Изготовление мансардной крыши своими руками. Стропильная система двускатной мансардной крыши своими руками

Строительство мансард в последнее время побило все рекорды популярности – стоимость жилья растет, а мансарда позволяет получить дополнительную жилую площадь с минимальными капиталовложениями. Однако устройство подобной крыши имеет свою специфику и нюансы, которые следует учитывать, чтобы получить ожидаемый результат. В этой статье мы подробно рассмотрим все тонкости возведения мансарды своими руками.

Начинать строительство мансарды необходимо с создания плана и оценки состояния несущих конструкций. В некоторых случаях фундамент не справится с дополнительной нагрузкой, например, если вы решили построить мансарду на старом доме. Чтобы основание не ушло в землю и не дало трещины, необходимо провести исследование и при необходимости укрепить фундамент.

Второй вопрос, который следует решить – определиться с типом конструкции будущей мансарды. Это значит выбрать форму крыши и материал отделки. От этого будет зависеть не только внешний вид фасада, но и размеры внутреннего пространства.

Составление проекта

Этап проектирования, с которого и должно начинаться любое серьезное строительство, является основополагающим для всей дальнейшей работы. От точности расчетов зависит не только конечный результат, но также экономия на стройматериалах и личном времени. Лучше сразу отнестись к созданию проекта мансарды серьезно, чтобы потом не тратить средства на исправление собственных ошибок.

Прежде всего необходимо проанализировать специфику планировки здания, на котором будет пристраиваться мансарда. Анализ должен включать размеры стен будущей конструкции, форму крыши, материалы отделки, расположение окон, дверей, балкона, лестницы и т.д. Важно учесть каждую мелочь, вплоть до того, какие розетки вы будете устанавливать и какие приборы к ним будут подключены.

Помочь в составлении плана мансарды может соответствующий СНиП, где подробно изложены нормативы и требования к строительству. Например, линия стыковки крыши и стены фасада должна находиться не меньше чем в 150 см от пола чердака.

Чему следует уделить особое внимание при создании проекта мансарды:

Данные пункты должны лечь в основу проекта мансарды, и если вы их обозначите, работать будет значительно проще. Если вы никогда не занимались подобной работой, рекомендуем ознакомиться с проектами мансард на сайтах компаний-застройщиков или частных фирм, чтобы не упустить какую-нибудь важную деталь.

Расчет стропил

Расчет стропильной системы крыши должен быть выполнен очень точно и со знанием дела, поскольку от него зависит, выдержат ли несущие стены нагрузку мансарды. В зависимости от угла наклона стропил и конфигурации крыши нагрузка изменяется. Если вы сомневаетесь в мощности стен, их лучше сразу укрепить или выбрать не слишком тяжелую конструкцию кровли.

Установленные строительные нормы помогут выполнить инженерный расчет стропильной системы:

Самым распространенным вариантом крыши для мансарды является двускатная ломаная кровля, однако в этом случае нагрузка на стены будет значительно больше, чем, скажем, у односкатной конструкции. Но преимущество ломаной кровли в том, что она обеспечивает максимально возможную полезную площадь мансарды. Вне зависимости от выбранного типа крыши необходимо создать мощный каркас с достаточным количеством несущих опор, способных выдерживать вертикальную и горизонтальную нагрузку.

Особенности конструкции

Если вы хотите построить мансарду на старом доме, перед этим потребуется демонтировать старую кровлю. После демонтажа можно приступать к установке несущих элементов конструкции – мауэрлата.

Мауэрлат для мансарды

Для фиксации мауэрлата специалисты рекомендуют использовать анкерные болты диаметром не меньше 12 мм и закреплять их в слое железобетона. Перед установкой анкера загните его конец так, чтобы получился крюк – так вы предохраните крепеж от случайного выдергивания.

Профессиональные проектировщики делают детальный чертеж мансарды, где точки крепления мауэрлата к стене выведены отдельно. Там же обычно указывают необходимое количество анкеров и их размеры. Шаг установки болтов может составлять от 100 до 150 см.

Мауэрлат – это мощный брус с сечением 150х150 или 200х200, размещенный в точке схождения крыши и несущей стены дома. Для обустройства двускатной кровли необходимо установить два бруса, а для 4-х скатной понадобится, как вы уже догадались, 4 бруса.

Крепежные элементы мауэрлата должны располагаться между брусьями стропил, чтобы в нем не было чересчур много врезок, которые могут негативно отразиться на несущей способности. К примеру, если построить мансарду своими руками со стропилами, расположенными в метре друг от друга, то анкера должны тоже идти с шагом в метр, но со смещением в 50 см, чтобы встать как раз между стропилами.

