Крепление мансарды. Стропильная система мансардной крыши: чертежи, устройство, материалы. Элементы и узлы стропильной системы мансардной крыши

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.

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

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

Виды стропильных систем

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

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

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

Расчет элементов стропильной системы

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

Угол наклона и высота потолка

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

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

Конструкция стропильной системы

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

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

Последовательность сборки

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

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

Видео-инструкция

Существует несколько вариантов крыш, под которыми можно разместить комфортное жилое помещение. Для того чтобы обеспечить максимальный объём подкровельного мансардного пространства, необходимо подобрать оптимальный угол наклона скатов и не забывать о снеговой и ветровой нагрузке на крышу. Мы рассмотрим наиболее популярные конструкции мансардной стропильной системы в условиях средней полосы.

Конструкция стропильной системы мансардной крыши

Мансардная крыша даёт возможность получить дополнительное полезное пространство при сравнительно небольших финансовых вложениях, поэтому такое архитектурное решение завоевало большую популярность. Так что же называется мансардой?

Манса́рда (от фр. mansarde) - эксплуатируемое чердачное пространство (как жилое, так и нежилое помещение), образуемое на последнем этаже дома, либо последнем этаже части дома, с мансардной крышей.

Википедия
https://ru.wikipedia.org/wiki/Мансарда

Мансарда располагается в пределах несущих стен здания и опирается на них через мауэрлат, горизонтальные балки (затяжки) и стропила. Чем больше чердачное пространство, тем больше его полезный объём, который достигается путём увеличения угла наклона скатов и образуется более сложной стропильной системой. Расположение стропил мансардной крыши зависит от конструкции, которая может быть разных типов, а именно:

Шатровая или пирамидальная конструкция с минимальным объёмом подкровельного пространства.
Скаты шатровой конструкции опираются на боковые стропила и центральную стойку, поэтому объём подкровельного пространства здесь минимален
Вальмовая или полувальмовая крыша, в которой основное жилое пространство находится под трапециевидными скатами.
Стропила вальмовой крыши образуют два треугольных и два трапециевидных ската
Щипцовая конструкция, представляющая собой симметричную двускатную крышу с врезанными под прямым углом щипцами, что обеспечивает значительный объём чердачного помещения.
Многощипцовая крыша позволяет обустроить полноценный мансардный этаж
Двускатная симметричная крыша с мансардой − классический вариант, отличающийся простотой монтажа и стойкостью к ветровым воздействиям благодаря жёсткой конструкции.
Двускатная крыша требует наименьших затрат рабочего времени и небольшого расхода строительных материалов
Стропильная система мансардной ломаной крыши, обеспечивающая максимальный объём жилого пространства при относительно невысокой стоимости.
Ломаная крыша является оптимальным решением по соотношению стоимости возведения к объёму полезного пространства мансарды

Стропильная система должна выдерживать постоянные нагрузки, которые состоят из веса конструктивных элементов, утеплителя и кровельного покрытия. Кроме этого, существуют переменные нагрузки, зависящие от силы ветра и от веса снега на кровле. Выбор сечения несущих элементов и способа их соединения должен быть направлен на создание максимально прочной и жёсткой конструкции, равномерно распределяющей нагрузку на стены здания.

В зависимости от ширины здания применяются разные виды мансардных стропильных систем, которые делятся на висячие, наслонные и комбинированные.

Висячими называют стропила, которые опираются на стены здания через мауэрлат и затяжку, а в верхней части образуют конёк. При этом способе соединения отсутствует промежуточная опора, а распирающее давление на стены дома снижается с помощью ригелей, стоек и подкосов. Система висячих стропил обычно используется при ширине здания не более 6 м.
Для компенсации распирающих усилий в висячих стропильных конструкциях с длиной пролёта до 6 м используются затяжки и ригели
Наслонными именуют стропила с промежуточной опорой на внутреннюю стену дома. Они применяются, когда ширина здания составляет от 6 до 16 м. Чем она больше, тем больше элементов используется для равномерного распределения нагрузки.
Наслонные стропила имеют одну или несколько опор внутри дома
Комбинированный вид стропильной системы используется в мансардных крышах с переменным углом наклона скатов. Наиболее характерным примером служит ломаная мансардная крыша, где нижние стропильные ноги являются наслонными с опорой на стойку и мауэрлат, а верхние монтируются как висячие стропила с опорой на затяжку и бабку. При возведении мансардных крыш используются все виды стропильных систем, и их выбор зависит от конструкции, в которой они применяются.
В конструкции ломаной крыши верхние стропила являются висячими, а нижние − наслонными

