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

https://youtube.com/watch?v=nENtDpL0m5E

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

Высота здания Z, м	Коэффициент k для видов местности
	А	В	С
≤ 5	0,75	0,5	0,4
10	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15
100	2,0	1,6	1,25
150	2,25	1,9	1,55
200	2,45	2,1	1,8
250	2,65	2,3	2,0
300	2,75	2,5	2,2
350	2,75	2,75	2,35
≥480	2,75	2,75	2,75
Примечание: «А» - открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, а также пустыни, степи, лесостепи, тундра; «В» - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; «С» - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

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

Определение покатости крыши
Значение Н:½ L (tg α)	Угол α°
0,27	15
0,36	20
0,47	25
0,58	30
0,7	35
0,84	40
1	45
1,2	50
1,4	55
1,73	60
2,14	65

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:

Наименование материала	Вес, кг/м²
Ондулин	4–6
Битумная черепица	8–12
Шифер	10–15
Керамическая черепица	35–50
Профнастил	4–5
Цементно-песчаная черепица	25–45
Металлочерепица	4–5
Сланец	45–60
Черновой настил	18–20
Наслонные деревянные стропила и прогоны	15–20
Висячие стропила под холодную кровлю	10–15
Обрешётка из дерева	8–12
Битум	1–3
Полимерно-битумные гидроизоляторы	3–5
Рубероид	0,5–1,7
Плёнки изоляционные	0,1–0,3
Гипсокартонные листы	10–12

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)

Толщина доски, мм	Ширина доски, мм
16	75	100	125	150	-	-	-	-	-
19	75	100	125	150	175	-	-	-	-
22	75	100	125	150	175	200	225	-	-
25	75	100	125	150	175	200	225	250	275
32	75	100	125	150	175	200	225	250	275
40	75	100	125	150	175	200	225	250	275
44	75	100	125	150	175	200	225	250	275
50	75	100	125	150	175	200	225	250	275
60	75	100	125	150	175	200	225	250	275
75	75	100	125	150	175	200	225	250	275
100	-	100	125	150	175	200	225	250	275
125	-	-	125	150	175	200	225	250	-
150	-	-	-	150	175	200	225	250	-
175	-	-	-	-	175	200	225	250	-
200	-	-	-	-	-	200	225	250	-
250	-	-	-	-	-	-	-	250	-

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

https://youtube.com/watch?v=WKsOgTaVVQY

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.

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):

Расстояние между стропилами мансардной крыши, м	Длина ноги, м
	6	5.5	5.0	4.5	4.0	3.5	3
	Поперечное сечение балок, мм
0,6	50*200	50*200	50*175	50*150	50*150	40*175	40х150
0,9	75*250	75*200	75*175	75*175	50*200	50*175	50х150
1,1	100*200	75*200	75*200	75*175	75*175	75*150	75х150
1,4	100*200	100*200	75*200	75*200	75*200	75*175	75х150
1,75	100*250	100*200	100*200	100*200	75*200	75*200	75х150
2,15	—	100*250	100*250	100*200	100*200	100*175	100х150

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.

Важно: Деревянные стропила должны соответствовать ГОСТу 8486-86(83). На 1 п/м ноги может быть не более 3 сучков, размер сучков не должен превышать 30 мм по длинной стороне. Сквозные трещины недопустимы. Влажность дерева менее 18%.

Стропильная система двускатной мансардной крыши, чертеж основных элементов фермы

Основные узлы

Стропильные конструкции мансардных крыш не зависимо от проекта 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 внутренний интерьер мансарды , 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 монтаже мансардного этажа , 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 обустройства полноценной мансарды 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

Важно: Жесткое соединение используется, если стропила наслонные, тогда нога жестко крепится к мауэрлату, но при этом на коньке, между собой или на прогоне узлы системы должны крепиться скользящим соединением.

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.

Важно: Так как жесткость стропильной системы в местах стыковки теряется, соединения следует делать там, где изгибающий момент стремится к нулю.

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.