Полезный совет: для крепления мауэрлата всегда используйте только оцинкованные болты, чтобы не допустить появления ржавчины.

Устанавливайте опорный брус на слой гидроизоляционного материала. Это может быть обычный рубероид, полиэтиленовая пленка или современная водонепроницаемая мембрана. Если вы делаете мансарду в кирпичном доме, анкера можно поставить в момент возведения несущих стен. Чтобы зафиксировать брус в мауэрлате, просверлите отверстия диаметром, равным диаметру шпилек, а когда брус встанет на место, закрепите его гайками.

Стропильная система

Мауэрлат является основой стропильной системы, а она, в свою очередь – «скелетом» кровли. Эта несущая конструкция должна выдерживать вес всего кровельного пирога и внешних нагрузок – ветра, снега, воды и т.д. Требования к стропильным системам описаны в СНиП в зависимости от типа крыши и климатических условий региона.

Для обустройства стропильной системы вам понадобятся обычные инструменты, которые есть у каждого хозяина – молоток, топор, ножовка, уровень, строительный степлер, отвес, рулетка. Чтобы построить мансарду из бруса и быть уверенным в ее долговечности, выбирайте крепкие изделия без дефектов с сечением 100х100 мм для стоек и стропильные доски с подходящим сечением. Из крепежей понадобятся гвозди 100-120 мм, мощные металлические скобы и противогрибковый состав для обработки деревянных элементов. По-хорошему все брусья и доски следует обработать дезинфицирующими и антипиренными составами. Самые качественные стропила получаются из сосны и лиственницы. Влажность материала должна составлять не больше 22%.

Стропила могут быть наклонными и висячими. Наклонные элементы одним концом упираются в несущую стену, а другим – в прогон или стойку. Висячие позволяют организовать небольшой навес ската кровли над стеной дома, обеспечивая таким образом дополнительную защиту от влаги и холода. Соединяются стропила на коньке крыши внахлест или накладными плашками.

Важно: Стойки стропил прикрепляют на мауэрлат в случае использования деревянных балок перекрытия, а если строительство ведется на железобетонной плите, стойки можно ставить в любой точке.

Во время строительства мансардной крыши очень важно правильно организовать систему диагональных связей и подкосов. Чтобы элементы со временем не прогнулись, необходимо установить горизонтальный ригель. Для очень широких построек рекомендуется ставить висячие стропила, стягиваемые затяжкой.

В некоторых случаях для возведения стропильного «скелета» используют не только деревянные, но и металлические элементы, однако разница коэффициентов теплопроводности материалов может привести к деформациям. Кроме того, металлические детали нуждаются в дополнительной гидроизоляции.

Монтаж кровли

Каждому типу кровли свойственная своя технология монтажа, но есть общие моменты, требующие особого внимания. Так, ендовы, вне зависимости от кровельного материала сделать труднее, чем провести укладку покрытия, а с примыканиями могут возникнуть дополнительные проблемы. Поэтому важно четко следовать инструкции монтажа, чтобы в будущем места примыкания к трубам или стенам не доставляли неприятностей.

Как построить мансарду:

Видео о том, как построить мансарду своими руками, позволит вам лучше понять весь процесс:

Теплоизоляция мансарды

Отдельно хотелось бы остановиться на теплоизоляции мансарды. Утепление мансардного помещения состоит из трех этапов: защита пола, фронтонов и потолка. Для всех поверхностей можно использовать один утеплитель, главное, чтобы он был устойчив к воздействию влаги, обладал низкой теплопроводностью, не горел и был экологически чистым. Под эти требования попадает много современных материалов различной стоимости. Из самых недорогих можно выделить пенопласт, пенополистирольные плиты, минеральную вату. Плиты ДВП можно использовать для мансарды, расположенной над баней.

Рассмотрим наиболее популярные утеплители для мансард:

Стекловата – разновидность минераловатных утеплителей и один из самых бюджетных вариантов, однако монтаж этого материала довольно специфический. Особенно сложно работать со стекловатой при утеплении потолков, поскольку она выделяет много пыли, вызывающей раздражение. Работу следует проводить в защитном костюме, покрывающем все тело, очках, перчатках и респираторе. Несмотря на соблазнительно низкую цену, многие отдают предпочтение другим материалам, например, пенопласту.
Пенопласт – традиционный утеплитель, используемый в различных сферах строительства. С ним легко работать, он хорошо удерживает тепло, не впитывает влагу и прослужит не меньше 10 лет. Единственный недостаток – при пожаре пенопласт плавится и выделяет токсичный дым, опасный для здоровья.
Пенополистирол – более прочный по сравнению с пенопластом, отличается высокой паропроницаемостью и долговечностью. Пенополистирол можно использовать для утепления помещений с высокой влажностью. Он не горит и не выделяет токсичных веществ, поэтому считается одним из лучших бюджетных утеплителей для жилых помещений.
ДВП – оптимальный вариант утеплителя мансарды над баней. Материал обладает прекрасной звукоизоляцией, низкой теплопроводностью, не деформируется. С его помощью можно быстро выровнять поверхность для укладки финишного покрытия.

