Безраспорная стропильная система мансардной крыши

Мансарда в доме – это всегда интересно, красиво и выгодно. Однако не каждый мастер возьмется выполнять все работы самостоятельно. Причины: незнание технологических тонкостей и сложная стропильная система мансардной крыши. Но построить мансарду самостоятельно можно, главное – хороший проект и трезвая оценка собственных сил, финансовых возможностей. А мы подскажем и расскажем, какие виды стропил бывают, и разберем устройство стропильной системы мансардной крыши различных типов.

Типы мансардных крыш

В большинстве случаев при слове мансарда мы представляем себе скатную крышу с переменным углом наклона, многим она знакома под названием «ломаная». Все это так, но это лишь один из вариантов исполнения мансарды. Вообще мансардой называют чердачное помещение, пространство которого образовано межэтажным перекрытием и поверхностью скатов крыши, наклонные плоскости могут быть задействовано частично или в полной мере. В зависимости от конфигурации крыши существует множество схем, позволяющих вписать комнаты в чердачную часть дома. На рисунке 1 показаны самые популярные и часто используемые в индивидуальном строительстве конструктивные решения.

Рис.1 Расположение мансарды в зависимости от конфигурации крыши

  • а, б – в одном уровне, крыша двускатная классическая;
  • в – в одном уровне, крыша с переменным углом наклона(ломаная);
  • г – в одном уровне, крыша с выносными консолями;
  • д – в двух уровнях, крыша со смещением шипов опирания

Из рисунка видно, что если у ломаной крыши угол наклона верхнего ската и нижнего сделать одинаковым, что вполне реально, то внешне она будет очень схожа с двускатной классической. Однако схема силовой конструкции должна остаться той, которая используется для мансардной крыши, ее общий вид представлен на рис. 2.

Рис. 2 Схема силовой конструкции мансардной крыши

  1. верхний треугольник из стропил, может быть выполнен по типу висящей или наслонной конструкции;
  2. схватка, может выполнять функцию затяжки в конструкции висячих стропил или несущей балки под опорную стойку для наслонных стропил;
  3. боковые части силовой конструкции, которые выполнены в форме прямоугольных треугольников. Наслонные стропильные системы, соединяются между собой посредством схватки.

Виды мансардной крыши

Устройство мансардной кровли может быть разделено на несколько типов:

  • Односкатная. Ее угол наклона, как правило, не больше 40о. Скат создается с подветренной стороны. Чердачный объем у такого строения будет не большой. Его размером можно «играть» только поднимая или опуская угол. Вывод: пространство подойдет только для хранения «нужных вещей».
  • Двускатная. Самый распространенный вид – двускатная кровля. Их вы наверняка видели и очень часто просто гуляя по сельской местности. Практически все дома именно с этим типом крыш. Почему так? Она простая, дешевая, качественная, долговечная. Всего лишь два ската позволяют легко совершить расчеты нагрузок и необходимого материала. Монтаж можно совершить меньше чем за сутки.

Двускатная кровля так же имеет свои недостатки касательно чердачного пространства – неиспользуемая площадь в местах примыкания стропильных ног со стеной. Конечно, в таких местах часто ставят ящики с какими-нибудь вещами, а сам центр чердака обустраивают под жилую комнатушку. Но несмотря на то, что двускатная кровля имеет самое распространенное использование, чердак под нужды жилья занимают крайне редко. Необходимо дополнительное утепление мансардной кровли, ведь зачастую кровельное покрытие на этом типе – волнистый шифер.

  • Четырехскатная кровля. В строительстве она больше известна как «вальмовая». Именно она может подарить вам желанные квадраты. Все дело в ее своеобразной конструкции где скаты играют роль стен. Например, если брать самый распространенный тип – датский вальмовый, то у такой кровли есть небольшие фронтоны с обеих сторон. Их наличие для вас может и не обязательно будет сначала, но потом установка мансардного окна в готовую кровлю принесет дополнительный изыск и ваш обыкновенный дом станет уже шикарным поместьем.

