В современном частном строительстве стропильная система мансардной крыши дает возможность увеличения жилого пространства и создания дополнительного полу-этажа. Такая конструкция отличается многообразием вариантов конструкций, их надежностью и многофункциональностью. Она удобна для монтажа мансардных и слуховых окон и выхода на небольшой балкон на крыше. Подобное конструктивное завершение постройки дает возможность организации дополнительной жилой площади вместо обычного чердака. Мансардный уровень формируется благодаря специфической стропильной системе и большим углом наклона.

Какой тип мансардного помещения выбрать?

Впервые обживать чердаки стали в Европе после Второй Мировой войны, когда полноценного жилья на всех не хватало. Однако в наше время мансарда, как элитное жилье под крышей, стало очень модным. Строительством мансардных крыш занялись и в дачном секторе, и в загородных коттеджах, и в уже неновых домах, чтобы добавить полезной площади.

Сегодня монтаж стропильной системы мансардной крыши стал намного проще и доступнее, благодаря предложению новейших разработок и доступности стройматериалов. Качественные утеплители и новые способы герметизации мансардной крыши превратили обычный чердак в уютное помещение. Эта дало возможность жилое помещение под кровлей холода защитить от холода и негативных погодных факторов. Да и стропильная система мансардной крыши позволяет варьировать конфигурацию, величину и форму подкровельного пространства. Варианты постройки мансарды:

• холодная летняя - дачная;
• утепленная - для полноценного круглогодичного проживания.

Стропильная система мансардной крыши - фото:

Боковые стены мансарды внутри имеют разную форму стен:

• симметричные и несимметричные;
• одноуровневые и двухуровневые;
• вертикальные (с дополнительным кладовыми по бокам);
• частично вертикальные (скос под конек начинается примерно с середины стены);
• наклонные;
• скошенные треугольные (по форме скатов мансардной крыши);
• ломаные (мансарды сложной формы).

От угла скоса зависит общий объем чердачного пространства, которое обеспечивает четырехгранная (вальмовая) или двухскатная кровля. При грамотной облицовке внутреннего помещения и продуманного дизайна комната может быть эстетичной и полноценной для жилья, даже с сильно наклонными стенами.

Когда подкровельное пространство должно быть оформлено под жилье, важно:

• подвести все коммуникации;
• определить планировку и функциональность 1 или более отсеков;
• обеспечить вентиляцию, тепло- и гидроизоляцию;
• позаботиться о дополнительном утеплении на зимнее время;
• подвести все удобства, если это изолированное помещение для одного человека.

Совет архитектора: Жилое помещение внутри мансарды планируется удобным для перемещения и комфортным для жизнеобеспечения. Поэтому размеры комнаты должны быть не менее 3 м в ширину, а над головой должно быть достаточно места, чтобы свободно перемещаться поднятыми руками.

Очень важен предварительный расчет стропильной системы мансардной крыши. Все моменты должны быть продуманы заранее, входя в предварительный проект мансарды. Иногда требуется заменить крышу, и решение достроить мансарду приходит в процессе выбора конфигурации крыши.

Внимание: Постройка конструкции мансардных крыш стропильной системы должна проводиться с учетом того, что она создаст дополнительную нагрузку на фундамент и стены, что вредно для не нового дома. И хотя это не разрушит основное строение, но может дать дополнительную усадку.

От идеи обустройства дополнительного жилого этажа не поздно отказаться, если строение ветхое, а грунт не подходит для многоэтажной застройки. Грамотно произвести расчет суммарной нагрузки могут только специалисты строительной организации или архитектор, он же подскажет и оптимальную конфигурацию (геометрию) мансардного помещения, чтобы не испортить внешний облик дома. Угол наклона у нового строения определяется еще на этапе проектирования. Он зависит от таких факторов:

• климатических условий данного региона;
• кровельных материалов;
• функциональности внутренних помещений.

Стропильная система мансардной крыши - чертежи

Мансардное помещение невозможно планировать без специальных окон. Их местоположение важно продумать еще на этапе проектирования, то есть до монтажа стропильной системы. От грамотной закладки оконных проемов, влияющих на шаг между опорами, в конечном итоге, будет зависеть не только облик дома, но и надежность всей конструкции. Необходимо продумать и способ крепления рамы мансардных окон, а их высота продиктована удобством обслуживания внутри помещения мансарды.

С чего начать возведение стропильной системы мансарды:

Стропильный каркас - это основа или скелет мансарды. И если вас интересует, как сделать стропильную систему мансардной крыши, стоит начать с изучения уже существующего опыта, чтобы ничего не изобретать и не допускать никаких досадных промахов. Если стропильная «шапка» установлена и смонтирована верно, то обшить ее снаружи и изнутри уже не составит труда.

Стропильная система мансардной крыши своими руками собирается по порядку:

• мауэрлат;
• основание из балок;
• стойки каркаса;
• прогоны;
• висячие стропила верхних скатов.

Совет: При возведении мансарды вся древесина должна сухой и выдержанной, обработанной специальным антисептиком или противогрибковым аэрозолем. Бревна и сухой брус должен быть с влажностью порядка 18-20%, не более.

Рассмотрим следующий этап работ - схема стропильной системы мансардной крыши. Основа конструкции:

• основные стойки,
• балка перекрытия,
• боковое стропило,
• коньковое стропило,
• верхняя обвязка,
• скобы для крепления.

Как сделать мансардную крышу для небольшой дачи?

Все работы по возведению стропильной системы двускатной мансардной крыши можно сделать с небольшой бригадой подручных рабочих.

При желании соорудить холодную летнюю мансарду над небольшой дачей не сложно, важно продумать, как можно будет добираться в верхнее помещение:

• по наружным пристроенным ступенькам;
• изнутри, по типу чердачной лестницы.

На подготовленный периметр дачного дома подойдут легкие доски, брус и бревна небольшого диаметра. Однако целостность и надежность облегченной конструкции мансардного помещения будет зависеть от надежности узлов соединения стропильной системы с балками перекрытия. Можно использовать обвязку, саморезы, гвоздили, болты и пр.

Стойки укладываются по порядку с опорой на балки основания и перекрытия, далее к ним крепятся стропильные ноги первого уровня скатов. Основные узлы мансардной стропильной системы скрепляют либо строительными скобами, либо обвязкой из закаленной проволоки. Иногда требуется дополнительно соединение с усилением скобами или проволокой.

Верхняя балка мансардного перекрытия крепится к этим опорам - это коньковая стойка, которая «собирает» стропила под верхней скат. Далее закрепляются стропильные ноги для верхнего уровня скатов, после чего связываются стропильных ног с основными балками перекрытия.

Когда основа готова, обвязками и обрешеткой, для дополнительной надежности, скрепляются все опоры, чтобы стропильная система была прочной и удобной под укладку утеплителя, гидроизоляции и кровельного материала. Простейшую конструкцию дачной мансарды застилают гидроизоляцией и перекрывают шифером. И не забудьте о системе отвода осадков.

Мансарда из наслонных стропил делается примерно таким же способом, но верхи усиливают более толстым брусом - для достаточной прочности конструкции. Такая система функционально заменит опорную балку верхних скатов. Они станут опорным каркасом крыши мансардного типа и основанием для облицовки стен и потолка внутри помещения - фото:

Нижний уровень имеет варианты крепления опоры по верхним точкам стропил - на боковой прогон стоек, на фронтоны, или только на стойки, то есть без монтажа боковых прогонов. А нижние точки стропил обоих нижних скатов должны опираться на балки перекрытий, и желательно без врезки.

Под кровлю из тяжелых штучных материалов потребуется сократить интервал между стропилами, а также добавляют обрешетку их поперечных балки. Эта схемы нередко применяются для возведения мансардных крыш сложной конфигурации.

Стропильную мансарду важно строить, зная некоторые конструктивные особенности. Поэтому специалисты рекомендуют усвоить несколько уроков - как правильно сделать стропильную систему мансардной крыши. Начинаем с мауэрлата.

1. Мауэрлат - то снование по периметру дома, на которое крепится вся стропильная система. Поэтому от надежности крепления нижних балок к этому периметру будут зависеть, в прямом смысле, «не сорвет ли крышу» из-за неблагоприятных погодно-климатических явлений. Качественный мауэрлат не даст кровле мансарды оторваться при смерче или опрокинуться во время мощных ураганных ветров. Надежное крепление стропильной конструкции к периметру строения равномерно распределяет нагрузку кровли на стены и фундамент дома.

