Устройство мансарды в индивидуальном доме – довольно распространенное явление. Этот способ строительства позволяет уменьшить себестоимость квадратного метра и создать довольно интересное помещение в подкровельном пространстве. Чтобы правильно выполнить устройство мансардного этажа, необходимо изучить основные требования к нему и выбрать верный тип кровли и ее ската.
Что такое мансарда
Согласно нормативным документам мансардный этаж – это объем под кровлей, который используется для размещения жилых и подсобных помещений. При этом высота наружных стен должна составлять не более 1,5 м в общем случае, иначе пространство будет считаться полноценным жилым этажом.
Мансарда своими руками – это выгодно как при строительстве, так и при эксплуатации частного дома. В первом случае снижаются затраты за счет того, что уменьшается высота вертикальных ограждающих конструкций. Кровля берет на себя эту функцию не переставая выполнять свое первоначальное предназначение.
Мансарда – это подкровельное помещение, которое можно обустроить под отдельную комнату для проживания
При эксплуатации снижение затрат может заключаться в следующем:
- Уменьшается отапливаемого объема помещений , следственно происходит снижение затрат на отопление, которые являются внушительной статьей расходов на коммунальные услуги.
- После завершения строительства дом должны обмерять специалисты из БТИ , после чего выдается паспорт объекта. Именно исходя из приведенных в нем значений площади начисляются налоги и происходит оплата коммунальных услуг (при условии подключения к централизованным системам и отсутствии приборов учета, что сейчас практически не встречается). Площадь марсардного этажа включается в площадь всего дома с коэффициентами 0,7 или 0,8 в зависимости от высоты наружной стены и угла наклона кровли, что позволяет существенно экономить в течении всего срока эксплуатации объекта.
Подготовительный этап
Начать строительство стоит с разработки проекта или схем, на которых будет нарисована будущая конструкция. Чаще всего кровля, которая применяется для мансардного этажа – двухскатная, но возможно использование и вальмовой четырех скатной. Двухскатная конструкция позволяет предусмотреть во фронтонах полноценные окна.
В случае применения вальмы для освещения помещений возможно установить только мансардные оконные проемы. Такой вариант может стать более трудоемким в плане установки элементов крыши и разработки внутренних интерьеров. Снижение затрат при вальмовой кровле достигается за счет отсутствия фронтонов (особенно экономия будет заметна в кирпичном доме, где достаточно велика стоимость материалов и самих работ по монтажу стеновых ограждений).
Строительство мансарды своими руками начинается с определения геометрических размеров и форм кровли . Ранее уже говорилось о выборе типа стропильной системы дома (двускатная, вальмовая), после чего нужно будет определиться с тем, будет скат прямым или ломаным. Ломаная конструкция имеет такие недостатки как повышение стоимости и трудоемкости. Ее применение обосновано необходимостью увеличения высоты помещения за счет изменения угла наклона кровли.
На стадии проектирования определяют оптимальный уклон кровли. Его выбор зависит от эргономических соображений и используемого кровельного материала, который накладывает ограничения.
Перед тем как сделать мансарду, необходимо также рассчитать все ее несущие элементы на прочность и изгиб, подобрать состав пирога кровли, выполнить теплотехнические расчеты и определиться с материалами. Об этом далее подробно.
Основные несущие элементы
Конструкция включает в себя следующие составляющие:
- Стропильные ноги , которые передают нагрузку от веса кровельного покрытия и стена на стены дома. Сечение подбирается в зависимости от угла наклона, пролета, шага и расчетной нагрузки. Правильно выполнить подробный расчет может профессионал. Для частного строительства можно использовать примерные значения, при этом лучше всего предусмотреть небольшой запас.
- Нарожники – это стропильные ноги, которые с одной или обеих сторон опираются на накосные. Сечение рассчитывается так же, как и для стропил.
- Накосные ноги – конструкция, которая используется в вальмовой крыше. Этот элемент служит опорой для нарожников. Сечение принимают в зависимости от нагрузки и пролета, оно в любом случае должно быть больше, чем у стропильных ног.
- Мауэрлат – элемент, который служит опорой для стопил и передает нагрузку от кровли на стены, равномерно распределяя ее. Правильно будет выбрать сечение с размерами 100 на 100 или 150 на 150 в зависимости от сложности объекта. Монтаж мауэрлата не производится при строительстве каркасных и деревянных домов, поскольку в этом случае в его роль играем верхний венец стен или обвязка.
- Ригель – брус, который также является опорой для стропил, но уже в верхней части. Ригель устанавливается в коньке кровли или на изломе ската, в случае ломаной конструкции. Сечение следует принимать в зависимости от условий, в качестве рекомендуемого значения можно привести размеры 200 на 200 мм.
- Подкосы, стойки, схватки – дополнительные элементы для раскрепления элементов. Применяются для уменьшения сечения несущих конструкций. Их сечение чаще всего выбирается конструктивно. При этом важно учитывать удобство выполнения соединений.
Мансардная крыша своими руками должна возводится начиная именно с подбора сечений всех элементов каркаса кровли. Материал для изготовления выбирается с учетом следующих условий:
- древесина должна быть хвойных пород (сосна, ель, лиственница);
- сорт материала – первый или второй;
- влажность не более 15%.
Обязательно перед началом строительства следует обработать все доски и бруски антисептическими составами.
Теплотехнические расчеты
Чтобы сохранить тепло в доме потребуется подобрать толщину утеплителя. Чаще всего для мансардных помещений применяется минеральная вата (чаще в плитах, чем в матах). Возможно также использование пенополиуретановой пены, пенопласта, экструдированного пенополистирола и эковаты. Определив, из чего делать теплоизоляционный слой, подбирают его толщину. При этом важно учитывать высоту стропил. Она всегда должна быть равна или больше толщине теплоизоляции. Для минеральной ваты потребуется также обеспечить вентиляционный зазор толщиной 50 мм между верхней поверхностью теплоизолятора и кровельным покрытием. Если сечение стропил получается небольшим, то чтобы выполнить это требование производят монтаж контробрешетки.
Перед тем как построить мансардную крышу своими руками рассчитать ее по теплотехнике можно вручную, руководствуясь СП «Тепловая защита зданий». Но лучше обратится за помощью к специальным программам. Чтобы правильно посчитать толщину в программе «Теремок» (имеется в свободном доступе в сети), нужно знать теплопроводность утеплителя и район строительства дома, остальное программа найдет сама.
Мансардная крыша своими руками отличается от обычной скатной кровли лишь наличием теплоизоляции. В пирог также добавляются еще слои для защиты утеплителя. Приведенная ниже пошаговая инструкция позволит правильно выполнить монтаж элементов мансардной крыши.
Порядок действий такой:
- крепление мауэрлата к стене;
- установка стропил и системы подкосов и стоек;
- монтаж гидроизоляции и ветрозащиты;
- обрешетка;
- кровельное покрытие;
- утепление;
- нижняя обшивка.
Сборка каркаса кровли
Начинается монтаж с мауэрлата. Он укладывается на внутреннюю грант наружной стены. Крепление зависит от материала несущих стен, но в общем случае может выполняться несколькими способами:
- на скобы;
- на шпильки;
- на анкера.
Для непрочных материалов стен дома, таких как газобетон и пенобетон, по обрезу выполняют монолитный пояс, который предотвратит разрушение стен. Для деревянных и каркасных домов мауэрлат не предусматривается.
Далее необходимо выполнить монтаж ригелей, если они предусмотрены. После того как уложены опорные конструкции, раскладывают стропильные ноги. Крепление стропил к мауэрлату может быть жестким и шарнирным. Лучше делать его с применением врубки и фиксацией металлическими уголками по обеим сторонам.
Это достаточно старый альбом, поэтому на всех чертежах в нем в качестве крепежей использованы гвозди. Их лучше заменить на шпильки.Конструкция кровли дома в этом нормативном документе показана очень подробно, поэтом у рекомендуется ознакомиться с ним перед началом работ.
Перед тем как начать монтаж утеплителя в доме, необходимо обеспечить его защиту от негативных воздействий окружающей среды. Для этого расстилают по поверхности влаговетрозащитную мембрану и закрепляют обрешетку. После этого монтируют кровельное покрытие с учетом рекомендаций для выбранного материала. Например, для битумной черепицы нужна сплошная обрешетка, которая чаще всего делается из влагостойкой фанеры.