Полувальмовая кровля так же хороша для устройства окон с торцов здания. Обладает все такой же сложной конструкцией, но нижние скаты не позволяют атмосферным осадкам наносить вред фронтонам.

  • Многощипцовая кровля — это объект для творчества. Объемы мансардной крыши для данного типа могут быть любых размеров от самых маленьких до громадных. Советую не пытаться рассчитать все самим, лучше доверьтесь профессионалам. Хоть и придется немного заплатить, зато сможете быть уверенными в надежности вашей крыши не одно десятилетие.

После того как я вам рассказал немного о видах кровель, хотелось бы ответить на следующий вопрос.

Читайте также:  Как сделать навес из профильной трубы своими руками

Стропильная система мансардной крыши: особенности конструкции

Перед возведением мансарды необходим хороший проект. Внешний вид будущей кровли должен гармонировать с общим видом здания. Существует несколько разновидностей конструкции стропильного каркаса, которые зависят от типа кровли, шага стропил и варианта мансардной крыши. Остановив свой выбор на конкретной конфигурации, следует точно знать, из каких конструктивных элементов состоит стропильная система. Она является опорным скелетом кровли, и выдерживает не только ее вес, но и воздействие атмосферных осадков.

Стропильная система мансардной крыши имеет свои особенности конфигурации, которые важно учитывать при планировании и строительстве

Стропильная система мансардной крыши: особенности конструкции

Правильный монтаж стропильной системы обеспечивает ее надежность, функциональность и долговечность.

При создании проекта мансардной крыши следует:

  • выполнить правильный расчет нагрузки на опорные несущие стены и фундамент, не допуская ее превышения;
  • подобрать качественную теплоизоляцию, чтобы избежать неравномерного обогрева помещения;
  • выбрать хорошую звукоизоляцию благодаря правильно подобранному кровельному материалу;
  • подобрать хорошую гидроизоляцию;
  • выбрать легкие по весу облицовочные материалы для отделки мансардного помещения.

Схемы мансардной крыши

Стропильная система мансардной крыши: особенности конструкции

Стропильная система может иметь наклонную или висячую конструкцию. В висячих конструкциях стропила опираются на мауэрлат и коньковый прогон. Для распределения нагрузки на стропила устанавливаются нижние и верхние затяжки. Когда длина ската более 4 м, для предотвращения провисания в нижней части конструкции стропильные ноги подпираются при помощи стоек и подкосов. Главным достоинством такой конструкции является то, что все ее элементы размещаются в неиспользуемых местах мансарды, что создает больше свободного пространства.

Правильный и точный расчет мансардной крыши позволяет получить надёжную и долговечную конструкцию

Существуют проекты мансардных крыш частных домов, где используется оба варианта стропильных систем. Для освобождения свободного пространства элементы каркаса можно сместить в одну из сторон, где они будут использоваться в качестве основы для отделки стен, а ригель подойдет для облицовки потолка. В некоторых архитектурных стилях балки и стойки могут быть использованы в роли элементов декора.

Для обустройства большого карнизного свеса, мансардная крыша выполняется с упором за пределы несущих стен. Здесь не устанавливается мауэрлат. Система монтируется с использованием балок. Обязательно устанавливается подкос, специальные стойки врезаются в балки перекрытия, а стропила закрепляются, используя надежное анкерное соединение и проволочные скрутки.

Стропильная система мансардной крыши: особенности конструкции

Схема стропильной системы мансардной крыши

Полумансарда и ее особенности

Полумансарда – это изначально жилой этаж, который совмещен с крышей. Полумансарда архитектурно выразительна, имеет свои особенности, а также она может быть использована как полноценное помещение.

Наружные торцовые стены имеют высоту не менее полутора метра, также они являются несущими.

По сути, боковые стены данного помещения образованы вертикально расположенной строительной конструктивной системой, а также скатом крыши.

Преимущества и недостатки полумансарды

Возведение мансардного или полумансардного этажа значительно сэкономит денежные затраты, в отличие от возведения полноценного этажа.

