Основные особенности устройства мансардной крыши

Типы мансардных крыш

Сегодня трудно удивить архитектурными изысками в частных застройках, люди стремятся к комфорту и эстетике своих домов. Дизайн мансарды поражает размахом: высокие и низкие, ломаные и обычные скатные, башенки и купола, сложные многоуровневые и самые обыкновенные мансардные крыши венчают строения, придавая каждому свой неповторимый индивидуальный стиль.

Односкатная мансардная крыша самая простая по конструкции, опирается стропильной системой, или фермой, на внешние несущие стены, находящиеся на разном уровне. Обычно такие крыши устраиваются при возведении мансард на небольших дачных домиках, веранд.

Двускатная или щипцовая мансардная крыша — классическая конструкция, которая возводится с помощью наклонных или висячих стропил. Углы уклонов скатов могут быть равномерными или неравномерными.

Вальмовая крыша – это четырехскатная конструкция, не имеющая фронтонов. Два больших ската — трапеции, скаты с торцевых стен – треугольники-вальмы. Полувальмовые – это крыши, у которых с боков трапеции, а с фронтов сначала идет вертикальная стена, а к коньку она срезана под углом.

Шатровая мансардная крыша – это почти вальмовая, но все скаты представляют собой равнобедренные треугольники, которые смыкаются в одной точке. Такая конструкция симметрична и не имеет конька, подходит для квадратных строений.

Многощипковая мансардная крыша – это, по сути, комбинация нескольких двускатных крыш. Конструкция устраивается на домах со сложной геометрией, с изломами и многоугольным основанием. Подобная крыша имеет много ребер и скатов, поэтому требует сложных расчетов и профессиональных навыков, сделать такую крышу своими руками представляется очень сложной задачей.

Ломаная крыша – это классика мансардного строения, форма крыши мансарды позволяет значительно увеличить полезную площадь, и обустроить внутри полноценную жилую комнату, спальню, детскую, кабинет и пр. Конструкция подразумевает наличие нижнего крутого от 60 до 80о, и верхнего пологого 20-30о скатов. Конструкция кровельной системы мансарды усложняется до фермы, скаты состоят из двух стропил, укрепленных стойками и усиленных в местах излома растяжками. Нижний пояс фермы одновременно является основой пола.

Сводчатые, конические, купольные крыши мансарды применяются в элитном частном домостроении, дизайн таких мансард поражает своими изысками. Стропильная конструкция таких мансардных перекрытий достаточно сложна и изготавливается из материалов, поддающихся изгибам.

При комбинировании нескольких типов крыш получаются сложные и необычайно эффектные, красивые мансардные строения. Такой нетрадиционный подход к проектированию мансардной крыши необходим, если дом сложной формы: с выступами, перепадами высоты, достройками. Несмотря на эстетику и завораживающий вид, сложные мансардные крыши имеют существенные недостатки — это множество внутренних углов (ендовых) с малым уклоном, скатные изломы, которые являются зоной риска для целостности кровли, и становятся причиной протечек и сборища снега. Расчет мансардной крыши этого типа требует специальных навыков и знаний, при намерении сделать такую крышу мансарды своими руками, постарайтесь свести к минимуму наличие сложных элементов.

Мансардная крыша, фото основных типов перекрытий, применимых в индивидуальном строительстве: 1. Односкатная 2. Двускатная 3. Многощипковая 4. Вальмовая 5. Подлувальмовая 6. Шатровая 7. Сводчатая 8. Коническая 9. Купольная 10. Классическая мансардная ломаная крыша

Простая двускатная или ломаная крыша мансарды не произведет такого эффекта как комбинированная, зато такая конструкция мансардной крыши много надежней, ее можно рассчитать и построить своими руками. Выбор типа мансардной крыши зависит от архитектурного замысла и плана дома, от того, какой уклон скатов заложен в проекте, характеристик несущей конструкции и выбора материалов для кровли.

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.

Важно
Под 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.

Стропильная система мансардной кровли

При обустройстве мансардной кровли стропильная система может изготавливаться из элементов наслонного или висячего типа. В первом варианте стропила устанавливаются так, что образуют собой треугольник с ровными гранями. Опора осуществляется в этом случае на мауэрлат, закрепленный по периметру стен, на дополнительные опоры, установленные под стропилами, также опорной точкой служит сопряжение двух досок в области конька.