Монтаж теплоизоляции
Чтобы выполнить утепление дома, нужно установить утеплитель без зазоров и щелей. Для минеральной ваты будет проще выполнять установку, если между стропилами в чистоте расстояние 580 или 1180 мм. Это позволит уложить материал с небольшим распором, который предотвратит появление трещин.
При применении пенополистирола расстояние между плитами и стропилами заполняется герметиком или монтажной пеной.
После укладки утеплителя нужно закрепить к нему снизу пароизоляцию. После этого монтируют нижнюю обрешетку и обшивку потолка. Для мансарды лучше всего подойдет обшивка двумя слоями гипсокартона толщиной 12,5 мм по каркасу с последующей отделкой.
Самый, наверное, лучший способ увеличить полезную площадь собственного дома — это заменить двускатную крышу дома на мансардную. Таким образом можно приобрести одну, две или даже три дополнительных комнаты, не выкраивая дополнительного места на участке и не связываясь с очень трудоемкими процессами заливки нового фундамента и возведения стен. А чтобы узнать, как сделать мансарду правильно, нужно рассмотреть все этапы ее обустройства, начиная с расчетов и заканчивая кровельным покрытием крыши и отделкой получившихся дополнительных помещений.
Чтобы все работы прошли успешно, прежде всего необходимо убедиться, что уже имеющиеся стены (если надстройка будет возводиться в старом доме) способны выдержать дополнительную нагрузку. От этого фактора будет зависеть, стоит ли затевать подобную стройку, а если да, то на какой конструкции мансардной крыши лучше будет остановиться.
Нужно отметить, что нагрузка на несущие стены существенно увеличится — за счет большего количества стропил, из-за массы внутренней отделки стен и пола, окон и дверей, системы утепления, а также всех элементов интерьерного наполнения мансардных помещений. Все указанные факторы говорят о том, что начинать нужно с выбора оптимальной конструкции мансарды, с проведения расчетов , составления проекта и чертежей будущей надстройки.
Виды мансардных надстроек
По действующим строительным нормам мансардой считается помещение под крышей, имеющее высоту от перекрытия до конька не менее 2500 мм. Если этот параметр меньше указанной границы, то помещение считается обычным чердаком.
- Если вертикальные стойки, определяющие высоту стен помещения, имеют размер в 1500 мм, то чердачное пространство можно считать полноценным этажом.
- Полумансардным называют чердачное помещение, в котором полностью отсутствуют вертикальные стойки, или если они имеют высоту от 500 до 700 мм.
В основе любой конструкции крыши всегда заложены треугольники с их «жесткой» структурой
Существует несколько видов мансардных надстроек, но самыми популярными из них являются высокие двускатные и ломаные конструкции. Их популярность можно объяснить более простыми расчетами , относительно несложными монтажными работами и удобством в эксплуатации. На третьем месте, после двускатных и ломаных конструкций, можно назвать односкатный вариант кр ыши, который также иногда используется для обустройства мансарды. К сожалению, не в каждой конструкции дома можно применить этот вид надстройки, так как он требует не только реконструкции крыши, но и поднятия в высоту уже построенных стен, что значительно увеличивает нагрузку и на них, и на фундамент.
Если возводится новый дом, и планируется второй этаж в виде мансарды, то односкатный вариант кр ыши хорошо подойдет для этой цели. Кроме того, это поможет сэкономить на кровельном материале.
Более сложные конструкции — купольные, четырехскатные, а также с различными выступами-консолями, устроенными в скатах крыши (одноуровневые и многоуровневые), применяются крайне редко и только в эксклюзивных проектах, так как имеют сложную и в инженерных расчетах , и в монтаже конструкцию.
На рисунке под номерами показаны:
1 – Двускатная мансарда.
2 – Ломаная мансарда
3 – Одноуровневая консольная мансарда
4 – Многоуровневая мансарда.
Двускатная мансарда
Чердачное помещение под д вускатной крышей, которая устроена под углом между скатами в 80 ÷ 90 градусов на коньке, вполне может быть переоборудована под мансарду. Для создания под ней полноценных жилых помещений потребуется провести ряд необходимых реконструкций, к примеру, очень часто не обходится без укрепления чердачного перекрытия. Все эти переделки и плюс к этому – необходимое утепление непременно «съедят» значительную часть полезного пространства под крышей, поэтому не стоит ожидать, что комнаты в такой мансарде будут просторными и с высокими потолками.
Конечно же, если габариты (длина и ширина) дома — достаточно большие, а крыша имеет значительный угол наклона (45 градусов или даже выше), то после переделок можно будет рассчитывать на относительно просторное мансардное помещение.
Ломаная крыша
Помещение под ломаной мансардной крышей будет гораздо просторнее и с достаточно высоким потолком. Такой чердак можно спокойно разделить на две раздельные комнаты.
Интерьер мансарды, выполненной по «ломаному» типу
Ломаная крыша имеет четыре плоскости скатов. Располагают их под разными углами — верхние скаты называют коньковыми, а нижние – боковыми. Они, по большей части, и исполняют роль стен.
Этот вид мансардной крыши несколько сложнее в проектировании и монтаже, но зато и результат порадует просторными комнатами и респектабельным внешним видом дома.
Одноуровневая консольная мансарда
Этот вид мансарды имеет еще более сложную конструкцию, чем предыдущий, так как подразумевает смещение чердачного пространства в одну или другую сторону.
Используя этот вариант устройства мансарды можно получить просторные помещения, намного больше по площади, чем под д вускатной крышей.
Конструкция одноуровневой мансардной крыши может повторять не только двускатный , но и односкатный вариант – это будет зависеть от того, насколько предполагается вынести консоль за пределы чердака и поднять ее потолок.
Многоуровневая надстройка
Многоуровневая конструкция наиболее сложна в проектировании и монтаже. В ее разработке и возведении обязательно будет нужна помощь квалифицированных специалистов. Опорами для уровней мансардных помещений служат разные стропильные системы и перекрытия, которые объединяются с основной. Многоуровневая система предполагает расположение комнат на разных уровнях чердачного помещения, именно поэтому и консоли должны быть расположены именно так.
Выбрав наиболее желательный вид мансарды, необходимо определить, возможно ли ее обустройство на старые стены дома, или же придется их укреплять. Поэтому нужно провести точные расчеты и составить проект.
Основы стропильной конструкции крыши
Большинство крыш, и мансардная в этом вопросе не является исключением, имеет один из двух видов стропильной системы, или же комбинированный их вариант. Каждая из этих разновидностей имеет свои особенности, которые зависят от расположения несущих стен строения.
Висячая система
Висячая стропильная система определяется тем, что она имеет опору только на две наружные капитальные стены, расположенные по длине здания, в котором нет внутренних капитальных перегородок.
Такая система используется при условии, что между капитальными опорами расстояние составляет не более 13 ÷ 14 метров. В любом случае , эта конструкция дает достаточно большую нагрузку на стены и фундамент ст роения.
Для ослабления нагрузок в данной системе применяются различные опорные элементы - ригели , бабки, подкосы, затяжки, стойки и другие детали.
Например, бабки как бы подвешивают с помощью затяжки всю систему к коньковому брусу, а подкосы подтягивают перекрывающие балки к стропильным ногам.
Для чердачного перекрытия в этой системе необходимо использовать толстые бруски, бревна или доски, которые устанавливают на ребро. Их толщину можно определить по таблице, приведённой в настоящей публикации, взяв за основу расстояние между точками опоры.
Чтобы при использовании висячей системы перекрытие было надежным и прочным, нужно провести точные расчеты , и если самостоятельно сделать это затруднительно, то лучше
Наслонная конструкция
Наслонная система отличается тем, что имеет опоры не только на внешние капитальные стены, но и на внутренние перегородки, которые имеют под собой фундамент.
Поэтому, начиная строительство дома, в котором запланирована мансарда, нужно заранее продумать месторасположение внутренних капитальных перегородок.
Для дома с мансардой наслонная система — это оптимальный вариант, так как перекрывающие дом балки будут прочно и надежно закреплены на стенах и перегородках.