Чердачное помещение, оборудованное под мансарду, является одним из вариантов увеличения полезной площади дома. Крыша такого помещения должна быть прочной, а ее стропильная система выдерживать большие нагрузки.

При строительстве мансарды используется стропильная система, которая отличается формой и типом конструкции. Кровля может быть:

1. Двухскатная. Самый простой способ монтажа конструкции – симметричная щипцовая крыша.

Она имеет фронтальный вид в форме треугольника. Если ширина дома не превышает 6 метров, то угол наклона в такой крыше может быть в пределах 45 градусов. При ширине дома более 6 метров угол должен быть увеличен до 60 градусов.

Преимуществом такой мансардной крыши является легкость и быстрота монтажа, надежность конструкции и ее возможность выносить значительные нагрузки.

Недостатком является маленькое пространство внутри помещения, что не позволяет спроектировать большую мансарду

Установка стропильной системы двускатной крыши https://www.youtube.com/watch?v=3ykQjiMMUbA

1. Трехскатная и четырехскатная. Имеет еще другое название – несимметричная, имеющая скаты разного наклона и длины.

Преимуществом такой кровли является красивый дизайн и оригинальность.

Недостатком служит то, что такая крыша стоит намного дороже и имеет сложную форму, которая требует скрупулезного расчета.

1. Ломаная двускатная. Скаты такой мансардной конструкции имеют две части, расположенные под разными углами наклона.

Преимуществом ломаной кровли является то, что в этом варианте можно использовать чердачное помещение под мансарду с максимальной отдачей. Кроме этого, является наиболее экономичной.

1. Полувальмовая. Один из видов двускатной кровли. Характерностью является два ската (вальма) над фронтальной частью кровли.
2. Вальмовая. Представляет собой трапециевидные скаты с обеих сторон длинной крыши и треугольные скаты с обеих сторон короткой.

Преимуществом полувальмовой и вальмовой крыш является то, что они, благодаря отсутствию фронтонов, способны нести значительные нагрузки. Они имеют низкую парусность. Стропильная система таких крыш дает возможность монтировать свес значительных габаритов, который будет служить защитой от атмосферных явлений. более прочная.

Недостатком является сложность при монтаже. Вальмы уменьшают общее пространство мансарды. Вальмовые и полувальмовые крыши требуют наличия окон, которым надо уделить особое внимание еще на этапе проектирования. Окна, расположенные в самом скате, проще в изготовлении и монтаже, но должны быть закрыты при атмосферных осадках. Вертикальные оконные проемы намного удобнее, но их оборудование и монтаж намного сложнее.

Проектирование стропильной системы для вальмовой крыши

Материал для стропильной системы

Материалы, которые используют для изготовления несущих элементов конструкции, должны быть прочны, выдерживать перепады температур, иметь небольшой удельный вес и обладать стойкостью к влаге. Наиболее приемлемым материалом является древесина. Под изготовление конструкции выбирают хвойные породы с высокой прочностью и минимально поддающиеся гниению. Такими могут быть лиственница, сосна или ель. Готовый брус необходимо обработать антисептиком и огнеупорным материалом. Также, стропильная система крыши может быть изготовлена из клееного бруса, но это повлечет увеличение длины прогона.

Стропильная система может изготавливаться из легких металлических конструкций. Такой вариант крыши легко монтируется, прост в эксплуатации и уходе, но стоит значительно дороже.

Основные элементы стропильной системы

Основой, на которую монтируют внутреннюю и внешнюю обшивку чердачного помещения, является стропильная конструкция. Часто встречаются случаи, когда внутреннее пространство между кровлей и обшивкой служит для прокладки разного рода коммуникаций.