К преимуществам полумансардного этажа можно отнести несколько факторов. Существует возможность применения вертикального, то есть торцового полноценного остекления, без применения мансардных окон, которые являются довольно дорогим удовольствием. Также получается использовать пространство данного этажа более рационально, чем в мансардном этаже.

Типичный дом с полумансардой вместо второго этажа

Главным недостатком мансардных и полумансардных этажей является большая теплопотеря через кровельное покрытие. Но этот изъян легко устранить, проведя тщательную работу по устройству теплоизоляции, соблюдая все этапы и используя качественные и проверенные материалы.

Полумансардный этаж также будет стоить дороже, чем устройство мансардного этажа, но дешевле, чем устройство полноценного этажа.

Стропильная система полумансардной кровли

При проектировании каркасной конструкции необходимо учесть будущий наклон кровли. Архитектурные особенности данного строения позволяют сделать высокую крышу, чтобы гармонировать с общим видом всего задания. Также проектируя крышу важно учесть все нагрузки. Она должна выдержать снег, дождь, ветер. При проектировании крыши очень тщательно разрабатывают будущую стропильную систему.

Данная система будет безраспорной, важно, чтобы стропильная нога производила работу на изгиб, не передавая нагрузку на стены. Одна из опор будет закрепленной, но с возможностью вращения, а вторая опора будет подвижной и свободно вращающейся. Важно помнить об устройстве мауэрлата и монтировке конькового прогона, опирающегося на стойки.

Общий вид стропильной системы полумансарды с изгибом кровли

Монтировать безраспорную конструкцию можно по-разному. Опорным брусом подшивается нижняя часть стропила, в этом брусе делается специальный паз для упора в мауэрлат. А в горизонтальной части стропильной ноги делают запил со скосом для опирания на брус.

Этот скос позволит избежать распора, что даст возможность работать стропилу на изгиб. Закрепление происходит при помощи гвоздей, уголков или скоб. На коньковый прогон укладывают верхние концы стропильных ног, и крепят по принципу скользящей опоры. Этот принцип позволяет конструкции при деформациях и изменениях двигаться в определенных, заданных границах.

Также можно использовать более распространенный вариант. Стропила укладывают друг в друга либо в прогон, связывая их между собой зубчатыми пластинами из металла. Верхние части стропил закрепляют болтом. В боковую часть вбивают по гвоздю под определенным углом.

Читайте также:  Как покрыть крышу металлопрофилем своими руками

Более подробная схема полумансардной стропильной системы

Также укрепление делают при помощи металлических пластин или уголков из стали, которые фиксируют стропильную ногу с двух сторон. Не стоит жестко крепить всю конструкцию, иначе вы лишите ее необходимого движения, и из-за этого распорная нагрузка перестанет передаваться на мауэрлат.

Особенности конструкции, и ее прочность

Стропильная конструкция требует скольжения и определенной свободы, иначе вся ее работа будет неверной. Обычно стропильные ноги крепят одним концом принципом скользящей опоры, а вторым на шарнирное соединение. Данный крепеж является самым правильным и эффективным, так как полностью поддерживает всю конструкцию в правильном состоянии, позволяет ей работать верно.

Коньковый прогон необходимо жестко упирать во фронтоны, чтобы предотвратить смещение конструкции из-за неравномерного распределения сил, одних вертикальных стоек для этого будет недостаточно.

Для придания устойчивости всей системе, низ стоек, которые поддерживают прогон, жестко защемляют путем врубки в лежень, а также крепят к перекрытиям. Монтируют также горизонтальную схватку, закрепляя ее гвоздями к стойкам. Данная схватка является предаварийным элементом для всей конструктивной системы и может спасти ситуацию, если нагрузка на кровлю окажется слишком большой и произойдет деформация.

