Крепление стропильной системы мансардной крыши

Монтаж стропильной системы мансардной крыши

Стропила несут основную нагрузку крыши. Именно они служат «костяком» всей конструкции. Поэтому к созданию каркаса нужно подойти со всей ответственностью. А какие особенности имеет стропильная система мансардной крыши? Что требуется учитывать при ее проектировании и возведении? Все эти вопросы и будут рассмотрены в данной статье.

Виды стропильных систем

Если вы решили построить сами дом с мансардной крышей, то первым делом стоит выбрать ее вид. Такая конструкция может быть односкатной, двухскатной, вальмовой и так далее. У каждой разновидности строения крыши есть свои плюсы и минусы. Например, конструкция с 1-м скатом считается самой дешевой. Вальмовая крыша обладает эстетичным внешним видом.

Наибольшей популярность пользуется двухскатный вариант. Такая крыша более проста в исполнении, по сравнению с вальмовой или четырехскатной стропильной конструкцией, и при этом оставляет достаточно много свободного пространства, особенно если выбирается ломаная разновидность. Мансарда дома получается достаточно просторной и только способствует улучшению внешнего вида. К тому же конструкция получается надежной и долговечной.

Если вы выбрали двухскатный вариант мансардной крыши, то стоит определиться с типом стропильной системы. Тут специалисты предлагают 2 основных варианта, а именно:

Наслонная. Такая разновидность стропильной системы двухскатной мансардной крыши возводится в том случае, если дом имеет дополнительную несущую стену по центральной оси. Вся конструкция упирается на мауэрлат и коньковый прогон. Последний при помощи стоек переносит нагрузку на осевую несущую стену. Подобная стропильная система мансарды испытывает нагрузку только на изгиб. В связи с этим она менее массивная и требует меньшего количества материала.
Висячая стропильная система мансардной крыши применяется в том случае, если дом не имеет осевой несущей стены. Такая конструкция стропильной системы опирается только на мауэрлат и создает только распорную нагрузку. Чтобы ее компенсировать используется затяжка. Последняя может быть расположена как в нижней части стропильного треугольника (каждой пары стропил), так и в верхней его части. Последний вариант при желании иметь мансарду в доме практически не используется, так как в этом случае свободного пространства будет слишком мало.

Некоторые специалисты выделяют и комбинированный вариант стропильной системы мансардной крыши. Такая конструкция может быть использована в том случае, если в доме вместо несущей стены имеются опорные колонны. В этом случае часть стропил можно монтировать с применением наслонной технологии, а другую часть как висячие.

Основные элементы

Прежде чем приступать к расчетам стропильной системы мансардной крыши, стоит узнать обо всех основных элементах, которые в нее входят. Так вы лучше поймете устройство всей конструкции, а значит и монтаж будет произведен правильно. Основными элементами стропильной системы мансарды специалисты считают:

Мауэрлат — элемент стропильной системы изготавливается из деревянного бруса, с минимальным сечением 15 на 15 сантиметров. Монтаж мауэрлата осуществляется по всему периметру несущих стен. При этом крепление бруса производится к заранее вмонтированным анкерам. Главной задачей мауэрлата является равномерное распределение нагрузки от стропильной системы мансардной крыши на стены дома. При его монтаже очень важно соблюдать абсолютную горизонтальность, в противном случае крепить стропила к мауэрлату будет трудно;
стропила – основной элемент системы. Для их изготовления применяют деревянный брус или толстые доски. Нижняя часть стропил упирается в мауэрлат, а верхняя соединяется между собой или крепится к коньковому прогону. В случае если используется ломаная крыша, а именно ее часто применяют в домах с мансардой, то применяются дополнительные прогоны, которые располагают в месте смены угла наклона ската. Расстояние между стропилами, их сечение и используемое крепление рассчитывается заранее. От точности таких вычислений будет зависеть надежность и долговечность конструкции крыши;
стойки и прогон. Эти элементы используются в наслонной стропильной системе мансардной крыши. Стойка упирается в осевую несущую стену и поддерживает коньковый прогон. На последний и упираются верхние концы стропил. Но часто в случае с мансардной крышей эти элементы применяются в ломаной конструкции. Стойки упираются в балки перекрытия и поддерживают прогоны, которые располагаются в местах изгиба стропил;
затяжка – этот элемент является связующим в случае висячей стропильной системы крыши. Он располагается в нижней части стропильного треугольника. В некоторых случаях используется приподнятая затяжка. Тут она располагается в верхней части стропильной пары. Но такой вариант в случаях с мансардной крышей не применяется, так как существенно сокращает свободное пространство.

Также в качестве усиления могут использоваться иные элементы. Например, если стропила на крыше слишком длинные, то их могут дополнительно поддерживать подкосы. Эти элементы упираются в балки перекрытия или в осевую несущую стену. Также стропильная система мансарды может иметь в своем составе ригели, лежень, опорные брусья и так далее.

Как правило, все элементы делаются из древесины. Этот материал легко обрабатывается, и сделать из него стропила и другие более сложные детали не составляет большого труда. Но стоит помнить об одном нюансе. Стропильная система мансарды, как и любой другой крыши, будет постоянно находиться в достаточно агрессивной среде. Перепады температур и влажность могут пагубно сказаться на деревянных деталях. К тому же этот материал «боится» огня. Чтобы стропильная система мансардной крыши служила долго, все элементы перед началом монтажа нужно обработать особыми пропитками и растворами. В этом случае им не будет страшна сырость, плесень и насекомые.

Делаем расчет

Устройство стропильной системы мансардной крыши в случае применения ломаной двухскатной конструкции не столь сложно. Но все-таки и тут необходимо сделать некоторые предварительные расчеты. В первую очередь нужно узнать некоторые важные параметры. Специалисты выделяют следующие:

какие нагрузки будет испытывать крыша;
высота жилого помещения на мансарде;
желаемая ширина будущей комнаты.