2. Доски и брус лучше выбирать крепкие, не сучковатые, толщиной от 40мм. Под мауэрлат лучше использовать сухую обработанную древесину, оптимально - брус сечением 150х100мм. После подготовки периметра стен под укладку стропил брус или доску обязательно укладывают горизонтально, выверяя уровнем по всему периметру стен.

3. На венцы стен или столбцы строения каркасного типа или кирпичную кладку обязательно укладывается слой гидроизоляцию рекомендуемого по типу стройматериалов. Это необходимо, чтобы влажность стен и основания стропильной системы не переходила на них. Для гидроизоляции подойдет битум, толь или рубероид, другие современные гидроизоляционные материалы.

4. Балку у основания крепим к стенам болтами или скобами, дополнительно крепление можно усилить обвязкой из проволоки. Шпильки для мауэрлата монтируются в стену еще во время кладки. Противогрибковым средством обрабатывают балку мауэрлата, чтобы она не была подвержена разрушению.

5. Когда все готово для монтажа стропильных ног, важно сделать разметку основания, куда они будут крепиться. Готовые стропильные ноги можно заказать в мастерской и потом самостоятельно собрать, чем тратить много времени на их изготовление. Для удобства из можно разложить с тех сторон дому, где они будут укладываться по периметру мансарды.

6. Проверьте стойки на расшатывание и их сдвиг по вертикали. Если это есть, то не думайте, что проблема уйдет с монтажом кровельных материалов. Дополнительная тяжесть конструкции только усилит ее шаткость. Поэтому все огрехи следует исключить еще на этом этапе - сделайте усиление крепления раскосами и стяжками.

7. Специалисты рекомендуют соблюдать равный интервал (шаг) между стропилами - порядка 80-120 см. Проще всего между крайними стропилами натянуть шпагат, чтобы использовать его в качестве разметки и уровня остальных стропильных балок. Стойки делают не только в одной горизонтальной плоскости, но и выставлены точно по вертикали - проверяйте отвес.

8. Вертикальные стойки - это хорошая основа для будущих стен жилого помещения мансарды, поэтому они должны быть идеально ровными. Внутри будет обшивка из деревянных или фанерных щитов, гипсокартона, ДВП или ДСП. Не забудьте между ними уложить соответствующий утеплитель, который предназначен для кровли и мансарды.

9. Чтоб стойки закрепить на стоки верхний бруса, используют металлические скобы или гвозди. С завершением этого этапа работ завершается монтаж подстропильной рамы. На последние этапе попарно соединяются стропила, прикрепляемые к коньковой балке.

10. Не забывайте оставлять просветы для мансардных окон или дверного проема для лестницы. Монтаж мансардных окон производится после того, как обустроены стены внутренней облицовки.

11. Можно обойтись и без коньковой балки, но она необходима при большой длине мансардной крыши - более 7м. Но она увеличивает общую массу стропильной системы. Верхи стропил достаточно скрепить стяжками. Завершающий этап - обрешетка под тепло- и гидроизоляцию и кровельные материалы. Когда крыша практически готова, переходят к монтажу мансардных окон и внутренней отделке помещения.

12. Количество расходных материалов и деревянного бруса лучше рассчитать заранее, используя таблиц и чертежи, но лучше учесть минимальный и максимальный расход - при разном шаге между стойками. В идеале конструкция ожидается легкая и надежная, с небольшими затратами. Важные моменты обустройства стропильной системы мансардной крыши предлагаем изучить на видео в конце статьи.

Конструктивно сложная мансарда под эстетичными кровельными материалами смотрится намного интереснее, чем обычная вальмовая крыша, но сделать ее могут только специалисты. Когда принято решение сменить старую крышу на более современную кровлю, воспользуйтесь возможностью соорудить мансарду. Хотя более сложное устройство стропильной системы мансардной крыши немного обременительно по объемам работ, зато дополнительное жилое пространство и уникальный облик дома будут радовать ваших детей и внуков многие годы.

Выбирая ту или иную форму крыши для будущего дома, владелец фактически определяет тип её стропильной системы. От правильного выбора, грамотного расчёта и монтажа зависит эффективное функционирование всей кровельной конструкции, а в итоге - долголетие дома и комфорт его обитателей.

Понятие мансардной крыши

Дома с мансардной крышей (мансардой) отличаются от других видов жилых построек, хотя нередко их путают с двухэтажными или чердачными зданиями.

Мансардные крыши по своей конструкции сильно отличаются от обычных

Мансарда, как и полноценный этаж, является жилой надстройкой. Она внесена в техпаспорт дома и имеет подведённые коммуникации - отопление, водопровод, освещение. Главное отличие заключено в конструктивных особенностях строения:

• этаж - ярус с одинаковыми по всему периметру стенами, на которые опираются стропила;
• мансарда - подкровельное пространство, высота которого варьируется под скатами.

Таким образом, мансардная крыша является стенами верхнего этажа и одновременно кровлей дома, что хорошо просматривается в экстерьере здания.

Дом с мансардной крышей смотрится интересно и стильно, а полноценный многоэтажный частный дом - респектабельно и больше напоминает городские объекты

Высота мансарды регламентируется нормативами - не менее 1,5 м - что отличает её от чердачной крыши. Реально высоту мансардного помещения выбирает застройщик, учитывая:

• прочность фундамента и стен;
• ветровые и снеговые нагрузки на кровлю;
• предназначение мансарды;
• архитектурную стилистику дома;
• комфортность пребывания в мансардном помещении.

Все эти нюансы оговариваются на этапе проектирования дома и, согласно результату, подбирается стропильная система крыши.

Видео: стропильные системы, от чего зависит цена и сложность изготовления

Разновидности стропильных систем для мансардной крыши

Мансардные крыши на сегодняшний день представлены в разных форматах и соответственно имеют различную конструкцию стропильной системы.

Современные строительные технологии позволяют обустроить мансарду под любой крышей, но нужно понимать, что эффективность использования подкровельного пространства у них будет разной

Различают следующие виды мансардных кровельных систем:

1. Односкатные мансардные крыши - простые конструкции, которые чаще всего возводят на небольших домах, поскольку обустройство большого ската потребует усиления стропильного каркаса и увеличения затрат на кровельные материалы.

   Мансарду в доме с односкатной крышей нужно планировать заранее, чтобы на этапе строительства поднять нижнюю точку ската как минимум на 1 м выше перекрытия

2. Двускатные - самые популярные среди всех видов, так как экономичны и просты в монтаже. Несущий каркас состоит их прямых параллельных стропил, соединяющих стены и коньковый прогон. Однако их уклон ограничивает полезную площадь мансарды, из-за чего в ряде случаев затруднено её использование. Хотя в последнее время дизайнеры используют асимметрию двускатных крыш, что частично решает проблему.

   Крыши, состоящие из двух скатов с треугольными фронтонами - самый востребованный вариант для всех типов зданий как с мансардами, так и без них

3. Ломаные крыши - разновидность двускатных систем с разными уклонами скатов, благодаря чему можно создать под крышей просторную и комфортную зону. Основу составляют разбитые на несколько частей стропила, которые при соединении формируют вогнутую либо выпуклую ломаную линию, что используется дизайнерами для стилизации экстерьера. Ломаные мансарды имеют наибольшую высоту, а помещения без наклонных стен ничем не отличаются от привычных комнат.

   Ломаная конструкция наиболее эффективна и проста, именно такие по форме крыши изначально назывались мансардами

4. Вальмовые, полувальмовые и сводчатые - своеобразные мансардные крыши с большим числом скатных изломов, что позволяет сформировать просторные комнаты с приемлемо высокими потолками. Такие конструкции смотрятся необычно и весьма привлекательно, однако имеют сложную стропильную систему, возведение которой потребует опыта, знаний и больших финансовых затрат.

   Мансардная вальмовая крыша сложной конфигурации требует точных расчётов всех нагрузок на фундамент и стены здания

5. Шатровые мансарды - имеют 4 и более одинаковых скатов и подходят для домов квадратной формы. Под такими конструкциями легко обустроить жилую комнату, у которой самая большая высота будет приходиться на середину, а краевое пространство из-за низких потолков будет ограничено в использовании.

   Шатровые мансардные крыши придают зданиям необычайную привлекательность

6. Многощипцовые и комбинированные конструкции - обычно такие крыши возводят на домах со сложной архитектурой. Они имеют несколько фронтонов, удивительно красивы, хорошо отводят осадки и отличаются великолепной стойкостью к механическим нагрузкам. Многощипцовая стропильная система весьма своеобразна. Она может изготавливаться как из висячих, так и наслонных стропил (если существует капитальная внутренняя перегородка). Вдобавок состоит из нескольких отделов, благодаря чему дом выглядит необычно и презентабельно. В большинстве случаев под такими кровлями обустраивают несколько мансардных комнат, где размер каждой зависит от конкретного стропильного отдела.

