Приветствую, камрады! Нам предстоит разобраться, как устроена стропильная система мансардной крыши. Я познакомлю вас с ее основными элементами, их функциями и поделюсь собственным опытом строительства мансардного этажа. Но сначала - несколько определений, которые помогут нам избежать путаницы.
Мансардными традиционно называется вполне конкретный вид крыш - ломаные, то есть с двумя скатами с переменным уклоном. Однако традиционное определение неполно. На самом деле так можно назвать любую крышу, позволяющую разместить под ней мансарду - жилое помещение, ограниченное скатами кровли.
Полумансардная крыша отличается от мансардной тем, что опирается на капитальные боковые стены высотой не менее полутора метров. Полумансарда более выгодно использует пространство: у нее нет участков с низкими потолками, непригодных к эксплуатации в качестве жилой площади.
Вот основные виды мансардных крыш:
| Изображение | Тип и краткое описание |
| Односкатная : единственный скат кровли опирается на капитальные стены разной высоты. Для эффективного использования всей площади мансарды меньшая из стен должна иметь высоту не менее 1,5 метров, что подразумевает увеличение затрат на строительство. | |
 |
Двускатная : представляет собой в разрезе равнобедренный или (реже) несимметричный треугольник. Использует полезную площадь менее эффективно, чем ломаная. |
 |
Вальмовая : вариант четырехскатной с двумя парами скатов разной площади. |
 |
Полувальмовая крыша отличается от вальмовой наличием укороченных вертикальных фронтонов. |
 |
Ломаная имеет два ската с переменным уклоном. Она выгодна наиболее рациональным использованием площади мансардного помещения: участки с низким потолком у боковых стен имеют минимальные размеры. |
Элементы
Чтобы не заставлять читателя путаться в терминах, я приведу еще несколько определений. Вот основные элементы стропильной системы:
| Изображение | Элемент стропильной конструкции |
 |
Мауэрлат: уложенный на капитальную стену или монолитное перекрытие брус, служащий опорой для стропил. |
 |
Стропильные ноги: наклонные брусья, которые служат опорой для кровли. Висячие стропила (то есть опирающиеся только на стены здания) позволяют построить крышу шириной до 6-6,5 метров. Наслонные стропила (с промежуточными опорами) позволяют увеличить пролет до 12 метров при наличии одной опоры и до 15 метров при наличии двух опор. |
 |
Ригель, или затяжка : брус, стягивающий стропила двускатной крыши. Его задача - исключить деформацию стропильной системы в случае больших снеговых нагрузок. |
 |
Стойка : вертикальная опора под стропильной ногой, обеспечивающая ее устойчивость при сильном боковом ветре. Кроме того, стойки обычно служат основой каркаса боковых стен мансарды. |
 |
Лежень : горизонтальный брус, на который опираются стойки. |
Схемы
Теперь пришла очередь чертежей и схем.
Двускатная крыша
Большой пролет кровли вынуждает использовать центральную стойку, на которую опираются наслонные стропила. Боковые стойки придают скатам дополнительную жесткость и служат каркасом для стен мансарды.
Устойчивость по отношению к снеговой нагрузке обеспечивает пара ригелей: первый служит основой для горизонтального утепленного потолка, второй скрыт в холодном чердаке.
Еще одна, более простая стропильная система двухскатной крыши с мансардой. Центральная стойка отсутствует. Укороченный ригель делает потолок ломаным: горизонтальная центральная часть соседствует с наклонными участками.
Ломаная крыша
У ломаной мансардной крыши стойки всегда устанавливаются точно под изломом. Стягивающий изломы друг с другом ригель обеспечивает максимальную жесткость конструкции. Увы, у такой схемы есть серьезный недостаток: потолок остается сравнительно низким даже в центре мансарды, хотя высота конька позволяет поднять его еще на несколько десятков сантиметров.
Укороченный ригель, соединяющий верхние стропила примерно в середине их длины, позволяет поднять потолок практически без ущерба для прочности стропильной системы.
Вальмовая крыша
Здесь жесткость обеспечивается накосными (угловыми) стропилами со стойками в середине их длины. Стойки соединяются между собой горизонтальными связями. Нарожные стропила опираются на накосные и образуют прочное основание для кровли.
