5 или 6 метров.

При расчете кровельного покрытия берутся за основу стандартные размеры кровельных материалов, при этом в случае если боковые стропила имеют длину в 2,5 листа шифера, то в расчете берется 3 ряда, то есть округляется в большую сторону.

Какого сечения требуются стропила?

При возведении мансардной кровли в расчете берут стандартные размеры брусков для устройства стропил – 50х100 миллиметров или 50х150 миллиметров.

Расчет ветровой нагрузки

Ветровая нагрузка является временной нагрузкой на плоскость крыши. Расчет ветровой нагрузки производится согласно СНиП “Нагрузки и воздействия”, это старый добрый советский СНиП, однако, сегодня он действует не во всех регионах России, многие субъекты разработали свои региональные нормы.

Проведение расчета ветровой нагрузки кровли связано с тем, чтобы задать необходимый запас прочности при кратковременном воздействии сильных порывов ветра. Такая необходимость связана с тем, что ветровая нагрузка имеет существенные отличия даже в одной местности.

Всего же на силу ветра в основном влияют:

• регион расположения постройки;
• наличие городской застройки;
• высота здания и угол наклона крыши.

Расчет снеговой нагрузки

В отличие от ветровой нагрузки снеговая нагрузка является более продолжительной и относится к разряду долговременных нагрузок. На определение снеговой нагрузки влияют несколько факторов – наклон кровли, количество скатов крыши, наличие дымоходов, перепадов крыши, парапетов и слуховых окон.

Кроме этого, важную роль играет примерное количество снегового покрова, зависящее от местности расположения.

Как и ветровая нагрузка, снеговая нагрузка рассчитывается по СНиП “Нагрузки и воздействия” при этом берется поправочный коэффициент, зависящий от угла наклона крыши:

• коэффициент при наклоне до 25 градусов равен 1.
• коэффициент при наклоне крыши от 25 до 60 градусов равен 1,025;
• при углу наклона больше 60 градусов коэффициент не учитывается.

Расчет ломаной мансардной крыши

Расчет ломаной мансардной крыши производится поэтапно с учетом основных параметров, в которых рассчитываются:

• угол наклона крыши;
• длина и сечение конькового и бокового стропил, их усиление;
• сечение и шаг обрешетки;
• площадь боковых и коньковых скатов;
• масса кровельного материала, расчет нагрузок и масса утеплителя;
• расчет расстояния между стропилами.

В конце расчета производится расчет необходимого материала.

Расчет двускатной мансардной крыши

Расчет двухскатной крыши практически не отличается от расчета ломаной крыши за исключением, того, что в расчете не проводится расчет коньковых и боковых стропил, боковых и коньковых скатов крыши.

Схемы

Конечно, мансарду можно обустроить даже, своими руками построив обычную треугольную крышу. Но из-за крутизны скатов чтобы потолок поучился, высота такой крыши должна быть очень большой. Это не экономично, а также нецелесообразно, ведь кровля с изменяемым углом скатов позволяет более эффективно распорядиться имеющимся пространством.

Более пологая верхняя часть делает потолки более высокими. Согласно строительным нормам, если расстояние от пола до конькового соединения менее 2,5-2,7 метров, помещение не считается жилым, его нельзя называть мансардой, это скорее просто чердак. Конструкция ломаной крыши имеет следующие преимущества:

• Возможность обустроить более высокие потолки.
• Высокий уровень защиты от атмосферных осадков, ветра.
• Легкий сход снега со скатов.
• Помогает сберечь тепло.
• Рациональное использование подкровельного пространства.

Разница между треугольной двухскатной и ломаной крышей

Ломаная крыша с мансардными окнами

Каркас ломаной крыши конструируется из сосновых пиломатериалов первого или второго сорта. Для проведения расчетов регламентированы такие параметры, как сечение бруса и обрешеточных досок, размеры и вес кровли из различных стройматериалов, снеговые и ветровые нагрузки, шаг крепления стропил.