При возведении ломаной конструкции крыши мансарды, можно использовать комбинированный вариант ст ропильной системы, то есть использовать элементы как висячей, так и наслонной системы.
Проектирование мансарды
Составляя проект постройки любого вида мансарды, рекомендовано рассмотреть ее в разных проекциях, чтобы наглядно определить расположение всех опорных элементов. Рассчитывая все параметры мансарды, их нужно сразу же вносить в проект.
На основании произведенных расчетов , определяются места и способы монтажа всех элементов конструкции стропильной системы. Расчет также необходим для точного определения нужных для постройки мансарды материалов и их параметров.
Элементы конструкции
Любая из деревянных конструкций мансардной крыши состоит из определенных элементов, которые связываются между собой соединительными узлами, имеющими различные конфигурации. Чтобы лучше понять конструкцию этих соединений, рекомендовано прорисовать каждое из них, а при проведении монтажных работ — обязательно иметь под рукой этот чертеж-рисунок .
В конструкцию ломаной мансардной крыши входят следующие составляющие системы:
- Мауэрлат — элемент , изготавливаемый из деревянного бруса и укладываемый на капитальные стены строения в его длину. Он служит для равномерного распределения нагрузки от конструкции стропильной системы на стену и фундамент. На мауэрлат устанавливаются и закрепляются стропильные ноги. Этот элемент монтируется как в двускатной , так и в ломаной конструкции крыши мансарды.
- Балки перекрытия, которые укладываются на капитальные стены строения и являются основой для будущего пола мансарды и потолка первого этажа, а также для установки всей стропильной системы.
- Стропильная нога состоит из одного прямого элемента — бруска или доски в двускатном виде крыши, или из двух деталей — в ломаной конструкции. В ломаной мансардной крыше верхняя часть, закрепляемая на конек , называется коньковой, а нижняя, которая образует стены мансарды, называется боковой. Очевидно, что боковая нога будет устанавливаться по наслонному принципу, тогда как верхнее коньковое стропило — обычно становится висячим
- Для конька используется брус или доска определенной толщины. Иногда обходятся без этого, соединяя между собой верхние коньковые части стропильных ног, которые и образуют конек .
- Стойки являются опорными элементами системы. Они поддерживают стропильные ноги и снимают часть нагрузки со стен и фундамента строения. Стойки в дальнейшем станут обрешеткой для стен, которые будут устанавливаться в процессе отделки мансарды.
- Скосы или иные элементы, устанавливаемые диагонально, являются дополнительными подпорками, скрепляющими стропила и подпорные балки, делая конструкцию системы более надежной .
- Между стропильных ног для жесткости устанавливаются бруски, называемые межстропильными прогонами — они также придают системе жесткость .
Проведение основных расчетов мансарды
Самостоятельно разработать проект мансардной крыши достаточно сложно, так как этот процесс тр ебует определенных знаний и навыков по проектированию и проведению специфических архитектурных расчетов . Если при этом допустить ошибки, конструкция мансарды будет ненадежной , а кроме того — своим весом может повредить стенам и фундаменту здания.
В расчетах должно быть учтено все — от начала постройки и до отделки помещений
Впрочем, если задумана не слишком сложная конструкция, то можно попробовать справиться и своими силами.
Расчет высоты конька
Размер полезной площади мансардного помещения зависит от высоты конька крыши, а последняя определяется выбранным уклоном скатов — чем этот угол меньше, тем ниже потолок и, соответственно, меньше полезная площадь чердачного помещения.
Н= L × tg α
Н — высота конька;
L — ½ ширины строения (если речь идет о двускатной симметричной крыше);
α — угол наклона ската стропильной системы.
Схема — для наглядности
В качестве примера можно подставить в формулу выше применяемые данные:
Размер строения 8 × 10 м , угол уклона 30° , тангенс 30°= 0,58
Н = 8/2 × 0,58 = 2,32 м
Высота конька будет равна 2,32 м .
Очень подробно, со всеми возможными нюансами и необходимыми справочными таблицами, процесс и всех связанных с ним иных параметров изложен с отдельной публикации, посвященной именно этому вопросу.
Площадь внутреннего пространства мансарды
Методика, применяемая для определения площади чердачного пространства, даст возможность вычислить количество необходимого материала для постройки стропильной системы, для утепления и отделки. Особенно точные расчеты важны, если мансарда будет использоваться для обустройства дополнительных жилых комнат, так как они требуют особого оформления.
Обычно вычисляется вся площадь помещения под крышей, то есть и полезная, и так называемая «глухая» . Жилое пространство ограничивается установленными стойками, которые будут основой для монтажа и отделочного материала стен. Зона за ними считается глухой, то есть, чаще всего, не используемой.
Общая площадь вычисляется достаточно просто: к ширине здания прибавляется ширина свесов с двух сторон. Полученная сумма умножается на длину строения.
Площадь жилого пространства найти тоже несложно : для этого нужно измерить ширину мансардного пространства между стойками, установленными под одним и другим скатом крыши, и умножить полученный параметр на длину чердака от фронтона до фронтона .
Площадь кровельного покрытия
Чтобы заранее определиться с количеством кровельного материала, необходимо рассчитать общую площадь скатов крыши.
Если принято решение устанавливать ломаную или даже более сложную конструкцию, необходимо вычислить площадь всех отделов крыши. Для этого ее нужно разбить на отдельные геометрические фигуры, а затем просчитать площадь каждой из них и сложить результаты.
Для тех, кто нетвердо помнит формулы подсчёта площадей плоских фигур, приводится схема— «шпаргалка».
Площадь односкатной крыши
Если крыша мансарды односкатная , то рассчитать ее площадь можно, используя формулу: Sabcd= Lcd × Lbd.
Площадь одного ската — нет ничего проще
Обратите внимание на рисунок. При подсчётах учитывается не только длина и ширина стропильной конструкции ската – нельзя забывать и о карнизных свесах со всех сторон.
Двухскатная крыша
При симметричном расположении скатов крыши, для расчетов двускатной кровли останется только умножить полученное выше значение на два.
Например, возьмем тот же пример, что рассматривался выше. Размер строения составляет 10 × 8 м . Угол ската — 30°, высота конькаН = 2.32 м . Несложно определить и длину стропила – S
S = Н / sin α = 2.32 / 0.5 = 4.64 м
Свес карнизный принимаем 0,7 м , фронтонный свес 0,7 м . По формуле односкатной крыши вычисляется площадь одного ската.
(10 + 2×0,7) × (4,64 + 0,7) = 60,88 м²
Затем, чтобы получить общую площадь двух скатов, получившийся результат умножается на два.
Q = 121,76 м²
Данная методика предназначена для расчета сплошной поверхности скатов, без учета окон, каналов вентиляции и дымохода.
Если крыша имеет очень сложную конструкцию, то лучше не рисковать и все же обратиться за помощью к профессионалам, которые произведут необходимые вычисления, используя специальные компьютерные приложения.
При использовании, шифера, мягкой кровли, других профильных материалов, можно воспользоваться упрощенной формулой подсчета .
Отталкиваемся от рисунка:
Итак, для расчета применима следующая формула:
Q = К × (В + 2А ) × (L+2C )
Q — необходимое количество кровельного покрытия;
В — ширина здания (по фронтонной стенке);
А — ширина планируемых карнизных свесов кровли;
L — общая длина здания;
C — ширина боковых свесов кровли.
К – это коэффициент, учитывающий угол наклона ската по отношению к горизонту (α). По большому счету , он представляет собой тригонометрическую функцию секанс (sec), равную обратной величине соsα.