Мы рассказали, как правильно построить мансарду, используя наиболее экономичные материалы и проверенные способы монтажа. Внутренняя отделка осуществляется точно так же, как и в остальных помещениях дома. Вы можете оклеить стены обоями, покрасить краской, застелить пол ламинатом или уложить теплый ковер.

Мансарда, позволяющая эффективно использовать площадь перекрытия частного дома, - конструкция достаточно сложная. Как правило, домовладельцы поручают ее строительство опытным мастерам – кровельщикам. Но если вы дока в плотницком деле и не боитесь трудностей, то наверняка сможете справиться с задачей самостоятельно. Первый шаг – получение теоретических знаний о том, как мансардная крыша рассчитывается и строится своими руками по индивидуальным чертежам. Эту информацию, изложенную в виде пошагового руководства, вы найдете в данной статье.

Выбор конструкции кровли

Для устройства мансардного этажа вместо обычного чердака подойдут следующие типы крыш (изображены ниже на схеме):

обычная двускатная с уклоном 45° и больше (крутая);
ломаная кровля;
четырехскатная полувальмовая.

Примечание. Как видно из схемы, различные полувальмовые покрытия – это усложненные двускатные кровли, так что рассматривать их отдельно нет смысла. В плане дизайна интерес представляет многощипцовая конструкция, показанная на фото, но для ее возведения нужен приличный опыт.

Двускатная мансардная крыша наиболее проста в исполнении и экономична в плане расхода материалов. Но за это придется расплачиваться меньшей полезной площадью и наклонными стенами пристроенного этажа, не позволяющими разместить высокую мебель. Это не станет проблемой, если в мансарде планируется обустроить спальню - кровати спокойно встанут около продольных стен. Другой способ решить вопрос – приподнять стропильную систему на необходимую высоту, как показано ниже на чертеже.

Кровля с ломаными формами - наиболее популярный вариант, поскольку позволяет сделать наверху полноценные жилые комнаты. Если не предусматривать на ее склонах выступающие окна, то по технологии монтажа такая крыша ненамного сложнее двускатной, хотя расход стройматериалов увеличится. Чтобы упростить вам выбор, предлагаем рассмотреть и сравнить 3 самых распространенных варианта мансардной надстройки для частного дома стандартных размеров 6 х 6 м:

Крутая кровля с двумя скатами, наклоненными под углом 45°.
Ломаная конструкция, где нижние стропила наклонены под углом 60°, а верхние – 30°.
То же, что вариант 1, только фермы подняты на высоту 60 см, а стропильные ноги стоят под углом 37,5°.

Все три сооружения мы для удобства изобразили на одном чертеже, который можно взять за основу для будущего строительства.

Примечание. В качестве основного стройматериала для изготовления стропил и других элементов каркаса взята доска поперечным сечением 50 х 150 мм.

Чтобы выбрать лучший из трех вариантов, предлагаем изучить сравнительную таблицу, где представлены параметры мансардных помещений из расчета на 1 погонный метр длины здания.

Зная длину кровельных скатов, указанный в табличке, можно приблизительно прикинуть расход стройматериалов для каркаса, покрытия и утепления. Следующая таблица дает возможность оценить общую площадь комнат второго этажа при реализации всех 3 решений в частных домах с различными размерами.

Расчет стропильной системы

Стропила мансарды, построенной своими руками, должны в течение всего срока эксплуатации выдерживать такие нагрузки:

собственный вес;
массу кровельного покрытия и утеплителя;
максимальные для данной местности порывы ветра;
давление снегового покрова.

Справка. При уклоне кровли более 45° снег на ней практически не задерживается, а при 60° и вовсе не учитывается при вычислениях. Зато возрастает ветровое давление из-за высоты конструкции и ее положения, близкого к вертикальному.

Результатом расчетов должны стать 2 параметра – сечение стропил с балками (иначе – затяжками) и шаг их установки. Ошибочно думать, что размеры деревянных брусьев крыши растут вместе с нагрузками на нее. Максимальная жесткость конструкции достигается за счет применения стропильных ферм из бревен диаметром 120-200 мм либо пиломатериалов толщиной от 40 до 200 мм, устанавливаемых с шагом 50-120 см. Если вы не являетесь инженером – строителем, точнее определить эти значения не сможете, поскольку методика довольно сложная.