Конструкция крыши с висячей стропильной системой оправдана, если у основания треугольника (на рисунке верхний) будет размер ≤ 4,5 м – это и определяет ширину мансарды. Если ширина получается больше, то обустраиваются наслонные стропила, которые крепятся на стене.

Теперь пришла очередь чертежей и схем.

Двускатная крыша

Устройство двухскатной крыши с мансардой и холодным чердаком над ней.

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.

Схема мансардной конструкции при ширине крыши менее 6,5 метров.

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

Устройство стропильной системы мансардной крыши с ломаными скатами.

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.

Вальмовая крыша

Стропильная система вальмовой крыши с мансардой.

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.

Односкатная крыша

Варианты стропильной системы односкатной мансардной крыши.

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

Конструкция полувальмовой крыши с центральной фермой.

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.

Характеристики ломаной крыши

Ломаная кровельная система является подвидом двускатной крыши, но с более сложной конфигурацией. Такое название кровля получила из-за своей формы, здесь присутствует наибольшее количество ломаных линий и фигур. Именно поэтому проектировать ее довольно непросто, а зачастую неподготовленному пользователю и вовсе невозможно справиться с данной задачей. Однако, получив определенные навыки и запас знаний, можно выполнить работу своими руками. Внешне кровельная система больше похожа на четырехскатную крышу, такой эффект достигается за счет наличия множества изломов, а также в два яруса. При этом нижние стропила имеют более крутой угол установки (от 60 градусов) по сравнению с верхним рядом (менее 30 градусов). Также к особенностям можно отнести и ширину кровли, ведь в данном случае оптимальное значение параметра – 5-6 м. Благодаря такой конструкции, мансардная ломаная крыша позволяет увеличить подкровельное пространство и получить наиболее комфортную высоту потолков.

В целом набором элементов не отличается от привычной для многих пользователей двускатной кровли. Здесь также требуется рассчитать и установить следующие детали:

Стоит отметить, что устройство ломаной мансардной крыши не требует особо точного расчета снеговой нагрузки, так как такой тип кровли имеет основные скаты с углом наклона 60 и более градусов. То есть снежные массы на поверхности не будут задерживаться, а значит и оказать существенное давление не смогут. Это далеко не единственное преимущество кровли такого вида. Также среди достоинств можно отметить 3 положительных качества.

1. Большое подкровельное пространство, в котором можно устроить жилую комнату либо помещение хозяйственного назначения. Также мансардный этаж позволяет заметно увеличить общую жилую площадь дома, но при этом не потребуется столько усилий и финансовых вложений, как в случае надстройки полноценного этажа.
2. Ломаная мансардная крыша придает всему строению презентабельный вид, экстерьер выглядит роскошно и оригинально.
3. Заметно снижаются теплопотери через кровлю. Что в итоге приводит к сокращению расходов на отопление.

Разумеется, говоря о достоинствах, стоит упомянуть и о возможных недостатках. В частности, владельцы мансардных этажей с данным типом крыши должны понимать, что несмотря на наличие большого подкровельного пространства, все же часть потолка и стен могут иметь скошенную форму, из-за чего продумывать дизайн интерьера придется особенно тщательно. Также необходимо прибрести специальные мансардные окна, стоимость которых немного выше стандартных оконных систем. Кроме того, планируя создать жилую комнату в мансарде, следует позаботиться о качественной тепло- и гидроизоляции. Если перечисленные трудности не являются проблемой, то можно сказать, что мансарда с ломаной крышей имеет больше достоинств, чем недостатков. Конечно, избежать большинства проблем можно лишь при условии правильного монтажа кровельной системы.

Расчет стропильной системы мансардной крыши — очень просто о непростых вычислениях

MesterulManole 2229 0 0

Таблица 1. Формула расчета снеговой нагрузки

Согласно полученному числу, находим подходящее значение в левой колонке таблицы 2. В колонке напротив указан угол наклона α. Далее, если α≤30°, то коэффициент μ = 1; если 30°<α<60°, то коэффициент μ = 0,033.

Таблица 2. Соотношение угла наклона и производного из высоты стойки и длины стропила

Обратите внимание на то, что в ломаной кровле мы принимаем во внимание только верхнюю часть, так как именно на нее приходится вес снежного покрова.