Чтобы не углубляться в теорию, проще привести таблицу коэффициента К в абсолютном, то есть числовом измерении:
| Угол наклона, градусов | Коэффициент К | Угол наклона, градусов | Коэффициент К | Угол наклона, градусов | Коэффициент К | Угол наклона, градусов | Коэффициент К |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1.0002 | 18 | 1.0515 | 36 | 1.2361 | 53 | 1.6616 |
| 2 | 1.0006 | 19 | 1.0576 | 37 | 1.2521 | 54 | 1.7013 |
| 3 | 1.0014 | 20 | 1.0642 | 38 | 1.2690 | 55 | 1.7434 |
| 4 | 1.0024 | 21 | 1.0711 | 39 | 1.2868 | 56 | 1.7883 |
| 5 | 1.0038 | 22 | 1.0785 | 40 | 1.3054 | 57 | 1.8361 |
| 6 | 1.0055 | 23 | 1.0864 | 41 | 1.3250 | 58 | 1.8871 |
| 7 | 1.0075 | 24 | 1.0946 | 42 | 1.3456 | 59 | 1.9416 |
| 8 | 1.0098 | 25 | 1.1034 | 43 | 1.3673 | 60 | 2.0000 |
| 9 | 1.0125 | 26 | 1.1126 | 44 | 1.3902 | 61 | 2.0627 |
| 10 | 1.0154 | 27 | 1.1223 | 45 | 1.4142 | 62 | 2.1301 |
| 11 | 1.0187 | 28 | 1.1326 | 46 | 1.4396 | 63 | 2.2027 |
| 12 | 1.0223 | 29 | 1.1434 | 47 | 1.4663 | 64 | 2.2812 |
| 13 | 1.0263 | 30 | 1.1547 | 48 | 1.4945 | 65 | 2.3662 |
| 14 | 1.0306 | 31 | 1.1666 | 49 | 1.5243 | 66 | 2.4586 |
| 15 | 1.0353 | 32 | 1.1792 | 50 | 1.5557 | 67 | 2.5593 |
| 16 | 1.0403 | 33 | 1.1924 | 51 | 1.5890 | 68 | 2.6695 |
| 17 | 1.0457 | 34 | 1.2062 | 52 | 1.6243 | 69 | 2.7904 |
| 35 | 1.2208 | 70 | 2.9238 |
Возвращаемся к нашему примеру:
Q = 1,1547 × (8 + 2 × 0,7) × (10+2 × 0,7) = 123,74 м²
С учетом перехлёстов шиферных листов – получается практически то же самое, что и в расчётах, проводимых иным методом. Безусловно, по совету опытных строителей, к полученной площади при при обретении кровельного материала следует добавить еще 10 ÷ 15 %
(На рисунке изображена двускатная крыша, однако, формула в полной мере подходит для расчетов с необходимым уровнем точности для односкатных или вальмовых крыш. Правда, с оговоркой – у вальмовой крыши крутизна основных и боковых скатов должны совпадать. Если нет, то расчет проводится для каждой пары скатов по отдельности , а затем значение суммируется).
Общий вес с тропильной системы и кровельного покрытия
Не менее важно грамотно выбрать оптимальный материал для кровельного покрытия и правильно сделать под него обрешетку . Этот подсчет проводится с учетом длины стропил и угла их уклона.
Обрешетка под кровельный материал может быть разреженной, смешанной или сплошной. Например, металлочерепица, профнастил или шифер закрепляется на разреженную обрешетку , а мягкая кровля – только на сплошную.
Выбирая кровлю, нужно получить информацию о ее эксплуатационных характеристиках. Именно от них будет зависеть долговечность и надежность конструкции крыши. Кровельный материал нужно также выбирать с учетом конкретного региона и его климатических условий, особенно таких факторов, как температурные перепады и сильные ветры.
Немаловажным фактором является вес кровельного покрытия, тем более, если мансардная крыша будет установлена на старые стены. Поэтому , следует заранее прикинуть вес кровли и узнать, насколько увеличится нагрузка на конструкцию здания, и будет ли она допустимой.
| Кровельный материал для мансардной крыши | Уклон крыши | Вес материала кг / м² |
|---|---|---|
| Шиферные листы из асбестоцемента со средним профилем | От 1:10 до 1:2 | 11 |
| Шифер с усиленным профилем | От 1:5 до 1:1 | 13 |
| Битумная черепица | От 1:10 и более | 6 - 8 |
| Мягкая кровля с учетом сплошной обрешетки | От 1:10 и более | 9 - 15 |
| Оцинкованные металлические листы с одинарными фальцами | От 1:4 и более | 3 - 6,5 |
| С двойными фальцами | От 1:5 и более | 3 - 6,5 |
| Керамическая черепица | От 1:5 до 1:0,5 | 50 - 60 |
| Цементно-песчаная черепица | От 1:5 до 1:0,5 | 45 - 70 |
| Металлочерепица | От 1:5 и более | 5 - 7 |
| Ондулин | От 1:10 и более | 3 - 3,5 |
Чаще всего для покрытия мансард используется мягкая кровля или ондулин , так как эти материалы — одни из тех, которые имеют самый незначительный вес и просты в монтаже.
Для примера, можно рассчитать вес 1 квадратного метра кровли, где для покрытия используется ондулин , учитывая обрешетку и утеплитель — напыляемый пенополиуретан. Для этого нужно найти сумму веса каждого из материалов и умножить на коэффициент 1,1 (этот коэффициент учитывает перекрытие на соседних листах кровельного материала).
- Вес с плошной обрешетки , толщиной в 20 мм (фанера или ОСП) составляет 14 кг/м².
- Утеплитель – пенополиуретан, толщиной в 100 мм, имеет средний вес 3 кг/м²
- Средний вес ондулина — 3,3 кг/м²
Получаем в сумме:
(14 + 3 + 3,3) × 1,1=22,3 кг /м²
Чтобы вычислить общую весовую нагрузку крыши на стены, нужно вес одного квадратного метра умножить на площадь всего покрытия. В нашем примере это получится:
М = 123.74 × 22,3 = 2751,82 кг.
Немало – почти 3 тонны дает только очень лёгкое кровельное покрытие с обрешеткой и также весьма легким видом утеплителя.
А ведь это – еще не все! На крышу действует снеговые нагрузки в зимний период, плюс к этому – ветровое давление, круглогодично. Эти параметры также обязательно учитываются и при расчетах необходимых деревянных элементов конструкции стропильной системы и балок перекрытия, и при учете суммарной нагрузки конструкции крыши на стены и фундамент зд ания.
— Затем, вся система закрывается пароизоляционной пленкой , которая закрепляется на лагах скобами.
— Сверху него могут быть уложены доски или фанерные листы.
— На них настилается декоративное покрытие — это может быть линолеум, ламинат, паркетная доска и другие материалы.
Дополнительное утепление можно создать, уложив под декоративное покрытие электрический кабельный или инфракрасный теплый пол. Об этих возможностях лучше прочитать отдельно в статье, посвящённой
- Если пол монтируется на балках перекрытия, придется поработать со стороны первого этажа.
— Со стороны нижнего помещения на балки перекрытия монтируются доски. Желательно, чтобы они были ровными, можно даже использовать для чернового пола половую доску.
— После этого на эти доски со стороны мансарды настилается пароизоляционная пленка , которая будет закрывать не только черновой пол, но и балки перекрытия.
— Сверху него настилается и прикрепляется к балкам еще один слой пароизоляции.
— Затем, на это покрытие перпендикулярно балкам к ним же закрепляются лаги.
— Между лагами монтируется еще один слой утеплителя, для него лучше выбрать минеральную вату, так как она, расправляясь, плотно устанавливается между брусками, не оставляя пустот.
— Затем ее тоже стоит покрыть пароизоляционным материалом.
Если же решено накрыть пол одним из декоративных покрытий, то сверху лаг настилаются фанерные листы, а на них затем укладывается ламинат, линолеум или другие материалы. Опять же, ничего не мешает в этом случае использовать, к примеру, плёночный подогрев пола.
Монтаж утеплителя на стены и потолок мансарды
Закончив монтаж пола, можно переходить к монтажу утеплителя на стены.
— Если для этого процесса выбран материал в матах, то прежде, чем его укладывать, на стропила закрепляются полотна пароизоляционного материала.
Он закрепляется таким образом, чтобы закрыть все пространство и углубить его между стропил.
Если пароизоляция закреплена с другой стороны стропил, то маты самостоятельно будут держаться между двух деревянных поверхностей.
— Если выбран один из , то под него не нужно закреплять пароизоляционную пленку . Достаточно будет гидроизоляции, которая настелена на стропила снаружи конструкции.