Схема стропильной системы мансардной крыши

Для возведения крыши необходимо иметь проект, в котором указан перечень и размер конструктивных элементов, а также способ их соединения. Чтобы понимать принцип и последовательность монтажа, нужно знать назначение элементов стропильной группы и способ прилегания крыши к стенам здания. Мансардная крыша состоит из следующих элементов:

связующим элементом между стеной здания и стропильной группой является мауэрлат, который крепится на стены дома шпильками, скобами или анкерами;
на мауэрлат параллельно короткой стене здания крепятся затяжки, а вдоль длинной стороны устанавливаются лежни;
на центральном лежне монтируются вертикальные стойки;
на стойки опирается коньковый прогон;
стропила верхней частью опираются на коньковый прогон, а нижней частью соединяются с затяжкой, образуя карнизный свес;
стропильные ноги в верхней части соединяются ригелями;
на вальмовых крышах используются диагональные стропила и укороченные нарожники;
дополнительной опорой диагональным стропилам служат шпренгели;
для промежуточного крепления стропил используются стойки и подкосы;
при необходимости стропила удлиняются кобылками.

Основными несущими элементами мансардной крыши являются стропильные лаги, лежни и затяжки, а также вертикальные стойки и коньковый прогон

На схеме указываются размеры элементов стропильной системы, их расположение, углы наклона и способы врезки в узлах соединения. Обязательно также приводится информация о расположении сдвоенных стропил, наличии дополнительных опор, размерах карнизных и фронтонных свесов.

Схема является основным документом для сборки системы стропил, в ней отражаются все нужные параметры. Однако перед раскроем материала необходимо ещё раз проверить расчёты и создать шаблоны основных деталей. При отсутствии проекта провести расчёты и создать схему нужно самостоятельно.

Шаг стропил мансардной крыши

Перед началом работ нужно выбрать шаг стропил мансардной крыши. Расстояние между стропилами и нарожниками (в случае вальмовой крыши) зависит от нескольких факторов:

размера здания;
типа стропильной системы;
постоянной и переменной нагрузки на кровлю;
сечения стропил, стоек и укосов;
вида кровельного покрытия;
типа и шага обрешётки;
размеров утеплителя.

Для стропил, обрешётки и контробрешётки выбирают материал хвойных пород в соответствии со СНиП II-25, а нагрузку на стропила рассчитывают по СНиП 2.01.07 и СТ СЭВ 4868. Исходя из изложенного в строительных нормах и правилах, можно сказать, что для стропил длиной менее 9 м применимо сечение бруса от 50Х150 до 100Х250 мм при шаге от 60 до 100 см. Размер здания оказывает влияние на конструкцию фермы и наличие стоек, подкосов и ригелей, применение которых повышает прочность стропильных ног и позволяет увеличить шаг между стропилами до 120 см и более. Обычно для выбора шага используют справочные таблицы, которые содержат рекомендации с учётом длины стропил и сечения бруса.

Таблица: зависимость шага между стропилами от сечения бруса и длины стропил

Вид используемого кровельного покрытия также влияет на выбор шага стропил, потому что разные материалы имеют разный вес:

черепица в зависимости от вида весит от 16 до 65 кг/м 2 , шифер − 13 кг/м 2 . Такие тяжёлые покрытия подразумевают уменьшение шага стропильных ног до 60–80 см;
вес металлических покрытий и ондулина не превышает 5 кг/м 2 , поэтому шаг стропил можно увеличивать до 80–120 см.

На вальмовых крышах шаг нарожников в любом случае выбирают равным 50–80 см для придания скату большей жёсткости.

Кроме этого, шаг установки стропил зависит от:

Длина стропил и обрешётки мансардной крыши

При самостоятельных расчётах размеры некоторых конструктивных элементов крыши приходится вычислять по имеющимся габаритам здания и углу наклона скатов. Длину стропил иногда приходится корректировать для разных видов мансардной крыши, подбирая оптимальные размеры всей конструкции в целом.

Допустим, что основные размеры здания известны и необходимо рассчитать длину стропильных лаг для нескольких предполагаемых вариантов угла наклона и типа крыши. Пусть половина ширины здания L составляет 3 м, размер карнизного ската − 50 см.