Конструкция состоит из следующих частей:

1. Стропила. Являются одним из главных элементов каркаса всей конструкции. От их формы и количества зависит угол наклона ската, схема, устойчивость и прочность конструкции.
2. Прогоны. Предназначены для соединения стропил.
3. Мауэрлат. На него монтируются стропила. Выполняет функции фундамента для всей мансардной конструкции, равномерно распределяя нагрузку на здание по всему своему периметру.
4. Обрешетка. Обшивочный материал, монтируемый на стропила, на который крепится кровля. Кроме этого, увеличивает жесткость всей конструкции.
5. Конек. Место верхнего крепления скатов мансардной кровли.
6. Опорная стойка, подкос. Распорные элементы, которые укрепляют стропила.
7. Лежень. Брус между фронтальной стеной и перекрытием. Монтируется параллельно коньку. Служит основой для крепления подкосов и стоек. Придает прочности и устойчивости стропилам.
8. Затяжка. Крепежная деталь, предназначенная для фиксации стропил.
9. Кобылки. Кусок бруса, который удлиняет стропилы, чтобы сделать свес крыш необходимой длины.
10. Свес крыш. Нижняя часть кровли, которая выходит за стены. Предназначена для предохранения стен и фундамента от воздействия атмосферных осадков.

Ломаная мансардная конструкция и ее расчет

Мансарда с ломаной крышей является наиболее используемой, так как площадь под кровлей можно использовать с максимальной пользой. Эталонной считается схема, в разрезе которой находятся элементарные фигуры: прямоугольник – по центру, равносторонний треугольник – вверху, два прямоугольных треугольника по бокам. Чертежи такой конструкции просты в расчетах. Общая схема и отдельные чертежи перед началом расчетов наносят на бумагу.

Ломаная крыша рассчитывается по элементам:

• расчет угла, под которым будет установлена кровля;
• определение размеров коньковых и боковых стропил, а так же элементов для их усиления;
• вычисление размеров обрешетки;
• расчет площадей скатов;
• определение массы материалов, необходимых для кровли;
• вычисление нагрузки и массы утеплителя;
• установление необходимой дистанции между стропилами.

Важно! Угол, под которым устанавливается кровля, должен находится в пределах 30 градусов в ее верхней части и 60 градусов – для боковых стропил.

Длина боковых стропил вычисляется по формуле. Имеем исходные данные: 0.5 м – карниз крыши, 2.5 м – высота опоры, 60 градусов – угол наклона. Применяем формулу вычисления гипотенузы прямоугольного треугольника.

L = карниз + высота / cosinus 60 = 0.5 + 2.5 / 0.5 = 5.5 метра.

Длина для коньковых стропил вычисляется по формуле для равностороннего треугольника. Допустим, что основание или же затяжка составляет 4 метра, углы А у основания соответствуют углу наклона коньковых стропил, что составляет 30 градусов, в вершине треугольника угол развала составляет 120 градусов.

L = затяжка / 2cosinus А = 4 / 2х0.86 = 2.3 метра.

Для монтажа ломаной мансардной конструкции выбираются минимально допустимые размеры сечения для стропил: 50 х 100 мм. Для определения веса стропильного материала выбирают среднюю величину плотности дерева при влажности 18 процентов. Это составит 0.5 тонны на куб.м.

Плотность и шаг обрешетки зависит от материала кровли. Для мягкой кровли монтируется фанерная обрешетка по всей поверхности стропил. Для полужесткой и жесткой кровли больших размеров ставится уплотненная или редкая обрешетка. Под полужесткую кровлю большого размера необходимо стелить сплошной слой обрешетки. В основном, обрешетка монтируется через каждые 25-35 см. Ширина доски около 25 см.

Для расчета площади, конструкция делится на геометрические фигуры. Их площади считаются отдельно каждая, потом все данные суммируются. Для ломаной мансардной конструкции площадь делится на 4 части: 2 боковые, 2 коньковые. Вычисляют площадь каждой, увеличивают в 2 раза и потом все складывают.

Вычисление веса кровли является обязательным элементом. Примерный вес 1 кв.м. кровли может составлять: шифер – от 11 до 14 кг, мягкая черепица – от 9 до 16 кг, оцинкованная жесть – от 3 до 6 кг, керамочерепица – от 50 до 70 кг.