   Сложные многощипцовые крыши напоминают цветок в технике оригами, поэтому архитекторы так любят использовать эти конструкции, хотя в изготовлении и обслуживании они намного сложнее других видов

Основная трудность при выборе мансарды заключается в разнообразии её геометрических форм и возможностей размещения.

Ломаные и треугольные, занимающие всю площадь дома либо только часть, выходящие на обе стороны или же на одну, симметричные и асимметричные мансарды различаются расположением относительно внешних стен здания, что напрямую влияет на сложность стропильной системы, её изготовление и монтаж. Они могут быть коридорного типа, секционного или смешанного, находиться как внутри, так и за пределами стен с небольшим выносом нижнего перекрытия либо значительным, требующим формирования дополнительных опор в виде стен, подвесок, колонн.

Любая мансарда смотрится эстетично и придаёт зданию завершённость

Как бы там ни было, создание мансард сводятся к трём видам:

Видео: ломаная стропильная система для мансардной крыши

Особенности мансардной стропильной системы

Несущий каркас является основой, от которой зависит надёжность мансардной крыши. В его состав входят:

Прочность стропильного каркаса зависит от правильно выбранной конструкции, качественных материалов, точно рассчитанных технических параметров и надёжности соединения кровельных узлов с помощью шурупов, сварки, болтов и метода «шип-паз». Для создания несущей системы используют висячие, наслонные или смешанные стропила, что определённым образом влияет на вместимость мансарды:

1. Висячие стропила. Опираются на наружные стены и стыкуются между собой на коньковом прогоне. Стропила такой конструкции не нуждаются в мауэрлате - для горизонтального выравнивания стен достаточно проложить доску поверх рубероида. Это обеспечивает существенную экономию на пиломатериалах. К тому же отпадает необходимость в обустройстве промежуточных опор при ширине пролёта до 6 м, что позволяет получить свободное студийное пространство. Распорную нагрузку нейтрализуют затяжками, проложенными у самого основания или выше (приподнятые). Поднятие затяжки должно соответствовать строительным нормам, так как от этого зависит прочность конструкции. При бóльших пролётах усиливают каркас бабками, ригелями и подкосами.

   Если в здании нет капитальных внутренних стен, то применяют висячие стропильные системы

2. Наслонные стропила. Это более надёжная конструкция, используемая в основном для большепролётных построек. Стропила опираются на коньковый прогон (вверху), боковые прогоны, а также на стены. Усиливаются затяжками и подкосами. Но при такой конструкции стропильной основы помещение мансарды ограничено размерами и расположением стоек - по центру, симметрично по краям или со сдвигом в одну сторону. Хотя именно стойки дают возможность при желании стильно зонировать помещение.

   Наслонная конструкция более выгодная и не такая тяжёлая, как с висячими стропилами, оттого на её обустройство требуется меньше материалов

3. Смешанные стропила. Как правило, их применяют в ломаных конструкциях. Нижняя часть монтируется по схеме наслонных стропил и венчается треугольником из висячих стропильных ног, где затяжка одновременно служит балкой перекрытия мансарды.

   Смешанная конструкция стропильного каркаса преимущественно используется при возведении ломаных мансардных кровель

Отличиями мансардной стропильной системы являются:

Вмешательство в конструкцию несущего каркаса и любые изменения в угоду личным предпочтениям и дизайнерской фантазии требуют досконального расчёта.

Расчёт несущей конструкции для мансардной крыши

Видео: проектирование стропильного каркаса в SolidWorks и ArchiCad

Мы же рассмотрим, как рассчитать стропильную систему самостоятельно, что позволит любому застройщику, имея элементарные понятия процесса вычислений, проконтролировать проектирование и ход строительства. Расчёт будем делать по упрощённой методике, чтобы не касаться аэродинамики и сопромата.

Рисуем на бумаге эскиз дома и отображаем на нём необходимые для расчёта параметры:

Дом строится в Казани (частный сектор в пределах города). Все исходные данные нами взяты произвольно, чтобы показать порядок расчёта на примере.

• переменными - ветровые, снежные и оказываемые во время обслуживания кровли;
• постоянными - вес кровельной начинки (пирога) и планируемого для установки оборудования;
• фатальными - землетрясения, наводнения и т. д., которые бывают редко, поэтому рассчитывать их нет смысла, достаточно к общим нагрузкам добавить 5–10%.

Проводим расчёт, руководствуясь сборником правил под номером 17.13330.2011 и 20.13330.2011 с вложенными в него региональными картами распределения нагрузок, а также нормативами 2.01.07–85.

Ветровая нагрузка

Давление ветра рассчитываем по карте, соответствующим таблицам, а также по формуле W m = W o х k x c, где:

Таблица: показатель k по СНиП 2.01.07–85 для различных типов местности

Так как сила ветра порой достигает внушительной величины, то при возведении крыши, особенно мансардной, нужно должное внимание уделить надёжному креплению стропил к основанию.

Подставляем данные в формулу W m = W o х k x c, учитывая, что Казань относится к I региону (по карте), высота постройки 6514 мм, строительство ведётся в пределах города, но в частном секторе без наличия вблизи высотных построек. Итак, 24 х 0,65 х 0,8 (если уклон скатов ≥ 30°, значит, ветер давит на крышу, тогда согласно нормативам 2.01.07–85 п. 6.6 в расчёт берётся наибольший аэродинамический показатель) ≈ 13 кг/м².

На крышах частных построек антенно-мачтового оборудования немного, а современные укрывные материалы отличаются высокой термо- и морозостойкостью, в силу чего климатические и гололёдные нагрузки для них, как правило, не рассчитывают.

Снеговая нагрузка

На карте распределения снежных нагрузок отыскиваем значение для Казани (240 кг/м²) и подставляем его в формулу расчёта S = µ х S g , где:

Здесь имеется маленький нюанс - если замерить уклон скатов невозможно (например, дом строится с нуля, и несущего каркаса пока нет), то значения углов следует определять по таблице, исходя из ширины пролёта (L) и планируемой высоты здания от перекрытия до конька (Н).

Согласно основам тригонометрии тангенс угла наклона (tg α) рассчитывается как отношение высоты к половине длины пролёта или к полной длине для односкатной крыши

Таблица: соотношение размеров дома и уклона скатов

Переходим к нашим параметрам: 3514: ½ 6600 = 1,06, значит, нижний угол наклона приблизительно будет 47°, и (3514 – 2200) : ½ 4050 = 0,649, т. е. значение верхнего угла наклона приблизительно 32°.

Значение поправки зависит от уклона кровли:

• если угол покатости (α) ≤ 30°, то µ = 1;
• если угол α ≥ 60°, то µ = 0 - снеговую нагрузку не рассчитывают, так как на крутых скатах снег не задерживается;
• если 30° < α < 60°, то µ высчитывают по формуле → µ = 0,033 х (60 - α).

Следовательно, поправочный коэффициент для уклона скатов в 47° рассчитаем по формуле 0,033 х (60–47) = 0,429. Таким образом, снежная нагрузка равна 0,429 х 240 ≈ 103 кг/м².

Нагрузка от кровли

Мансардная конструкция имеет типовой кровельный пирог:

Его слои тем или иным образом оказывают давление на несущий каркас. Обычно при упрощённом расчёте учитывают все прослойки кровельной начинки, что ведёт к упрочнению несущей конструкции, но также к её удорожанию. Тем не менее все слои оказывают давление лишь в том случае, когда обустраивается мансарда с декоративными выставленными напоказ стропилами и все кровельные материалы укладываются поверх них.

Один из способов обустройства мансарды заключается в том, что деревянные элементы стропильной системы остаются открытыми и служат украшением интерьера

При стандартном устройстве кровельного пирога утеплитель, пароизоляцию, удерживающие контрейки и обшивку в расчёт кровельной нагрузки можно не брать, поскольку они размещены между стропилами и под ними. Однако для расчёта мауэрлата их тоже нужно учитывать. Такое разделение актуально для расчёта больших кровель, где разница в стоимости будет существенной.

Заранее определившись с укрывным материалом, несложно подсчитать вес кровли, ориентируясь на технические параметры, заявленные поставщиками.