При установке стропил висячего типа опор в виде дополнительных балок не предусмотрено. Они опираются только на стены дома. Могут использоваться затяжки. Сами стропилины в этом случае работают на изгиб и сжатие.

Висячие и наслонные стропила — пример чертежа

Создание системы стропил при строительстве мансарды является первостепенной задачей

Предварительно важно правильно рассчитать ее и учесть все тонкости ее сооружения. Чтобы понимать, о чем будет идти речь, требуется ознакомиться с основными ее элементами

Таблица. Основные детали системы стропил.

Устройство стропильной системы

Монтаж стропильной системы

Монтаж начинать следует с балок для перекрытия, которые крепят на мауэрлат, к ним крепят стропильные ноги

Важно учитывать виды мансардных крыш

Далее поэтапно выполняют ряд работ:

• Отметить в центре балок место установки конькового элемента и опор;
• На равном расстоянии установить стойки из досок, равным по сечению балкам перекрытия. Крепить из следует уголками, предварительно временно закрепив гвоздями для определения точности установки;
• Первую пару стоек скрепляют затяжками из брусков;
• На получившуюся конструкцию в П-образной форме крепятся стропила, которые устанавливаются либо на мауэрлат, либо на балку перекрытия с помощью вырубки паза;
• Установить коньковые стропила, соединив их болтами с шайбами или металлическими накладками;
• Жесткость конструкции обеспечивают подкосы, которые крепятся к центру бокового стропила и стойке и бабки, которые монтируются в центре затяжки.

Другие фермы выполняются аналогично и закрепляются между собой прогонами. Расстояние между фермами может быть от 60 ми до метра.

Для закрепления узлов мансардной конструкции и придания им прочности необходимо сделать их фиксацию скобами. Далее устанавливается обрешетка.

Монтаж стропильной системы

Схема монтажа

Проектирование полумансардной крыши

Чтобы правильно создать каркас крыши для полумансарды, лучше начать с разработки проекта. На этом этапе определяются с углом наклона кровли и высотой. Для того чтобы сохранить эстетически правильные пропорции здания, нужно делать кровлю не слишком высокой. По количеству скатов полумансардные кровли делают одно- или двухскатными. Необходимо рассчитать нагрузки, которые будут воздействовать на крышу. Это позволит обеспечить комфортную эксплуатацию и исключит образование повреждений.

Чтобы предотвратить передачу распорной нагрузки на стены полумансарды, систему стропил для неё делают безраспорной. Применяют её при монтаже на стены из блочных материалов.

В разработанном проекте должна содержаться схема стропильной системы. На ней располагаются конструктивные элементы и обозначают способы их крепления. Стропила не должны передавать распор на стены, поэтому каркас имеет наслонные стропила. А крепление стропильных ног осуществляется интересным методом, обеспечивая определённую степень свободы.

При организации наслонных стропил, укладывается мауэрлат и монтируется коньковый прогон, опираемый на фронтоны. Можно использовать вертикальные стойки.

Монтаж стропил для полумансардной крыши можно осуществить тремя способами.

Способ первый

Нижнюю часть стропила подшивают с помощью опорного бруска. Можно также сделать врубку зубом, опирая на мауэрлат. Верхнюю же её часть делают с горизонтальным запилом со скосом, глубиной, определяемой по формуле: a=025h, где h — параметр высоты сечения стропильной ноги.

Площадка, предназначенная для упора в длину, не должна превышать параметра h. Распорную нагрузку, образующуюся при работе стропильной ноги на изгиб, можно избежать с помощью скоса подрезки. Не имеющий скоса запил опирается на прогон боковой щекой. При этом параметр длины скошенного запила должен быть не менее двух a.

Первый способ монтажа

В случае, если верхняя подрезка стропила не представляется возможной, необходимо произвести его подшивку с помощью обрезка доски с сечением, аналогичным сечению стропила. Следующий этап — закрепление с двух сторон с помощью прибоин из дерева или монтажных пластин из металла. Эту подшивку или запил выполняют горизонтально. Далее верхние концы стропильных ног свободно укладывают на коньковый брус. Если крыша двухскатная, то крепление к прогону осуществляют, используя принцип скользящей опоры. Скреплять стропила между собой в этом случае не нужно. Этот вариант крыши, имеющей два ската, можно представить как комплекс, состоящий из двух односкатных конструкций, которые примыкают друг к другу.

