Безраспорная стропильная система двухскатной крыши

Проектирование мансарды – важный и обязательный этап

Для того чтобы упростить и ускорить устройство ломаной мансардной крыши своими руками, следует заранее позаботиться о создании подробного и грамотного проекта. Это позволит избежать многочисленных трудностей и увеличения расходов на этапе строительства мансарды.

Совет! Необходимо заранее определить не только форму создаваемой мансарды, но и наличие дополнительных элементов – окон, балкона, камина и т. д.

Создаваемый проект будущей мансарды должен учитывать такие моменты, как:

• точную геометрию мансарды;
• обеспечение совместного функционирования всех инженерных систем и коммуникаций в доме;
• используемый строительный материал, поскольку устройство мансардной крыши более целесообразно из легких материалов;
• кровельный материал, который не должен создавать на конструкцию мансарды и всего дома чрезмерной нагрузки;
• необходимость утепления мансарды и ее отопления.

Вне зависимости от того, какой формы планируется устроить крышу (простая/многоуровневая, двускатная/ломанная), проектирование лучше всего либо полностью доверить специалисту, либо выполнять самостоятельно, но под его руководством.

Стропила мансарды – какие особенности нас ждут?

Глядя на мансардную крышу, трудно представить истинную сложность конструкции системы наклонных балок, поддерживающих ее наружное покрытие, целый комплекс мер гидроизоляции, парозащиты и утепления для жизнеобеспечения чердачного пространства. Высокое чердачное помещение, как правило, используется как жилое и называется мансардой.

Стропила мансардной крыши должны соединяться между собой, врубаться в мауэрлат или затяжку, иметь врубленные вспомогательные элементы (ригели, бабки, подкосы и опоры), дополнительные крепления болтами, скобами или хомутами. Выбор вариантов таких креплений зависит от особенностей преобладающей нагрузки: растягивающей, на сжатие или изгиб.

Основные действующие силы, направленные на каркасную конструкцию крыши, вызваны весом самих стропил, укрепленной на них обрешетки, снеговыми массами, ветровыми и другими нагрузками. Это факторы деформирования на изгиб (учитывая крепление ног ферм), поэтому и применяются указанные выше дополнительные ригели, подмоги, подкосы и т.п. элементы.

Ориентируясь на конструкцию, размеры элементов, другие факторы, необходимо провести хотя бы элементарный расчет стропил мансарды. При этом важно не только правильно выбрать их сечение, но и размер фрагмента с учетом свесов и способов креплений, опору и крепеж каждого элемента, обеспечивающих необходимую жесткость всего скелета крыши.

Расчет ведется от допустимого прогиба на общую длину (не более 1/250 части с учетом нагрузки в 100 кг на квадратный метр крыши).

При большой перекрываемой площади важно правильно расположить мауэрлат (по гидроизоляции), предупреждая возможный прогиб всей кровли (установка с отступом от края стены и применение специальных дощатых «кобылок»). Не менее важно правильно рассчитать и крепление всей этой конструкции к стенам коробки здания. Применяются через одну ногу специальные усиленные хомуты из стальной проволоки или троса, скоб и пр.

Принципы устройства мансарды ↑

При ближайшем рассмотрении становится очевидным, что каркас мансардной крыши, выполненный по традиционной скатной технологии имеет две конструктивные части. Причем возможны два варианта:

• 3-х угольная крыша с составляющими частями, имеющими равнозначный наклон. Визуально они смотрятся как классическое сооружение с двумя скатами, не имеющими изломов.
• 5-и угольная, которую отличают выпуклые углы на скатах. Здесь явно проявляются две присоединенные конструктивные части.

И в первом, и во втором случае стропильная система мансардной крыши характеризуется наличием двухъярусной конструкции. Нижний ярус создает полезный объем мансарды. Его высота варьируется в пределах 200–250 см, чтобы передвигаться внутри жилого пространства можно было без помех. Второй ярус каркаса крыши формирует форму его верхней части. Высота же ничем не ограничена. Оптимальную форму для крыши подбирают, варьируя уклон стропил на обоих ярусах.

На заметку По общему мнению лучше всего визуально выглядит пятиугольная конструкция, вписанная в воображаемую окружность.

Таким образом, главный признак каркаса мансарды – присутствие в конструкции мансардный крыши 2-х стропильных систем, которые объединены либо в треугольник, либо пятиугольник.