Как построить мансарду – технология строительства

Самым важным при возведении мансардного этажа своими руками является рационально обеспеченное утепление, вентиляция и соблюдение всех технологических процессов с учётом составленного плана помещения. При этом все деревянные части конструкции должны обрабатываться средствами, защищающими их от влаги и возгорания. Чтобы мансардный этаж простоял на протяжении многих лет нужно придерживаться всех норм и условий его возведения:

  • стропильная конструкция должна собираться из бруса толщиной не менее 25 на 25 см. Такие параметры обусловлены дальнейшим сооружением теплоизоляции, которая укладывается в пространстве между стропилами и имеет толщину не менее 20 см;
  • материал для утепления должен сохранять свои параметры при воздействии влаги и других внешних факторов. Оптимальным считается использование полистирола, из-за того, что рулонные материалы, такие как минеральная вата, напитывают воду, увеличивая нагрузку на основную конструкцию;
  • между теплоизоляционным слоем и кровлей необходимо сделать качественную вентиляцию;
  • также не меньшую важность имеет качественная пароизоляция;
  • по внешней стороне стропильной конструкции обустраивается гидроизоляция и дополнительный звукоизоляционный слой.

Разновидности крыш мансардного типа

Мансардный этаж может быть обустроен на любом типе крыши, включая комбинированные конструкции и двухскатные мансарды своими руками. Единственным исключением можно назвать плоскую крышу.

Односкатные крыши

Односкатная мансардная крыша дома выглядит довольно нестандартно. Отсутствие конька и соответствующих тонкостей его исполнения во многом упрощает монтажные работы. На противоположных стенах разной высоты укладывают мауэрлат, на который укладывают балки. За счет этой разницы образуется угол наклона ската. Чтобы на кровле не скапливался снег, рекомендуется формировать наклон 35-45 градусов. В противном случае несущие балки необходимо усиливать и устанавливать дополнительные опоры, что приведет к уменьшению жилой площади мансардного этажа.

Разновидности крыш мансардного типа

Здания с односкатной мансардной крышей имеют нестандартный внешний вид из-за большого окна, которое чаще всего располагают в высокой стене.

Но существует один нюанс, такая крыша будет менее затратной при небольшом расстоянии между противоположными стенами, не больше 4,5 метров. В этом случае достаточно уложить стандартные брусья на стены и не выставлять подпорки.

Мансарда из каркасных модулей

Мансардная крыша стропильная система которой подразумевает вариант каркасных модулей намного проще предыдущей. На перекрытие монтируются не группы отдельных опор, а готовые блочные модули боковых стен будущего помещения мансарды. Подобные конструкции мансардных крыш, их стропильной системы позволяют работать не на высоте, а внизу, просчитывая и промеряя каждый шаг. Поэтапный процесс такой:

  1. Заранее сделать по проекту стенки мансарды, причем продольные брусья выполняют роль прогонных и лежневых элементов. Вместе со стойками эти элементы разложить на ровной площадке и отметить угольниками гнезда под опорные точки боковых стен – сделать по ним пропилы.
  2. На стойках выбрать шип.
  3. Соединить продольный брус со стойками вертикального направления и получается модуль рамы (двойной). Это будущие стенки мансарды.
  4. Поднять рамы наверх и установить на место. Временно закрепить установленные рамы распорками и затем прикрутить скобами.
  5. Выбрать на краях балок гнезда для монтажа нижнего ряда стропил, при необходимости, доработать гнезда стамеской.
  6. Верхний стропильный ярус выполняется на земле, для чего предварительно заготовки подгоняются к нужным элементам.
  7. Основание верхнего треугольника мансардной конструкции является растяжкой, при этом длина его равна расстоянию между установленными плоскостями (вертикальными) уже смонтированных рам.
  8. По краям растяжки выбрать гнезда, а на нижних пятках – шипы.
  9. Собрать стропила для мансарды верхнего яруса, для дополнительного закрепления смонтировать ригель, а узел конька усилить деревянной накладкой треугольной формы.
  10. Предварительное изготовление стропильных ног на мансарду, позволит избежать работ на высоте. Выпилить нужно только верхний скос, опираемый на верхнюю стойку стеновой панели и на растяжку верхних стропильных ферм.
  11. Примерить нижнюю стропильную часть к торцу, отметить зону формы шипа на нижней пятке, выпилить шипы по сделанному чертежу.
Мансарда из каркасных модулей