Онлайн-калькуляторы, размещенные в интернете, вопрос не решают, потому что их расчеты все равно нужно проверять. Выход такой: воспользуйтесь готовыми данными, которые давно посчитаны. Для этого вам потребуется таблица №1, где приведены сечения стропильных ног при различной длине и нагрузке:

Методику вычислений поясним на примере. Предположим, что снеговая нагрузка на плоскую поверхность (проекцию скатной крыши) в вашей местности составляет 100 кг/м², уклон равен 60°, длина пролета – 4,5 м (до подкоса), шаг стропил – 120 см. Кровельное покрытие – шифер. Считаем:

Реальный вес снегового покрова: 100 х 0,32 = 32 кг/м². Коэффициент уклона 0,32 взят из таблицы №2, представленной ниже.
Удельный вес шиферного покрытия с обычным профилем равен 25 кг/м².
Общий удельный вес – 32 + 25 = 60 кг/м².
Вычисляем удельный вес на 1 погонный метр стропил, умножив 60 кг/м² на шаг установки 1,2 м. Получаем 72 кг.
Возвращаемся к таблице №1 и подбираем сечение бруса по длине пролета. Принимаем нагрузку 100 кг на 1 м. п. стропила (с запасом). Подходит бревно диаметром 140 мм, доска 40 х 200 мм и остальные материалы, чьи размеры находятся в той же горизонтальной строке.

Справка. При монтаже ломаной мансардной крыши используется 2 вида стропил – наслонные и висячие. На двускатной кровле применяются только висячие, в чем между ними разница, отражено на схеме.

Правильно определить интервал установки стропильных ферм вам поможет последняя таблица №3:

Предложенная методика подойдет для небольших домиков прямоугольной формы размерами 6 х 6 м. Чтобы построить мансардную крышу на большом коттедже, за расчетами настоятельно рекомендуется обратиться к специалистам – проектировщикам.

Изготовление каркаса

Упрощенный способ, представленный ниже, предполагает устройство мансардной ломаной крыши в 2 этапа: сборка стропильных ферм на земле и последующий монтаж на готовые стены брусового или бревенчатого дома. Конструктивным материалом выступают доски сечением 15 х 5 и 10 х 5 см стандартной длиной 6 м.

Начало сборки — формирование верхнего пояса стропильной системы

Пошагово технология выглядит так:

Заготовьте балки нижнего пояса фермы с учетом кровельных свесов 25-27 см с каждой стороны. Если длины бруса не хватает, его нужно нарастить с помощью накладки того же сечения, прибитой гвоздями.
Уложите балку на землю и прикрепите к ней уголками вертикальные стойки, образующие стены мансардного помещения. Установите потолочную балку и подпорку для конька (бабку), после чего приставьте к ней и углам каркаса две доски висячих стропил для разметки, как это сделано на фото.
Отрежьте элементы по месту и закрепите их. Из оставшихся частей досок таким же образом сделайте наслонные (нижние) стропильные ноги и прибейте их к каркасу. Ферма готова.
Изготовьте остальные фермы по той же методике.

Совет. Как правило, на лицевых фронтонах предусматриваются окна либо двери на балкон. Стойки и пояса для их монтажа тоже удобно делать на земле, как и обшивать проемы вагонкой.

Как быстро и аккуратно собрать стропила для мансарды, рассказывается в видеоролике:

Готовые каркасы поднимаются на стены и поочередно закрепляются на своих местах, начиная от первого фронтона. Чтобы он не упал, установите распорки и прибейте их к стенам бревенчатого дома. Вторая и последующие фермы ставятся в проектное положение и соединяются друг с другом досками.

После расстановки стропила необходимо закрепить к стенам следующими способами:

скобами ко второму сверху венцу бревен или брусьев;
на стальных уголках и оцинкованных саморезах, как изображено на фото.

Примечание. Установка на кирпичные и другие капитальные стены выполняется посредством мауэрлата – деревянного бруса, уложенного на несущие конструкции по всему периметру здания. В свою очередь, мауэрлат монтируется на шпильках или анкерных болтах, а между ним и каменной стенкой устраивается гидроизоляционный слой из рубероида. Монтажный узел выглядит так:

Следующий шаг – укладка поверх стропильной системы диффузионной мембраны – пленки, защищающей от ветра и осадков, но пропускающей наружу водяные пары из утеплителя. Раскатайте в нижней части крыши первое полотно и закрепите его к доскам степлером, следующее кладите с напуском 10-15 см. Когда перекроете всю кровлю, прибейте доски обрешетки. Подробнее монтаж показан на видео:

Сверху на обрешетку настилается кровельное покрытие – шифер, металлочерепица и так далее. Технология укладки и крепежа зависит от выбранного материала.

