Мансардный этаж является последним в доме. Для облегчения конструкции и нагрузки, для его строительства используют более легкие материалы. Планировка мансарды может отличаться от нижних этажей. У нее могут быть свои неповторимые окна и внутренняя отделка. Все это возможно осуществить, если правильно составить проект мансарды и провести необходимые вычисления.
Разновидности мансард
Мансардное помещение в собственном доме имеет множество положительных качеств, из которых основным является наличие дополнительной жилой площади. Оборудование чердачных конструкций в мансардное помещение можно провести как в строящемся доме, так и в уже готовом. Для этого необходимо соблюдать требования нормативных документов при строительстве мансарды и составить необходимые чертежи.
Мансарда должна располагаться в пределах несущих стен здания и не превышать это расстояние. Чертежи помещений могут иметь любой вид, в зависимости от назначения помещений. Существует три типа мансардных конструкций:
- С оборудованием отдельного этажа на одном уровне.
- С двухуровневым развитием.
- Со свободным оборудованием этажа.
Исходя из высоты, различают три вида мансарды:
- Полумансарда. При высоте стен до 0.8 метра.
- Мансарда. При высоте фронтальной стены от 0.8 до 1.5 метра.
- Полный этаж. При высоте фронтальной стены от 1.5 метра.
Мансардная крыша и ее элементы
Существует несколько вариантов крыши для оборудования зданий. Они отличаются друг от друга не только формой, но и типом конструкции и делятся на: двух, трех и четырехскатные, ломаные двухскатные, полувальмовые и вальмовые.
Двускатная кровля отличается простотой монтажа и способностью выдерживать высокие нагрузки. Имеет симметричные скаты и треугольный фронтальный вид. При ширине здания до 6 метров скаты могут иметь угол наклона до 45 градусов. Если ширина превышает расстояние 6 метров, то требования нормативных документов разрешают увеличить указанный угол до 60 градусов.
Трех и четырехскатные кровли имеют скаты различных размеров, с разными углами монтажа. Из-за этого их, зачастую, называют асимметричными. Наличие таких деревянных конструкций придаст зданию оригинальности. Но монтаж подобной кровли требует тщательных расчетов и немалых финансовых затрат.
Мансардная ломаная двускатная крыша отличается тем, что ее скаты устанавливаются под разным углом по отношению к основанию. Важным положительным моментом такой крыши является экономичность стропильной конструкции и возможность максимально использовать внутреннюю площадь чердачного помещения.
Полувальмовые и вальмовые крыши являются разновидностями простой двускатной. Они образуют дополнительные скаты с фронтальной части крыши и ее боковых сторон.
Составляющие стропильной системы
Несущие детали стропильной конструкции должны быть прочными. Обычно для них выбирается древесина хвойных пород. Она почти не поддается гниению и проста в обработке, выдерживает резкую смену температуры и обладает небольшим удельным весом. Подготовленный к монтажу материал должен быть обработан огнеупорным раствором и жидкостью для защиты от древесных вредителей и грызунов. Стропильная конструкция включает в себя несколько деревянных и других элементов: стропила, прогоны, мауэрлат, обрешетку, конек, опорную стойку или же подкос, лежень, затяжку и кобылку.
Стропила являются каркасом всей конструкции и устанавливаются на мауэрлат. Стропила соединяются между собой прогонами и крепятся затяжками. Внешняя обрешетка крепится на стропила и на нее монтируется кровельный материал. Кроме внешней обрешетки еще есть внутренняя. Между ними укладывается изоляционный материал. Обрешетки выполняют дополнительную вентиляционную функцию. Скаты объединяются в конек. Лежень устанавливается от фронтальной стены к перекрытию, а на него для придания прочности монтируются подкосы и стойки. Для увеличения длины стропил конструкций применяют кобылки, которые увеличивают свес кровли.
Мауэрлат и его крепежные элементы
Мауэрлатом называется часть стропильной системы, которая держит крышу. Мауэрлат монтируется по всему несущему контуру мансардного этажа и является основой всей стропильной системы. Монтаж деревянных частей мауэрлата проводится непосредственно на армопояс. В таком варианте мауэрлат приобретает большую жесткость. Кроме этого, он служит соединительным элементом между крышей и стенами здания.
Крепежные элементы для мауэрлата должны иметь высокий запас прочности. Чаще всего крепление мауэрлата выполняется с применением резьбовых шпилек, которые с помощью вязальной проволоки крепятся к металлической арматуре, расположенной внутри опалубки. Диаметр шпильки должен быть не менее 10 мм. Длина шпильки должна превышать толщину мауэрлата на 20-30 мм. Отверстие под шпильку необходимо сделать в том месте мауэрлата, на которое не будут опираться стропила, в идеале — по центру между стропилами. При этом шаг отверстий должен быть менее 1 метра. Для этого необходимо перед установкой провести правильный расчет тех мест, которые будут просверливаться под крепежную шпильку.