Напыление пенополиуретана — быстро и качественно, но требуется особое оборудование и навыки работы
Чтобы использовать такую технологию утепления, необходимо иметь специальное технологическое оборудование, или же придется пригласить специалиста, который сделает работу за один день. Самостоятельно провести эту операцию без наличия опыта непросто — чтобы выполнить работу без ущерба своему здоровью, нужно знать технологию процесса и иметь необходимые защитные приспособления.
После проведения утеплительных работ, проводится обшивка стен.
Цены на популярные виды утеплителей
Утеплитель
Отделка стен мансарды
Перед тем как начать отделку стен, необходимо решить вопрос с электрической проводкой, кабель которой должен быть хорошо изолирован с помощью двухслойных гофрированных труб.
После того как сделана разводка электрического кабеля, можно смело приступать к монтажу отделочного материала.
Для отделки обычно используют деревянную вагонку, гипсокартон или же фанеру с красивым фактурным рисунком.
Для любого указанных материалов желательно на стропильных ногах и вертикальных стойках сделать обрешетку из реек размером в сечении примерно в 20 × 70 мм. Эти направляющие закрепляются с шагом в 500 ÷ 600 мм. Кроме того, что обрешетка из реек становится основой для крепления отделки, она еще и образует вентиляционный зазор между отделочным материалом и пароизоляцией.
- производится достаточно просто. Она делает стены ровными и аккуратными, готовыми к окрашиванию, оклейке традиционными обоями или даже к нанесению жидких обоев.
Поэтому отделку гипсокартоном нужно выбирать тем домовладельцам, которые любят часто менять интерьерное оформление помещений.
- Отделка стен вагонкой — более долгий и трудоемкий процесс, нежели . Для такой обшивки также отлично подойдет обрешетка с вышеуказанными параметрами. Единственное, что нужно продумать — это направление досок вагонки, то есть будет она должна быть расположена вертикально при горизонтальной ориентации обрешетки и наоборот.
При желании , после монтажа древесину можно покрыть лаком на водной основе или придать ей более глубокий цвет, использовав морилку.
Древесина – это удивительный материал, который способен создать в помещении особую атмосферу с ароматом леса, что положительно влияет на на строение и самочувствие жильцов. Именно поэтому натуральную вагонку очень часто выбирают для обшивки пола, стен и потолка мансарды.
Видео: утепление мансардного помещения и отделка его вагонкой
- Можно придумать прекрасную отделку из фанеры. Но вот только если она не будет сверху покрываться краской, то нужно выбирать качественный материал, имеющий красивый натуральный рисунок. Фанера монтируется гораздо быстрее, чем вагонка, и делает стены ровным, закрывая сразу большие поверхности.
Этот материал может быть покрыт лаком, краской или любыми видами обоев, но можно оставить стены и в натуральном состоянии, только тщательно зачистив возможные дефекты в виде торчащих заноз или заусенцев.
Постройка мансарды — это достаточно трудоемкий и сложный процесс, требующий высокого опыта в строительном ремесле. Если нет никого понятия о вышеописанных технологических операциях, то самостоятельно не стоит и браться — лучше пригласить для выполнения работ мастеров-профессионалов. Они избавят от лишних проблем и произведут постройку мансарды по задуманному хозяином дома проекту.
Видео: пример строительства и отделки мансарды
В стремлении эффективно использовать всю доступную площадь загородного дома многие хозяева обустраивают мансарду. Делая это, необходимо быть готовым и к обустройству крыши определенным образом. По своей сути мансарда является переоборудованным чердаком и требует определенных конструктивных решений и некоторых переделок в теплоизоляции и кровле. В целом, строительство мансардной крыши загородного дома мало чем отличается от возведения крыш другого типа. Но в силу эксплуатационных особенностей крыши мансарды и предъявляемых к ней требований необходимо обладать знанием и пониманием специфики обустройства этого типа крыш.
Типы мансардных крыш
Как и любые строительные работы, возведение крыши мансарды начинается с этапа проектирования и выбора наиболее подходящей для строения мансардной крыши, её вида и типа. Для мансарды используют односкатные или обычные и ломаные двухскатные крыши. Ко всему прочему, на внешний вид крыши влияют используемые материалы и конструктивные особенности самой крыши.
В зависимости от конструктивных особенной самого здания при строительстве мансарды используют несколько стандартных решений для крыши. Мансардные крыши: фото и описание
- Двухскатная крыша для одноуровневой мансарды. Этот вариант представляет собой обычную двухскатную крышу, под которой обустраивается мансарда. Во время проектирования и строительства не возникает больших сложностей в силу простоты расчетов и легкости работ по возведению стропильной конструкции. Основным недостатком такой конструкции крыши является маленькое внутреннее помещение мансарды с довольно низкими потолками.
- Ломаная двухскатная крыша для одноуровневой мансарды. В отличие от обычной двускатной крыши для мансарды, в ломаной конструкции используются 4 скатные плоскости, расположенные под разными углами. Этот тип конструкции крыши несколько сложнее в проектировании и возведении, но его неоспоримым плюсом является полноразмерное внутреннее помещение.
- Одноуровневая мансардная крыша с выносными консолями. Конструкция этого типа крыши более сложная в сравнении с предыдущими. Но просторное помещение и полноценные вертикальные окна компенсируют недостатки в сложности проектирования и возведения. Конструктивной особенностью мансарды с такой крышей является её смещение и выдвижение за пределы одной из сторон дома, а крыша больше похожа на односкатную.
- Двухуровневая мансардная крыша со смешанным типом опирания. Крыши этого типа являются самыми сложными в проектировании и возведении. Подобные крыши проектируются в комплексе с домом, как одно целое, по причине разноуровневого размещения комнат.
Различные проекты мансардных крыш по своей конструкции мало чем отличается от обычных скатных крыш. Конечно, есть определенные конструктивные особенности, но в целом они такие же, как двускатные или односкатные, и состоят из следующих основных элементов:
. Кровля . Внешняя часть крыши, которая выполняет функцию защиты от различных атмосферных явлений.
. Обрешетка . Чаще всего деревянные доски, к которым крепится кровля, а также изоляционные материалы.
. Коньковый прогон . Верхняя часть всей стропильной конструкции.
. Стропила . Это ребра жесткости всей конструкции крыши, они могут быть наслонными и висячими. Для крыши мансарды используются наслонные стропила.
. Мауэрлат . Этот элемент конструкции представляет собой балки, уложенные по периметру внешних стен и связанные со стенами при помощи специального крепежа. К мауэрлату крепится вся стропильная конструкция.
. Диагональные связи . Чтобы обеспечить надежность и прочность всей стропильной конструкции, стропила связывают с продольными балками и вертикальными стойками при помощи диагональных связей или скосов.
. Внутренние опоры . Для придания крыше устойчивости стропила и/или коньковый прогон подпирают вертикальными балками.
. Изоляционный слой . В силу того, что крыша мансарды и внутренние помещения представляют собой практически одно целое, для соблюдения температурно-влажностного режима между кровлей и стенами помещения укладывается многослойный изоляционный пирог. Изоляция состоит из гидро- и пароизоляции, звуко- и шумоизоляции, а также толстого слоя теплоизоляции. К тому же, правильная изоляция крыши мансарды важна и для сохранности самой кровли.
Технология строительства мансардной крыши
При проектировании и возведении мансардной крыши многие строители и проектировщики либо по незнанию, либо, выполняя свою работу кое-как, допускают серьезные ошибки в изоляции, вентиляции и стропильной конструкции. В результате получается мансардная крыша, которая буквально через пару сезонов приходит в негодность, появляется грибок, плесень, а кровля начинает протекать или вовсе разрушается. Происходит это по причине нарушения технологии строительства мансардной крыши.
В силу того, что крыша мансарды максимально притянута к стенкам внутреннего помещения, а получить прекрасные показатели теплообмена в этом случае достаточно трудно, вся конструкция мансардной крыши должна иметь превосходную теплоизоляцию, вентиляцию и правильно возведенную стропильную конструкцию с использованием древесины, обработанной средствами огнебиозащиты.