Первый параметр самый важный. От него будет зависеть сечение большинства элементов стропильной системы мансарды. Нагрузки бывают двух типов – это переменные и постоянные. Первые зависят от уровня осадков в зимний период и ветра в вашем регионе. Чем эти нагрузки больше, тем толще нужно делать стропила на мансардной крыше. Узнать уровень осадков и ветровую нагрузку можно при помощи специальных карт или уточнить эти сведения в градостроительном отделе администрации вашего поселка или города.

Также, чтобы высчитать параметры стропил мансарды необходимо учитывать и постоянные нагрузки. Сюда включают вес самой системы, кровельного «пирога» и различного оборудования, установленного на крыше в будущем.

Желаемая высота и ширина помещения на мансардной крыше повлияет на устройство всей стропильной системы. Как уже говорилось, самый оптимальный вариант считается ломаная конструкция. В этом случае точка изгиба кровли будет совпадать с высотой и шириной комнаты. Также от этих параметров будет зависеть угол наклона нижних и коньковых стропил. Но тут нужно учитывать одну особенность. Дело в том, что чем круче будет скат крыши, тем меньше на нем будет задерживаться снега. Но в этом случае увеличится нагрузка на стропильную систему мансарды от ветра. Поэтому нужно искать «золотую середину».

Зная все нужные параметры можно составить чертеж всей системы. Такая схема поможет не только правильно рассчитать сечение стропил и других элементов, но и станет помощником при монтаже. Лучше доверить эту работу профессионалу, так у вас будет меньше шансов сделать ошибку.

Важно при планировании грамотно рассчитать расстояние между стропилами мансардной крыши. Как правило, этот параметр делается не более одного метра. Но в некоторых случаях расстояние между парами стропил может быть и больше. Тут следует учитывать следующие параметры:

Сечение и длина самих стропил. Чем они «толще» и короче, тем расстояние между ними может быть увеличено и доходить до полутора метров.
Какие нагрузки будет испытывать мансардная крыша. Если снега выпадает мало, а в качестве кровельного материала применяется металлочерепица или профнастил, то стропила можно делать тоньше, а расстояние между ними больше. Если используется шифер или керамическая черепица, то и система должна быть более прочной.

Лучше всего не делать большие расстояния между стропилами. Так ваша мансардная крыша будет более надежной. А значит, и весь дом простоит намного дольше.

Чтобы стропильная система мансардной крыши выдерживала все нагрузки, лучше доверить расчеты профессионалам. Есть и другой способ. В интернете существуют специализированные сайты с калькулятором. Введя все требуемые параметры, вы сможете узнать, какого сечение стропила вам понадобится, расстояние между ними, места крепления и все остальные сведения. Кроме того, с помощью такого калькулятора можно рассчитать количество материала. Так вы сможете более основательней подготовится к монтажу стропильной системы мансардной крыши.

Стропильная система мансардной крыши – грамотный расчет и монтаж

Стропильная система мансардной крыши является важнейшим элементом кровли. За счет стропил кровельная конструкция с успехом «сопротивляется» любым внешним нагрузкам, будь то сильный ветер или сильный снегопад.

Мансардные стропильные конструкции – оригинальные и надежные

Мансарды, оригинальные мезонины и внешне привлекательные эркеры обеспечивают экстерьеру жилых зданий очень красивый вид. Обустройство домов с такими архитектурными элементами позволяет, кроме того, увеличить внутреннее пространство построек при относительно незначительных финансовых затратах. Например, можно легко получить около 60 квадратных метров полезной дополнительной площади в обычном частном доме, если грамотно выполнить расчет и монтаж стропильной конструкции мансардной кровли (смотрите фото и видео).

Стропильная система мансардной крыши может иметь ломаную форму, полувальмовую либо вальмовую, 2–4-скатную.

Вальмовая стропильная система мансардной крыши

Проще всего выполнить монтаж двухскатной кровли, которая отличается высокой надежностью. Такая система гарантированно выдержит любые нагрузки на крышу, а ее расчет не займет у вас много времени. Двухскатная конструкция имеет лишь два серьезных «минуса». Во-первых, она характеризуется «чрезмерной» простотой, что не даст вам возможности проявить свой дизайнерский талант. Во-вторых, внутреннее пространство под такой мансардной крышей будет ограниченным.

Проблему с недостатком «квадратуры» можно решить посредством обустройства стропильной системы полумансардной крыши, которая сохраняет все достоинства стандартной двухскатной схемы и при этом повышает внутреннюю площадь помещений. А придать кровле элегантный внешний вид можно путем применения разнообразных декоративных элементов. Их расчет и монтаж очень прост, а главное – установка архитектурных украшений вполне доступна по стоимости.

Стропильная система полумансардной крыши

С точки зрения архитектуры самым интересным вариантом обустройства крыши считается ломаная мансарда. Она, как правило, характеризуется необычной ассиметричной конфигурацией (хотя может иметь и геометрически правильную форму). Проектирование и монтаж подобных кровельных систем – это настоящее творчество. Практически любую фантазию можно реализовать при строительстве ломаной крыши с мансардой. Но при этом важно правильно произвести расчет всех ее узлов и элементов, уделив особое внимание прочностным показателям конструкции.

Об узлах мансардных стропильных систем

Внутренняя облицовка и внешние кровельные материалы размещаются на стропильной системе, которая, по сути, является каркасом крыши. Данная конструкция состоит из ряда элементов и узлов, к которым относят:

распорки, подкосы, диагональные соединения и иные связующие компоненты;
мауэрлат;
наслонные либо висячие стропила;
боковые и коньковые прогоны.

Указанные компоненты образуют единый комплекс, в котором взаимное размещение элементов по определенной схеме гарантирует эффективную передачу климатических воздействий с крыши дома на его стены (несущие). Понятно, что расчет подобных систем должен выполняться специалистами, способными учесть все особенности мансардных систем. Да и монтаж крыши с мансардой лучше доверить профессионалам, которые знакомы с нюансами строительных работ не по фото или видео, а имеют личный опыт осуществления таких мероприятий.