Таблица: средний вес кровельных материалов:

Возвратимся снова к примеру и посчитаем нагрузку от кровли, учитывая, что будем покрывать крышу металлочерепицей и оставлять стропила открытыми. Вес слоёв кровельного пирога без утеплителя = 5 (металлочерепица) + 5 (полимерно-битумная изоляция) +12 (обрешётка) + 12 (гипсокартон) + 0,3 + 0,3 (плёнки гидро- и пароизоляционные) ≈ 35 кг/м².

Для расчёта толщины утеплителя существует формула Т = R × λ, где:

В качестве утеплителя выбираем плиты Isover «Скатная Кровля». Тогда Т = R × λ = 4,95 х 0,04 = 0,198 м. Умножив толщину на плотность материала, указанную в технических характеристиках, получим его удельный вес → 0,198 м х 15 кг/м³ ≈ 3 кг/м². Следовательно, полная нагрузка от кровли = 35 + 3 = 38 кг/м².

Суммируем все нагрузки → ветровая + снеговая + кровельная = 13 + 103 + 38 = 154 кг/м² +10% запас прочности ≈ 170 кг/м².

Общая нагрузка на кровлю должна быть не менее 200 кг/м².

В нашем примере суммарная нагрузка получилась меньше. При таком раскладе для дальнейших расчётов следует брать за основу минимально допустимую величину, то есть 200 кг/м².

Для определения давления на мауэрлат необходимо к общим нагрузкам добавить вес стропил (≈ 20 кг/м²), что составит 220 кг/м².

Расчёт сечения пиломатериалов и длины стропил

После определения общей нагрузки подбираем необходимое сечение древесины, для чего первым делом следует высчитать длину стропильных ног. Обращаемся к эскизу. Стропила ломаной крыши состоят из двух частей - до излома и после него. Рассчитываем обе части отдельно, используя в обоих случаях теорему Пифагора:

Таблица: взаимосвязь нагрузки и толщины бруса

После вычислений подбираем ширину доски по спецификации выпускаемых пиломатериалов, ориентируясь на нижнюю табличку.

Таблица: хвойные пиломатериалы (сечение по ГОСТ 24454–80)

Как видим, для доски толщиной 40 мм большой диапазон выбора. Чтобы не переплачивать лишнее, но в то же время обеспечить стропилам достаточную прочность, существуют формулы, в которые при известной толщине бруса нужно подставлять поочерёдно соответствующую ширину доски начиная с меньшего значения:

• α < 30° - H ≥ 8,6 х L max х √Q r: (B х R изг);
• α > 30° - H ≥ 9,5 х L max х √Q r: (B х R изг).

При этом:

Видео: что нужно учитывать при выборе пиломатериалов

Проводим расчёт и проверку на прочность:

1. Определяем ширину нижних стропил. Поскольку нижний угол наклона 47°, то воспользуемся второй формулой, подставляя в неё табличные и расчётные параметры → H ≥ 9,5 х L max х √Q r: (B х R изг) = 9,5 х 2,543 х √160: (4 х 140) = 12,8 см, то есть Н ≥ 12,8 см = 15 см (ближайшее большее значение по таблице).
2. Проверяем правильность расчётов, для чего должно соблюдаться неравенство [(3,125 х Qr х Lmax³) : (B х H³)] ≤ 1 = [(3,125 х 160 х 2,543³) : (4 х 15³)] ≤ 1 = 0,61 ≤ 1, то есть неравенство выдержано и сечение 40х150 мм для нижних стропил подобрано правильно.
3. Аналогично определяем ширину верхних стропил, используя ту же самую формулу, так как угол излома равен 32° → 9,5 х 2,414 х √160: (4 х 140) ≥ 12,15 см = 12,5 см (ближайшие значения).
4. Проверяем, подставляя результат → [(3,125 х 160 х 2,414³) : (4 х 12,5³)] ≤ 1 = 0,9 ≤ 1.
5. Подводим итог - для нижних стропил с хорошим запасом прочности подойдёт доска 40х150 мм, а для верхних с небольшим запасом 40х125 мм.

Основное правило строительства - при любых расчётах все округления делать в бóльшую сторону. Это же касается табличных и нормативных значений.

Расчёт мауэрлата

В нормативах требований к сечению бруса для перекрытий и мауэрлата нет, оттого следует ориентироваться по таблице, скорректировав её значения на расчётную нагрузку.

Таблица: соотношение толщины и длины бруса для мауэрлата и перекрытий

Нагрузка на мауэрлат согласно нашим расчётным значениям равняется 220 кг/м², следовательно, 220/400 = 0,55. Этот индекс умножаем на близкое к шагу стропил и длине нашего пролёта табличное значение - 150х250 мм - 0,55 х 150 и 0,55 х 250 = 82,5х137,5 = 100х150 мм.

Видео: выбор древесины, как выгадать на сечении

Расчёт шага и количества стропильных ног

Шаг стропил необходимо рассчитывать, а не брать наугад, поскольку этот показатель влияет на устройство кровельного пирога, способствует экономии при строительстве, а также обеспечивает долговечность и надёжность всей кровельной системы:

1. Рассчитываем количество стропильных ног → длину стены: рекомендуемый шаг +1 = 8,8/0,8 + 1 = 12 штук с одной стороны.
2. Вычисляем шаг → длина дома: кол-во стропил = 8,8/12 = 0,73 ≈ 0,8 м. Такой шаг был нами принят изначально, поэтому корректировать его не нужно.

Видео: шаг стропил под различные крыши

Обобщаем расчёты - для сооружения несущего каркаса для ломаной мансардной крыши согласно нашему примеру потребуется:

• 62 пог. м доски Ø40Х150 мм (24 нижних стропила длиной 2543 мм);
• 60 пог. м доски Ø40Х125 мм (24 верхних стропила длиной 2414 мм);
• 29 пог. м бруса Ø100Х150 мм для мауэрлата, уложенного по периметру;
• 80 пог. м бруса Ø100Х150 мм для балок перекрытия, установленных с шагом 0,8 м - при расчёте учитывайте то, что межэтажное перекрытие должно выдерживать нагрузку до 400 кг/м² с учётом веса самих балок, к тому же старайтесь укладывать балки рационально - чем они короче, тем меньшее потребуется сечение;
• 27 пог. м бруса Ø100Х150 мм для вертикальных стоек;
• 49 пог. м бруса Ø100Х150 мм для верхних балок перекрытия - допустимая нагрузка для верхнего (чердачного) перекрытия - 200 кг/м² .

По каждой позиции следует добавить 5–10%, которые пойдут на обустройство затяжек, бабок, удлинение стропил при необходимости или на замену бракованной древесины.

Расчёт стропильной системы мансардной крыши несложный, просто объёмный, однако разобраться в нём желательно, тем более что он изложен последовательно и максимально полно.

Видео: вариант упрощённого расчёта стропильной системы

Монтаж ломаной стропильной системы

Монтаж несущей конструкции начинают с подготовки к возведению кровли, куда входят следующие работы:

• закупка пиломатериалов согласно проведённым расчётам, их сортировка и обработка антисептиками;
• проверка наличия и исправности всех рабочих инструментов;
• расчистка рабочей площади от излишнего мусора;
• монтаж строительных лесов, мостиков и трапов;
• проверка геометрии основания путём замера коробки по диагоналям (допустимо отклонение не более 20 мм), а также высоты стен по всему периметру дома относительно поверхности земли;
• заготовка прогонов, ригелей, подкосов и шаблона для создания стропильных ферм.

Видео: установка стропильной системы двускатной мансардной крыши, часть 1

Монтаж выполняется в следующей очерёдности:

1. Установка мауэрлата. Для увеличения жёсткости конструкции профессионалы советуют обустраивать под мауэрлат армопояс, в который заливают анкера или шпильки с шагом не больше 2 м. Прокладывают два слоя толя или рубероида, которые послужат гидроизоляцией, защитят мауэрлат от намокания и гниения. Поверх толя укладывают брус и закрепляют анкерами, шпильками или скобами (для кирпичных или блочных стен). В деревянных либо каркасных постройках мауэрлатом служит последний венец или брус.

   Долголетие и эффективность эксплуатации любой крыши во многом зависит от качества установки и прочности крепления мауэрлата

2. Установка балок перекрытия. Их укладывают поверх мауэрлата или же в заранее обустроенные стеновые карманы с шагом, выбранным для стропил. При большом стропильном шаге балки перекрытия можно устанавливать чаще (оптимально через каждые 60 см, чтобы позднее уложить плиточный утеплитель без подрезки), хотя это повлечёт увеличение пиломатериалов.