ВажноПод мансарду можно переделать и чердак уже готового сооружения. К примеру, если стропилины достаточно мощные, ригели каркаса смогут выполнять функции потолочных балок. Мансарда же должна быть обшита по опорам прогонов. Несмотря на это, конструктивно их нельзя причислить к мансардным, поскольку в соответствии со СНиП устройство мансардной крыши должно выполняется по технологии «ломаной» системы стропил.

Строительство мансардной крыши осуществляют на основе типовых технологий устройства стропильного каркаса скатной крыши: висячая система и наслонная. В нижнем ярусе конструкции используют исключительно последний вариант. Висячие стропила применяют в верхнем ярусе. В этой части устанавливают также наслонные стропила.

Наглядно представить каркас поможет разрез мансардной крыши. Его можно поделить по горизонтали и получить трапецию снизу и треугольник наверху. Боковые стороны трапеции собирают из наслонных, а треугольника – из висячих и наслонных.

Мансардные стропила

Mансардa – это жилое помещение, которое располагается на крыше и дает возможность увеличения используемого пространства здания без существенных финансовых затрат. При этом необходимо, чтобы стропильная система крыши мансарды была достаточно прочна и соответствовала стандартам надежности.

Качество главных защитных функций кровли напрямую зависит от данных показателей. Оптимальной с точки зрения выгодности считают мансардную крышу, все углы скатов которой отличаются друг от друга.

Мансардные стропила бывают наслонными и висячими.

Схема стропильной системы мансардной крыши: 1- прогон; 2 – наслонные стропила; 3 – стойка; 4 – балка перекрытия мансарды; 5 – балка перекрытия этажа.

Использование наслонных уместно в зданиях с промежуточной несущей стеной. Эти стропила упираются на внутреннюю стену или специальные опоры и на внешнюю стену дома. Применение наслонной системы возможно только при расстоянии между несущими стенами не более 7 метров.

Висячие стропила применяют при отсутствии внутренних капитальных стен. Наиболее простые образцы состоят из нижнего пояса (затяжки) и стропил. В роли опор выступают мауэрлаты.

Систему стропил укрепляют проволокой, вмонтированной в стену, и скобами, учитывая при этом степень возможной нагрузки. При строительстве каркаса используют доски. Их длина рассчитывается в зависимости от длины пролета между фермами.

Мансардная крыша очень популярна при возведении частных жилых домов по нескольким причинам:

• монтаж данной конструкции не представляет сложности даже для неопытных строителей;
• мансардная крыша не требует особых финансовых затрат;
• в результате можно получить дополнительный этаж, весьма удобный для проживания.

Мансардное помещение можно организовать в уже готовом здании, не касаясь несущих конструкций. Достаточно снести крышу и возвести на ее месте новую. Такой вариант следует учитывать уже при планировании постройки.

Последовательность строительства мансардной крыши и особенности сборки

Стропильную конструкцию мансарды начинают собирать с двух крайних пролетов, примыкающих к фронтону здания. Для сборки каркаса стропильной системы можно использовать брус сечением 100х100 мм либо доску размером 50х150 мм.

Шаг стропильных рам выбирают в диапазоне от 0,5 до 2 метров. Чем большую снеговую нагрузку придется выдерживать кровле, тем меньшим нужно делать это расстояние.

Специалисты-кровельщики устройство мансардной крыши выполняют в таком порядке:

• в балки перекрытия на 1/3 их толщины врезают вертикальные стойки;
• стропильные ноги нижнего ската выравнивают в одной плоскости со стойками и ставят на опорную балку (мауэрлат), закрепляя их с помощью скоб или металлических пластин;
• ставится брус-затяжку перекрытия мансарды, которая служит основой для подшивки потолка;
•  монтируются стропильные ноги (висячие стропила) двух верхних скатов.

Если расстояние между стенами здания превышает 8 метров, то в конструкцию стропильной системы вводят вертикальную коньковую стойку (бабку) с двумя подкосами.

Вместо укладки балки-мауэрлата можно использовать крепление стропильной системы мансарды непосредственно к стене. Для этого в стену на глубину 200-250 мм  заделывается арматурный анкер, к которому резьбовым соединением крепится балка перекрытия.