Интенсивность снегового покрова по регионам РФ

Норматив Sg определяется по СНиП или по карте интенсивности снегового покрова. Например, для Москвы и области это значение равно 180.

Расчет давления ветра

Таблица 3. Формула расчета максимального ветрового давления

Давление ветра рассчитываем по формуле в таблице 3. За аэродинамический коэффициент берем максимальное значение 0,8.

Таблица 4. Расчет коэффициента изменения ветра на высоте

Коэффициент изменения находим по таблице 4 с учетом особенностей места, где проводится строительство. Нормативное значение Wo можно определить по СНиПу, а можно найти в карте ветрового давления.

Карта ветрового давления

Вставляя в формулу соответствующие значения, вы рассчитаете параметры ветровой нагрузки для той или иной территории. В соответствии с полученным значением можно будет скорректировать угол наклона скатов или еще на стадии проектирования усилить стропила.

Расчет веса кровли

Таблица 5. Вес конструктивных материалов

Чтобы рассчитать нагрузку, которую окажет кровельная система на несущие стены первого этажа, нужно приплюсовать вес диагональных балок, обрешетки, чернового настила и массу изоляционных материалов, включая утеплитель и гидроизоляцию.

Необходимые данные можно найти в таблице 5. Данные представлены из расчета килограммы на квадратный метр кровельного ската.

Таблица 6. Вес кровельного покрытия

К посчитанному весу прибавляем массу кровельного покрытия. Этот параметр указан в таблице 6.

Кроме перечисленных факторов, определяющих вес, нужно заранее решить, будут ли в системе использованы зенитные фонари. Их вес можно узнать у производителя и приплюсовать к посчитанному весу кровли.

Считаем суммарную нагрузку

После того, как все расчеты выполнены, суммируем вес кровли из расчёта килограмм на кв. метр, снеговое и ветровое давление на тот же кв. метр.

Вес людей и мебели в мансардном этаже учитываем только при выборе сечения балок перекрытия. Непосредственно на подбор стропил этот параметр не влияет.

При суммировании параметров нагрузки, нецелые числа округляем в большую сторону. Учитывая максимум ветрового и снегового давления, вы сможете подстраховаться от прогиба или срыва кровельного материала.

Выбираем шаг между стропилами

Таблица 7. Как соотносится ширина сечения и длина стропила с шагом установки

При расчете кровельного каркаса, особое внимание уделяем шагу, с которым будут устанавливаться стропила. Расстояние между соседними балками зависит от длины бруса и от размеров его поперечного сечения. Чтобы упростить расчеты и не прибегать к формулам, предлагаю таблицу 7, где приведены усредненные соотношения интересующих нас параметров.

Обратите внимание на то, что для ломаной крыши, величина шага определяется по длине верхних накосных стропил. Для систем с обычными прямыми скатами учитывается длина от конька до свеса. Шаг между досками обрешетки по всему ломаному скату делается одинаковый.

Расчет стропил с учетом нагрузок

Таблица 7. Формула для расчета давления на погонный метр висячих стропил

Для того чтобы рассчитать сечение пиломатериалов нужно узнать нагрузку на погонный метр каждой балки. Сделать это можно по формуле в таблице 7.

Как рассчитать суммарную нагрузку на площадь ската вы уже знаете, а за шаг стропил условно примем 40 см. Осталось перемножить параметры и получить давление на погонный метр.

На рисунке показано, ширина каких конструктивных элементов нас интересует

Сечение пиломатериалов, которые образуют накосные стропила в верхней части крыши, считаем по следующим формулам:

• Если α<30°, то H≥8,6×L×√Q/(B×R)
• Если α>30°, то H≥9,5×L×√Q/(B×R)

Здесь:

• Н — ширина сечения стропил
• В — толщина сечения
• R — плотность пиломатериалов (в кг/м²)

Для примера, плотность сосны 2 сорта, которая повсеместно используется для сборки стропил, составляет 130 кг/м².