Особенность вальмовой крыши - отсутствие вертикальных фронтонов, поэтому естественное освещение обеспечивают врезанные в кровлю мансардные окна.
Односкатная крыша
У единственного ската на первое место выходит проблема обеспечения устойчивости к снеговой нагрузке, поэтому при пролете свыше 4,5 метров стропилам нужны дополнительные опоры.
На схеме показаны варианты их монтажа:
- При пролете до 6 метров достаточную жесткость обеспечит установка косой подстропильной ноги;
- Центральная стойка с парой подстропильных ног позволяет увеличить пролет до 12 метров;
- Две промежуточные стойки с косыми ногами и связкой между ними дают возможность сделать 16-метровый пролет.
Полувальмовая крыша
Высота фронтонов позволяет переложить на них основную нагрузку. На фронтоны опирается сборная ферма, которая служит опорой для боковых стропил. Для большей жесткости стропильные ноги связаны между собой ригелями и продольными прогонами.
Узлы
Как своими руками выполнить монтаж соединений стропильной системы? К вашим услугам - описание способов монтажа основных узлов.
Крепление мауэрлата к стенам
Мауэлрлат изготавливается из бруса сечением 100х100 - 150х150 мм. Брус должен быть в обязательном порядке обработан антисептиком. Стены под ним гидроизолируются во избежание капиллярного подсоса воды древесиной; обычно роль гидроизоляции выполняет пара слоев рубероида.
Для крепления мауэрлата обычно используются анкерные шпильки, установленные при заливке армопояса по периметру стены. Под них в брусе сверлятся отверстия, а после укладки брус притягивается к армопоясу гайками с широкими шайбами.
Крепление стропил к мауэрлату
Для максимальной жесткости соединения стропильных ног с мауэрлатом в них обычно делается вырез на треть ширины стропила. Для крепления могут использоваться:
- Стальные скобы . Они вбиваются в оба бруса с двух сторон;
- Оцинкованные уголки . Они крепятся к обоим брусьям несколькими саморезами с длиной не менее 2/3 толщины стропила.
Оцинкованные уголки и накладки используются для соединений стропильных ног между собой, со стойками, с горизонтальными прогонами и балками перекрытия. Накладки можно заменить толстой (не меньше 15 мм) проолифленной для защиты от сырости фанерой.
Крепление ригеля к стропилам
Соединение ригеля со стропилами двускатной или ломаной крыши испытывает наиболее сильные нагрузки зимой, когда на кровле лежит снег. Сделать его максимально прочным поможет простая инструкция: ригель соединяется со стропилом внакладку и крепится к нему парой болтов с гайками и широкими шляпками через предварительно просверленные отверстия.
Материалы
Лучший материал для стропильной системы - кедр, легкий, прочный и стойкий к гнили. Однако на практике куда чаще используются более дешевые: ель, пихта и сосна. У всех нагруженных элементов стропильной системы (стропильных ног, ригелей и стоек) должны отсутствовать пороки древесины, влияющие на прочность:
- Крупные выпадающие сучки;
- Косослой (отклонение направления волокон от продольной оси бруса);
- Косые трещины;
- Гниль.
Типичное сечение лежней и стоек - 100х50 мм. Сечение стропил определяется их длиной и шагом между стропильными ногами: чем он больше, тем большая нагрузка ложится на отдельный брус. Подобрать оптимальное сечение стропила можно по таблице строчкой ниже.
Мой опыт
При строительстве мансарды я выбрал ломаную крышу. На монтаж стропильной системы был закуплен сосновый брус сечением 50х100 мм. Шаг между стропильными ногами - 90 см, наибольшая длина пролета - 3 метра. Угол наклона кровли - 30 градусов для верхних скатов и 60 для нижних.
Обрешетка под кровельный материал (профлист) собрана из необрезной доски толщиной 25 мм. Именно из необрезной - просто потому, что ее цена ниже, а внешний вид при укладке под кровлю не имеет никакого значения. Шаг обрешетки - 25 см.