Дополнительные расчёты показывают, что увеличение угла наклона нижнего ската с 60 до 70 о позволит прирастить ширину мансарды на 10%.

Длину обрешётки, соединяющей стропильные ноги, определяют, учитывая фронтонные свесы, которые защищают стены фасада от осадков. Длина фронтонного свеса зависит от высоты здания и выбирается в пределах от 40 до 60 см. Поэтому общая длина ската будет равна длине дома, увеличенной на удвоенную длину свеса.

Предположим, что длина дома равна 10 м, а фронтонный свес составляет 0,6 м. Тогда размеры обрешётки необходимо рассчитывать из учёта длины ската, равной 10 + 0,6 ∙ 2 = 11,2 м.

Рассчитывать параметры обрешётки следует с учётом длины фронтонных и карнизных свесов

Любая корректировка проекта требует тщательного пересчёта параметров стропильной системы с учётом возникших изменений.

Видео: расчёт мансардной крыши

Узлы стропильной системы мансардной крыши

Узлы стропильной системы крыши представляют собой место соединения отдельных элементов в единую конструкцию, которая позволяет равномерно распределить нагрузку на стены здания. Соединение производится гвоздями, саморезами или болтами с помощью накладных деревянных элементов или металлических угольников и пластин, а также путём соединения в паз. Для возведения двускатной крыши используют следующие основные узлы:

Коньковый узел, обеспечивающий соединение стропильных ног между собой и коньковым прогоном.
Места, в которых ригель связывает стропила для придания большей прочности и жёсткости стропильным фермам.
Точки крепления подкосов и стоек, которые придают дополнительную опору стропилам.
Карнизный узел, в котором стропила крепятся к затяжке или мауэрлату, образуя карнизный свес.

Узловые соединения стропильной системы должны выполняться так, чтобы обспечивалось максимально жёсткое крепление элементов между собой

Для двускатной ломаной крыши характерным является узел, где соединяются верхняя и нижняя стропильные лаги, вертикальная стойка, ригель и прогон. Такое сложное соединение требует применения врезок, болтов, стальных пластин и строительных скоб.

В самом сложном узле ломаной мансардной крыши соединяются пять стропильных элементов

Наиболее сложным узлом вальмовой мансардной крыши является место соединения боковых или диагональных стропильных ног с мауэрлатом. Боковое стропило в нижней части опирается на угловой брус мауэрлата и на врезанную балку, в другом варианте между врезанной балкой и стропильной ногой ставится вертикальная стойка или шпренгель. Верхняя часть вальмовых стропил крепится к коньковому прогону с помощью болтов или гвоздей.

Угловые стропила вальмовой крыши несут на себе наибольшую нагрузку, поэтому узел их соединения с мауэрлатом нужно продумывать наиболее тщательно

Описанные узлы применяются наиболее часто при монтаже стропильных систем разных конструкций и позволяют осуществить монтаж несущих элементов своими силами. Для эффективной и качественной сборки необходимы чертежи и изготовление шаблонов с выверенными углами стыков и врезок.

Видео: узлы стропильной системы

Расчёт стропильной системы мансардной крыши

Стропильная система является основой крыши, поэтому важно выбрать ту конструкцию, которая наиболее подходит климатическим условиям региона и имеющимся требованиям к размерам жилой мансарды. После выбора конструкции производится расчёт угла наклона скатов и высоты конька для требуемых размеров мансардного помещения. Вычисления производятся с учётом размера карниза по следующим формулам:

Значение тригонометрических функций можно найти в справочных таблицах.

Таблица: значения тригонометрических функций для различных углов наклона ската

Самым сложным при проектировании мансардных крыш является подсчёт пиломатериала. Рассчитать количество необходимых стропил и увязать их со стандартной длиной в 6 м иногда бывает довольно сложно. Допустим, что мы выбрали самую сложную в расчётах вальмовую крышу размером 10Х13 м с учётом карнизных свесов длиной 80 см и углом наклона скатов 45 о. Тогда боковые стропила будут иметь длину 5 / sin 45 о = 7,04 м. Поэтому стандартный шестиметровый брус придётся удлинять. Обычно для стропил длиной чуть больше 6 м используют брус 100Х200 мм или доску 50Х250 мм.