Средняя нагрузка для ломаной кровли должна составлять не менее 200 кг на метр погонный. Это обеспечит сдерживание снеговой нагрузки и ветра на всю конструкцию. Кроме этого, существуют коэффициенты поправки, которые зависят от наклона конструкции: до 25 градусов коэффициент равен 1, от 25 до 60 градусов – 1.025, от 60 градусов и выше – отсутствует.

Дистанция между стропилами устанавливается разной, в зависимости от покрытия кровли. Если стропилы изготовлены с сечением 50х150 мм, то примерный шаг между ними может составлять:

• для керамочерепицы, шифера, ондулина – 80 см;
• для металлочерепицы – 60 см;
• для профнастила – 90 см.

Стропильная система - одна из завершающих стадий строительства дома. От того, насколько правильно она исполнена, зависит долговечность самого строения и комфортность проживания в нём. Простота исполнения позволяет выполнить работы самостоятельно при участии помощника.

Стропильные системы под мансарду

Сегодня наблюдается настоящий бум использования в загородном строительстве различных архитектурных элементов, которые в условиях промышленного строительства, казалось бы, навсегда ушли в прошлое. Речь идёт о таких устройствах, как эркеры, мансарды, мезонины и им подобных. Они позволяют значительно увеличить площадь полезного пространства и придают зданию оригинальный красивый вид.

Особой популярностью пользуются мансарды, позволяющие устроить в подкровельном пространстве полноценное жилое помещение. Для этого используются специальные стропильные системы, призванные обеспечить возможность создание такого помещения при условии достаточной прочности конструкции.

Устройство ломаной мансардной кровли позволяет получить полноценное жилое помещение на втором этаже

Виды стропильных систем

Основные типы стропильных систем для устройства мансарды представлены двумя вариантами:

• двускатная;
• ломаная стропильная система.

Фотогалерея: что такое мансарда

Ломаная крыша позволяет получить оптимальное сочетание уклона кровли и полезной площади под ней Увеличить объём мансарды в конструкции под двускатной кровлей можно только за счёт большой высоты конька Мансарда может «комплектоваться» выносной конструкцией с балконом под отдельной крышей Балкон может быть составной частью конструкции мансардной крыши

Однако на практике кровли загородного дома настолько разнообразны, что классифицировать их практически невозможно. В конструкции используются самые различные элементы:

• вальмовые скосы;
• скворечники;
• навесы;
• полувстроенные светопрозрачные конструкции (оранжереи);
• фонари и другие архитектурные решения в самых оригинальных и порой неожиданных сочетаниях.

Фотогалерея: проекты домов с двускатной крышей и мансардой

Двускатную кровлю можно украсить изящным «скворечником», который еще и увеличит площадь мансарды В больших домах двускатная конструкция может использоваться как один из элементов композиции кровли Главная идея такого домика заключается в сочетании простоты исполнения с идеально подобранными элементами отделки

Элементы и узлы стропильной системы мансардной крыши

Очевидно, что наиболее прочной конструкцией является двускатная крыша. Но для получения достаточно просторного помещения при таком устройстве стропил нужно уменьшать угол между скатами, а это ведёт, к повышению ветровых нагрузок на кровлю. Разумный выход находится в создании полумансарды, когда от пола до потолка устанавливаются стойки на высоту 1,3–1,8 метра, а уже к ним крепятся стропила.Такое устройство требует установки низких ригелей, чтобы компенсировать распирающие нагрузки от стропильных ног на стойки.

Для увеличения полезного объёма мансарды ригели, образующие её потолок устанавливают максимально близко к коньковому узлу

Использование ломаной крыши позволяет упростить форму помещения мансарды и получить больший объём жилого пространства.

Возведение ломаной крыши позволяет получить мансарду гораздо больших размеров, чем устройство обычной двускатной кровли

Основными элементами стропильной системы являются:

При монтаже стропильной системы широко применяются дополнительные детали для усиления крепления элементов конструкции.

Применение современных крепёжных элементов позволить эффективно усилить конструкцию и значительно сократить время монтажа

Расчёт стропильной системы

Исходные данные для расчёта берутся из предварительно разработанного проекта. Для примера рассмотрим схему устройства кровли при наличии мансарды.