   Перед тем как сделать деревянное перекрытие, необходимо произвести полный расчёт предполагаемых нагрузок, приобрести необходимый материал и инструмент

3. Монтаж подстропильного каркаса. На уложенные балки перекрытия этажа устанавливают вертикальные стойки, формируя мансарду. Поверх них укладывают балки перекрытия мансарды и соединяют стойки продольными прогонами. По центру стоек монтируют бабки и прокладывают коньковый прогон. Для выравнивания используют уровень либо натянутый между крайними стойками яркий шнур.
4. Установка стропил. Начинают с монтажа наслонных стропил. В первую очередь по расчётным размерам изготавливают шаблон из выбракованной доски. Прикладывают его к мауэрлату и прогону, размечают форму запила и выпиливают. По готовому трафарету изготавливают все нижние стропильные пары. Выставляют их по уровню и при необходимости укрепляют подкосами. Аналогично изготавливают трафарет для верхних стропил, прикладывая его к прогонам и вырезая по замерам края. Висячие стропила скрепляют между собой на коньковом брусе встык или внахлёст при помощи металлических пластин, деревянных накладок, болтов и т. д.

   Каркас будущей мансарды можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций

Видео: установка стропильной системы двускатной мансардной крыши, часть 2

Монтаж основных узлов

Основными узлами мансардной конструкции являются:

• коньковый узел;
• узел «стойка-подкос-стропило»;
• узел «балка-стойка-подкосы»;
• и прочие в зависимости от вида выбранной конструкции и наличия в ней ригелей, затяжек и т. д.

Монтаж кровельных узлов, способов крепления, возможности горизонтального сдвига и т. д. - отдельная большая тема, поэтому в рамках этой статьи как пример рассмотрим формирование некоторых.

Коньковый узел

Для обеспечения большей прочности конструкции, особенно при малом уклоне скатов, монтируют прочный коньковый прогон, чтобы он смог взять на себя часть нагрузок, оказываемых на стропила. Затем поступают следующим образом:

Крепление стропил к мауэрлату

Чтобы крепление стропил к опорному основанию (мауэрлату, балкам перекрытия или к стене) было надёжным, нужно учитывать статистические и динамические нагрузки, а также коэффициент линейного расширения. Раньше стропила крепили методом врубки, что образовывало прочный узел, но увеличивало расход древесины. Врубки используют и сегодня на деревянных конструкциях большого сечения.

Но чаще, чтобы не ослаблять конструкцию, стропила фиксируют к опоре методом запила либо «шип-паз», нашивкой упорного бруса или выпиливания пазов в мауэрлате. В качестве крепежей используют оцинкованные уголки, гвозди, скобы, нагели. Такие крепления жёсткие и не всегда целесообразны.

Жёсткое крепление стропил на мауэрлате гарантирует отсутствие любых смещений всех узловых элементов

В некоторых случаях стропила должны иметь возможность горизонтального смещения (преимущественно в деревянных домах, так как древесина подвержена температурно-влажностным деформациям, а это может вызвать перекос стен), что достигается с помощью скользящих опор. Такие опоры состоят из направляющей планки, закреплённой на стропиле и уголка с опорной площадкой, фиксируемого к мауэрлату либо верхнему венцу сруба.

Выбор скользящих стропил обоснован лишь тогда, когда предусмотрен коньковый брус, в который они могли бы упираться своей верхней частью

Видео: крепление стропил к опорному основанию

Крепление стропил к балке перекрытия

В этом узле важно избежать скольжения стропил, чтобы предотвратить разрушение крыши, для чего используют следующие соединения:

• упор в конец балки;
• зуб с шипом;
• зуб с упором.

Все элементы соединяют шурупами, болтами, уголками, гвоздями, треугольными накладками, шипами.

Стропила соединяют с балками перекрытия лишь в том случае, когда точно знают, что они выдержат оказываемое давление

Видео: как установить стропила ровно и в одной плоскости

Мансарда может иметь необычную форму, красивейшее покрытие, устроена из самых современных материалов, но если несущий каркас изготовлен неправильно, то вся привлекательность мансарды сведётся к нулю. А вместе с ней надёжность и долговечность кровельной конструкции, что, несомненно, скажется на комфорте и уюте в доме. Поэтому знать принципы устройства стропильной системы мансардной крыши и грамотно рассчитать её основные элементы - первостепенная задача застройщика. Удачи вам.

Приступая к строительству мансарды, необходимо иметь хороший проект. Вид кровли должен гармонично сочетаться с видом всего здания. Выбирая конструкцию верхнего этажа, необходимо выяснить, как устроена , каков ее шаг. Конструкция стропильной системы является основой кровли. Важными являются все узлы, опоры, расстояние между ними, материал и ограждения. Это опорный скелет кровли, определяющий ее надежность и долговечность, кроме того, стропильная система позволяет выполнять ее прямую функцию – защищать от непогоды. Если планируется строить мансарду своими руками, необходимо подобрать не очень сложную схему конструкции. Стропильная система во многом зависит от того, какой тип кровли будет выбран, какой шаг стропил и какой вид мансардной крыши будет предпочтительным. Проект должен содержать расстояние между стропилами, шаг расположения балок, учитывать как собственный вес кровли, так и нагрузку, вызванную природными осадками. Кроме того, все узлы должны быть устойчивы к перепадам температур.

Система стропил и узлы для различного вида мансардных конструкций имеют свои отличия. При этом конструкция должна быть не очень тяжелой, дабы не нагружать стены здания, надежной и прочной, а шаг стропил оптимальным. По видам мансардные кровли бывают:

• Двухскатными, с двумя скатами по сторонам.

• Ломаной, состоящей из двух или более скатов с различными углами наклона.

• Вальмовой, где два или больше ската имеют треугольную форму.

• Полувальмовая, с торцевыми скатами расположенными примерно на расстоянии половины высоты.

• Купольная, для зданий, имеющих многоугольную или круглую форму.

• Сводчатая, имеющая форму дуги в разрезе.

Тип кровли подразделяется на вентилируемые и не вентилируемые конструкции. В зависимости от климата выбирается строение того или иного типа. Для влажных климатических зон с большим количеством осадков предпочтительнее строить вентилируемые кровли. В подобных крышах слой воздуха между кровельным материалом и изолятором выполняет дополнительную предохраняющую функцию. Не вентилируемая, ломаная больше подходит для сухого климата.

Особенности мансардной крыши

Характерными особенностями мансардной кровли, в отличии от стандартных крыш является воздействие на конструкцию не только снаружи, но и изнутри. Внешние в виде осадков и ветра и внутренние в виде конденсата, возникающего из-за разницы температур в помещении и на улице. Поэтому конструкция верхнего этажа и стропильная система должны иметь дополнительную пароизоляцию и теплозащиту – слои материала, уложенные на некотором расстоянии между собой. Для дополнительной теплоизоляции, как правило, используется минеральная вата, вместе с влагонепроницаемым материалом и гидроизоляцией на кровле они образуют хорошую защиту. Небольшое расстояние между слоями даст вентиляцию кровле.

Как правильно устанавливать теплоизоляцию и гидроизоляцию

Правила для стропильных систем

При строительстве мансардной кровли необходимо четкое соблюдение норм и рекомендаций касающихся конструкций системы стропил и их шага. Основные из них:

• Брус или доску для изготовления стропил следует выбирать из древесины высокого качества и хорошо просушенной (с влажностью не более 15%).
• Размер стропил следует выдерживать не менее 100х100 мм в сечении.
• Не допускается врезка балок в нижний венец, это может ослабить конструкцию.
• Обязательно обработать огнезащитным составом и антисептиком все узлы из дерева, для предотвращения грибка и гниения.
• Угол наклона стропил от 30 до 60 градусов.
• Крепления стропил осуществляются металлическими уголками или металлическими скобами и специальными гвоздями, обвязка производится проволокой.

• Высота стропильной системы варьируется 2.5-3.5 метра, а ломаная конструкция допускает высоту до 4м.

• Особо тщательно следует проектировать и просчитывать узлы и оконные проемы, шаг стропил, т.к. после монтажа стропил изменить параметры мансардных окон будет сложно.

Материалы стропильной конструкции

Стропильная система мансардной крыши может строиться из различных материалов. Современная промышленность позволяет использовать не только дерево, но и облегченные металлические балки и узлы. Самые распространенные это:

• конструкции из металла;

• железобетонные конструкции, применяемые в основном для промышленных зданий;

• деревянные конструкции;

• комбинированные конструкции.