Если здание имеет большие размеры, то для него требуются стропила длиннее стандартного размера в 6 м, поэтому брус приходится удлинять

Что касается горизонтального бруса перекрытия, то поскольку ширина здания равна 10 м, затяжки должны состоять из двух частей, которые либо опираются на внутреннюю стену здания, либо стыкуются между собой усиливающими элементами и опираются на прогон. Для затяжек и прогонов используют брус сечением не менее, чем 50Х200 мм. По периметру здания проходит мауэрлат, для которого используется брус 150Х150 мм или 200Х200 мм. По выбранной нами схеме периметр здания составляет 39,6 м, поэтому для монтажа мауэрлата потребуется семь шестиметровых брусьев. Размеры всех остальных элементов стропильной системы не будут превышать 6 м.

Вес пиломатериала стропильной системы рассчитывается путём суммирования длин всех элементов с определённым сечением и пересчёта их количества в кубические метры. Это необходимо для определения массы всей крыши, а также бывает нужным при закупке и транспортировке материала. Подсчёт производится по таблице, а затем полученные значения умножаются на вес 1 м 3 пиломатериала.

Таблица: расчёт количества пиломатериала в 1 м 3 и объём одной единицы материала

Сосновый пиломатериал при 12% влажности весит 505 кг/м 3 , при транспортной влажности 25% − 540 кг/м 3 . Вот некоторые примеры расчётов:

Если в 1 м 3 материала сечением 50Х200 мм содержится 16,6 досок, то вес одной доски будет равен 540 / 16,6 = 32,5 кг.
Если закупается 25 м 3 пиломатериала, то весить он будет 25 ∙ 540 = 13 500 кг.
Если требуется 100 досок 25Х200, то необходимо купить 100 / 33,3 = 3 м 3 древесины, которая будет весить 3 * 540 = 1 620 кг.

Важно отметить, что обрезной пиломатериал желательно приобретать с наименьшей влажностью, чтобы после монтажа он не коробился и не растрескивался, особенно это касается бруса большого сечения. Для строительства стропильной системы влажность древесины не должна превышать 18%.

Монтаж мансардной стропильной системы

Монтаж стропильной системы с жилым подкровельным пространством требует тщательной подготовки. Необходимо смонтировать удобные леса, настилы и лестницы, а также снабдить рабочие места страховочными верёвками. Рабочие должны быть обеспечены спецодеждой, средствами защиты и исправным оборудованием. На земле необходимо выбрать ровное место для предварительной сборки ферм, разметки углов и изготовления шаблонов. Все деревянные элементы должны быть обработаны антисептическими и противопожарными составами.

После этого можно приступать к работам, которые проходят в следующей последовательности:

На стены с замурованными шпильками монтируется по периметру мауэрлат. При наличии внутри здания несущей стены укладываем на неё лежень или прогон одной высоты с мауэрлатом.
Если дом возводится из строительных блоков, то мауэрлат удобнее всего укладывать на резьбовые шпильки, замурованные в стену в процессе её кладки
На мауэрлат параллельно короткой стене крепятся затяжки с карнизными выносами.
На затяжках выставляются вертикальные стойки, ограничивающие мансардное помещение.
Стойки соединяются с затяжкой, служащей потолком мансардному помещению. Установленные таким образом фермы соединяются между собой горизонтальными прогонами.
Вертикальные стойки, верхние затяжки и горизональные прогоны формируют каркас мансардного помещения
Устанавливаются нижние, а затем и верхние стропила, которые крепятся в коньковой части.
Для укрепления нижних и верхних стропил используются подкосы, бабки и прибоины.
Монтируется обрешётка и лобовая доска на карнизном свесе.
После установки всех стропильных лаг остаётся уложить обрешётку и прибить лобовую доску

Мы рассмотрели сборку стропильной системы на примере ломаной мансардной крыши. Сооружение прочих конструкций состоит из аналогичных операций и в основном заключается в выполнении работ по проектной монтажной схеме, где отражены способы соединения элементов стропильной системы. При наличии тщательно рассчитанных чертежей бригада из четырёх человек в состоянии смонтировать крышу со стропильной системой любой сложности.

Видео: монтаж мансардной крыши

Мы рассмотрели стропильную группу мансардной крыши, её конструкцию, расчёт, а также схему и описание основных узлов. Предложили вариант пошагового монтажа несущих конструкций мансарды, приложили иллюстрации и видео, которые поясняют порядок сборки конструктивных элементов мансардной крыши. Теперь её успешное возведение зависит только от тщательности выполнения требований инструкций и технологий и наличия у исполнителей определённых навыков проведения строительных работ. Желаем вам успехов.