В проектном чертеже указываются размеры, места усановки и материал всех элемениов кровельной системы

Основным показателем, рассчитываемым в первую очередь, является шаг стропил в зависимости от планируемого финишного покрытия. Так, для установки керамической черепицы шаг стропил должен быть не более 60 сантиметров, а если планируется установить пластиковое покрытие или мягкую кровлю, этот показатель может быть увеличен до 120–150 сантиметров. Опять же, нужно учитывать характер нагрузок - сочетание воздействия ветра и снега - и установить оптимальный угол между скатами кровли.

Порядок расчёта количества стропил

Для примера рассмотрим устройство кровель для дома длиной 10 метров. Принимаем в первом приближении расстояние между стропильными ногами равным 80 сантиметрам. Тогда их понадобится: 1000: 80 + 1 = 13,5. Поскольку число стропил должно быть целым, округляем результат до 13. В таком случае точное расстояние между ними составит 1000: 13 = 769 (миллиметров). Это точное значение промежутка между осями стропильных ног .

При расчёте потребности в материалах нужно учитывать их раскраиваемость. В случае с материалами из древесины их длина может составлять 4 или 6 метров. В процессе проектирования нужно подбирать размеры деталей с учётом образования наименьшего количества обрези. Обрезки древесины хвойных пород непригодны даже на дрова для печей .

Материалы для стропильной конструкции

Традиционным материалом для стропил в России является древесина. Лучшим вариантом считается лиственница, однако, по цене и доступности её не всегда можно использовать. Поэтому применяются брусья из древесины хвойных пород. Размер сечения зависит от конструкции здания.

Всё большее распространение получают составные профилированные материалы из древесины. К таковым относятся:

Устройство стропильной системы двускатной крыши с мансардой

В основе стропильной системы с двускатной крыши лежит треугольник - наиболее жёсткая фигура.

Перечислены только основные элементы стропильной системы. Могут быть использованы и дополнительные детали для увеличения прочности конструкции.

Монтаж стропильной системы кровли с учётом формирования мансарды

Стропильная система двускатной крыши может формироваться двумя способами:

1. Сборка основной конструкции внизу с последующим подъёмом на перекрытие и установкой на мауэрлат.
2. Монтаж стропильных ног подетально непосредственно на месте установки.

Более производительным и удобным способом является первый вариант.

Сборка стропильных ферм внизу

Такая работа производится в следующем порядке:

Видео: сборка стропильных ферм «на земле»

Установка стропильных элементов

Стропила, как основной несущий элемент скелета кровли, должны быть надёжно соединены между собой. Для этого придумано множество разных способов, в том числе специфических, предназначенных для отдельных видов строений. Особого отношения требует стропильная система деревянного дома. К мауэрлату балка крепится скользящим устройством, а коньковое соединение производится на шарнире. Это связано с постоянными сезонными подвижками сруба, которые необходимо компенсировать.

Фотогалерея: способы соединения стропильных ног

Стропильной ноги крепятся к мауэрлату при помощи металлических уголков Стропила соединяются на коньке встык или через запил Ответственные узлы стропил соединяются при помощи металлических соединительных пластин Стропильные ноги соединяются при помощи специальных шарнирных соединений, обеспечивающих свободу перемещения конструкции при сезонных деформациях здания Узел стыка в коньке можно усилить болтами

Установка опорных стоек и прогонов

Это ответственная операция, потому что на этом этапе формируется поверхность лицевой отделки стен и потолка мансарды. Поэтому порядок исполнения такой же, как при установке стропил:

Для изготовления всех деталей стропильной системы используется брус одинаковых размеров, как правило, размером 50х150 или 40х150 миллиметров.