Утепление мансарды

Поскольку мансардное помещение планируется как жилое, его следует хорошо утеплить. Из теплоизоляционных материалов с деревом лучше всего «дружит» минеральная вата, потому что пропускает влагу и позволяет ему «дышать». Толщина слоя – не менее 150 мм, а в северных регионах – до 300 мм. Утепление производится в таком порядке:

Нарежьте плиты минваты и вставьте их враспор между стропилами.
Для изоляции фронтонов прибейте дополнительные стойки и таким же образом заложите между ними утеплитель.
Если ширины стропильных ног недостаточно для создания теплоизоляции нужной толщины, после укладки первого слоя приколотите к ним горизонтальные бруски контробрешетки. Между ними вставляйте плиты второго слоя.
Укройте утеплитель изнутри пароизоляционной пленкой, укладывая ее с нахлестом 15 см и проклеиванием стыков алюминиевым скотчем.
Прибейте сверху планки обрешетки для облицовки гипсокартоном или другим отделочным материалом.

Важный момент. При закладке утеплителя проследите, чтобы между ним и ветрозащитной мембраной оставался вентиляционный продух 3-5 см. Через него будет удаляться влага, образующаяся в минеральной вате из-за возникновения точки росы.

Наглядно процесс теплоизоляции мансарды показан в очередном видео:

Заключение

Строительство мансардной крыши – дело трудоемкое и в одиночку вам его не одолеть. Большинство работ нужно выполнять с помощником, а для подъема стропильных ферм потребуется 3 человека. Также успех вашего мероприятия во многом зависит от правильности первоначальных расчетов. Если методика вычислений приводит вас в замешательство, а толковых инженеров поблизости нет, посоветуйтесь с опытными мастерами – кровельщиками, в чьей компетенции нет сомнений. Они подскажут верное решение и, возможно, поведают о подробностях монтажа подобных систем.

Преимуществом такой кровли является красивый дизайн и оригинальность.

Недостатком служит то, что такая крыша стоит намного дороже и имеет сложную форму, которая требует скрупулезного расчета.

Ломаная двускатная. Скаты такой мансардной конструкции имеют две части, расположенные под разными углами наклона.

Преимуществом ломаной кровли является то, что в этом варианте можно использовать чердачное помещение под мансарду с максимальной отдачей. Кроме этого, является наиболее экономичной.

Полувальмовая. Один из видов двускатной кровли. Характерностью является два ската (вальма) над фронтальной частью кровли.
Вальмовая. Представляет собой трапециевидные скаты с обеих сторон длинной крыши и треугольные скаты с обеих сторон короткой.

Преимуществом полувальмовой и вальмовой крыш является то, что они, благодаря отсутствию фронтонов, способны нести значительные нагрузки. Они имеют низкую парусность. Стропильная система таких крыш дает возможность монтировать свес значительных габаритов, который будет служить защитой от атмосферных явлений. более прочная.

Недостатком является сложность при монтаже. Вальмы уменьшают общее пространство мансарды. Вальмовые и полувальмовые крыши требуют наличия окон, которым надо уделить особое внимание еще на этапе проектирования. Окна, расположенные в самом скате, проще в изготовлении и монтаже, но должны быть закрыты при атмосферных осадках. Вертикальные оконные проемы намного удобнее, но их оборудование и монтаж намного сложнее.

Проектирование стропильной системы для вальмовой крыши

Материал для стропильной системы

Материалы, которые используют для изготовления несущих элементов конструкции, должны быть прочны, выдерживать перепады температур, иметь небольшой удельный вес и обладать стойкостью к влаге. Наиболее приемлемым материалом является древесина. Под изготовление конструкции выбирают хвойные породы с высокой прочностью и минимально поддающиеся гниению. Такими могут быть лиственница, сосна или ель. Готовый брус необходимо обработать антисептиком и огнеупорным материалом. Также, стропильная система крыши может быть изготовлена из клееного бруса, но это повлечет увеличение длины прогона.

Стропильная система может изготавливаться из легких металлических конструкций. Такой вариант крыши легко монтируется, прост в эксплуатации и уходе, но стоит значительно дороже.

Основные элементы стропильной системы

Основой, на которую монтируют внутреннюю и внешнюю обшивку чердачного помещения, является стропильная конструкция. Часто встречаются случаи, когда внутреннее пространство между кровлей и обшивкой служит для прокладки разного рода коммуникаций.