Теперь остается только перебраться наверх и поднять все стропила. Установить сначала фермы, закрепив их на верхнюю обвязку стенок, а затем устанавливают нижнюю часть, прикрепляя к перекрытиям (балкам) скобами. Получается вполне комфортный этаж, стропильную систему для которого собирали на земле. Для облегчения понимания задачи строительства мансардной кровли, модульной стропильной системы, смотрите видео. Все остальные этапы выполняются по стандартной схеме обычной двускатной конструкции, выше приведена мансарда и стропильная система.

Читайте также:  Как построить гараж из профнастила профлиста

Как рассчитать крышу ломанного типа

Шаг между стропилами часто определяется шириной утеплителя – такое решение позволяет сэкономить на рулонных материалах, и расстояние между стропилами выбирается на 2-3 см меньше ширины материала утеплителя. Например, при ширине плиты минеральной ваты в 60 см расстояние между соседними стойками должно быть 57-58 см.

Точки креплений в ломаной крыше

Как рассчитать крышу ломанного типа

Доски стропильных ног также рассчитываются по ширине, исходя из параметров утеплителя. Для вентиляции слоев теплоизоляции нужно обеспечить вентиляционный просвет 20-30 мм, иначе накапливающийся конденсат вызовет гниение древесины, а затем – и порчу утеплителя. Для условий средней полосы толщина утеплителя может быть не больше 230-250 мм, поэтому минимальная ширина стропильных ног — 230 мм при толщине доски ≥ 50 мм. Чем больше ветровые, температурные и снеговые нагрузки в регионе, тем толще следует делать стропила.

Ломаная крыша мансарды

Рекомендуем: Для экономии пиломатериалов утеплитель можно укладывать в двух направлениях: вдоль и поперек стропил, сделав между слоями тонкую и редкую обрешетку. При минимальной толщине плиты базальтовой ваты 100 мм можно использовать доску 50 х 150 мм, оставив на вентиляционный зазор 50 мм.

Как рассчитать крышу ломанного типа

Этапы установки

Если вы хотите ограничить расходы на строительство, оптимальный вариант для вас — двухскатная крыша с жилой мансардой. Своими руками ее можно соорудить за пару недель, а небольшая профессиональная бригада справится за считанные дни. Возведение следует начинать с монтажа нижних балок, без которых можно обойтись лишь в том случае, если присутствует деревянное перекрытие. Следующим этапом является установка стоек, их крепят с помощью скоб или шипов и подпирают временными раскосами для большей устойчивости, ведь они станут «скелетом» мансарды. Далее начинается установка мауэрлата, на который крепятся стропильные ноги. В качестве стропил можно использовать только прямые доски, без сучков.

Этапы установки

Этапы установки

В первую очередь налаживают стропильные ноги у фронтонов, а потом уже по всей длине стен с шагом 60-120 см, в зависимости от ширины утеплителя и веса кровельного материла. Заключительной частью работ должна стать установка гидроизоляции, пароизоляции, обрешетки, контробрешетки. Если двухскатная крыша с мансардой будет использоваться в качестве жилья, ее необходимо утеплить с помощью минеральной ваты на базальтовой основе, эковаты или пенопласта. В конце фронтоны и свесы обшиваются любым пиломатериалом, а поверхность крыши покрывается металлочерпицей, ондулином или еврошифером. Вот так, затратив минимум средств, вы сможете своими руками в полтора раза увеличить жилую площадь своего дома, сделав его комфортным и привлекательным!

Этапы установки

Этапы установки

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 ломанный тип крыши, скаты которой меняют уклон, ее верхние стропила имеют острый угол 30 градусов, а нижние – 60 градусов.

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

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