Монтаж крыши с мансардой

При самостоятельном проектировании описываемых конструкций нужно помнить, что стропильные узлы воспринимают весьма серьезные нагрузки (до 200 кг/квадратный метр в среднем). Они могут быть и значительно выше, если строение находится в местности, где имеются сильные снеговые и ветровые нагрузки.

Именно с учетом климатических условий, а также тонкостей, которыми характеризуется кровельная конструкция, необходимо выполнять ее расчет и последующий монтаж. Главное, чтобы система стропил имела требуемый запас прочности (на случай обильных осадков или сильного ветра), который бы позволил ей без проблем противостоять указанным нагрузкам.

Система стропил мансардной крыши

Каждый компонент стропильной системы описывается собственным сечением, профилем, протяженностью и другими геометрическими показателями. Друг с другом элементы системы соединяются одним из четырех способов:

сварным;
при помощи шурупов;
шпунтованным;
болтовым.

Конкретный способ соединения выбирается с учетом особенностей кровельной системы, используемых материалов, климатических нагрузок, формы крыши. Он обязан обеспечивать максимальную прочность конструкции.

Проектирование – пробуем разобраться самостоятельно

Расчет системы начинают с выбора типа мансарды и ее дизайна. При этом нужно помнить, что стропила отвечают за создание пространства (внутреннего) мансардного помещения, а не только за надежность и высокую прочность крыши. Непродуманный монтаж системы приведет к уменьшению внутренней площади мансарды, а это, конечно же, недопустимо.

Процесс проектирования стропильной конструкции выглядит следующим образом. Сначала определяются со схемой системы, в которой указывают тип всех ее узлов и отдельных компонентов, а также их взаимное расположение. На данном этапе нужно выбрать, какие стропила будут применяться – висячие либо наслонные.

Проектирование стропильной конструкции мансарды

Висячие формируют жесткую единую систему, в которой все элементы скреплены между собой. А вот наслонные стропила обязательно опираются на что-либо (например, на специальные опоры или на боковые стены постройки). При необходимости кровельная конструкция может быть усилена добавочными соединениями с целью повышения ее прочности (дополнительные связи обычно требуются тогда, когда пролеты имеют большую ширину).

Затем осуществляется расчет снеговых и ветровых нагрузок. Он устанавливает сечение стропил, материал, из которого они должны изготавливаться, оптимальную дистанцию между стропилами. Профессионалы всегда советуют полученные результаты умножать на 1,5–3 – на специальный коэффициент, конкретная величина которого зависит от тонкостей эксплуатации кровли. Данная рекомендация делает строительные работы более затратными, но зато крыша обретает запас прочности на случай «разгула» природных сил.

В большинстве случаев материалом для стропильных систем выступает древесина пород, которые не подвержены гниению и при этом имеют хорошие прочностные характеристики. Оптимально использовать лиственницу. Впрочем, допускается применять и менее дорогие породы. Но тогда древесину следует обработать (очень тщательно) специальными составами-антисептиками. Дополнительно желательно нанести на материал и огнезащитные растворы.

Стропильная система из лиственницы

Стропила из металла применяются в ситуациях, когда расчет показывает, что монтаж деревянных опор экономически нецелесообразен. Например, если нужно сильно уменьшать дистанцию между отдельными компонентами кровли либо использовать крупный по диаметру брус. Подобные решения делают мансардную конструкцию очень тяжелой, что вызывает потребность повышать (иногда существенно) несущий потенциал стен, на которые опираются стропила.

Результаты, полученные в процессе проектирования кровли, переносят на чертеж (когда рассчитывается большая и сложная конструкция) или на простой набросок-эскиз, в котором, тем не менее, необходимо указывать все без исключения параметры и сведения, нужные для подготовки и монтажа системы.

Советы профи по монтажу конструкций

Стропиловка (именно так на языке специалистов называют процесс монтажа стропил) представляет собой комплекс мероприятий, включающий в себя работы по:

разметке и последующей установке стропил и других узлов системы;
торцовке фронтона здания и выведению коньковой горизонтали крыши.

На видео дается наглядная инструкция, как следует правильно и с минимальными затратами сил выполнять монтаж строп. Если вы внимательно изучите этот видеоматериал (а также фото, которые прилагаются к данной статье), можете смело приступать к установке системы своими силами. При этом учитывайте следующие рекомендации:

древесину для стропиловки обязательно высушивают до показателя влажности не более 20 процентов;
стропила обрабатывают антисептиками до того, как они будут установлены на крышу (если данную процедуру провести после монтажа, не вся поверхность опор будет надежно защищена спецсоставом);
деревянные балки должны иметь сечение не менее 10х10 см (при проектировании более «масштабной» кровли – 15х15 см);
монтаж каркаса выполняется исключительно на тепло- и гидроизоляционное основание с целью снижения тепловых потерь и повышения времени эффективной эксплуатации кровельной конструкции.

Монтаж каркаса кровельной конструкции

Даже самый грамотный расчет стропильной системы не позволит вам качественно обустроить крышу, если вы не позаботитесь о профессиональном рабочем инструменте и правильном подборе крепежных элементов. Метизы для установки мансардных систем обязаны иметь оптимальное сечение и длину. В зависимости от их размеров выбирают дистанцию между крепежными изделиями.

Чтобы прочность соединения не снижалась, не рекомендуется выбирать слишком маленький шаг крепежа. Экономия на метизах может привести к серьезным последствиям. Кроме того, нужно приобретать оцинкованный крепеж. Он имеет высокие антикоррозионные свойства и прекрасно показал себя при установке мансардных стропильных конструкций.

Самую первую ферму системы необходимо устанавливать с торца, причем точность ее монтажа проверяется по горизонтали и вертикали. Вторая ферма монтируется с другого торца. Между ними натягивают (параллельно) два шнура. Они выполняют функцию четкого ориентира, без которого невозможно будет качественно смонтировать промежуточные стропила.