Конструкция состоит из следующих частей:

Стропила. Являются одним из главных элементов каркаса всей конструкции. От их формы и количества зависит угол наклона ската, схема, устойчивость и прочность конструкции.
Прогоны. Предназначены для соединения стропил.
Мауэрлат. На него монтируются стропила. Выполняет функции фундамента для всей мансардной конструкции, равномерно распределяя нагрузку на здание по всему своему периметру.
Обрешетка. Обшивочный материал, монтируемый на стропила, на который крепится кровля. Кроме этого, увеличивает жесткость всей конструкции.
Конек. Место верхнего крепления скатов мансардной кровли.
Опорная стойка, подкос. Распорные элементы, которые укрепляют стропила.
Лежень. Брус между фронтальной стеной и перекрытием. Монтируется параллельно коньку. Служит основой для крепления подкосов и стоек. Придает прочности и устойчивости стропилам.
Затяжка. Крепежная деталь, предназначенная для фиксации стропил.
Кобылки. Кусок бруса, который удлиняет стропилы, чтобы сделать свес крыш необходимой длины.
Свес крыш. Нижняя часть кровли, которая выходит за стены. Предназначена для предохранения стен и фундамента от воздействия атмосферных осадков.

Ломаная мансардная конструкция и ее расчет

Мансарда с ломаной крышей является наиболее используемой, так как площадь под кровлей можно использовать с максимальной пользой. Эталонной считается схема, в разрезе которой находятся элементарные фигуры: прямоугольник – по центру, равносторонний треугольник – вверху, два прямоугольных треугольника по бокам. Чертежи такой конструкции просты в расчетах. Общая схема и отдельные чертежи перед началом расчетов наносят на бумагу.

Ломаная крыша рассчитывается по элементам:

расчет угла, под которым будет установлена кровля;
определение размеров коньковых и боковых стропил, а так же элементов для их усиления;
вычисление размеров обрешетки;
расчет площадей скатов;
определение массы материалов, необходимых для кровли;
вычисление нагрузки и массы утеплителя;
установление необходимой дистанции между стропилами.

Важно! Угол, под которым устанавливается кровля, должен находится в пределах 30 градусов в ее верхней части и 60 градусов – для боковых стропил.

Длина боковых стропил вычисляется по формуле. Имеем исходные данные: 0.5 м – карниз крыши, 2.5 м – высота опоры, 60 градусов – угол наклона. Применяем формулу вычисления гипотенузы прямоугольного треугольника.

L = карниз + высота / cosinus 60 = 0.5 + 2.5 / 0.5 = 5.5 метра.

Длина для коньковых стропил вычисляется по формуле для равностороннего треугольника. Допустим, что основание или же затяжка составляет 4 метра, углы А у основания соответствуют углу наклона коньковых стропил, что составляет 30 градусов, в вершине треугольника угол развала составляет 120 градусов.

L = затяжка / 2cosinus А = 4 / 2х0.86 = 2.3 метра.

Для монтажа ломаной мансардной конструкции выбираются минимально допустимые размеры сечения для стропил: 50 х 100 мм. Для определения веса стропильного материала выбирают среднюю величину плотности дерева при влажности 18 процентов. Это составит 0.5 тонны на куб.м.

Плотность и шаг обрешетки зависит от материала кровли. Для мягкой кровли монтируется фанерная обрешетка по всей поверхности стропил. Для полужесткой и жесткой кровли больших размеров ставится уплотненная или редкая обрешетка. Под полужесткую кровлю большого размера необходимо стелить сплошной слой обрешетки. В основном, обрешетка монтируется через каждые 25-35 см. Ширина доски около 25 см.

Для расчета площади, конструкция делится на геометрические фигуры. Их площади считаются отдельно каждая, потом все данные суммируются. Для ломаной мансардной конструкции площадь делится на 4 части: 2 боковые, 2 коньковые. Вычисляют площадь каждой, увеличивают в 2 раза и потом все складывают.

Вычисление веса кровли является обязательным элементом. Примерный вес 1 кв.м. кровли может составлять: шифер – от 11 до 14 кг, мягкая черепица – от 9 до 16 кг, оцинкованная жесть – от 3 до 6 кг, керамочерепица – от 50 до 70 кг.

Средняя нагрузка для ломаной кровли должна составлять не менее 200 кг на метр погонный. Это обеспечит сдерживание снеговой нагрузки и ветра на всю конструкцию. Кроме этого, существуют коэффициенты поправки, которые зависят от наклона конструкции: до 25 градусов коэффициент равен 1, от 25 до 60 градусов – 1.025, от 60 градусов и выше – отсутствует.