Определять материал следует исходя из конструктивных параметров здания, его размеров и применения. Металлические и бетонные стропильные системы, как правило, используются на зданиях промышленного назначения. В частных и небольших по размеру домах чаще предпочитаются деревянные конструкции. Дерево легче обрабатывать, конструкция кровли не такая тяжелая, стропильная система из дерева легче монтируется и намного экологичнее.

Расчет стропильной системы

Чтобы кровля прослужила долго, надежно выполняла свои функции и не требовала постоянного ремонта, необходимо проделать точные расчеты перед началом строительства. Следует учесть собственный вес кровли, зависящий от ее материала, количество осадков и нагрузки ветра. В соответствии с расчетами выбирается тип стропильной конструкции и шаг установки стропил. Перечислим основные разновидности стропильных систем:

• висячая;

• система стропил ломаной крыши;

• наслонная система;

• комбинированная.

Расчеты для систем с наклонной конструкцией, ломаной кровли легче и быстрее, чем для висячих стропил. Наиболее распространёнными являются комбинированные стропильные конструкции скатных крыш. Рекомендуется расчет сложных стропильных систем поручить профессиональным проектировщикам. Расчет с помощью сложных формул и коэффициентов должен дать значение нагрузки на один метр квадратной стропильной системы. Для жилых домов нормативная средняя нагрузка равняется 50 кг на м².

Расчетная схема стропильной системы

Обрешетка и мауэрлат

Конструкция обрешетки напрямую связана с видом кровельного покрытия. Для мягких видов покрытия (например, ондулин) обрешетка должна быть сплошной. При использовании шифера, металлочерепицы или профнастила, доски на обрешетке следует располагать на расстоянии 25-40 см. Для изготовления обрешетки, обычно, используется обрезная доска толщиной 40-50 мм. Если крыша устроена с малым уклоном, следует установить снегозадерживающие конструкции.

Для каменных строений распространена такая часть стропильной системы как мауэрлат. Его задача скомпенсировать часть нагрузки стропил на стены дома. Кроме того, мауэрлаты соединяют конструкцию крыши и здания. Как правило, крепится мауэрлат при помощи анкеров на бетонный пояс поверху стен. В небольших деревянных домах из бруса или рубленых роль мауэрлата может выполнять последний венец.

Опоры стропильной системы

В случае монтажа лежней на столбах, размеры столбов должны равняться 100х145 мм ± 5 мм. Если лежень монтируется на стене или на перекрытии, между ними можно установить узкую доску. Лежень можно не использовать для четырехскатной кровли, если используются балки без крышных подкосов.

Монтаж

Вкратце приведем порядок, в котором устанавливаются стропильные системы скатных крыш. Начинать следует с монтажа мауэрлата, на который будет опираться стропильная система. Изготавливается он из бруса размером, примерно 10х15 см и принимает на себя нагрузку стропил. Под брус заводится гидроизоляция в виде рубероида или аналогичного материала. Фиксация мауэрлата производится шпильками или с помощью цементного раствора.

В случае если крыша имеет ломанную или комбинированную конструкцию, наиболее распространенной формой фермы является п-образная. Рекомендуется монтаж таких ферм производить внизу, после чего поднимать и устанавливать на крыше. Каркас собирается из доски 5х15 см или бруса 10х10 см и монтируется на крыше на расстоянии 0.5-2 метра. Дистанция между фермами определяет нагрузку, которую должна выдерживать кровля. Чем меньше расстояние между стропилами, тем большую тяжесть выдержит конструкция. Наиболее распространенными являются треугольные фермы.

Важно! Первыми следует устанавливать крайние фермы, соединив их коньком. Конек с помощью уровня выравнивается по горизонтали, после чего можно ставить промежуточные фермы.

Подобная конструкция с П-образными фермами является оптимальной при ширине кровли не более 6 метров. Для крыш превышающих этот параметр рекомендуется конструкция с дополнительной центральной опорой из бруса. Стропильные ноги и фермы в верхней части между собой соединяются горизонтальными балками. Для изготовления надежной и прочной стропильной системы мансарды, следует использовать хвойные сорта древесины. Брус, хороший просушенный и ошкуренный, тщательно проверяем на наличие сучков на всех элементах и выбраковываем. Крепеж осуществляется металлическими уголками, скобами на равном расстоянии и накладками.

Устройство стропильной системы крыши

Сложность заключается в том, что необходимо учесть несколько важных составляющих: снеговую нагрузку, порывы ветра, угол наклона скатов, вес самих стропил, утеплителей, гидроизоляции, кровельных материалов. Стропила могут быть комбинированными, металлическими или деревянными.

Мансардная крыша должна быть легкой, чтобы не нагружать фундамент. Застройщики все чаще используют тонкостенные металлические стропила мансардных крыш, их стоимость гораздо выше деревянных, но скорость и простота монтажа таких систем покрывает этот недостаток с лихвой.

В самостоятельном строительстве стропильная система мансардной крыши традиционно изготавливается из дерева, поэтому за основу возьмем именно этот материал.

Полезно знать

Чтобы правильно рассчитать стропильную конструкцию мансарды, необходимо суммарно учесть 3 вида нагрузок, действующих на кровельную систему. Во-первых, следует вычислить вес самой мансардной крыши: кровельный материал, обрешетка, контробрешетка, гидроизоляция, стропила, теплоизоляционный слой мансарды, пароизоляция, чистовая отделка. Для этого потребуется знать вес каждого материала на 1м 2, такие параметры указываются в инструкциях и сертификатах заводов–изготовителей.

Например, полимерно-битумной гидроизоляции потребуется 5 кг/м 2 , один квадратный метр минваты весит 10 кг, стандартной обрешетки из доски в 25 мм — 15 кг, ондулин приблизительно 3 кг, металлочерепица — самый тяжелый кровельный материал. При подсчете нагрузки сложите все показатели и умножьте на поправочный коэффициент 1,1.

Во-вторых, конструкция стропильной системы мансардной крыши должна выдерживать снеговые нагрузки, в некоторых районах этот показатель превышает более 500 кг на м 2 . Формула для расчета снеговой нагрузки:

S=Sg x µ, где

Sg — масса снега на 1м 2 горизонтальной поверхности, показатель устанавливается нормативными документами для каждого климатического района в отдельности;

µ — коэффициент, зависящий от уклона крыши: угол в 25 о – коэффициент 1,0, 25-60 о – 0,7, если уклон выше 60 о коэффициент не учитывается.

И наконец, ветровые нагрузки. Для их расчета применяется формула:

W = Wo x k, где

Wo – нормативные данные, которые определяются индивидуально для каждого района;

k – поправочный коэффициент для разного типа местностей и высотности здания.

На основании суммарной нагрузки на стропильную систему мансардной крыши, определяется длина, шаг и поперечное сечение стропильной ноги. Далее мы привели таблицу рекомендуемых параметров для устройства стропильной системы в умеренном климатическом поясе (Московская область):

Для других элементов стропильной системы мансардной крыши существуют свои параметры:

• мауэрлат выполняется из бруса 150*150, 100*150, 100*100 мм;
• ригель – 100*200-150 мм;
• прогоны – 100*200-150-100 мм;
• енды, диагональные ноги – 100*200 мм;
• затяжка – 50*150 мм;
• подкос – 150*150, 100*100 мм.
• подшивочная доска – 25*100 мм.

Стропильная система двускатной мансардной крыши, чертеж основных элементов фермы

Основные узлы

Стропильные конструкции мансардных крыш не зависимо от включают в себя множество сопряжений и стыковых узлов, они соединяются между собой, врубаются в затяжку и мауэрлат, имеют вспомогательные элементы системы: ригели, бабки, опоры либо подкосы, дополнительно скрепляются скобами, болтами, хомутами. Устройство стропильной системы мансардной крыши должно предусматривать равномерное распределение всех нагрузок на основание и несущие конструкции строения.

Схема стропильной системы мансардной крыши, основные узлы и элементы

В зависимости от архитектурного решения, определяется вид мансардной крыши, в свою очередь от конфигурации кровли зависит не только , ее полезная площадь, но и какой вид стропильной системы применим в каждом конкретном случае: висячий или наслонный.

Наслонная система, опирание ноги на коньковый брус и мауэрлат

Наслонные стропильные ноги опираются на несущие стены мансарды, а в середине поддерживаются промежуточными опорами, в таких системах нагрузки передаются исключительно на изгиб. Висячие опираются только на мансардные стены, обычно устанавливаются при , где нет внутренней несущей стены, они не создают горизонтальную нагрузку, только на сжатие и изгиб.