Расчет ломаной крыши
Мансардная крыша ломаной конструкции является наиболее популярной. Это обусловлено тем, что форма крыши позволяет максимально освободить полезную площадь. На примере такой крыши можно провести вычисления составляющих мансардного уровня. Перед тем, как их провести, необходимо составить проект и чертежи к нему.
Расчет ломаных конструкций проводится по составляющим:
- вычисление площади кровельного покрытия;
- определение углов установки кровли, в соответствие с тем, как они были нанесены на чертежи;
- расчет суммарной массы стройматериалов для оборудования кровли;
- расчет деревянных стропил;
- вычисление габаритов боковых, коньковых стропил;
- определение величины обрешетки;
- выбор утеплителя, подсчет нагрузки у стропильной системы.
Теперь рассмотрим каждый пункт по элементам.
Расчет размеров крыши и углов ее наклона
Для того, чтобы просчитать общую площадь кровли, ее необходимо разбить на фигуры. Для этого необходимо составить чертежи разреза мансардного помещения. В результате получатся трапеции, прямоугольные и треугольные фигуры. Расчеты таких конструкций и чертежи для них очень просты. Площади фигур рассчитываются по отдельности. После этого данные всех фигур складываются в общее значение.
Площадь прямоугольника определяется, как: S = A x B, где А и В — соответственно длина и ширина.
Площадь треугольника вычисляется по формуле: S = (A x h)/2, где А — ширина основания, h — высота треугольника
Площадь трапеции рассчитывается: S = ((A + B)/2) x h, где А и В — соответственно длина нижнего и верхнего основания трапеции, h — высота трапеции.
Углы монтажа скатов ломаных конструкций определяются специальными формулами. Чертежи и расчеты углов установки крыши должны входить в общий проект мансардного этажа.
Угол установки боковых стропил такой крыши колеблется от 55 до 65 градусов, а угол монтажа верхней части кровли составляет около 30 градусов. Выполненные, согласно расчетам чертежи, с указанием размеров, площадей и углов монтажа конструкции, могут быть использованы за основу проекта.
Монтаж мансардных стропил и кровли
Расчет нагрузки и веса материала для оборудования кровли проводится обязательно. От этой величины напрямую зависит сечение стропильных ног, а также расстояние между ними при монтаже. Расчет массы материалов проводится из соотношения на 1 квадратный метр. После этого, зная общую площадь крыши, определяется общая масса кровли. Если в качестве кровельного материала применяется шифер, то ориентировочный вес составит 11-14 кг/кв.м. Для мягкой черепицы этот вес составит 9-16 кг/кв.м, цинковой жести — 3-6 кг/кв.м, керамочерепицы — 50-70 кг/кв.м.
Для выбора сечения и шага монтажа стропил важную роль играет средняя нагрузка. Она должна обеспечить устойчивость всей конструкции при обильных снегопадах и сильных ветрах. Для ломаных деревянных конструкций величина средней нагрузки должна превышать 200 кг/м.п. Для уменьшения нагрузки на крышу применяют поправочный коэффициент. Он применяется при вычислении углов наклона крыши. Если уклон до 20 градусов, то коэффициент составляет 1,5. При угле до 55-65 градусов коэффициент уменьшится до 1,25. Для крыш с уклоном от 65 градусов и выше поправка не применяется. Рассчитывать такие нагрузки проще, когда составлены соответствующие чертежи.
Для вычисления общей нагрузки на здание, кроме массы кровельного материала, определяют массу стропильной конструкции. За основу берут минимальный размер сечения стропил, который составляет 5х10 см, и плотность дерева с влажностью 18 процентов. Масса стропильной системы при таких параметрах будет в пределах 500-600 кг/м.куб.
Из-за разницы в весе кровли будет меняться шаг монтажа стропил. При минимальном сечении 5х10 см шаг установки будет иметь расстояние 80 см, если материалом кровли будет шифер или керамочерепица. При применении в качестве кровли металлочерепицы или ондулина, шаг монтажа стропил составит расстояние в 60 см, а при использовании профнастила — не более 90 см. Зачастую шаг стропил выбирают под размер утеплителя.
Выбор утеплителя и расчет обрешетки
Для утепления кровли мансарды применяют стекловату, пенополиуретан, экструдированный пенополистирол, пенополистирол (пенопласт).
Минвата чаще всего применяется для теплоизоляции крыши мансарды. Она обладает отличными противопожарными показателями, экологически чиста, не подвергается гниению, может принимать нужную форму, обладает легким весом и с ней легко работать. Пенополистирол (пенопласт) и его разновидности имеют высокие теплоизоляционные характеристики, обладают небольшим весом, в результате чего можно увеличить толщину утеплителя.
От материала утеплителя и кровли зависит шаг монтажа обрешетки и ее плотность. Обрешетка выполняется из деревянных элементов. Если кровля будет выполнена из мягкого материала, то в качестве обрешетки применяется фанера. Для полужесткого или жесткого кровельного материала устанавливается обрешетка с шириной доски 20 см и шагом 25-35 см.