Заканчивают устройство мансардной крыши монтажом обрешетки. Если кровля дома будет из мягкого материала, такого как битумная черепица, то обрешетка под нее должна быть сплошной. Для этого можно использовать обрезные доски толщиной 30 мм и шириной 120-140 мм или OSB плиту толщиной от 12 до 16 мм.

В том случае, когда крыша будет накрыта металлочерепицей, шифером или профнастилом, обрешетку кладут реже, оставляя зазор между досками в 10-15 см. К стропилам ее крепят саморезами по дереву.

Полезное видео по теме:

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.

Мансарда из наслонных стропил

Сечение верхних схваток увеличивают, применяя общепринятые методики расчёта.

Схватки дополнительно поработают опорными балками для стоек наслонных стропил верха мансардной крыши.

Прибавьте сюда функцию несущих элементов для стен и потолка будущих комнат.

Верхний конец боковых стропил крутого ската опирают на боковой прогон, укладываемый на стойки или фронтоны.

Чертеж стропильной системы мансардной крыши

Допустимо — только на стойки, без прогонов.

Нижние концы этих стропил опирают на балки перекрытия.

При большом весе кровельных материалов укорачивают шаг стропил и вводят дополнительно несколько поперечных балок.

Резонно использовать такие решения для крыш сложной геометрической формы.

Основную нагрузку понесёт каркас помещения мансарды, стропила же — из материала потоньше.

Стропильная система этого типа собирается так:

• Cначала формируют каркас, напоминающий букву «П».
• Уже на собранную конструкцию кладут прогоны.
• Крепят стропила.

Расчет ломаной крыши

Перед началом работы предстоит провести два расчета:

• определение количества необходимого стройматериала;
• вычисление несущей способности конструкции.

Определить, сколько нужно материала, очень просто из-за несложной геометрии ломаной крыши. С несущей способностью разобраться не так просто. Для ее расчета необходимо учесть:

1. массу кровли;
2. примерную массу снега;
3. массу обрешетки;
4. массу паро-, гидро- и теплоизоляционных материалов;
5. размеры крыши;
6. углы установки скатов;
7. шаг установки элементов стропильной системы и кровельной обрешетки;
8. дополнительная нагрузка: масса людей и оборудования, окон, вентиляции и т. д.

На основании этих данных и при помощи специальных программ делается расчет несущей способности. В зависимости от того, какая несущая способность требуется, выбирается площадь сечения используемого в строительстве деревянного бруса. Если что-то не устраивает, проект можно подкорректировать, изменив стропильную систему, выбрав другой кровельный материал, разместив стропила пореже.

В большинстве программ конструкция ломаной крыши может быть визуализирована — на 3D модели сразу будет видно, как изменения повлияют на внешний вид мансарды.

Установка вертикальных стоек

Стойки изготавливают из бруса с сечением 100 х 150 мм и монтируют на размещённые с краю балки перекрытия. Подобрать высоту и линию монтажа поможет заранее созданный чертёж, а для выравнивания стоек с соблюдением всех требований используется отвес и уровень.

Перед окончательным монтажом элементы временно крепят в перпендикулярном направлении укосами — по длине и ширине оси самой крыши. Такие меры позволяют зафиксировать их без малейших погрешностей в размещении в какую бы то ни было сторону. Для создания указанных укосин подойдут любые доски, прибиваемые гвоздями.

Знаете ли вы? Сегодня организацией мансард в своих домах занимаются как представители среднего класса, так и более состоятельные граждане, но так было не всегда. В XIX столетии подобные квартиры были самыми дешёвыми, поскольку в летнее время в них было ужасно жарко, а зимой легко можно было замёрзнуть. Проживали в таких апартаментах преимущественно бедные писатели, поэты и художники, которые не могли себе позволить более комфортное жильё.

Между расположенными по краям стойками натягивается шнурок и уже по нему равняются все оставшиеся стойки, придерживаясь шага, соответствующего шагу блока перекрытий (получается по стойке на каждую балку). Все они крепятся так же, как и крайние, в результате чего получается два ряда одинаковых стоек, размещённых друг напротив друга.