Ригель стягивает верхние стропила примерно в середине их длины. Подвесной потолок из ГКЛ собран на потолочных профилях, закрепленных к стропильным ногам и ригелям прямыми подвесами.
Конструкция стропильной системы доказала свою прочность: четыре сезона она успешно противостоит типичным для севастопольских зим сильнейшим ветрам.
Заключение
Надеюсь, что мне удалось ответить на все накопившиеся у читателя вопросы. Как всегда, дополнительные материалы вашему вниманию предложит прикрепленное видео. Жду ваших комментариев и дополнений. Успехов, камрады!
В последнее время наблюдается возвращение к применению различных архитектурных элементов, которые были незаслуженно забыты в эпоху индустриального строительства. Снова можно встретить эркеры, мезонины, мансарды, которые делают экстерьер дома более интересным, и при сравнительно небольших затратах позволяют увеличить внутреннее пространство. Например, стропильная система мансардной крыши 8х10 увеличит затраты примерно на 4500 долларов, при этом позволит добавить к площади дома 60-65 м 2 полезной площади.
Виды стропильных систем мансардной крыши
На практике применяется несколько видов стропильных систем для мансарды. Их классифицируют по типу и форме крыши: двух-, трех- и четырехскатные, вальмовые и полувальмовые, ломаные. Наиболее простой вариант – это двухскатная стропильная система мансарды. Ее преимущество – простая и надежная конструкция, способная выдерживать большие нагрузки. При этом имеются и недостатки – простая форма не позволяет создать интересный дизайн, что, впрочем, компенсируется добавлением декоративных элементов. Более существенен другой недостаток – ограниченное внутреннее пространство, которое существенно меньше, чем в случае с ломаной крышей.
Идея Избавиться от недостатка площади можно, построив полумансарду – то есть, помещение с боковыми стенами 1,5-1,8 метров в высоту. Это позволит увеличить внутренний объем при сохранении преимуществ конструкции двускатной крыши.На чертеже представлен пример устройства мансардной крыши по типу полумансарды со стенами 1,8 м в высоту
Наиболее интересной с архитектурной точки зрения является стропильная система ломаной мансардной крыши. Она позволяет проявить фантазию, разумеется, при условии соблюдения строительных норм и, прежде всего, прочностных характеристик. Такая конструкция может иметь правильную и ассиметричную форму. Конфигурация выбирается исходя из особенностей дома и планировки внутреннего пространства мансарды. В некоторых случаях стропильная система мансардной крыши позволяет создать достаточно интересное внутреннее пространство, особенно если имеется возможность спланировать второй свет или антресоли. Важно максимально полно и эффективно использовать объем – это непростая, но очень интересная задача, которая позволяет при сравнительно небольших затратах увеличить полезную площадь и сделать дом более комфортным.
Совет Поскольку в местах примыкания пола мансарды к крыше пространство ограничено, тут целесообразно организовывать места хранения, устанавливать мебель, прокладывать инженерные коммуникации.
Места у стен мансарды лучше всего использовать для установки удобных шкафчиков, полок и встроенной мебели
Элементы и узлы стропильных систем мансардной крыши
Стропильная система – это основа крыши, ее скелет, на который монтируют кровельный пирог и внутреннюю обшивку мансарды. Нередко ее используют в качестве основы при прокладке инженерных систем и коммуникаций. В свою очередь стропильная система мансардной крыши состоит из составных узлов и элементов, совокупность и взаимное расположение которых обеспечивает передачу ветровых и снеговых нагрузок с кровли на несущие стены здания:
- стропила (висячие и наслонные);
- мауэрлат;
- прогоны (коньковые и боковые);
- связующие элементы (подкосы, распорки, диагональные связи).
Нагрузки, действующие на стропильные конструкции мансардных крыш, достаточно велики и в среднем достигают 200 кг/м 2 . Впрочем, в каждом конкретном случае это определяется, исходя из особенностей конструкции кровли, а так же имеющихся в данном районе ветровых и снеговых нагрузок. В любом случае, стропила должны гарантированно выдерживать эти нагрузки и иметь необходимый запас прочности, способный противостоять очень сильному ветру или обильному снегопаду.