Видео: быстрый монтаж стропильной системы

Обрешётка

Это обязательный элемент стропильной системы. В случае когда в подкровельном пространстве формируется тёплое мансардное помещение, обрешётку делают дважды:

1. Наружная обрешётка выполняется для крепления финишного покрытия кровли. Кроме того, если каждая её доска крепится к стропилу двумя гвоздями, она служит скрепляющим элементом каркаса. Кроме того, под обрешёткой формируется утепляющий и влагозащитный пирог кровли.
2. Внутренняя обрешётка служит каркасом для утепления мансарды и установки чистовой отделки стен и потолков.

Кроме того, устанавливаются ещё и контробрешётки, при помощи которых организовывается вентиляционная система подкровельного пространства.

Контробрешётка кладётся параллельно стропильным ногам и обеспечивает зазор для внтиляции подкровельного пространства

Для обрешётки используется доска размерами 25х100 миллиметров обрезная или необрезная. Необрезную доску нужно предварительно ошкурить. Доску шире указанного размера применять не рекомендуется. При короблении она может деформировать финишное покрытие или повредить кровельный пирог.

Крепление досок обрешётки производится гвоздями длиной не менее 70 миллиметров и не менее двух штук на каждое пересечение. Такой способ увеличивает сопротивляемость конструкции ветровым нагрузкам.

Шаг обрешётки зависит от материала финишного покрытия - для керамической черепицы и мягкой кровли он должен быть минимальным (порядка пяти сантиметров), для металлочерепицы или профнастила допускается расстояние между досками до 70 сантиметров.

Правильно уложенный кровельный пирог обязательно содержит вентиляционный зазор между утеплителем и кровельным материалом, который помогает быстро отводить влагу

Видео: обрешётка стропильной системы

Отделка стропил

Стропильная система после монтажа всех элементов кровли становится практически недоступной для осмотра и обслуживания. Поэтому перед установкой каждой детали на место её нужно тщательно обработать защитными составами. На рынке стройматериалов достаточно специальных средств для защиты деревянных конструкций от поражения бактериями и гнилью, а также различных противопожарных пропиток.

Перед установкой деталей стропильной системы их нужно обработать специальными защитными составами

При этом нужно учитывать, что проведение защитных операций на готовой конструкции не всегда эффективно, поскольку необработанными остаются скрытые поверхности.

Любые средства защиты древесины сертифицируются государственными инстанциями, поэтому при покупке нужно требовать у продавца сертификат соответствия. Он выдаётся санитарными органами и пожарной инспекцией. В первую очередь гарантируется безопасность состава для человека и его соответствие объявленным качествам.

Какие из них выбрать, решает сам потребитель в зависимости от своих финансовых возможностей. В принципе, всегда можно нарваться на подделку, но выяснится это только после многолетней эксплуатации.

Пропитки могут наноситься широкой фальцевой кистью или валиком, но нередко используется и краскопульт.

Видео: монтаж стропильной системы двускатной крыши с мансардой

Надёжная кровля во многом определяет длительность жизненного цикла строения. Правильно устроенная кровля обеспечивает комфортность и стоимость проживания в доме. В условиях России, когда отопление необходимо большую часть года, правильно устроенная утеплённая кровля сохраняет до 30% тепла. А качественное утепление возможно только при качественной стропильной системе.

Как говорят опытные строители, мансарду можно обустроить в доме, была бы крыша. Вид крыши влияет, насколько эта мера увеличит полезную площадь, комфортно ли пользоваться этим помещением и работы какой сложности потребуются. Распространёнными видами крыш для обустройства жилого подкровельного помещения считают двускатную я прямыми и ломанными скатами.

Стропильная система мансардной крыши конструируется таким образом, чтобы освободить пространство в центре, где высота потолков достигает приемлемой высоты, разместив основную массу опорных элементов по краям. Эта статья расскажет, из чего состоит каркас кровли, как выбрать оптимальный вариант конструкции и правильно выполнить монтаж.