Монтаж системы стропил шаг за шагом

Когда рассчитана стропильная система двухскатной крыши с мансардой, чертёж готов, материал приобретается и доставляется — вы можете приступить к монтажным работам. Сразу необходимо сделать оговорку: работа по построению стропильной системы не только сложна, требует определённого опыта, навыков и знаний, но и опасна, потому что она происходит на высоте, а иногда даже и смертельно. Если вы сомневаетесь в своих способностях, никогда не участвовали в такой работе или боятся высоты — лучше нанимайте профессионалов, вы сэкономите время, деньги на испорченные материалы и, возможно, даже здоровье.

Таким образом, установка энергосистемы крышного люка начинается с изготовления деталей по чертежу. Из досок и брусков требуемого размера вырезаются детали формы, необходимые для дизайна системы. Поскольку детали повторяются, необходимо тщательно вырезать один тип деталей каждого типа отрегулировать их в миллиметрах до вычисленных значений, а затем дублировать их как шаблон.

После этого из типичных частей собираются фермы. Если в распоряжении строителей нет подъёмного оборудования, то можно собрать только основной элемент, например, прямоугольник, выполненный из столбов и затянутых гребеночных стропил. Затем на установленных прямоугольниках монтируются средние прогоны, на которых могут быть установлены нижние стропила. В качестве альтернативы, вы можете начать, установив средний ход на внешние стойке, затем добавьте остальные стойки (и второй прогон по одному и тому же рисунку), затем нижние стропила, а верхние в форме треугольных ферм из хребтовых стропил и их нижнее затягивание.

После установки нижнего и гребневого стропила конструкция должна быть усилена стойками, затяжками, распорками и другими вспомогательными деталями. Часто заполняйте дополнительные рельсы на стропилах, которые не позволяют им скользить вниз, опираясь на мауэрлат, а также останавливаются в затяжках и стойках.

Когда вся система стропила установлена, начинают заполнять ящик. Для мягкой крыши с использованием сплошного ящика OSB или древесно-стружечной плиты для сланца вы можете использовать бар с контролируемой ячейкой, ячейка не должна превышать 50×50 см.

Не забывайте, что нагреватель должен быть уложен так, чтобы несущие конструкции были либо полностью тёплыми, либо полностью холодными, иначе они создадут холодный мост, что приведёт к накоплению конденсата в конструкции.

Кроме того, следует серьёзно относиться к гидро- и пароизоляции, так как влага, накопленная им, не выйдет очень скоро. Кроме того, после строительства крыши начнутся работы по отделке, в результате которых будет выпущена огромная масса воды в виде пара, которую может поглощать плохо защищённый пароизоляционный утеплитель.

Чтобы избежать многих сложностей и недостатков, которые впоследствии смогут испортить интерьер дома, доверьте строительство крыши профессионалам. Это очень сложная работа, которая должна быть выполнена качественно.

Основные этапы строительства стропильной системы мансардной двухскатной крыши понятны, а методы расчёта чердачных полов обусловлены тем, что мансардный пол должен иметь самую высокую степень теплоизоляции, чем любая другая жилая площадь. Соответственно, эти правилом выполняются с высококачественно гидроизоляция, теплоизоляция и пароизоляция чердака, что позволит обеспечить комфортное проживание людей.

Другие отделочные материалы

Очень часто мансарды обшивают фанерой. Современные ее варианты достаточно эстетичны и зачастую даже не требуют использования дополнительной чистовой отделки. Мансарду кирпичного или бетонного дома лучше всего обшить гипсокартоном. Иногда чердак также оштукатуривают. Однако данный вид отделки использовать для мансард все-таки не рекомендуется. Дело в том, что штукатурка отличается достаточно большим весом, а потому может перегрузить стропильную систему. К тому же при протечках крыши она обязательно начнет отваливаться кусками.

Область применения наслонных стропил

Стропила висячие и наслонные отличаются тем, что последние имеют возможность распределения нагрузки не только на внешние несущие стены здания, а переноса ее части на внутреннюю стену, которая так же является несущей или колонну, которая сконструирована специально для принятия нагрузки.

В связи с данной конструкцией, вся нагрузка идет только на изгиб и не требует большого количества укреплений, что дает ей преимущество в значительном уменьшении финансовых затрат за счет применения меньшего количества и диаметра досок.

Для некоторых типов домов, где конструкция предполагает установку кровли в несколько пролетов, наиболее выгодно сделать чередование, в ходе которого стропила висячие и наслонные меняют друг друга в зависимости от наличия или отсутствия опор.