Способ второй

При устройстве крыши, имеющей два ската, чаще всего используют этот способ. Он подразумевает выполнение нижней части стропила на ползуне. Верх стропильной ноги при этом закрепляют с помощью болтов или гвоздей. Стропильные ноги упирают в прогон или между собой. Связывание их проводят деревянными прибоинами или зубчатыми металлическими пластинами.

Второй способ монтажа

Важно правильно закрепить нижнюю часть стропильной ноги к мауэрлату. Чтобы обеспечить их проектное положение, при креплении по обе стороны боковых поверхностей вбивают под углом гвозди

Можно использовать вариант, где сверху вбивается один длинный гвоздь или устанавливается гибкая пластина из стали. Можно заменить их на уголки из стали, но для этого варианта необходимо зафиксировать стропильную ногу уголками с обеих сторон. Гвозди при этом не вбивают. Чтобы обеспечить защиту от ветрового опрокидывания крыши, используют дополнительное крепление элементов стропильной конструкции с помощью гибких проволочных скруток. Такое крепление не будет препятствовать основной работе в качестве ползуна.

Способ третий

Его отличие от предыдущих в том, что происходит жёсткое крепление конькового узла. Но он схож со вторым тем, что при креплении нижней части стропильной ноги используют ползунок.

Это конструкция плоха тем, что может спровоцировать разрушение узла конька, вызывая в нем сильный изгибающий момент. Но за пределами конька прогиб стропил минимальный. Здесь необходимо рассчитывать максимальный изгибающий момент конькового узла. Но так как самостоятельный такой расчёт может вызвать сложности, рекомендуют использовать формулы, предназначенные для расчёта балок, имеющих две опоры (однопролётные). Можно добиться определённого запаса прочности при устройстве узлового соединения, имеющего жёсткое защемление стропил в верхней части.

Скользящие стропила

Правильный кровельный пирог

Кровельный пирог — это теплозащитная конструкция, выполняемая из последовательно расположенных слоев стройматериалов, обладающих защитными характеристиками. 

Категория «правильный» — означает эффективный, с точки зрения уровня теплозащиты внутренних комнат от скачков температур и повышенной влаги, возникающей при «точке росы».

Строение «пирога» и размеры утеплителя зависят от многих факторов, главные из которых:

• климатический район проживания;
• геометрические характеристики мансарды;
• параметры установленной системы утепления кровли.

Как правило, типовой кровельный пирог состоит из следующих обязательных слоев:

1. Паробарьерная изоляционная пленка, для того чтобы водяные пары не смогли проникнуть в утеплитель из внутренних комнат.
2. Теплоизоляция — слой утеплителя, который не пропускает нагретый воздух помещения к остывшему кровельному покрытию и обеспечивает сопротивление теплопотерям.
3. Вентиляция, для отвода влажных паров, чтобы они не скапливались на элементах кровли и утеплителя.
4. Гидроизоляционный слой, для того чтобы препятствовать переходу влажности с кровли на теплозащитный материал, например, при течи крыши.

Проблема точки росы

Это явление возникает в том случае, когда неправильно был выполнен расчет защитного «пирога» или некачественно проведены монтажные работы, в результате чего в кровельной системе не удалось отсечь поступление влаги, которая может проникать как изнутри, так и снаружи.

Внутренние пары начинают движение к прохладному источнику

При этом каждый слой изоляции по ходу движения будет накапливать в себе влагу, что особенно опасно для гигроскопических утеплителей, таких как базальт и минераловата.

Влага станет уничтожать все на своем пути и утеплитель, и деревянные конструкции кровли. Кроме того, помещения с повышенной влагой нельзя использоваться в качестве жилых, если процент влажности в них будет превышать 70%.