Чтобы крыша мансарды получилась надежной и долговечной, необходимо знать следующее:
- толщина стропил должна быть более 250 мм. Для таких стропил можно использовать клееный брус;
- в качестве теплоизоляции использовать материалы, которые не будут терять своих свойств в случае повышения влажности. Например, экструдированный вспененный полистирол или вспененное стекло;
- между кровлей и слоем теплоизоляции делаем полноценную вентиляцию с продухами и вытяжками, по которой воздух будет циркулировать под всей поверхностью крыши;
- с внутренней стороны по всей поверхности теплоизоляции необходимо обустроить слой пароизоляции;
- с внешней стороны стропил под кровлю укладывается слой гидроизоляции и при необходимости слой звукоизоляции.
Такие требования обусловлены определенными природными и физическими явлениями. Но обо всем по порядку:
Большая толщина стропил требуется для возможности укладки между ними слоя теплоизоляции толщиной в 20 см, а это в свою очередь влечет за собой увеличение массы всей конструкции крыши, которую и держат на себе стропила.
Древесина для всей конструкции обрабатывается специальными средствами по защите от огня и микроорганизмов, что является строгим требованием СНиП. Это сохранит её от повреждений грибками и увеличит срок её эксплуатации.
Если для теплоизоляции использовать такие популярные материалы, как минеральную и стекловату, то можно выиграть лишь в удобстве укладки и облегчении всей конструкции в целом. Но вата, какая бы она ни была, это вата, которая как губка впитывает воду, слеживается и теряет свои изоляционные качества. Если Вы выберете какой-либо другой материал, помимо полистирола и вспененного стекла, следует ориентироваться на полную устойчивость к влаге, малый коэффициент теплопередачи и относительно малый вес.
Толщина теплоизоляции в 20 см необходима потому, что в наших широтах зимой очень холодно, летом весьма жарко. А особенностью конструкции мансарды являются большие потери тепла зимой и быстрое прогревание помещения летом. Большой слой теплоизоляции будет препятствовать потере тепла и его проникновению внутрь. Но это лишь одна из причин, вторая заключается в сохранности кровли. Дело в том, что тепло, которое уходит их помещения зимой, подогревает кровлю, на которой лежит слой снега и частично заставляет его подтаивать, а снег является природным утеплителем. Подтаявший снег при минусовой температуре превращается в лед, который не имеет никаких теплоизоляционных свойств, он утяжеляет крышу и напоследок разрушает саму кровлю. А так как за один день может пройти до 100 циклов оттаивания и замерзания, кровельный материал выйдет из строя буквально за один сезон. Летом же в помещении становится неимоверно жарко и душно, и требуется установка кондиционера, а то и двух. Но этих неудобств можно избежать, обустроив толстый слой правильной теплоизоляции.
Не менее важна и полноценная вентиляция крыши. Она поможет охладить крышу, как летом, так и зимой, а также убрать избыточную влажность из-под кровли. Все это обеспечит комфортное проживание в помещении мансарды, убережет от появления плесени, грибков и гнили, в придачу сохранит кровлю от разрушения зимой.
Касательно паро-, гидро- и звукоизоляции, то тут все просто. Пароизоляция пропускает сквозь себя избыточную влагу со стороны помещений и препятствует её проникновению извне, гидроизоляция защищает теплоизоляционные материалы и помещение от случайных попаданий влаги. А звукоизоляция понижает уровень шума от ударов дождя, града и ветра по поверхности кровли.
Поэтапное строительство мансардной крыши
Выполнение всех работ по созданию крыши для мансарды требует от строителей определенного опыта в этой сфере. В отличие от обычных скатных крыш, возведение мансардной крыши своими руками несколько сложнее по причине обустройства в самой крыше расположенных под углом окон и ломаной конструкции скатов. Чтобы выполнить строительство мансардной крыши своими руками, необходимо придерживаться следующих этапов работ:
Проектирование
Первое, что придется сделать, это разработать проект крыши. Для этого можно обратиться к специалистам или, если хорошо владеете компьютером, сделать все самостоятельно в архитектурной программе. Так же на этом этапе проводятся все необходимые расчеты нагрузок, угла наклона скатов крыши и прочее. Чтобы сделать все правильно, следует обратиться за необходимой информацией к такому документу, как СНиП «Нагрузки и воздействия».
Возведение стропильного каркаса
Этот этап работ наиболее трудоемкий, и чтобы мансардная крыша своими руками была сделана качественно, потребуются объединенные усилия 3 - 4 человек. Начинаем возведение крыши мансарды с укладки и закрепления мауэрлатов по всему периметру дома, используя брус сечением 100х100 мм.
Строительство мансардной крыши фото:
После этого устанавливаем каркас для помещения мансарды, стойки которого также будут выполнять роль подпорок для стропильной конструкции. Для этого используем брус сечением не меньше, чем сечение продольных балок, на которые будут опираться стойки. Первым делом устанавливаем вертикальные стойки в начале и в конце здания. Закрепляем их к продольным балкам при помощи специальных штампованных металлических уголков и саморезов. Для облегчения всех работ по крепежу используем шуруповерт. Теперь укладываем поверх стоек перемычку и закрепляем её.
Натягиваем шнур между двумя полученными арками, и если все было сделано правильно, он будет строго по горизонту, если нет - придется разобрать одну из арок, немного подрезать и заново установить. Теперь по натянутому шнуру устанавливаем подобные арки с шагом, который предусмотрен для стропил. Полученные арки соединяем между собой перемычками, которые закрепляем штампованными уголками или гвоздевыми пластинами.
Собрав каркас будущего внутреннего помещения, приступаем к установке стропил. Начинаем с тех, которые имеют наибольший угол наклона и находятся на одном уровне с каркасом помещения мансарды. Особых сложностей тут нет. Брус для стропил подрезается до нужной расчетной длины, в основании бруса вырезается паз для установки на мауэрлат, а верх срезается под определенным углом. После чего каждое стропило устанавливается на место и фиксируется к основной конструкции.
Следующий шаг несколько сложнее, так как придется устанавливать верхние стропила. Сложность заключается в соблюдении определенного угла и центровки всей конструкции. Чтобы облегчить задачу, можно вначале из двух длинных досок сделать шаблон, который будет в точности повторять будущие соединенные стропила. Используя этот шаблон, подрезаем на земле стропила и затем устанавливаем их на место. Алгоритм монтажа стропил такой же, как и для арок каркаса внутреннего помещения.
В завершение монтажа стропильной конструкции прибиваем обрешетку. Для обрешетки могут быть использованы как обычные доски, так и листы фанеры или плиты ДСП. Это уже будет зависеть от вида кровельных материалов.
Создание изоляционного пирога
Установив стропила и обрешетку, приступаем к созданию изоляционного слоя. Для этого в первую очередь с внутренней стороны стропил укладываем пароизоляцию и фиксируем её к стропилам скобами. Далее укладываем теплоизоляционный материал и внимательно следим за тем, чтобы он вплотную ложился к стропилам и не оставлял щелей. Поверх теплоизоляции, с шагом в 50 см, набиваем обрешетку, которая будет держать на себе всю теплоизоляцию.
С внешней стороны стропил укладываем слой гидроизоляции, которая будет защищать от случайного проникновения влаги. В завершение поверх гидроизоляции укладываем кровлю.
Строительство мансардной крыши: видео-урок
Разнообразие готовых проектов крыши мансарды весьма обширно. Они могут быть с окнами и без, заокругленной формы или строго прямые, с одним скатом или несколькими. Но какой бы не была крыша мансарды, её возведение потребует знаний и умений мастера строительного дела.
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:
- 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
- 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.
- 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.
- Полувальмовая. Один из видов двускатной кровли. Характерностью является два ската (вальма) над фронтальной частью кровли.
- 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:
- Стропила. Являются одним из главных элементов каркаса всей конструкции. От их формы и количества зависит угол наклона ската, схема, устойчивость и прочность конструкции.
- Прогоны. Предназначены для соединения стропил.
- Мауэрлат. На него монтируются стропила. Выполняет функции фундамента для всей мансардной конструкции, равномерно распределяя нагрузку на здание по всему своему периметру.
- Обрешетка. Обшивочный материал, монтируемый на стропила, на который крепится кровля. Кроме этого, увеличивает жесткость всей конструкции.
- Конек. Место верхнего крепления скатов мансардной кровли.