Фермы стропильной системы

Коньковые и боковые прогоны устанавливаются по завершению монтажа всех ферм. После того, как стропильная конструкция будет полностью собрана, выполняются остальные мероприятия по обустройству крыши – создание кровельного пирога, заполнение фронтонов и их обшивка выбранным материалом, внутренняя отделка и обшивка.

Мансардная крыша: устройство и монтаж стропильной системы

Устройство стропильной системы мансардной крыши изобрел в 1630 году знаменитый французский архитектор Франсуа Мансар. Множество инноваций и технических решений, предложенных им, используются по сегодняшний день, как наиболее оптимальные варианты при строительстве жилых чердачных апартаментов. Франсуа Мансар ввел моду на большие окна и высокие потолки на чердаке, что значительно улучшило комфорт и удобство проживающих там людей. В честь этого выдающегося архитектора жилые чердачные помещения именуют мансардой.

Типы мансардных крыш

Одним из главных конструктивных элементов мансарды является стропильная система, которая предназначена для создания жесткости всей конструкции кровли. Конструкция стропильной системы мансардной крыши может быть двух видов:

наслонного типа, где опорой для балок служат наружные стены здания;
висячего типа, где все элементы стропильной системы увязываются в ферму и общий каркас, который впоследствии устанавливается на крайние опоры.

Схема стропильной системы мансардной крыши определяет, какой вид крыши будет использоваться. В зависимости от этого типы мансардных крыш классифицируют следующим образом:

Односкатная кровля с наклоном плоскости, которая опирается на стены различной высоты.
Двускатная кровля, конструкция которой имеет две плоскости, расходящиеся в разные стороны под определенным углом.
Ломаная крыша, являющаяся разновидностью двухскатной кровли, и состоит из двух плоскостей с ломаной поверхностью.
Полувальмовая и вальмовая крыши – разновидности четырехскатной кровли.
Шатровая конструкция крыши (коническая, купольная, пирамидальная).
Сводчатый тип кровли с параболическими или круглыми очертаниями.

В нашей стране наиболее популярной является мансарда двухскатной крыши, что определило архитектуру некоторых городов и поселков. Угол наклона двухскатной системы определяется в зависимости от следующих факторов:

геометрический размер здания;
вид кровельных материалов;
рельеф окружающей местности;
климатические и погодные условия.

Важно знать, что для получения большего количества полезной жилой площади мансарды, рекомендуют выполнять меньший угол наклона стропил.

Методика расчета стропильной системы

Грамотный и точный расчет стропильной системы мансардной крыши позволяет получить надежную и крепкую конструкцию с длительным сроком службы. В данном расчете учитываются такие данные как: собственный вес мансардной конструкции и внешние факторы нагрузок (ветровые и снег). По этой причине в разных районах страны устройство стропильной системы мансардной крыши может быть совершенно разным.

Расчет системы стропил наслонного типа немного проще, чем висячего, но зачастую строители могут использовать комбинированные типы конструкций.

Следует помнить, что сложные расчеты лучше доверить профессиональным проектировщикам, которые имеют необходимую квалификацию и опыт по выполнению подобных расчетов.

При расчете стропильной системы от собственного веса кровли, используют сложные арифметические формулы и различные коэффициенты. В результате математической обработки должна получиться нагрузка, выраженная в килограммах на 1м 2 стропильной системы. Величина среднего значения нагрузки на стропильную систему в жилых домах составляет порядка 50 кг/м 2 . Расчет от погодных и климатических условий учитывает нагрузки от снежной массы и ветровых нагрузок.

Очень важно запомнить, что в районах с повышенным уровнем осадков или порывами ветра, стропильная система двускатной мансардной крыши содержит спаренные стропила и сплошную обрешетку, что позволяет избежать возможных деформаций.

Основные этапы строительства мансардной крыши

Конструкция стропильной системы предполагает наличие следующих элементов:

мауэрлаты;
стропильные ноги;
коньковый брус;
наклонные подкосы;
вертикальные стойки.

Для увеличения надежности всей конструкции и придания ей большей жесткости между стропил закрепляют ригеля, подбалочники, подкосы, стойки. Для обустройства основания под кровельные материалы монтируют обрешетку сплошного или разреженного типа.

Монтаж стропильной системы мансардной крыши двухскатного типа выполняется в несколько этапов:

Монтаж верхнего бруса, который должен иметь сечение 10×10 или 15×15 сантиметров. Его крепят при помощи специальных гвоздей, металлических скоб или саморезов к стойкам. При этом первый по счету брус будет одновременно нести функцию подстропильной рамы.
Установка мауэрлата, который служит основным конструктивным элементом и воспринимает все нагрузки от массы кровли и климатического воздействия. Для монтажа мауэрлата используют доски толщиной от 5 сантиметров и брус с минимальным сечением 5×10 сантиметров. При укладке доски, под ней прокладывают слой гидроизоляции, чтобы влага не проходила к элементам мауэрлата. Крепление доски к стенам осуществляют с помощью скоб и гвоздей, кроме этого мауэрлат дополнительно привязывают к стенам толстой металлической проволокой, которую предварительно вмуровывают в стены на этапе кладки.
Монтаж стропильных ног выполняют с шагом 0.6 – 2 м одна от другой.
В первую очередь производят монтаж крайних к фронтону стропил. Затем протягивают уровень, по которому производят установку следующих элементов.
После установки выполняют соединение стропил между собой в верхней части смонтированного каркаса.
Установка коньковой балки, которая необходима при длине кровли более семи метров. При длине крыши менее семи метров, данный конструктивный элемент не является обязательным.
После проведения данных работ укладывают обрешетку, утеплитель, гидробарьер, кровельные материалы.