При расчете нагрузки на стропильную систему очень важно учитывать вероятное количество осадков и силу ветра
Параметры и основные узлы стропильной системы мансардной крыши определяются расчетами. Расчеты позволяют определить длину, профиль и сечение каждого элемента конструкции и особенности сопряжения деталей между собой. От прочности соединения узлов стропильной системы мансардной крыши в значительной степени зависит прочность всей конструкции. Наиболее распространенные типы соединений: шпунтованное, шурупное, болтовое и сварное. Выбор типа соединения зависит от расчетных нагрузок, используемого материала и особенностей конструкции.
Расчет и чертеж стропильной системы мансардной крыши
Выбрав тип, и определив , необходимо выполнить расчёт стропильной системы мансардной крыши. При этом надо учитывать, что стропила не только обеспечивают прочность и надежность кровли, но и формпируют внутреннее пространство мансарды. Допускается, что часть площади будет иметь небольшую высоту потолка. Там, как правило, располагают мебель, или используют для организации мест хранения. Не смотря на некоторые ограничения, внутреннее пространство должно быть достаточно просторным и не вызывать дискомфорта.
Первый этап проектирования – выбор схемы стропильной системы мансардной крыши. В схеме определяется тип и расположение элементов стропильной системы. В частности, определяется тип стропил: наслонные или висячие. Отличие между этими элементами в следующем: наслонные стропила на мансардном этаже опираются на боковые стены или иные опоры. Висячие стропила образуют единую, жестко связанную между собой конструкцию. В зависимости от ширины пролета, схема стропильной системы мансардной крыши может быть усилена дополнительными связями.
На схеме показаны основные элементы и части стропильной системы мансардной крыши и их взаимное расположение
Далее необходимо выполнить расчеты, в которых учитывают ветровые и снеговые нагрузки, которые будут действовать на кровлю. От этих параметров зависит материал, сечение и расстояние между стропилами мансардной крыши. Рекомендуется применять так называемый «запас прочности». Это означает, что полученный результат необходимо умножить на повышающий коэффициент, тем самым гарантируя повышенную надежность стропильной системы мансарды. С учетом особенностей эксплуатации величина этого коэффициента принимается от 1,5 до 3.
Важно При проведении расчетов необходимо учитывать вес кровельной системы. В частности, при использовании керамической черепицы сечение бруса для стропил должно быть не менее 70х150 мм, при шаге, равном 0,5 м.Достаточно часто стропильная система мансардной крыши создается из деревянных конструкций. Рекомендуется выбирать древесину, обладающую высокой прочностью и при этом минимально подверженную гниению. Оптимальным вариантом можно считать лиственницу, впрочем, возможно использование и более дешевой древесины с достаточной прочностью. В этом случае необходима более тщательная обработка антисептическими составами. Желательно, чтобы эти составы имели и огнезащитные компоненты.
Стропила мансардной крыши необходимо обработать специальным антисептиком, препятствующим гниению древесины
Однако не всегда возможно применить дерево для изготовления стропил. При больших нагрузках требуется применение бруса с большим профилем сечения, либо существенное уменьшение расстояния между элементами. Это приводит к значительному утяжелению всей конструкции мансардной крыши и, как следствие, к необходимости увеличения несущей способности стен мансарды. В этом случае нередко используют металлические стропила мансардных крыш.
Результаты расчетов отражаются в чертежах, где указываются все проектные решения, принятые для данной стропильной системы мансарды. Если работа выполняется самостоятельно, то допускается вместо подробного чертежа разработать упрощенный эскиз стропильной системы мансардной крыши. При этом эскиз должен иметь все сведения и параметры, необходимые для сборки и установки стропил.
Пример схематического чертежа мансардной стропильной системы с указанием основных параметров и расстояний
Устройство стропильной системы мансарды на примере двухскатной крыши
Устройство стропильной системы мансардной крыши зависит от типа кровли, выбранного для проекта дома. Наиболее простой, и в то же время надежной и эффективной можно считать классическую двускатную крышу. Конечно, она выглядит просто, по сравнению со сложными, ломаными кровлями, но в то же время содержит многие основные элементы и части, характерные для всех типов стропильных систем мансардной крыши.