- Опорная стойка, подкос. Распорные элементы, которые укрепляют стропила.
- Лежень. Брус между фронтальной стеной и перекрытием. Монтируется параллельно коньку. Служит основой для крепления подкосов и стоек. Придает прочности и устойчивости стропилам.
- Затяжка. Крепежная деталь, предназначенная для фиксации стропил.
- Кобылки. Кусок бруса, который удлиняет стропилы, чтобы сделать свес крыш необходимой длины.
- 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.
Устройство мансардной крыши позволяет ощутимо увеличить полезную площадь и рационально организовать пространство малоэтажного дома. Однако ее строительство нередко пугает домашних мастеров слишком сложным и трудоемким процессом.
Опасаться не стоит, ведь результат обеспечит красивой крышей и удобными дополнительными помещениями. А для того чтобы итог работы радовал хозяина и домочадцев, нужно знать, по каким правилам сооружается стропильная система мансардной крыши, каким способом ее проще и лучше устроить.
При упоминании мансардных крыш мы моментально вспоминаем пятиугольную двухскатную конструкцию внушительных размеров над срубом, бетонными или кирпичными стенами. Зрительная память подсказывает, что у скатов ее непременно должен быть разновеликий уклон, т.е. нижняя часть крыши просто обязана быть намного круче, чем верхняя. Из-за разницы в углах наклона формируется выпуклый излом, подаривший крыше народное название «ломанной». Термин обоснованно перекочевал в технические определения мансардных сооружений. Он отражает суть привычного стандарта в устройстве, но с конфигурацией зачастую не имеет ничего общего. Несмотря на то, конструкция всех мансардных крыш в обязательном порядке включает две части, визуально их наличие не всегда можно определить.
Чисто по внешним показателям преобладающее количество мансардных конструкций можно разделить на:
- Треугольные крыши, нижняя и верхняя часть которых имеет равнозначный уклон. Внешне они напоминают традиционные двухскатные сооружения без изломов в плоскости скатов.
- Пятиугольные крыши со скатами, имеющими выпуклые углы. Эта категория ярко проявляет наличие в конструкции двух состыкованных частей.
В обеих указанных разновидностях стропильная система состоит из двух водруженных друг на друга ярусов. Нижнее сооружение формирует полезное пространство жилой мансарды высотой от 2 до 2,5м, чтобы перемещаться внутри него было не затруднительно. Второй ярус создает форму верха крыши, ему позволено быть произвольной высоты.
Варьируя угол наклона верхних и нижних стропильных ног, можно получить оптимальную на собственный взгляд форму крыши. Считается, что лучше всего выглядит пятиугольная мансарда, углы которой соприкасаются с воображаемой окружностью.
Отметим, что принцип строительства ломанной крыши подходит не только для двухскатных стропильных систем. Интерпретируя базовый метод мансарду можно организовать в вальмовых, односкатных, шатровых и прочих кровельных конструкциях.
Иногда под мансарду переделывают уже существующее сооружение, в возведении которого не использовалась «ломанная» технология. Однако эти крыши априори к мансардному разряду отнести нельзя. Правда, никто не мешает при достаточной мощности стропильных ног использовать ригели скатных стропильных систем в качестве потолочных балок, а опоры дополнительных прогонов в качестве бруса для обшивки мансарды.
Выяснили, что главный признак мансардной крыши это наличие двух смежных стропильных конструкций, соединенных в треугольник или пятиугольник симпатичной хозяину формы. В их строительстве используется типовые :
- Наслонная, согласно которой строят нижний ярус мансарды и используют в устройстве верхней части.
- Висячая. В соответствии с ней строят только верхнюю часть конструкции.
Если для упрощения разрез мансардной крыши разделить на две половины, внизу получится трапеция, а вверху треугольник. Наклонным сторонам трапеции разрешено быть исключительно наслонными, а сторонам треугольника наслонными и висячими.
Базовые схемы стропильных систем
«Классикой жанра» по праву считается пятиугольная схема стропильной системы мансардной крыши со стойками-подпорками, образующими стенки внутреннего помещения. Ее разрез условно делится на простейшие геометрические фигуры. В центре прямоугольник, по бокам которого расположены два зеркально развернутых прямоугольных треугольника, сверху равносторонний треугольник.
Стандартная мансардная конструкция
Наслонные стропила нижней части конструкции опираются внизу на мауэрлат, а верхней пяткой на правый или левый прогон. Часть каркаса мансардной крыши, венчающую сооружение, выполняют висячие стропильные арки. Их дополняют бабкой-подвеской посредине, если им предназначено перекрывать пролет более 3м. Бабку нельзя соединять с затяжкой арки врубкой, как опорную стойку. Ее работа заключается в предотвращении провисания затяжки – это не опора, а подвес.
Подпорки-стойки наслонных стропилин нижней части опираются через лежень на перекрытие. При необходимости увеличить устойчивость под подпорки монтируют подкосы. С лежнем и прогонами стойки соединяются врубками, места соединения дублируются металлическими уголками и зубчатыми пластинами. Если перекрытие бетонное, под лежень подстилается битумная гидроизоляция. Лежень может быть уложен не на перекрытие, а на кирпичные столбики или на выравнивающие доски. При устройстве мансарды по деревянному перекрытию можно вообще обойтись без лежня и врезать стойки непосредственно в балки.
На довольно крутые нижние части скатов мансардных крыш практически не действует снеговая нагрузка, осадки ведь на них не задерживаются. Однако у круто установленных стропилин есть другая беда – порывистые ветра будут стремиться перевернуть и сорвать крышу. Поэтому к креплению системы к мауэрлату отнестись нужно очень серьезно. В мансардной ситуации к стенам скрутками привязывается каждая стропилина, а не через одну, как у обычных скатных конструкций.
Способ выноса стропил за линию стены
Нередко бывает, что запланированная мансардная конструкция формирует слишком узкое внутреннее пространство. Его можно расширить путем выноса стропильных ног за пределы стен. Т.е. опираться стропильная нога будет не на мауэрлат, а на балки верхнего перекрытия. Этот случай по идее вообще не нуждается в мауэрлате. Зато усиливающие подкосы в схеме с выносом стропилин применяют беспрекословно, потому что под крайней частью боковых треугольников никакой опоры нет совсем.
Установку мауэрлата можно упразднить, а вот заливка монолитного ж/б пояса для крепления балок к кирпичным стенам весьма желательна. Балки перекрытия к монолитному поясу крепятся анкерами, в них врубаются опорные стойки максимум на 1/3 толщины бруса. Важный момент: вынос стропилин за стену просто обязан сформировать карниз для деревянных домов шириной не менее 0,5м, для бетонных и каменных минимум 0,4м.
Технология сооружения стропильной конструкции с выносом стропильной ноги за стену:
- Устанавливаем крайние балки перекрытия, определяющие контур карнизных свесов. Т.к. перекрытие будет нагруженным, сечение балок принимаем от 150×200мм. Если при укладке стартового бруса выявится, что стены не формируют идеальный прямоугольник, стремимся изменением положения балок исправить огрехи.
- По натянутым между закрепленными крайними балками шнуркам укладываем и фиксируем остальные бруски. Контролируем высоту и шаг укладки балок перед креплением. Расстояние между элементами перекрытия равно шагу между стропильными ногами. Для утепленных крыш оптимальный шаг установки стропилин 0,6м, потому что он равен ширине . Если стропила будут монтироваться с подобной частотой, их можно сделать из доски 50×150мм.
- От левого и правого края откладываем расстояние, равное длине короткого катета прямоугольного треугольника. В отмеченных точках аккуратно стамеской выбираем гнезда на треть высоты балки под крайние опоры.
- Изготовим опоры путем вытески шипов. Их нужно сделать по размерам выбранных гнезд. Для изготовления угловых опор подойдет брус сечением 100×150мм, из него же следует сделать две несущие опоры для фронтонных сторон крыши. Под рядовые стойки достаточно бруса 50×100 мм. Материал для опорных элементов должен быть длиннее проектной высоты на длину шипа, но лучше на 10см на случай ошибок при стеске.
- Устанавливаем угловые стойки и скрепляем их временными распорками. Соединяем стойки шнуркой.