Стропильная система мансардной двухскатной крыши выполняется с соблюдением следующих правил:

стропила и другие конструктивные элементы мансарды должны выполняться из балок с минимальным сечением 10×10 сантиметров; брус должен быть самого высокого качества и содержать не более трех изъянов на 1 погонный метр;
при креплении мансардной конструкции используют металлические скобы, специальные гвозди и обвязку из проволоки;
для мансардной крыши используют деревянные элементы с влажностью не более 15%;
все деревянные конструктивные элементы должны подвергаться обработке антисептическими препаратами и веществами, которые предохраняют от преждевременного гниения;
оптимальным вариантом для использования в строительстве мансарды, являются хвойные породы деревьев, которые наименее подвержены влиянию влаги;
для использования в качестве вертикальных стоек применяют деревянный брус с геометрическими размерами 10×10 сантиметров; для их установки используют отвес, который поможет установить их в строго вертикальной плоскости; эти стойки будут основой для будущих стен мансарды, которые впоследствии оббиваются фанерой, гипсокартоном или другим материалом;
особое внимание следует обратить при закладывании окон, потому что после установки стропил их размер будет уже очень сложно изменить.

Особенности строительства мансардной крыши ломаного типа

Для увеличения жилой площади и объема мансарды используют конструкцию ломаной крыши (разновидность двухскатной), которая позволяет значительно улучшить комфорт проживания людей на мансарде. Стропильная система мансардной ломаной крыши рассчитывается по тем же правилам, что и двухскатная крыша. Основные этапы строительства подобных конструкций полностью соответствуют технологии монтажа двухскатной крыши. Но, стоит обратить внимание на следующие правила при их возведении:

Доски для крепления стропильных ног должны утепляться по всей их длине. Это значительно уменьшит тепловые потери и создаст отменные условия для проживания людей.
Шаг и сечение стропильных ног должны выполняться в строгом соответствии с расчетными данными, которые учитывают все возможные воздействия и запас прочности.
Следует учитывать, что теплоизоляция будет способствовать выпадению конденсата на границе раздела теплой и холодной среды, поэтому применение пароизоляции является обязательным.
В качестве теплоизоляции следует использовать исключительно натуральные материалы, которые не оказывают на человека отрицательного воздействия и являются пожаробезопасными.

Особенности строительства мансардных этажей

Стропильная система мансардных этажей должна обеспечивать максимальную степень надежности, которая ей позволит выдержать нагрузку кровельного «пирога» с одной стороны и быть максимально легкой, чтобы облегчить нагрузку на стены здания. В связи с этим основным материалом при строительстве мансардных этажей является древесина, которая оптимально соответствует этим параметрам. В качестве кровельных материалов в этом случае используют:

металлочерепица;
керамическая черепица;
ондулин.

Они позволяют получить достаточно надежное покрытие, которое имеет отменные эксплуатационные характеристики. Основные этапы строительства и методика расчета мансардных этажей аналогична двухскатным крышам, с оговоркой на то, что мансардный этаж должен иметь наиболее высокую степень теплоизоляции, чем какое-либо другое жилое помещение. Соответственно с этими правилами выполняют качественную гидроизоляцию, тепловую изоляцию и пароизоляцию мансарды, что позволит получить комфортное и удобное помещение для проживания людей.

Стропильная система мансарды

Стропильная система мансарды принципиальных отличий от аналогичной системы крыши не имеет, зато нюансов огромное количество. Популярность мансардных крыш в индивидуальном строительстве огромна, и одна из причин – возможность без больших затрат обустроить помещения как на полноценном этаже дома. Строить мансарду и в частности ее стропильную систему не слишком сложно, особенно если начать с технического разбора некоторых отличий и общего принципа устройства двускатных мансардных крыш. Другие конструкции мансардных крыш после этого не покажутся критично сложными.

Мансарда своими руками

Мансардная крыша может быть нескольких типов: ломаная, двускатная и консольная.

Классика мансард – это ломаные стропильные системы. Строго говоря, именно такие системы корректно называть мансардными. Но в обиход вошли определения любых типов крыши, чердак которой возможно использовать как комфортную жилую комнату. Ломаная конструкция имеет то отличие, что стропильные ноги расположены вод различными углами относительно конька. Верхние стропильные элементы установлены под небольшими углами, а нижние напротив – с большим уклоном. Такая конструктивная схема обуславливает значительное увеличение чердачного пространства. Монтировать ломаную крышу несколько сложнее, чем обычную двускатную, но все затраты времени и средств оправданы. Данный вид мансард считают наиболее рациональным выбором, и ломаные мансарды очень популярны. Архитектурный облик дома выигрывает, приобретая новые и в то же время исторические черты.

Основные элементы стропильной системы:

Подстропильный брус, или мауэрлат. Это элемент из бруса, смонтированный по верху несущих стен, по всему контуру здания. Задача мауэрлата – равномерное распределение и передача усилий от кровельного пирога на несущие конструкции стен;
Стоечные опоры – эти несущие элементы выполняют не только роль стропильных, одновременно это и каркас стен мансарды;
Балочное перекрытие мансарды – необходимо для соединения ответных опор. К балкам перекрытия, уложенными в стены, мансардные балки отношения не имеют. Но в сложных двухъярусных мансардах балочное перекрытие выполняет еще и функцию пола второго яруса мансарды;
Скаты мансард имеют в уровне опирания прогонные элементы, выполняющие задачу равномерного распределения усилий от скатных участков;
Аналогично коньковому брусу – у мансард имеются коньковые балки для объединения верхних стропил в общую систему;
Основу верхних скатов составляют верхние стропила, их угол относительно конькового бруса невелик;
По балочному перекрытию мансарды установлены стропильные верхние стойки – несущие элементы балки конька;
Основа нижних мансардных скатов – нижние стропила.

Это основные элементы классической ломаной мансарды, а в дополнение им применяют все возможные подкосные укрепляющие детали; для мансард большой площади — это шпренгельные элементы и раскосы различных видов: для обеспечения жесткости и устойчивости системы.