Висячая система устраивается, если расстояние между опорами-стенами не более 6,5 м, установка дополнительной опоры дает возможность перекрыть мансарду шириной до 12 метров, если требуется перекрыть более широкий участок, то на каждые 3 метра устанавливается своя опора.

Висячие и наслонные стропила мансардной крыши

Если по проекту мансарды предусмотрен не один, а несколько уклонов, как в классической мансардной крыше, то обычно чередуются висячие (верхние) и наслонные (нижние) стропила.

Посмотрите, как устанавливается стропильная система мансардных крыш, видео урок поможет разобраться во всех тонкостях устройства ломаной конструкции.

Несущие элементы системы обеспечивают прочность и устойчивость всей конструкции мансардной крыши. У мансардной крыши несущими элементами являются: обрешетка, стропила, мауэрлат. Конструктивные особенности системы определяются видом мансардной крыши: односкатной, вальмовой, многоскатной, щипцовой и пр.

Стропильная система мансардной крыши, схема расположения узлов односкатного перекрытия

Форма крыши мансарды зависит от перекрываемой площади и архитектурного замысла, для лучше выбирать простые виды мансардных крыш, чтобы балки и стойки не загромождали пространство внутри.

Мансарда, стропильная система вальмовой четырехскатной крыши

Этапы монтажа стропильной системы мансарды

Технология монтажа мансардной крыши требует определенной последовательности:

• установка мауэрлата;
• укладка поперечных балок;
• монтаж вертикальных стоек;
• затяжка боковых стоек или установка конькового бруса;
• разметка шага и монтаж стропильных ног;
• установка вспомогательных узлов: ригелей, подкосов, подстропильных ног;
• обрешетка, гидроизоляция, настил кровельного материала.

Крепление мауэрлата является важным этапом для устройства всей системы, это основа конструкции

Технология стыковки

Не смотря на то, что алгоритм возведения стропильной системы достаточно прост, установка стропил мансардной крыши требует грамотного подхода к монтажу стыковочных узлов. Основная нагрузка в системе приходится на ноги, поэтому от качества их монтажа на мауэрлат, а так же от надежности их соединения между собой зависит безопасность и прочность крыши, да и мансарды в целом.

Стропильная система мансардной крыши, фото крепления висячих стропил к мауэрлату

Существует 2 варианта соединения стропила с мауэрлатом: скользящее и жесткое. В деревянных мансардных конструкциях нельзя делать все соединения жесткими, так как дерево при определенных условиях сжимается и расширяется, а при жестком соединении возникают распорные нагрузки на несущие узлы, в совокупности это приводит к деформации элементов стропильной системы мансарды.

Как правильно крепить наслонные стропила для мансарды

Если на мансардной крыше применяется жесткая система крепления, то необходимо исключить какие-либо усилия: скользящие, крутящие моменты, повороты, сдвиги. Для жесткого крепления существует два способа соединения:

• врубка в стропильной ноге;
• нашивка подпорного бруса.

Седло (врубка) делается на ноге, запилы должны обеспечить плотное прилегание деталей, и не должны превышать 1/3 высоты бруса. Для жесткого крепления стропило упирается врубкой в мауэрлат, 2 гвоздя забиваются с боков, под углом друг к другу, крест на крест, третий гвоздь забивается сверху, вертикально. Рекомендуется дополнительно усилить крепления металлическими пластинами, уголками, болтами.

Скользящий способ соединения заключается в том, что в мауэрлате выпиливается выемка под ногу, затем детали соединяются между собой специальным металлическим уголком — салазки. Так крепится наслонная система.

Скользящее крепление мансардной стропильной системы

Независимо от способа соединения мансардной стропильной системы, стропила и мауэрлат прикручивают между собой проволокой или дополнительно соединяют анкерами, чтобы исключить сдвиг крыши от сильных порывов ветра. Подкосы, бабки, распорки и бабки крепятся скобами и хомутами.

Как нарастить и усилить стропила мансарды

Зачастую стропильной ноге не хватает длины бруса, чтобы не заказывать специальные доски, и не удорожать строительство мансарды, их наращивают.

Стропила из бруса сращиваются косым прирубом. В деталях делают наклонные запилы, их длина должна быть равна удвоенному сечению, а торцы высотой, равной сечению бруса, умноженному на коэффициент 0,15. Стык крепят болтами. Подобное соединение балок гармонично вписывается в дизайн мансарды, и позволяет оставить несущие элементы крыши открытыми.

Иногда стропила мансарды крепят внахлест, доски друг на друга должны заходить не менее чем на метр, затем они крепятся гвоздями или болтами в шахматном порядке. Если мансардные стропила наращиваются встык, то запил должен быть строго в 90 о, элементы прикладываются торцами, с двух сторон накладываются доски, затем конструкция крепится болтами либо гвоздями.

Варианты удлинения стропильной ноги

Если сечение материала недостаточно, то доски усиливают. Спаренные стропила состоят из двух и более досок, плотно прилегающих друг к другу, прошивается такая конструкция гвоздями в шахматном порядке. Составные стропила делают из двух досок, между которыми вставляются вкладыши длиною 2 высоты доски. Расстояние между вкладышами не должно превышать 7 высот ноги. Верхняя часть составных стропил может состоять из одинарной доски.

Способы усиления стропильной ноги

Как стыковать стропила наверху

Соединение стропил мансардной крыши между собой наверху имеет несколько вариантов. Если конек не предусмотрен, доски обрезаются под углом, крепятся между собой гвоздями, и дополнительно при помощи металлических и деревянных накладок. Висячие системы при сложной стропиловке многоскатной мансардной крыши, крепятся в шип, одинарным или двойным зубом.

Верхнее соединение стропил на безконьковой мансардной крыше

Если стропильной системой предусмотрен конек, то к коньковому брусу стропила можно крепить внахлест, либо запилив торцы под нужным углом, обязательно следует усилить стыки металлическими или деревянными накладками.

Стыковка стропил на коньковом брусе

Сборку стропильных ферм лучше проводить на земле, а затем поднимать и устанавливать конструкцию на мансардный этаж. Прежде всего, необходимо сделать шаблон. Для этого доска прикладывается по месту, отчерчивается угол запила для верхнего стыка, и отмечается паз для крепления к мауэрлату, затем таким же образом примеряется вторая доска.

На земле по полученным отметкам доски запиливаются, стыкуются между собой, шаблон поднимается на крышу и примеряется. Если геометрия мансардной крыши соблюдена, то всю стропильную систему можно изготовить по одному шаблону, но в случае небольших отклонений, рекомендуется делать только верхний запил и стыковку, а врезку в мауэрлат делать по месту.

Мансарда в доме – это всегда интересно, красиво и выгодно. Однако не каждый мастер возьмется выполнять все работы самостоятельно. Причины: незнание технологических тонкостей и сложная стропильная система мансардной крыши. Но построить мансарду самостоятельно можно, главное – хороший проект и трезвая оценка собственных сил, финансовых возможностей. А мы подскажем и расскажем, какие виды стропил бывают, и разберем устройство стропильной системы мансардной крыши различных типов.

Составление проекта должно учитывать все нюансы. При неправильных просчетах, застройщик рискует получить в итоге не то, что планировалось сделать. Чем проще крыша, тем удобнее ее сделать своими руками. Типы крыш бывают:

1. Двухскатной, где скаты спускаются по обеим сторонам;
2. Ломаной, состоящей из двух и более скатов разных углов наклона;
3. Вальмовой с треугольной формой скатов;
4. Полувальмовой – скаты торцевого типа располагаются примерно на половине расстояния высоты;
5. Купольной для строений многоугольной или круглой формы;
6. Сводчатой – в разрезе такая крыша имеет форму дуги.

Мансардную крышу различают как вентилируемую и невентилируемую. Выбирается тип в зависимости от климатических особенностей региона, например, в зонах с большим количеством осадков лучше строить вентилируемые объекты.