Таблица 8. Промышленные типоразмеры пиломатериалов

Соотношение толщины и ширины хвойных пиломатериалов, выпускаемых отечественной промышленностью, можно найти в таблице 8. Просчитанные по ранее предложенным формулам параметры поперечного сечения будут усреднёнными, поэтому, если числа не будут целыми, округляем их в большую сторону.

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.

Таблица подбора сечения стропила в зависимости от длины и шага.

Конструкция стропильной системы

Составные части стропильного каркаса мансардной крыши ничем не отличаются от конструкции других видов скатных крыш. В него входят:

• Мауэрлат. Основание крыши, своего рода фундамент, который берет на себя вес крыши и распределяет по периметру опорных стен. Его изготавливают из бруса размером 150х150 мм или толще. Установка мауэрлата выполняется с помощью анкерных болтов или шпилек, вмонтированных в армобетонный пояс. Межу поверхностью стены и брусом прокладывают гидроизоляционный слой или обрабатывают его битумной мастикой. Очень важный момент крепежа заключается в расчете мест установки шпилек, расстояние между ними выбирают так, чтобы не попасть под стропильные ноги.
• Стропила. Это элементы стропильной системы, которые формируют уклон крыши. Верхушка стропильной ноги закрепляется на коньковый брус, а низ – на мауэрлат или стойку, если речь идет о верхних стропилах ломанной крыши. Ноги изготавливают из досок 50х150 мм или 100х150мм. Расстояние между ними называют шагом, оно варьируется от 50 до 120 см в зависимости от веса кровельного материала. Взаиморасположение и сечение стропильных ног описывает схема стропильной системы, облегчающая монтаж.

В большинстве случаев элементы стропильной системы выполняют из древесины высокого качества. Чтобы избежать деформацию в процессе эксплуатации, ее необходимо высушить до влажности 15-18%, обработать антисептической пропиткой глубокого проникновения и антипиреном, если вы планируете вывод дымохода на крышу.

Преимущества четырехскатной крыши

Постройка четырехскатной крыши позволяет:

• переоборудовать чердачное пространство в жилую мансарду, то есть, увеличить полезную площадь дома;
• повысить уровень устойчивости к внешним воздействиям в виде ветра и дождя, тем самым увеличиваются показатели прочности кровли и продлевается срок ее эксплуатации;
• сделать внешний вид дома более привлекательным.

Несмотря на то, что планирование и процесс устройства требует больших временных и материальных затрат, устройство четырехскатной крыши своим руками возможно при наличии базовых навыков плотника. В хозяйстве должны быть: бензиновая, дисковая пила или ручная, дрель, стамески, молотки, уровень, шнур, рулетка. Перед началом работ желательно внимательно посмотреть подходящее по содержанию видео.

Элементы конструкции мансардной крыши

Стропильная система под мансардную крышу состоит из таких конструктивных элементов:

• мауэрлата;
• стропильных ног или стоек из балок;
• вертикальных стоек;
• прогонов;
• конькового бруса;
• обрешетки;
• дополнительных балок, регелей и прогонов.

Основой всей конструкции кровли является мауэрлат, который состоит из деревянных брусов квадратного сечения, крепящихся к внешним стенам здания. К этим доскам крепятся остальные элементы каркаса мансардной крыши. Главным предназначением мауэрлата является восприятие и равномерное распределение всей нагрузки от общей системы кровли на несущие стены здания.

Стропильные ноги или стойки из балок образовывают каркас кровельной конструкции. Для данных элементов следует подбирать доски, которые способны выдержать нагрузку кровельного пирога совместно с наружным покрытием. Для поддержания стоек из балок или стропильных ног используются прогоны, устанавливаемые под углом. Вертикальные стойки удерживают центральную часть стропильных брусьев, предохраняя их от изгиба. Они также создают поддержку для конькового бруса.

Схема устройства конька мансардной крыши

Для обеспечения жесткости будущей кровельной конструкции на длинных стропильных системах монтируется коньковый брус. Обрешетка представляет собой дополнительную деревянную конструкцию, что крепится к стропильной системе, и является основанием для будущей кровли.