Последовательность монтажа стропильных систем ломаной мансарды:

Первым этапом монтируют по балкам перекрытия опорные элементы. Эти брусья идут по линиям скатов, и будут опорным каркасом для верхнего края нижнего стропильного ряда и нижних опор вторых стропильных ног. Перед монтажом стоек просчитывают их шаг и расположение – по формуле прямоугольного треугольника. Проще говоря, нужно посчитать длину меньшего катета – расстояние от центра стойки до поверхности стены (перекрытие, нижняя стропильная нога и стойка образуют пифагоров треугольник с прямым углом). Когда все стойки смонтированы, их связывают прогонами.
Собирают нижнюю часть стропильной конструкции. Опорные элементы соединяют попарно балочными элементами – в итоге получается простая балочная клетка П-образной формы. После этого закрепляют нижние стропильные ноги. Крепеж выполняют: нижний торец бруса подрезают соответственно угла уклона ската, а в прогоне вырезают паз под верх стропила.
Верхнюю часть стропильной системы начинают собирать с установки стоек – по центрам балок. Задача опор – нести коньковую балку. Когда все стойки установлены, на них монтируют, выверяют и крепят коньковый брус. Затем выполняют крепеж верхних стропильных ног так же, как крепились нижние стропила. Весь крепеж выполняют на саморезах с применением стальных уголковых и пластинчатых элементов.
Завершение каркаса – установка фронтонных стоек. Далее будет выполнена обшивка листовыми материалами, и утепление по типу основного кровельного пирога.

Двускатные мансарды намного проще монтировать по сравнению с ломаными. Каждый скат такой мансарды – плоскость, и стоек с прогонами для небольших двускатных мансард не требуется. Кроме общего упрощения конструкции и монтажа, принципиальных отличий от ломаной мансарды нет. поскольку в этом случае скаты ровные, то внутреннее пространство большого объема не получит. Немного увеличить этот объем можно за счет увеличения угла уклона скатов, но большой комнаты в мансарде сделать не удастся. Основное отличие стропильной системы двускатной кровли от ломаной состоит в том, что стропила здесь висячие. Монтаж будет выполняться с некоторыми отличиями:

Коньковый брус монтируют или на фронтонных опорах, или на дополнительных – если фронтоны не предусмотрены. В последнем случае опорные стойки устанавливают по центрам стен;
Далее монтируют систему стропил. Мауэрлат оснащают пазами, в верхних частях стропилин делают вырезы, чтобы площадь опирания коньковой балки на стропила была наибольшей. Соединяют стропильные ноги попарно прогонами. Несущие прогоны выполняют такую же задачу, что и балочные для конструкции ломаной крыши. От высотного положения прогонов зависит высота потолка мансардной комнаты;
При оформлении фронтонов опорные стойки крепят на подстропильный брус (мауэрлат). Эти стойки станут несущим каркасом для фронтонных обшивок.

Для конструирования мансарды выбирают угол уклона ее скатов, и этот угол зависит от вида кровельного покрытия дома. все материалы для финишного слоя кровли рассчитаны на свой диапазон углов наклона, и данные технических характеристик обязательно учитываются при проектировании. Если пренебречь этим простым правилом, то проблема разгерметизации кровельного покрытия вполне возможна.

Еще одна стропильная система мансардной крыши – консольная – мало отличается от ломаной мансарды. Только одно отличие: краевые части имеют выступы за наружные несущие стены здания. Как следствие полезный объем мансардных помещений увеличен. Консольные стропильные системы имеют еще один несущий элемент – колонны. Таким образом, верхнее чердачное перекрытие дома расширяется, и колонные опоры служат для его усиления. Под выступом перекрытия получаются отличные террасы.

При постройке мансард нагрузка на несущие конструкции дома, начиная с фундамента, увеличивается. Это учитывают при проектировании нового дома и при модернизации крыши имеющегося строения.

Стропильная система мансарды своими руками

Мансарда является рациональным использованием площади чердачного помещения. Стропильная система мансардной крыши составляет несущий каркас стен, потолка и крыши, поэтому к ее возведению нужно отнестись серьезно.

Распространенные формы мансардных крыш.

Если стропильная система мансарды будет собираться своими руками, в первую очередь вам необходимо решить, какая схема строительства будет наиболее оптимальной. Это зависит от ее назначения: будет ли она жилой или нет. Высота колеблется от 2,5 м до 3,5 м. Стропильная система мансарды должна иметь угол наклона 30º – 60º. Не забудьте про оконные проемы на скатах кровли. Стропила мансарды должны выдерживать нагрузку от ветра, снега, собственный вес, окна и кровлю.

Материалы, выбранные под монтаж ломаной крыши, должны быть устойчивыми к перепадам температур и влажности. Самый популярный и доступный по цене материал – это дерево. Лучше всего выбирать хвойные породы: сосну, ель. Кроме того, конструкция мансардной крыши может быть собрана из клееного бруса, который обладает меньшей удельной массой. Длина прогона возможна больше обычной. Также преимущество клееного бруса в особой прочности независимо от направления волокон. В отличие от обычного деревянного бруса, здесь не нужна пропитка антисептиками от грибов и плесени и антипиренами.

Стропильная система мансарды большого дома может быть собрана из облегченных металлоконструкций. Легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК) обходятся дорого. Однако они долговечны, быстро собираются и просты в техническом обслуживании.

Виды мансардной крыши

Двускатная крыша образована двумя, направленными в разные стороны, скатами.
Ломаной мансардой называется крыша из двух ломаных скатов.
Вальмовая конструкция состоит из двух трапециевидных скатов, расположенных по длинным сторонам постройки, и двух треугольных скатов – по коротким.
Полувальмовая установка предполагает, что торцевой скат срезает только нижнюю или верхнюю часть крыши.
Схема купольной (конической) мансардной крыши используется при строительстве зданий круглой или многоугольной формы.
Сводчатое устройство крыши имеет вид дуги или параболы, подходит для прямоугольных зданий. Для хозяйственных построек используется крайне редко.