Надежность каркаса кровли с жилым чердаком зависит от того, насколько качественно выполнен монтаж стропил мансардной крыши. Сложность данного процесса объясняется необходимостью учитывать нескольких важных составляющих, оказывающих воздействие на стропильную конструкцию.

Устройство стропильной системы для крыш мансардного типа было разработано французским архитектором Ф. Мансаром в 17 столетии. Что удивительно: многие технические решения относительно чердачных жилых помещений, которые предложены им, актуальны и сейчас. Именно благодаря Мансару появилась мода на высокие потолки и большие окна в мансардах – они существенно повысили уровень комфорта для людей, проживающих в них.

Типы мансардных крыш

Система стропил для кровель бывает двух видов:

наслонной – в этом случае балки опираются на несущие стены дома;
висячей – все элементы стропильной конструкции соединяют в ферму и общий каркас и монтируют на крайние опоры.

Тип возводимой мансардной крыши зависит от схемы устройства системы стропил:

Односкатная наклонная. Кровля имеет плоскость, которая опирается на стены, имеющие разную высоту.
Двускатная. Представляет собой кровлю с двумя плоскостями, расходящимися в стороны под определенной величиной угла.
Ломанная. Является разновидностью двускатных крыш. Состоит из плоскостей, имеющих ломанную поверхность.
Полувальмовая и вальмовая. У этих кровель четыре ската.
Шатровая. Такая кровля может быть конической, пирамидальной, купольной.
Сводчатая. Имеет параболические или округлые очертания.

Чаще всего можно встретить двускатный вариант мансардной крыши. Этот факт стал определяющим для архитектуры многих отечественных городов и поселков.

Когда возводится стропильная система двухскатной мансардной крыши - чертежи для нее составляют с учетом определенных данных, среди которых:

геометрические параметры строения;
вид кровельного материала;
климатические и погодные нагрузки;
рельеф участка и окружающей местности.

При разработке проекта следует помнить, что при необходимости иметь большую полезную мансардную площадь, угол наклона стропил нужно делать меньше.

Порядок расчета стропил

Грамотно и точно сделанный расчет стропильной системы мансардной крыши позволит соорудить прочную и надежную конструкцию, способную прослужить много лет.

При проведении вычислений учитывают:

вес элементов мансардного помещения;
ветровые и снеговые нагрузки.

Поскольку данные показатели в разных климатических зонах разнятся, устройство стропильной системы крыш с мансардой может значительно отличаться. Методика расчета стропил при создании наслонных конструкций проще, чем висячих. В некоторых случаях кровельщики используют комбинированные варианты обустройства каркаса.

Когда предстоит строительство мансарды - чертежи стропил и сложные расчеты желательно доверить профессионалам с большим опытом подобной работы. Дело в том, что при выполнении вычислений используют математические формулы и разные коэффициенты.

Благодаря расчету веса кровли узнают величину нагрузки, которую выражают в килограммах на один «квадрат» стропильной конструкции. Обычно среднее значение данного параметра для жилых строений составляет около 50 кг/м².

Расчеты ветровых и снеговых нагрузок в регионах с неблагоприятными климатическими условиями указывают на то, что стропильные системы двускатных мансардных крыш нужно делать со спаренными стропилами и сплошной обрешеткой – они позволят избежать деформаций каркаса.

Этапы обустройства мансардной крыши

Стропильная система состоит из таких элементов:

мауэрлат;
коньковый брус;
стропильные ноги;
вертикальные стойки;
наклонные подкосы.

С целью увеличения надежности каркаса кровли и придания ему необходимой жесткости между стропилами устанавливают подкосы, ригеля, стойки, подбалочники. Основание под настил кровельного покрытия делают разреженным или сплошным.