Дистанция между стропилами устанавливается разной, в зависимости от покрытия кровли. Если стропилы изготовлены с сечением 50х150 мм, то примерный шаг между ними может составлять:

для керамочерепицы, шифера, ондулина – 80 см;
для металлочерепицы – 60 см;
для профнастила – 90 см.

Мансарда в частном доме – идеальное решение по расширению жилой или полезной хозяйственной площади без достройки верхнего этажа. Обустройство мансарды в чердачном пространстве – это оригинальный и новый экстерьер дома, экономия энергии через уменьшение тепловых потерь в крыше, и увеличение жилой площади. Но большие размеры дома – не повод начинать работу по обустройству мансарды: нужно иметь фундамент с достаточным запасом прочности по весовой нагрузке, так как уже готовое чердачное помещение придется основательно переделывать.

Особенности мансарды

Основное, чем отличается мансарда от обычных помещений – в ней почти нет стен в привычном понимании, так как стенами служит доработанная стропильная система, сконструированная из множества наклонных кровельных поверхностей. Потому конструкция окна будет сильно отличаться — оно должно не препятствовать естественному освещению, и должно принимать на себя нагрузки в виде осадков и сильного ветра – воздействие погодных условий на наклонную крышу сильнее, чем на массивные элементы здания.

Важно! Регламент СНиП оговаривает, что площадь оконного проема не должна быть меньше, чем 10% поверхности пола в общем помещении. Поэтому при разделении чердачного помещения перегородками желательно в каждой новообразованной комнате также сделать окно.

Проще, дешевле и быстрее смонтировать наклонное окон в кровле мансарды, чем делать под него специальный вертикальный выступ, нарушая расчеты конструкции. В любом случае оконный проем необходимо гидроизолировать или заказать окно с армостеклом и усиленным металлопластиковым профилем.

Преимущества установки мансардного окна наклонного типа:

Большой поток естественного света, сглаживающий светотени;
Нет необходимости кардинально переделывать форму крыши и менять ее рельеф;
Простая установка, посильная самому хозяину.

Степень освещенности зависит от площади проема, которая пропорциональна углу наклона кровли. Поэтому очевиден вывод: чем круче ломаная мансардная крыша, тем шире и выше должен быть оконный проем. Толщина металлопластикового профиля должна почти вписываться в расстояние между стропилами, чтобы было к чему крепить окно, не разрушая систему стропил. Если заказать более широкое окно, то придется делать усиленную перемычку, скрепляющую разрезанные в месте врезки окна стропила. При необходимости установки широкого окна нужно сначала подумать над вариантом монтажа двух небольших соседних окна, чтобы кровля оставалась цельной.

При монтаже окна-дормер (слуховое вертикальное окно, требует выноса рамы за пределы мансарды) геометрические формы крыши нужно усложнять монтажом верхней и боковых ендов, также усложняется и укладка или монтаж кровельного покрытия. Готовую систему стропил гораздо сложнее при этом переделать, чем заложить в свой индивидуальный новое мансардное окно. Ендовы необходимо тщательно гидроизолировать, так как их расположение и геометрия относительно постоянных атмосферных воздействий делают эти места наиболее уязвимыми для проникновения влаги и холода. В регионах с среднегодовым высоким осадков рекомендуется над дормерами делать снегозадержатели. Но основное преимущество дормера – можно стоять рядом с ним в полный рост – перевешивает все устраняемые недостатки.

Утапливаемое в крышу окно делается, если через это окно организуется выход на балкон. В остальных случаях это малопривлекательный вариант: плохое естественное освещение, неоправданное усложнение геометрии крыши, большие трудозатраты с минимумом эффекта.

Самый доступный вариант — окно в торце мансарды — дешевое и практичное решение, которое вполне реализуется без посторонней помощи.

Стропильная система мансарды

В индивидуальном строительстве дом с мансардой часто строят с ломаной крышей, хоть это и дорогостоящее решение. Ломаные мансардные крыши в силу своих особенностей конструкции намного увеличивают полезную площадь внутренних помещений мансарды. При одинаковой ширине фундамента дома и пола комнаты в такой мансарде будут иметь бо́льшую площадь за счет выступов и ниш, чем комнаты под крышей обычной конструкции.

Стандартная конструкция ломаной крыши позволяет опустить свесы карниза намного ниже, не только сделав экстерьер дома весьма оригинальным — такие свесы защищают стены и фундамент дома от ветра и влаги, направляя атмосферные осадки в сторону от жилья.