Образование «точки росы» — это чисто физическое явление, когда при определенной температуре и проценте влажности, водяной пар, переходит из газообразного во влажное состояние, конденсируется на поверхности. В воздухе появляется туман, а на стенах образуется конденсат. Так при Т= + 20 С внутри помещения, с влажностью 80% — «точка росы» возникает на поверхности, которая имеет Т= +16,5 С и ниже.

Поэтому задачей расчета защитного «пирога» является принудительное ее смещение в воздушное пространство между кровлей и утеплителем. Кроме того для снижения уровня водяного пара, который будет перемещаться к кровельной стене со стороны комнаты, перед утеплителем устанавливают пароизоляционную пленку. Внутренние пары встретят на своем пути препятствие и в большинстве останутся в комнате.

Выбор материалов

Для теплозащиты мансарды применяются разнообразные утеплители

Выбирая их нужно обратить внимание на следующие характеристики:

• теплопроводимость от 0.025 для пенополиуретана до 0.047 Вт/м*гр для минваты;
• звукоизоляция, по воздушному шуму не ниже 55 дБ;
• устойчивость к резким скачкам температур от -100/+150 С для пенополиуретана до -60/+180 С для минваты;
• низкая паропроницаемость от 0.04 для пенополиуретана до 0.53 мг/м*ч*Па для минваты;
• негорючесть, от горючего пенополиуретана с классом Г3/Г4 для до негорючей минваты с классом НГ;
• стоимость материала и монтажных работ;
• длительный период эксплуатации.

По большинству показателей: теплозащита, шумозащита, огнестойкость и экологическая безопасность, наиболее приемлемым утеплителем для внутренних работ в жилых комнатах считаются плиты из базальтовой и минеральной ваты.

Материал для изготовления стропильной системы

Стропила могут быть изготовлены из металла, железобетона или дерева. Каждый материал имеет свои достоинства и недостатки. Стропила из дерева являются экологически чистыми, они просты в работе, легко подгоняются под нужный размер. Но деревянные конструкции боятся излишков влаги и подвержены образованию на них плесени и грибка.

Обработка бруса антисептиком

Металлические и железобетонные конструкции можно такими составами не покрывать – грибок и плесень на них не появляются. За счет этого они считаются более надежными и прочными. Но главным недостатком является то, что при необходимости подогнать на месте их к нужным размерам будет сложно, а малейшая ошибка в расчетах может привести к тому, что кровля будет перекошенной. Также мастер, работающий с железобетонными или металлическими стропилами, может столкнуться и с другими сложностями – это большая масса изделий, которая вынуждает использовать спецтехнику даже для подъема элементов.

Как рассчитать мансардную крышу

Конструкцию мансардной крыши по сравнению с обычной отличает наличие множества дополнительных элементов, к примеру, выходы на крышу или мансардные окна. Довольно часто в проекты мансард включают также балконы или террасы. Все это, естественно, несколько усложняет стропильную систему конструкции, вместе с этим и ее расчет.

Мансардную крышу возводят не только при строительстве дома, это может быть также и реконструкция нежилого чердака в жилое отапливаемое помещение, и тогда ее размеры и площадь могут быть сильно ограничены. Все это учитывается при выборе и расчете стропильной системы. Помимо стропил в несущую систему, как правило, включают стойки, ригели, подкосы, подвесы, и для каждого из них необходимо правильно рассчитать сечение.

Мансардная крыша: чертежи каркаса мансарды

Расчет площади кровли

Следующим этапом проводят расчет площади самой крыши. Простейшие варианты – это одно- и двускатная крыши. Для вычисления площади используют элементарные формулы из курса школьной геометрии: перемножаются длина и ширина ската. Для односкатной это и будет искомая величина, а для двухскатной полученные значения складывают.

Возьмем в качестве примера более сложную, ломаную поверхность. Для подсчета площади всю ее условно разбивают на отдельные элементарные геометрические фигуры, подсчитывают площадь каждой из них и результаты складывают.