- По шнурке отвесом выверяем в балках точки выборки гнезд под рядовые опоры и выбираем указанные отверстия.
- Устанавливаем рядовые стойки и две несущие опоры в центрах фронтонов мансарды.
- На установленные опоры укладываем прогоны – доски сечением 50×150мм. Крепим прогоны уголками. Необязательно использоваться столько же гвоздей, сколько в уголках отверстий. Достаточно двух-трех на каждую плоскость. В результате укладки доски получается каркас стен будущей мансарды.
- Соединяем установленные друг против друга опоры брусками, прикрепив их к прогонам уголками. Эти элементы будут выполнять функцию ригелей, работающих на растяжение. Потому для их изготовления потребуется пиломатериал 1го сорта сечением 100×150мм. Под каждый установленный ригель нужна временная опора из дюймовки 25×150мм.
- Сверху ригели временно скрепляем все той же дюймовкой, отступив от краев каркаса 20-30см. Временный редкий настил из одной-двух-трех досок нужен для удобства монтажа верхней части стропильной системы.
- Делаем из дюймовки шаблон для стропилин нижнего ряда. Для этого прикладываем доску-заготовку к торцу прогона и балки. Затем очерчиваем линии пазов, вдоль которых предстоит отпилить излишки. Примеряем, при необходимости подтесываем излишки.
- По шаблону изготавливаем стропильные ноги. Если есть сомнения в безупречности строительства, то выпилить для начала лучше только верхний паз. Поместив стропилину на положенное ей место, можно будет потом скорректировать нижний паз по факту без нежелательной порчи материала.
- Устанавливаем торцовые стропильные ноги, которые нужно будет опять соединить шнуркой.
- Ориентируясь на шнурку монтируем стропильные ноги нижнего яруса мансарды.
- Аналогично изготавливаем шаблон для верхней части стропильной системы. Для того чтобы найти линию верхнего спила, временно нашиваем на фронтонную опору доску.
- Делаем зеркального собрата для предыдущего шаблона. Опираться стропила верхнего яруса будут друг в друга.
- Примеряем оба шаблона на крыше. Если все в норме, изготавливаем по ним требующееся количество верхних стропилин из доски 50×150мм.
- Сооружаем верхний ярус стропильной системы.
- Для того чтобы ригели не провисали, монтируем к каждой верхней ферме бабки требующегося размера. Жестко пришиваем их только к коньковой зоне, низ не должен быть жестко закреплен.
Дальше стропильные ноги прикручиваются к стенам проволочными связками. Затем устанавливается каркас фронтона, по которому его нужно обшить. В завершении монтируется обрешетка с шагом, соответствующим характеристикам кровельного материала.
Метод с каркасными модулями
Технология отличается от предыдущего способа тем, что на перекрытие устанавливаются не отдельные опоры, а полностью подготовленные к креплению модули-блоки боковых стен будущей мансарды.
Блочный метод устройства стропильной системы позволяет оптимизировать строительство мансардной крыши, потому что сооружение модульных элементов производится на земле. В спокойных условиях без ощущения высоты достичь точности узловых соединений легче.
Процесс устройства блочной мансардной крыши:
- По заранее сделанному проекту изготавливаем рамы стенок мансарды. Продольные брусья по этой методе играют роль прогонов и лежней. Их вместе со стойками раскладываем на ровной площадке и отмечаем при помощи угольника гнезда под опоры боковых стен. По отмеренным линиям делаем пропилы.
- Вырезаем на стойках шипы, размер которых обязан соответствовать размерам гнезд.
- Соединяем продольный брус с вертикальными стойками, получаем две модульных рамы – это стенки мансарды.
- Поднимаем рамы наверх, устанавливаем на предназначенное место. Временно фиксируем положение стенок распорками, затем прикрепляем их к балкам перекрытия скобами.
- Стамеской выбираем на краях балок гнезда для установки нижнего ряда стропил. Расположить их надо в одну линию. Чтоб соблюсти геометрию проще сначала наметить их бензопилой, потом доработать стамеской.
- Верхний стропильный ярус мансарды выполняем на земле, примерив предварительно заготовки к установленным элементам. Для точности подгонки к торцу будущей крыши временно прибиваем доску так, чтобы один ее края четко повторял центральную ось стропильной системы. Основание верхнего мансардного треугольника выполняет функцию растяжки. Длина его равняется расстоянию между наружными вертикальными плоскостями установленных рам. По краям растяжки выбираем гнезда, а на нижних пятках стропилин шипы.
- Собираем стропильные фермы верхнего яруса, для надежности монтируем дополнительный ригель, коньковый узел усиливаем треугольной леревянной накладкой.
- Пока не переместились на крышу, делаем заготовки стропильных ног. Примеряем их к разложенным на земле рамам. «Раскроить» их удобнее одним махом, прихватив несколько штук струбциной. Выпиливаем только верхний скос с учетом того, что опираться он будет частично на стойку стенки, частично на растяжку верхних стропильных ферм.
- Примеряем нижнюю стропилину к торцу. Прорисовываем в зоне ее нижней пятки форму шипа, повторяющую конфигурацию гнезда в балке. Выпиливаем шипы.
- Перемещаем на крышу фермы верхнего яруса и стропильные ноги нижнего яруса. Монтируем сначала фермы, прикрепив их к верхней обвязки стенок скобами, затем стропила нижней части, прикрепив их к балкам перекрытия все теми же скобами.
Последующие этапы строительства крыши выполняются по стандартным правилам. Подробно ознакомят с описанными принципами сооружения стропильной системы чертежи для мансардной крыши, наглядно представляющие конструкцию. Благодаря производству соединений врубкой вполдерева увеличивается прочность и жесткость каркаса в целом, что позволит не монтировать дополнительные подкосы.
Минус метода заключается в том, что готовые модули довольно тяжело транспортировать на крышу. Чтобы перенести туда собранные блоки без применения грузоподъемной техники потребуется минимум 4 человека.
Дощато-гвоздевая стропильная система
Строить мощную мансарду над небольшими дачными домиками нецелесообразно, но сэкономить место на малогабаритном участке все же хочется. Для хозяев небольших строений есть отличный вариант – легкая дощато-гвоздевая наслонная конструкция. Способ должен понравиться приверженцам экономии, потому что в сооружении не используется цельный брус.
Для изготовления каждого из опорных элементов используются две доски, между которыми установлены дистанционные отрезки бруска. Формируемая брусками полость объясняет, почему система легка в сравнении с цельными собратьями. Для обеспечения пространственной жесткости устанавливаются ветровые схватки, соединяющие опоры со стропильными ногами. Свой вклад в усиление конструкции в свою очередь внесет обрешетка.
Народный способ разработки макета
Для успешного результата работы очень желателен проект. Не факт, что представленные чертежи с размерами подойдут для обустройства конкретного дома. Типология в строительстве сейчас совсем не приветствуется. Если нет вообще никакой документации, лучше сделать хотя бы набросок будущей крыши, не забывая о высоте потолков в мансардном помещении. При этом:
- Следует соблюдать пропорции, ведь слишком большая мансарда может превратить небольшой дом в несуразную, похожую на гриб постройку.
- Нужно помнить, что нижняя часть мансардной крыши строится с использованием наслонных стропильных ног, а они оптически занижают свес и перекрывают верхнюю часть высоко расположенных окон. Ощутимого эффекта нависания не будет при устройстве мансарды по схеме с выносом стропил.
- Не стоит забывать, что высота мансардного помещения обязана обеспечить свободу передвижения. Именно этот ориентир требуется для правильного определения высоты стоек мансардных стенок.
Подобрать наилучшие пропорции крыши можно народным шаблонно-макетным способом. Согласно ему на ровной просторной площадке раскладываются бруски или доски, повторяющие контур строения в реальную величину. Меняя углы, передвигая составляющие, можно добиться оптимальной конфигурации. Элементы нужно зафиксировать гвоздями и тут же померить длины балок, стропил, затяжек, стоек. Полученные размеры помогут в изготовлении шаблонов.
Расчеты и планировку стропильной системы под мансардную крышу продемонстрирует видео:
Приведенные нами базовые варианты и схемы устройства мансардной стропильной конструкции помогут определиться с выбором оптимального типа стропильной конструкции.