Стропильная система двускатной мансардной крыши состоит из нескольких основных частей и элементов. В общем случае это:
- Линейные части и элементы — балки, колонны, стержневые системы;
- Плоскостные части и элементы — плиты, панели, настилы;
- Пространственные части и элементы — оболочки, своды, объёмные элементы.
На практике используются не все части и элементы стропильной системы мансардной крыши. В частности, для двухскатной кровли используют стропильные ноги, ригели, связи, подкосы и распорки. Их размеры и взаимное расположение определяется при проектировании. В сборе все эти элементы образуют ферму стропильной системы мансардной крыши.
Шесть примеров устройства стропильной фермы с указанием высоты конька и расположения стропил
Ферма является важнейшей частью стропильной системы мансардной крыши. Количество ферм зависит от длины фасада и выбранного шага установки. Тип фермы и шаг установки – взаимосвязанные величины, чем сложнее и прочнее пространственная конструкция элемента, тем больший шаг можно применять при установке. В свою очередь важным элементом фермы являются стропила для мансарды, или, как их еще называют, стропильные ноги.
Стропильные ноги – важнейший элемент фермы, от расстояния между которыми зависит устойчивость крыши
Достаточно подробно рассказывает о стропильной системе мансардной крыши видео, приложенное к статье. Из него вы узнаете обо всех тонкостях устройства стропильной системы и выполнения монтажных работ. Рассмотрены варианты кровельных систем от простой двухскатной до более сложной – ломаной. Следуя указаниям и рекомендациям, имеющимся в видео инструкции, даже начинающий мастер способен разобраться в особенности этой работы и выполнить ее самостоятельно.
Монтаж стропильной системы крыши мансарды
Работы по установке стропил мансардной крыши еще называют стропиловкой. Это совокупность работ по разметке и установке стропил. При этом также выполняются работы по выведению горизонтали конька и торцовке фронтона. Выполнить стропиловку можно и своими руками. Хорошим пособием для этого может стать видео инструкция, расположенная ниже.
Монтаж стропильной системы мансардной крыши имеет немало особенностей, многие из которых неизвестны начинающим мастерам. Установку каркаса необходимо производить на гидро- и теплоизоляционный материал. Это увеличивает срок эксплуатации и уменьшает тепловые потери. Еще одна распространенная ошибка – покрытие элементов защитными составами после их установки. Обработку антисептиком необходимо выполнять до начала монтажа, тогда вся поверхность окажется обработанной, и стропила прослужат дольше.
Мастеру на заметку Древесина для стропильных работ должна быть предварительно высушена, ее оптимальная влажность составляет примерно 18%.Качеству крепления стропильной системы мансардной крыши необходимо уделить особое внимание. Можно правильно выполнить , приобрести качественные материалы и профессиональный инструмент, но если соединение деталей стропильной системы выполнено некачественно, то через некоторое время потребуется капитальный ремонт. Выбор крепежа – отдельный раздел проекта, в котором определяется длина и диаметр метизов.
Для сборки стропил мансардной крыши необходимо использовать оцинкованный крепеж нужного размера. Попытка сэкономить на крепеже не дает существенного результата, зато способствует возникновению серьезных проблем при эксплуатации. Расстояние между крепежными элементами выбирается пропорционально их размерам. Шаг крепежа не должен быть очень маленьким, чтобы не снизить прочностные характеристики самой детали.
Установка стропильной конструкции двухскатной мансардной крыши деревянного загородного дома
Первую ферму монтируют с одного из торцов, поверяя при этом правильность установки по вертикали и горизонтали. Затем, с другого торца, монтируют вторую ферму, и также выверяют ее вертикальность и горизонтальность. Между фермами параллельно натягивают два строительных шнура, которые будут являться ориентиром для установки промежуточных стропил мансардной крыши.
Совет Для временной фиксации ферм можно использовать подкосы, изготовленные из некондиционных пиломатериалов или обрезков.После того, как все фермы будут установлены на своих местах, приступают к монтажу боковых и коньковых прогонов. Собрав стропильную систему мансардной крыши, можно переходить к другим видам работ: заполнению и обшивке фронтонов, устройству кровельного пирога, тепло- и звукоизоляции, внутренней обшивке и отделке.