Определение размеров боковых и коньковых стропил
Расчет боковых и коньковых стропил проводится по определенным формулам. Для коньковых — это формула равностороннего треугольника:
В = В зат/2cosinus С,
где В — длина конькового стропила;
В зат — длина основания или затяжки;
С — угол наклона стропил у основания.
Предположим, что длина основания около 4 метров, а угол наклона у основания около 30 градусов. Подставив данные в формулу, получим результат:
В = В зат/2cosinus С = 4 / 2х0.86 = 2.3.
Длина коньковых деревянных стропил составляет 2.3 метра.
Для вычисления длины боковых стропил применяется другая формула:
В = (В карн + Н)/cosinus У,
где В — длина бокового стропила;
В карн — длина карниза;
Н — высота опорной стойки;
У — угол наклона стропил.
Возьмем за основу длину карниза 0.5 м, высоту опорной стойки 2.5 метра и угол наклона около 60 градусов. Вставив исходные данные в формулу, проведем вычисление:
В = (В карн + Н)/cosinus У = (0.5 + 2.5)/0.5 = 5.5.
Длина боковых деревянных стропил будет 5.5 метров.
Определение полезной площади мансарды
Прежде, чем начать строительство и оборудование чердачного этажа, необходимо рассчитать его площадь. Расчет жилой площади производится по формуле:
S = A x В + 0.7 х C
S — площадь мансарды;
A — общая площадь помещений с высотой более 2.5 метра;
В — общая площадь помещений с высотой от 1.1 до 2.5 метров;
C — общая площадь помещений с высотой от 0.8 до 1.1 метра;
0.7 — коэффициент поправки. Применяется для более точного определения полезных площадей.
Мансардные окна
Проектирование мансардного помещения обязано иметь раздел, предусматривающий монтаж и оборудование оконных проемов. Оборудование мансардных конструкций окнами проводится между стропилами кровли. Ширина оконного проема должна быть меньше, чем шаг монтажа стропил на 20 см. В местах монтажа окон, для увеличения жесткости, в стропильной конструкции сверху и снизу устанавливаются поперечные брусья. Мансардные наклонные окна пропускают больше света, чем фронтальные на 40-50%. Общая площадь оконных проемов не должна быть выше 13% от общей поверхности крыши. Расстояние от пола до низа и верха оконного проема должно быть на менее 80 см и не более 220 см, соответственно.
Чердачный дымоход и необходимость утепления
Основная функция дымохода — это вывод за пределы здания дыма и предметов горения посредством тяги. Предметы горения содержат в себе разнообразные химические соединения, которые после сгорания при соприкосновении с воздухом окисляются. Окисляясь, они оседают на внутренней поверхности дымохода и со временем его разрушают. В основном, такая реакция происходит от смены температур в холодное время, например, ночью. Чтобы этого не произошло, часть дымохода, которая находится в мансарде и над крышей, оборудуется теплоизоляцией. Для оборудования дымохода применяют керамические трубы или нержавеющую сталь. Чаще всего для постройки дымохода применяют огнеупорный кирпич.
Теплоизоляция дымохода может быть выполнена в разных вариантах. Для этого необходимо применять материалы, которые специально для этого предназначены.
Способы теплоизоляции дымоходов
Основной сложностью при установке дымохода является то, что в процессе эксплуатации он нагревается. Стропильная система состоит из деревянных элементов. При монтаже кровли и стропильной системы необходимо выдержать расстояние между дымоходом и стропильной системой, свести к минимуму передачу тепла на легковоспламеняющиеся элементы крыши.
Чтобы не допустить нагрева деревянных частей, в месте выхода трубы за пределы кровли устанавливают двустороннюю защиту, называемую фартуком. Нижняя его часть крепится по периметру трубы под кровельным материалом. Верхняя половина монтируется также по периметру дымохода поверх кровли. Для монтажа фартука используют оцинкованную сталь.
Теплоизоляция дымоходов выполняется в зависимости от типа дымохода и проводится разными способами.
Если дымоход кирпичный, то на него наносят несколько слоев извести и штукатурки. Для этого по всей площади трубы крепят монтажную сетку, толщиной 2-3 см. Когда сетка установлена, начинают набрызгивать первый слой известковой массы. После застывания раствора проводят набрызгивание второго шара, потом третьего и последующих. После того, как будет достигнута нужная толщина изоляции, штукатурку затирают до ровной поверхности. Если в процессе работ появились трещины, то их необходимо замазать тем же известковым раствором.
Если в качестве дымохода используется асбестовая труба, та на нее сверху ставится защитный кожух, который в диаметре на 5-7 см больше самой трубы. Свободное пространство между трубой и кожухом заполняется шлаковатой, каменной или минеральной ватой и трамбуется.
Таким же способом проводится теплоизоляция дымовой вытяжки, выполненной из нержавеющей стали.
После того, как теплоизоляция дымохода закончена, его можно отделать кирпичом.
Вывод
Чтобы сделать полноценный проект, необходимо правильно рассчитать все элементы и детали мансарды. Если расчет сделан верно, соблюдается технология строительства и требования нормативных документов, то мансардное помещение будет служить долго.
Устройство мансарды дома