Виды стропильных систем

Стропильная система мансардной крыши выбирается в зависимости от планировки строения и различается так:

1. Наслонная стропильная система мансарды обустраивается в случае, когда несущая перегородка проходит посередине строения. Конструкция перераспределяет весовую нагрузку и подходит для строений, где расстояние между внешними стеновыми панелями и внутренней опорной системой не превышает 7 м.
2. Висячие стропильные системы применимы при отсутствии внутренних перегородок, стен. Опираемые на мауэрлат и коньковый прогон, они подходят для строений, где расстояние между внешними стенами и конструкцией не превышает 14 м.
3. Комбинированные стропила мансарды чаще всего нужны в строениях, где вместо перегородок обустраиваются колонны. Получается, что часть конструкции стропил опирается на колонны, а часть выполняется в висячем варианте. Отсутствие вспомогательных элементов, снижение нагрузки на фундамент и никаких загромождающих элементов – основные достоинства системы, потому данный вариант применяется чаще всего.

Важно! Виды стропильных систем выбираются на стадии проектирования, чтобы правильно рассчитать нужную крепость фундамента. В случае, когда решение о строительстве мансарды возникает на заключительном этапе возведении объекта, потребуется точная схема стропильной системы мансардной крыши и полный перерасчет массы дома с учетом новых данных. Пренебрегать процессом нельзя, особенно в зонах со слабым грунтом. Иначе в итоге получится, что дом быстро просядет, а грунтовые воды приведут фундамент в негодность за короткое время.

Конструкционные особенности стропильной системы

Основные узлы мало отличаемы от обычной двухскатной крыши:

• Мауэрлат – основание крыши, берущее на себя вес.
• Стропила – элементы системы, формирующие наклонность скатов. Верх закрепляется на конек, низ – на мауэрлат или стойку.
• Стойка – элемент, поддерживающий конек или заднюю часть стропильной ноги.
• Подкосы нужны для упрочнения и поддержки стропильных ног. Подкос имеет косой срез и служит для предупреждения прогиба стропил под тяжестью массы.
• Затяжки – горизонтальная стяжка пары стропил, размещаемая в верхней или нижней части.

Важно! Стропильные элементы часто выполняются из древесины самого высокого сорта. Приобретается брус влажностью не более 15-18%, предварительно обрабатывается составами против гниения, антипренами.

Схема сборки стропильной системы для мансарды

Мансардная стропильная система – дело достаточно хлопотное, поэтому лучше поручить сборку мастеру. Но если такого нет, советы и видео помогут выполнить простейшую конструкцию самостоятельно.

1. На верхнюю обвязку стен укладывается брус мауэрлата. Если дом бревенчатый, можно обойтись верхними венцами, усиленными скобами.
2. Смонтировать балки перекрытия. Крепление на мауэрлат или выступы стеновых панелей. Самое простое крепление – без выноса, опора на стены, а вот с выносом – это когда балка выносится за периметр дома для обустройства свеса. В этом случае расстояние между концом балки и стеновой панелью должно быть не менее 0,5-1,0 м.
3. Монтируются вертикальные стойки. Для этого определяется середина балки перекрытия, затем от нее откладываются равные промежутки – расстояние должно быть равно ширине мансардного помещения.
4. Затяжки закрепляются на стойках, при этом получается, что каждая пара стоек выглядит как буква «П».
5. Монтаж нижних стропильных элементов проводится с креплением на стойке. Крепежи – саморезы или гвозди, на мауэрлат крепеж в виде ползунка подвижного крепления, компенсирующий усадочные проявления бруса.
6. Установка стропил мансардной крыши верхней части производится с соединением каждой пары металлической накладкой или бруском.
7. Финальная обработка включает укладку гидроизоляционной мембраны, обрешетки. Обрешетка для мягкого кровельного материала сплошная, для профлистов и другого жесткого материала – разреженная.

Предложенный монтаж стропильной системы – самый простой. Обустроить такую конструкцию своими руками вполне возможно, следует лишь произвести правильные расчеты, стропильной системы, чертежи мансардной крыши, схемы помогут выполнить работы без ошибок.

Стропила с выносом за стеновую панель

Такой вариант применяется при малом объеме внутреннего пространства. Придется опирать стропильную ногу на балку верхнего перекрытия. Мауэрлат тут не нужен, а вот усиливающие подкосы обязательны. Для упрочнения основания можно залить ж/б пояс. Крепление балок перекрытия к монолитному поясу производится анкерами, куда врубаются опорные стойки на максимальную толщину бруса.

Важно! Выносная конструкция формирует карниз: для деревянных домов ширина от 0,5 м, для выполненных из бетона и камня – от 0,4 м.

Схема работ:

1. Установить крайние балки перекрытия, формирующие контур свесов. Сечение балок 150*200 мм.
2. По натянутому между крайними балками шнуру, монтируются остальные брусья: расстояние между ними равно шагу стропильных ног. Утепленные крыши требуют шага стропил 0,6 м, в случае монтажа стропил с указанным шагом их можно выполнить из бруса сечения 50*150 мм.
3. Вытесав шипы подготовить опоры.
4. Установить угловые стойки и скрепить их временными опорами.
5. Отвесом определить место точек опоры балок и выбрать отверстия для них.
6. Установить рядовые стойки и пару несущих опор по центрам фронтона мансарды.
7. Уложить прогоны из досок 50*150 мм. Закрепить прогоны уголками.
8. Соединить опоры брусками, закрепив их также уголками на прогоны.
9. Скрепить ригели, для чего подойдет временный крепеж дюймовкой. Отступление от края каркаса 300-350 мм.
10. Выполнить шаблон для нижнего ряда стропилин: приложить доску-заготовку к торцу прогона и балки, определить место среза излишков, примерить и подтесать.
11. Смонтировать торцевые стропильные стойки.
12. Изготовить шаблон для верхней части стропильных ног.
13. Примерить шаблон и соорудить ярус, как будет стропильная система фото мансардной крыши наглядно покажут всю конструкцию.
14. Если шаблоны подходят идеально, изготовить нужное количество стропильных ног, смонтировать их на место, укрепить бабкой ригели, чтобы избежать их провисания и жестко пришить их к коньковой зоне. Нижняя часть не требует жесткой подшивки, она должна быть свободной.

Финальное завершение – установка каркаса фронтона, обшивка обрешеткой и кровельным материалом. Если не совсем понятно, как сделать данный проект, смотрите видео от профессионалов, материал поможет разобраться в тонкостях строительства.

Мансарда из каркасных модулей

Мансардная крыша стропильная система которой подразумевает вариант каркасных модулей намного проще предыдущей. На перекрытие монтируются не группы отдельных опор, а готовые блочные модули боковых стен будущего помещения мансарды. Подобные конструкции мансардных крыш, их стропильной системы позволяют работать не на высоте, а внизу, просчитывая и промеряя каждый шаг. Поэтапный процесс такой:

1. Заранее сделать по проекту стенки мансарды, причем продольные брусья выполняют роль прогонных и лежневых элементов. Вместе со стойками эти элементы разложить на ровной площадке и отметить угольниками гнезда под опорные точки боковых стен – сделать по ним пропилы.
2. На стойках выбрать шип.
3. Соединить продольный брус со стойками вертикального направления и получается модуль рамы (двойной). Это будущие стенки мансарды.
4. Поднять рамы наверх и установить на место. Временно закрепить установленные рамы распорками и затем прикрутить скобами.
5. Выбрать на краях балок гнезда для монтажа нижнего ряда стропил, при необходимости, доработать гнезда стамеской.
6. Верхний стропильный ярус выполняется на земле, для чего предварительно заготовки подгоняются к нужным элементам.
7. Основание верхнего треугольника мансардной конструкции является растяжкой, при этом длина его равна расстоянию между установленными плоскостями (вертикальными) уже смонтированных рам.
8. По краям растяжки выбрать гнезда, а на нижних пятках – шипы.
9. Собрать стропила для мансарды верхнего яруса, для дополнительного закрепления смонтировать ригель, а узел конька усилить деревянной накладкой треугольной формы.
10. Предварительное изготовление стропильных ног на мансарду, позволит избежать работ на высоте. Выпилить нужно только верхний скос, опираемый на верхнюю стойку стеновой панели и на растяжку верхних стропильных ферм.
11. Примерить нижнюю стропильную часть к торцу, отметить зону формы шипа на нижней пятке, выпилить шипы по сделанному чертежу.

Теперь остается только перебраться наверх и поднять все стропила. Установить сначала фермы, закрепив их на верхнюю обвязку стенок, а затем устанавливают нижнюю часть, прикрепляя к перекрытиям (балкам) скобами. Получается вполне комфортный этаж, стропильную систему для которого собирали на земле. Для облегчения понимания задачи строительства мансардной кровли, модульной стропильной системы, смотрите видео. Все остальные этапы выполняются по стандартной схеме обычной двускатной конструкции, выше приведена мансарда и стропильная система.