Все больше и больше появляется архитектурных, оригинальных домов, украшенных эркерами, надстройками, мезонинами. Входят в моду мансарды, расширяющие полезную площадь дома. Но мансардные кровли, в отличие от простой двухскатной крыши, требуют сложных стропильных систем. Правильно рассчитать их и провести монтаж совсем не просто. Ниже постараемся вкратце осветить этот вопрос и привести полезные рекомендации специалистов.
На стадии проектирования дома должна быть рассчитана кровельная конструкция. Расчеты, использующие сложные формулы, должны дать значение нагрузки на один метр квадратной стропильной системы. Для жилых домов нормативной нагрузкой является 50 кг/м2.
В соответствии с расчетами выбирается тип стропильной конструкции мансарды. К основным разновидностям следует отнести:
- висячую стропильную систему;
- систему стропил ломаной крыши;
- наслонную систему двухскатной крыши;
- комбинированную.
Наиболее распространёнными являются комбинированные стропильные системы скатных крыш. Рекомендуется расчет сложных стропильных систем поручить профессиональным проектировщикам.
Совет!
Для увеличения полезной площади здания, следует выбирать конструкцию многоскатной мансардной крыши.
Элементы стропильной крыши
Опытные специалисты прекрасно поймут, о чем идет речь в статье, поскольку знают все термины и названия конструкций. Для того чтобы понятно было всем, приведем распространенные названия элементов :
- Мауэрлат – балка, крепящаяся по верхнему венцу или по стене дома, на которую опирается стропильная система;
- Балки перекрытия – деревянная конструкция, играющая роль мансардного пола и, одновременно, потолка нижерасположенного помещения;
- Стойки – вертикально установленные столбы, на которых крепятся стропила и балки.
- Прогоны – балки (доски) расположенные горизонтально, служат опорой стропилам;
- Ригеля –горизонтальные балки в П-образной ферме. Служат опорой и стягивают скатные стропила, имеют другое название «затяжки»;
- Стропила – брус или доски, создающие основу конструкции кровли;
- Подвеска – стойка, задача которой поддерживать ригель, облегчая его работу, устанавливается также горизонтально;
- Обрешетка – дощатая или фанерная основа, на которую укладывается кровельный материал;
- Кобылка – доска, служащая основанием для монтажа свеса, устанавливается по низу стропильной системы.
Расчеты стропильной системы
Выбор стропильной конструкции во многом зависит от размеров здания, в соответствии с которыми определяется длина пролета, т.е. дистанция между основными стойками. Для небольших домов предпочтение можно отдать двухскатной конструкции.
Расчеты конструкции проводятся с целью определения нагрузки, в соответствии с нормативами и строительными правилами. Основным правилом для мансардной крыши является ограничение ее высоты, которая не должна составлять менее 2.5 метров внутри помещения. Таким образом, кровля должна иметь минимум 2.80 м в высоту, поскольку требуется укладка утепляющего слоя, и отделка внутри самой мансарды.
Обязательно следует изготовить чертеж конструкции, на котором следует проставить все размеры и максимально отобразить элементы каркаса. На чертеже должны быть отображены габариты дома, угол наклона стропил, высота кровли.
Совет!
Чтобы провести точные расчеты по всем нагрузкам на кровлю и ее элементы, рекомендуется воспользоваться калькулятором, размещенном на многих сайтах, посвященных строительству крыш.
Достаточно внести вид кровельного покрытия, материал каркаса мансардной крыши и размеры. Программа рассчитает углы сечения и шаг стропил, даст рекомендации по конструкции обрешетки.
Расчет стропильной системы
Технология монтажа мансардной кровли
Начинать следует с монтажа мауэрлата, который укладывается по периметру верхнего края стен, если дом кирпичный или блочный. В домах из бруса или рубленных мауэрлатом может служить верхний венец. Брус, из которого изготавливается мауэрлат, должен иметь в сечении размеры 100х100 мм или 150х150. Древесина хвойных пород для бруса должна быть хорошо высушенной. Балки мауэрлата фиксируются анкерами или шпильками к стенам с шагом примерно два метра. Под мауэрлат заводят гидроизоляцию, как правило, рулонного типа (рубероид).
