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.
Разновидности конструкций крыши, преимущества и недостатки
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, стропильная система ломаной мансардной крыши 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. Конструкция таких крыш 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.
Двускатная мансардная крыша