Стропильные системы ломаной мансарды

Схема стропильной системы ломанной крыши мансарды

Стропильная система мансарды включает такие виды, как наслонные и висячие стропила. Рассмотрим их на примере ломаной мансардной крыши. Наслонные стропила образованы стеной и нижним скатом крыши и представляют собой прямоугольный треугольник. Висячие стропила состоят из верхних скатов кровли и потолочной балки. По низу висячих стропил необходимо сделать затяжку (ригель), когда расстояние между двумя стенами по ширине не превышает 8 м. Она, как правило, впоследствии и послужит для подвешивания потолка. Если между стенами расстояние более 8 м, то конструкция ломаной крыши мансарды включает монтаж бабки с подкосами, то есть вертикальной стойки, на которую крепится конек.

В наслонных стропилах зачастую требуется установка подкосов к нижнему скату, так чтобы стропильная система мансардной крыши была более прочной. А стропильные ноги упираются на мауэрлат. Если свес карниза слишком сильный, мауэрлат не устанавливают. В таком случае необходимо сделать так, чтобы стропильные ноги упирались на балки. Если балка перекрытия выступает за стены, то подкосы нужны обязательно. Конструкция стропил ломаной крыши может включать схватки, которые усиливают сопротивление досок и не дают им прогнуться. Схватки соединяют наслонные стропила нижних скатов.

Стойки наслонных стропил под опорой имеют балку перекрытия, которая может быть выполнена из различных материалов. К ним относятся деревянные брусья, железобетонные плиты, металлические конструкции. Стойки врезают в балку на 1/3 ее сечения. Снять нагрузку с балок перекрытия помогут дополнительные стойки, которые нужно установить в месте, где пересекаются подкос и стропильная нога, один конец прикрепив к балке. Осуществляя монтаж нижних стропил ломаной мансардной крыши, учитывайте ветровую нагрузку и вес верхних скатов. Поэтому используйте проволочные скрутки и анкерные соединения.

Монтаж

На практике часто используется схема ломаной стропильной системы, представляющая собой скатную крышу с переменным углом наклона. Возьмем ее за образец. Скачать фото можно в интернете. Монтаж необходимо начать с установки мауэрлата. Стропильная система мансарды с двускатной крышей опирается на мауэрлат с двух сторон, в местах наклона стропил. Для мауэрлата берут прочный брус 100*150 мм, который распределяет нагрузку от стропил на стены и привязывает к ним крышу. Между брусом и верхом стены укладывается рубероид, выполняющий гидроизоляционную функцию. Сам брус крепится к стене на цемент или на шпильки. Для большей прочности шпильки размещают между стойками стропил. Отверстия нужно сверлить строго под размер шпильки. Когда устройство мауэрлата почти закончено, закрепите его гайкой и шайбой.

Схема монтажа стропильной системы: А – узел крепления стропил к мауэрлату; крепления кобылок; Б – общий вид правильно выполненных стропил; В – растяжка и подкос; Г – правильное крепление конька; Д – крепление к подкосу; Е – стропила в сборке.

В строительстве ломаной мансардной крыши широко распространена схема, в основе которой лежит П-образная конструкция ферм. Специалисты утверждают, что монтаж такой фермы легче сделать на земле, а затем поднять ее наверх. Собираете каркас в виде буквы “П” из брусьев 100*100 мм или досок 50*150 мм. Количество определяет расстояние между ними. Учитывайте, что шаг стропил составляет 0,6-2 м. Чем меньше шаг, тем большую нагрузку способна выдержать вся установка. Сначала ставите крайние фермы, по коньку выравниваете уровень и ставите остальные. Между собой фермы скрепляют ригелем, который послужит основой потолка. Стойки нужно ставить строго вертикально и в одной плоскости. Устройство фермы – оптимальный вариант для построек шириной до 6 м. Если между несущими стенами 6-12 м, то схема мансарды должна включать промежуточную опору. Верхние части ферм и стропильных ног соединяются прогоном.

Чтобы мансарда (стропильная система) была надежной и прочной, доски и брусья для нее нужно выбирать ошкуренные, высушенные, влажностью не более 18% и без сучков, которые могут дать трещины. Для стыковки и крепежа используйте уголки, скобы, накладки, металлические зубчатые пластины.

Схема для гидроизоляции: стропило – утеплитель – гидроизоляционная пленка – контррейка – кровельный материал (профилированный лист, металлочерепица, ондулин, битумная черепица). Шумоизоляция может быть сделана отдельно или через утеплитель.

Устройство обрешетки зависит от кровельного материала. Если для кровли вы выбрали мягкий материал, как, например, битумную черепицу, то обрешетку нужно делать сплошной из досок или ОСБ-плит. Если покрываете крышу шифером, профнастилом, металлочерепицей, то между досками необходимо оставлять расстояние 30-40 см. Для обрешетки подойдут обрезные доски 50*150 мм, которые крепят на саморезы по дереву. При большой поверхности крыши и малом угле наклона на нижние ряды кровли устанавливают снегозадержатели.

Как определить расстояние между стропилами мансардной крыши?

Мансарда — это чердачное помещение, которое можно использовать в качестве жилого помещения. Мансардная крыша должна обеспечить нормальное функционирование такого помещения. При строительстве крыши обычно используется стропильная конструкция, причем шаг между стропилами мансардной крыши является важным показателем ее надежности.

Виды стропильных систем.

Огромные нагрузки, вызванные весом кровли, ветром, климатическими факторами, воспринимаются системой стропил. Расстояние между стропилами крыши мансардного типа определяет, какая часть нагрузки приходится на каждый элемент. Только правильный выбор расстояния обеспечит устойчивость всей крыши.

Мансарда: особенности системы

Стропилами называются несущие балки, на которые крепятся защитные, дополнительные и наружные покрытия мансардной крыши.

Элементы обычно изготавливаются в виде прочного деревянного бруса или доски толщиной не менее 50 мм. Иногда может использоваться бревно. Для особо прочных строений применяются металлические и железобетонные балки.

Для крыши мансарды применяется один из двух вариантов стропильных систем (наслонный или висячий), а также сочетание обоих вариантов в одной конструкции. Наслонный тип характеризуется опорой каждой из стропил на стену сооружения. Висячий тип подразумевает увязывание элементов в общий каркас, который закрепляется только на крайних опорах.

Схема стропильной системы ломанной крыши мансарды.