Монтаж стропильной системы мансардной двухскатной крыши – поэтапный процесс:

Устанавливают верхний брус, имеющий сечение 10х10 или 15х15 сантиметров. Для его фиксации к стойкам задействуют металлические скобы, особые гвозди или саморезы. При этом на первый брус возлагается функция подстропильной рамы.
Укладывают мауэрлат, являющийся одним из главных конструктивных элементов - на него оказываются немалые нагрузки за счет веса кровли и воздействия осадков и ветра. Для этого используют доски толщиной не менее 5 сантиметров или брус, наименьшее сечение которого составляет 5×10 сантиметров. Перед укладкой досок под ними обустраивают гидроизоляционный слой, чтобы влажный воздух не проникал в мауэрлат. Их фиксируют на стенах скобами и гвоздями. Дополнительно мауэрлат привязывают к несущим стенам при помощи толстой металлической проволоки, предварительно вмурованной в стены во время их возведения.
Устанавливают стропильные ноги, соблюдая промежуток между ними, равный 60 –200 сантиметров.
Прежде всего, монтируют крайние к фронтону стропила мансардной крыши. Потом при помощи уровня осуществляют установку других элементов конструкции.
В верхней части каркаса соединяют между собой стропила.
Монтируют коньковую балку – она требуется для кровли, длина которой превышает семь метров. Если данный параметр у крыши меньше, то этот элемент для стропильной системы не обязателен.
Затем приступают к строительству обрешетки, укладке утеплителя и гидробарьера, а затем кровельного материала.

Как сделать стропильную систему правильно

До того, как сделать стропильную систему мансардной крыши, следует ознакомиться с рядом правил:

Стропила и прочие элементы чердачного жилого помещения нужно делать из балок, минимальное сечение которых составляет 10х10 сантиметров. Брус выбирают высококачественный, содержащий на один погонный метр не больше 3-х недостатков.
Осуществляя крепление каркаса мансарды, задействуют специальные гвозди, металлические скобы и обвязку из проволоки.
Влажность деревянных элементов для сооружения крыши с мансардой не должна превышать 15%.
Все пиломатериалы нужно подвергать обработке препаратами и составами с антисептическим эффектом, предохраняющими от гниения.
При строительстве кровли с мансардой оптимальным выбором считается хвойная древесина, менее подверженная воздействию влажного воздуха.
Для вертикальных стоек используют деревянный брус сечением 10×10 сантиметров. Их устанавливают в строго вертикальной плоскости при помощи отвеса. Эти стойки являются основой стен будущей мансарды. Их затем обшивают листами фанеры, гипсокартоном или другим отделочным материалом.
До того, как крепить стропила мансардной крыши, необходимо уделить внимание закладке окон, поскольку потом изменить что-либо будет достаточно сложно.

Устройство ломаной крыши мансарды по чертежам

Ломаная крыша является разновидностью двускатной. Ее используют при необходимости увеличения объема и жилой площади мансардного помещения. Владельцы дома задумываются над тем, как сделать ломаную мансардную крышу, когда хотят создать условия для более комфортного проживания на чердаке.

Стропильную систему для такой кровли рассчитывают по той же методике, что и для двухскатной. Основные этапы их строительства также аналогичны.

Но при возведении ломаной крыши придерживаются следующих правил:

Доски, предназначенные для фиксации стропильных ног, утепляют по всей длине. Благодаря такой мере значительно уменьшаются потери тепла, тем самым создавая более благоприятную атмосферу в помещении.
Сечение стропильных ног и шаг их монтажа, когда создается мансардная крыша с дополнительным скатом, должны соответствовать расчетным данным, учитывающим возможные воздействия и содержащим запас прочности.
Поскольку устройство теплоизоляции приведет к появлению конденсата в месте соприкосновения холодной среды и теплой, применять пароизоляцию следует в обязательном порядке.
Для создания теплоизоляции, нужно применять натуральные материалы, которые пожаробезопасны и экологически безвредны.

Особенности обустройства мансардного этажа

Установку стропил мансарды нужно выполнять так, чтобы каркас обеспечивал максимальную надежность, позволяющую выдержать вес кровельного пирога. Одновременно стропильная система должна быть легкой, чтобы снизить нагрузку на несущие стены строений.

По этой причине основным материалом для строительства мансардных этажей на сегодня по-прежнему является древесина, соответствующая этим требованиям. Для покрытия крыш в этом случае используют керамическую или металлическую черепицу, ондулин. Эти кровельные материалы позволяют создать надежное покрытие с отличными эксплуатационными характеристиками.

При обустройстве мансардного этажа нужно помнить, что в нем следует обеспечить более высокую степень теплоизоляции по сравнению с другими жилыми помещениями. Одновременно с этим необходимо качественно выполнить гидро- и пароизоляцию.