План мансардной крыши поможет вычленить требуемые для расчета фигуры

Как рассчитать уклон крыши без погрешностей

Как построить мансардную крышу, чтобы она была комфортной и теплой, но вместе с тем безопасной, устойчивой к различным воздействиям, и уложиться в смету, соответствующую вашим возможностям? При сооружении мансарды необходимо учитывать все требования в целом, так как они, в той или иной степени, взаимосвязаны. К примеру,

• при большом угле наклона нагрузка на стропильную систему намного уменьшается. Это с одной стороны, а с другой – сокращается полезная площадь мансарды, а материальные затраты существенно увеличиваются;
• чрезмерно маленький уклон увеличивает климатические нагрузки, испытываемые кровлей, поэтому расчет ведется с учетом повышенной прочности. Вес конструкции при этом увеличивается, в силу чего существенно растут нагрузки на фундамент.

Связь между углом наклона и стропильной системой

При расчете угла наклона принимаются во внимание следующие факторы:

• климатические условия, в частности, уровень осадков на данной местности, максимальные нагрузки ветровые и снеговые;
• архитектурное решение;
• конструктивные особенности дома и мансарды;
• кровельный материал.

 для двускатной крыши оптимальным считается уклон от 45 градусов, а для ломаной – 60 для нижних и 30 для верхних скатов, соответственно. При таких параметрах при грамотно продуманном интерьере можно получить помещение, удобное для проживания. Формулы для расчета угла наклона вальмовой крыши

Для индивидуального подсчета уклона достаточно знания азов геометрии. В разрезе со стороны фронтонов крыша чаще всего имеет треугольную форму. Имея значения высоты и основания, можно с легкостью подсчитать длину стороны и величину сопредельного с ней угла. В расчетах используют таблицы Брадиса, позволяющие по значению тангенса находят сам угол.

Стропильная система двускатной мансардной крыши

Мансардная крыша в зависимости от угла наклона подразделяется на три основных типа:

• классическая: уклон ската 45 градусов, ширина дома 6–8 м;
• остроконечная: уклон – 60 градусов, ширина – от 6 м:
• ломаная: имеет два неравнозначных ската, как правило, с уклоном в 30 и 60 градусов. Такая конструкция часто встречается в домах шириной до 6 м.

Проект загородного дома с двускатным мансардным этажом

Особенности стропил для мансарды с двумя скатами

В двускатной крыше используется принцип висячих стропил. Опираясь только на наружные стены и друг на друга, они образуют единое подкровельное пространство – пустоту без стен и опор посредине чердачного помещения. Стропила для мансарды висячего типа называют также беспрогонными.

Стропильная система двускатной крыши

Устройство стропильной системы мансардной крыши в данном случае имеет некоторые особенности, например, затяжку-ригель, которая в противовес распору, создаваемому стропильными ногами, скрепляет их и противоположные скаты, располагают не у основания стропил мансарды, а выше. Высоту выбирают таким образом, чтоб ее хватило для устройства мансардного помещения.

Если систему висячих стропил использовать для мансарды с пролетом от 6 м, то фермы подпирают раскосами или стойками. Располагают их на прогонах, установленных на перекрытии. Нижняя часть их ног имеет ограничение – длина не должна превышать 4,5 м.

Как известно, шаг стропил варьируется в промежутке от 0,6 до 1 м. Как посчитать это расстояние для конкретной кровли?

Определение угла наклона

Помимо стандартных ветровых и снеговых нагрузок при определении уклона скатов учитывается:

• Взаимосвязь между полезной площадью мансарды и уклоном скатов (а именно – ее сокращении при низком угле и наоборот). Этот же критерий учитывается при выборе высоты расположения мансардных окон (при наличии).

• Число и форма скатов. Оптимальное значение уклона для двускатных мансардных конструкций составляет 45 °, ломаных – 60 у нижних, 30 – у верхних скатов. У четырехскатных конструкций рекомендуемый минимум составляет 40 °. При таком уклоне внутри остается достаточно места и на скатах не задерживаются осадки.

• Особенности монтажа кровельного покрытия, а именно – требования к минимальному уклону и величину нахлеста листовых разновидностей для крыш с разным углом.

Уклон мансардной крыши также можно найти с помощью таблиц Брадиса и формулы:

Похожие записи:

Строительство монолитного каркаса частного дома Плитка в бане на полу Какое крепление мауэрлата к стене выбрать Покраска стен ванной комнаты: выбор краски и подготовка поверхности, пошаговая инструкция окрашивания и разные методы Как пошить ламбрекены своими руками: простые мастер-классы Оформление дома на своём земельном участке