По тому, какой вид стропильной системы использован, мансардные крыши условно подразделяются на следующие типы: односкатная, двускатная, ломаная, вальмовая, шатровая и сводчатая. В частном строительстве наиболее широкое применение имеет односкатная, двухскатная или ломаная крыша. В односкатной крыше стропила опираются на стены разной высоты, что обеспечивает наклон (скат) крыши в одну сторону. Двускатная крыша имеет две наклонные плоскости, причем каждая из стропил одним концом опирается на стенку, а вторым концом связана с другой балкой. Такая конструкция образует треугольник, а угол между элементами определяет крутизну ската. Ломаная крыша также имеет два ската, но каждый из них имеет линию излома, в которой меняется угол укладки.

Особенности монтажа

При монтаже стропильной системы кровли мансарды используются скрепление и установка стропил в виде простых геометрических фигур. Наибольшей жесткостью (прочностью) обладает увязка в треугольник, что и применяется при строительстве мансардной крыши. Так, наиболее распространенная двускатная крыша включает в себя ряд треугольников из стропил, соединенный продольными лагами (прогонами). Увязку стропил в треугольник обеспечивает нижняя поперечная балка (мауэрлат). Для облегчения крепления внешнего покрытия крыши и перераспределения его веса на стропилах изготавливается решетка в виде поперечных брусков или досок.

Ломаная крыша соединяет в себе два типа стропильных соединений. Нижние стропила с помощью мауэрлата и стойки соединяются в прямоугольные треугольники, которые, в свою очередь, скрепляются продольным прогоном между собой вверху. Внизу стропила мансарды опираются на стену дома. Верхние соединяются в треугольник по аналогии с двускатной конструкцией.

Рисунок 1. Таблица подбора сечения бруса для стропил.

Нижний торец стропила закрепляется на поперечном лаге, а верхние торцы соединяются вместе через продольный верхний прогон. Нижние углы скрепленного треугольника соединяются между собой с помощью продольного нижнего прогона. Система, образованная висячими стропилами, закрепляется на нижней стропильной системе. Для укрепления верхних треугольников применяют дополнительные вертикальные стойки. Таким образом, мансардная крыша представляет собой с каждой стороны поверхность с изломом. От стены начинается скат с большей крутизной, а затем он приобретает более пологий вид.

Соединение стропил мансарды с продольными брусьями (в том числе с балкой перекрытия) производится методом врубки стропил в брус на треть его высоты. Закрепление на поперечных балках целесообразно производить винтовым соединением. При таких креплениях функции двух разных стропильных систем разделяются, и они рассчитываются как отдельные системы.

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.

Требования к материалу стропильной системы

Узел крепления стропил к мауэрлату.

Расчет количества стропил и параметров монтажа строится на том, что при строительстве применен качественный материал. В связи с этим следует подбирать материал для стропильной системы, исходя из следующих условий.

В качестве основных стропил должен использоваться только высококачественный брус сечением не менее 50х100 мм.

Все деревянные элементы при монтаже должны быть хорошо высушены (допустимое содержание влаги — не более 15%). Количество даже мелких дефектов на брусе не может превышать 3 штук на 1 м. Дерево перед монтажом обрабатывается антисептиком. Наиболее хорошо показала себя древесина хвойных пород. Вертикальные стойки изготавливаются из бруса размером не менее 100х100 мм с проверкой их вертикального расположения с помощью отвеса.

Особенности расчета стропил

После выбора конструкции мансардной крыши (на основании рекомендаций специалистов и в соответствии со справочными данными) главными расчетными параметрами становятся расстояние между стропилами (шаг стропил) и их количество. Обычно расстояние между стропилами составляет от 0,6 до 1,5 м. Расчеты основаны на том, что оптимальная нагрузка должна составлять 40-60 кг на 1 м длины стропила, а максимально допустимый прогиб балки — 1/250 от ее длины.

Инструменты для сращивания стропильных ног.

Количество стропил на один скат рассчитывается после измерения длины ската и выбора расстояния между стропилами. Длина ската делится на величину шага установки стропил, к полученному результату добавляется 1 (единица). Полученный результат округляется до ближайшего целого числа в большую сторону.

Расчет расстояния между стропилами с учетом всех факторов может произвести специалист, но на практике пользуются справочными рекомендациями. Так, например, для стропил из доски размером 50х180 мм и длиной ската 3 м средний шаг составляет 1,5 м; при длине 3,5 м — 1,2 м; а при длине 4 м — 0,9 м.

Расстояние между стропилами для разных крыш

Расстояние между стропилами существенно различается для крыш с разным покрытием. Керамическая черепица является одним из самых тяжелых кровельных материалов. Для стропил из бруса размером 50х150-60х180 мм рекомендуемое расстояние между ними составляет 80-130 мм (в зависимости) от крутизны ската. При наклоне в 15° шаг выбирается, равным 80 см. При увеличении длины стропила шаг увеличивают в пределах рекомендуемого.

Расстояние между стропилами для крыш с металлочерепичным покрытием устанавливается меньшим, чем для натуральной черепицы. Оптимальный шаг составляет 60-95 см для бруска размером 50х150 мм. При использовании покрытия из профнастила шаг находится в пределах 60-90 см при достаточном сечении бруса от 50х100 мм до 50х150 мм.

Самое легкое покрытие получается при использовании ондулина. Оптимальное расстояние между стропилами размером 50х50 мм составляет 60-80 см и уменьшается при установке бруса большего размера. При покрытии крыши мансарды шифером используется брус размером от 50х100 мм до 50х150 мм. Шаг устанавливается в интервале 60-80 см.

Необходимые инструменты

При установке стропил на мансардной крыше используются следующие инструменты:

болгарка;
дрель;
ножовка;
пила;
топор;
стамеска;
молоток;
рубанок.

При установке стропильной системы на мансардной крыше важно определить оптимальное расстояние между стропилами. Правильный выбор этого параметра позволит рассчитать оптимальное количество материала и обеспечить надежность всей крыши.