Виды стропильных систем

Приступая к конструированию стропильной системы для мансардной крыши, обращают внимание на планировку дома. Исходя из видов опор, выбирают подходящий вариант устройства:

1. Наслонная. Такой тип стропильного каркаса походит для домов, в которых посредине проходит несущая перегородка. Тогда вес конструкции кровли распределяют между ней и внешними стенами сооружения. Это необременительный и рациональный способ организации каркаса, но он подходит, если расстояние между наружными стенами и внутренней опорой не превышает 7 м.
2. Висячая. Этот тип применяют тогда, кода внутри нет несущих перегородок или колонн, которые используют, чтобы перенести на них вес крыши. Висячие стропила опираются на мауэрлат и коньковый прогон. Для крыш площади до 50 кв. м, с маленьким весом крыши применяют простейшую конфигурацию, состоящую из стропильных ног и горизонтально расположенной затяжки. Чтобы перекрыть сооружение крупного размера, эту конструкцию укрепляют стойками, схватками, подкосами. Эти элементы повышают устойчивость крыши, но «съедают» полезную площадь мансарды. Допустимое расстояние между стенами сооружения для висячих стропил составляет 14 м.
3. Комбинированная. Смешанный тип стропильной системы используют, когда в доме вместо несущей перегородки посередине устанавливаются опорные колонны. Получается, что часть стропил можно облокотить на колонны, а остальные смонтировать как висячие. Этот способ довольно часто применяют для обустройства мансардных крыш, так как он позволяет использовать меньше вспомогательных элементов, снижая нагрузку на фундамент и не загромождая подкровельное помещение.

Обратите внимание, что устройство мансарды необходимо запланировать на этапе создания проекта, потому что тип, вес и конструкция стропильной системы необходимы для расчета фундамента. Если решение о возведение мансардной крыши возникло на финальном этапе строительство, необходимо пересчитать массу дома с учетом новых данных, чтобы проверить выдержи ли фундамент дополнительную нагрузку, особенно если на участке сложный грунт и маленькое расстояние между поверхностью и грунтовыми водами.

Расчет элементов стропильной системы

По строительным нормам помещение называют жилым, если высота от пола до конька не менее 2,5 м и присутствуют источники естественного света, то есть окна. Потому, главный параметр мансардной крыши, который необходимо рассчитать – угол наклона ее скатов. Загвоздка в том, что, если заложить небольшой уклон, то высота потолков в мансарде будет ниже дозволенной правилами. А, если сделать крытые скаты, крыша получится очень тяжелой, дорогой и неустойчивой. Поэтому используется , скаты которой меняют уклон, ее верхние стропила имеют острый угол 30 градусов, а нижние – 60 градусов.

Угол наклона и высота потолка

Важный этап проектирования мансардной крыши – расчет величины сечения элементов стропильной системы. Проще всего узнать рекомендованный размер в справочных таблица с рассчитанными значениями, которые учитывают длину, расстояние между соседними элементами, вид и качество материала. Однако, если крыша нестандартного размера необходимо выполнить расчет, основанный на вычислении суммарной нагрузки от веса кровли, которая ложится на стропильную систему. Схема расчета также учитывает временные нагрузки в виде массы выпавшего снега, которые отражаются в климатическом коэффициенте, характеризующим характер погоды в месте строительства.

Для создания стропильной системы мансардной крыши используют древесину, однако не во всех случаях это целесообразно, так как, чтобы стропила справлялись с нагрузкой, приходится увеличивать сечение используемых пиломатериалов, что еще больше увеличивает вес конструкции. Чтобы вырваться из этого замкнутого цикла, необходимо отказаться от дерева в пользу стропил большей прочности из металла.

Конструкция стропильной системы

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

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

Последовательность сборки

Сборку стропильной системы лучше выполнять с помощью опытного мастера, так как даже поднять тяжелые, длинные брусья проблематично. Не рекомендуется заниматься монтажом в дождь и снег, так как влажность древесины за время работы увеличится. Обычно процесс сборки выглядит следующим образом:

Надежность стропильной системы мансардной кровли зависит, в первую очередь, от правильности расчетов, поэтому, если вы не уверены в своих инженерных способностях, лучше использовать типовой проект, созданный профессиональным архитектором.

Видео-инструкция