Далее следует приступать к монтажу перекрытия. Балки 150х200 мм, положенные на мауэрлат должны выступать за стены дома примерно на 0.3-0.5 м. Крепят балки уголками и винтами (саморезами по дереву), начиная с крайних, затем промежуточные.
Важно!
При укладке следует с помощью шнура контролировать горизонтальный уровень, чтобы балки лежали в одной плоскости.
Расстояние между ними, как правило, 0.5-1.0 метра, если планируется укладка утеплителя, стандартная ширина листа которого 0.6 м, то удобнее будет выдержать такой же шаг балок.
Монтаж стропильной системы крыши
Установка опорных стоек и прогонов
Следующий этап – монтаж стоек. Для них используется брус 100х150 мм, крепление которого производится на фронтальных балках перекрытия. Необходимо, с помощью отвеса, выверить вертикальность каждой опоры и зафиксировать укосинами. Промежуточные опоры устанавливаются на балках также строго вертикально, образуя два параллельных ряда.
Далее следует установка прогонов, сделать которые можно из доски шириной 100-150 мм и толщиной 40-50 мм. Фиксация прогонов производится с помощью гвоздей и уголков на винтах. Затем поверх прогонов укладываются дощатые ригеля, для жесткости, устанавливаемые на торец.
Совет!
В результате образуется контур будущего мансардного помещения. Для придания дополнительной прочности следует укрепить опоры подкосами и схватками.
Монтаж стропильных элементов
Установка стропил, начинается с нижних. Для них подойдет доска 40-50 мм толщиной и 150 мм шириной. Одним концом опираем на мауэрлат вплотную с балками перекрытия, а другой крепится на прогонах с помощью уголков, винтов и гвоздей. Для установки стропил в верхней части кровли следует разметить центральную линию кровли. Все стропила должны иметь одинаковую длину. Для этого следует изготовить шаблонную доску, проделав на ней запилы с обоих концов. После чего по шаблону можно отпиливать остальные стропила.
Стропила монтируют на прогонах, фиксируя в верхней части металлическими пластинами. На прогонах балки закрепляются запилами в упор и фиксируются уголками на саморезах.
Нижние стропила для прочности следует укрепить подкосами (доска 50×150 мм). После закрепления подкосов, временные упоры можно снимать.
Установка стропил
Обрешетка
В случаях, когда балки перекрытия укладываются в стенных карманах, следует на нижних стропилах закрепить кобылки для устройства свеса кровли. Если же перекрытия лежат на мауэрлате, то кобылки не нужны, поскольку балки должны выступать за стены образуя свес.
Обрешетка устанавливается в зависимости от предполагаемого покрытия мансардной крыши. Либо обрешетка будет сплошной, либо с просветами. Поверх обрешетки следует уложить гидроизоляционный слой, после чего можно приступать к зашивке фронтонов и укладке кровельного материала – металлочерепицы, профнастила или шифера.
Обрешетка крыши под металлочерепицу
Утепление мансарды
Если крыша мансарды имеет ломаную конструкцию, то, как правило, она не утепляется, поскольку воздушная прослойка под стропилами защищает помещения, одновременно вентилируя подкровельное пространство. Для этого, зашивая фронтоны, следует оставить вентиляционные окна (отверстия) над перекрытием мансарды. Теплоизоляцию следует сделать лишь внутри помещения мансарды.
Устройство теплоизоляции мансарды имеет свои особенности, поскольку комнаты имеют треугольные или трапециевидные потолки. Строители считают утепление одной из сложных технологических задач в устройстве мансардных помещений. Главное уложить теплоизоляцию так, чтобы на наклонном потолке и на ограждениях она не давала усадку в процессе эксплуатации.
Утепление мансарды
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:
- Сборка основной конструкции внизу с последующим подъёмом на перекрытие и установкой на мауэрлат.
- 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:
- 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.
- 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.
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.
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
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.