Чем сложнее ломаная крыша своими руками, тем сильнее зависимость надежности конструкции от материалов, из которых изготовлена кровля, от климатических условий, от толщины балок стропильной системы и других факторов. Классическая мансардная крыша своими руками чертежи которой приведены ниже, имеет соотношение наклона нижних скатов к полу в 60°, верхних скатов — в 30°.

СНиП оговаривает комфортную высоту потолков в мансардных комнатах – не менее 2 м. Поэтому схема с уклоном крыши в 600 вполне оправдана, а надежность конструкции обеспечивается более толстыми балками перекрытия и брусом стропил, чем при обустройстве обычной двускатной крыши.

При классическом построении мансарды сила ветра и нагрузки от веса снега на боках кровли с большим уклоном не учитываются. Снег будет накапливаться на верхней поверхности кровли, выполненной с наклоном 300-450. Чем больше угол наклона кровли, тем сильнее парусность крыши, поэтому в климатических с сильным ветром нужно строить крыши с маленьким уклоном, а это для обустройства мансарды представляет проблему – площадь дома в таких условиях должна быть довольно большой.

Схемы ломаных крыш

Каркас ломаной крыши конструируется из сосновых пиломатериалов первого или второго сорта. Для проведения расчетов регламентированы такие параметры, как сечение бруса и обрешеточных досок, размеры и вес кровли из различных стройматериалов, снеговые и ветровые нагрузки, шаг крепления стропил.

Конструкция крыши с висячей стропильной системой оправдана, если у основания треугольника (на рисунке верхний) будет размер ≤ 4,5 м – это и определяет ширину мансарды. Если ширина получается больше, то обустраиваются наслонные стропила, которые крепятся на стене.

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.

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.

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.

Монтаж мансардной крыши

Мауэрлат на мансардной крыше обустраивается стандартными приемами – крепление бруса к стене вязальной проволокой, анкерами или шпильками. Если дом брусовый или бревенчатый, то мауэрлатом может служить верхний венец сруба, пропитанный антисептиком и веществами, повышающими влагостойкость древесины.

Для мауэрлата в доме из ячеистого бетона сверху стен заливается монолитный армированный ростверк, а сам мауэрлат крепится к забетонированным в стену стержням. Для стен из кирпича или железобетона такой бетонный ростверк делать не нужно – материал стен сам по себе довольно прочный, и выдержит любые способы крепления стропильной системы. Нужно будет только сделать двухслойную гидроизоляцию по всему периметру дома, а брус мауэрлата сечением 150 мм .

Для сборки элементов стропильной конструкции пользуются длинными гвоздями – 150-200 мм. По углам и на пересечениях несущих стен с внутренними перегородками дома лучше делать болтовые соединения, или использовать двухсторонние резьбовые шпильки. Также все пересечения элементов кровли рекомендуется дополнительно укреплять металлическими пластинами-накладками.
Сборка элементов системы стропил

Мансардная крыша – это отличный вариант для получения достаточно большого пространства жилого помещения

При строительстве частного важно правильно спроектировать . Ведь мансарда – жилое помещение, в котором происходят различные процессы: испарения воздуха, нагрев помещения. Это оказывает свое влияние на кровлю. С другой стороны крыша должна выполнять свое основное предназначение – надежно защищать от непогоды и сохранять тепло внутри.

Поэтому важно перед началом строительства обзавестись качественным проектом и расчетами. Расчеты должны проводиться специалистом, имеющим опыт проектирования подобных объектов. Даже небольшие погрешности могут привести к неверному распределению нагрузки несущих узлов и элементов. Излишний вес кровли, превышающий прочность стропильных ног может привести к ослаблению общей конструкции и печальным последствиям.

Но прежде, чем подробно остановиться на том, как правильно высчитать размер, площадь и другие параметры мансарды рассмотрим распространенные виды конструкций мансардной кровли.

Стропильная система и ее элементы различны для разных типов мансардных . Кровля должна быть легкой, чтобы не нагружать стены домов, при этом надежность и прочность конструкции должны соответствовать строительным требованиями нормам.

Формы скатных кровель

По типам мансардных крыш различают следующие конструкции:

Двухскатные. Два ската и два фронтона.
Ломаные. Имеющие две и больше плоскости, расположенные под разными углами наклона. Ломаную крышу возводить намного сложнее.
Вальмовые. Со скатами треугольной формы, закрывающие фронтоны.
Полувальмовые. Скаты фасадов прикрывают часть площади фронтона.
Купольные. Характерны для домов с круглой или многоугольной конструкцией.
Сводчатые. С дугообразной проекцией фронтона.

Кроме того конструкции кровли делятся по конструктивным особенностям на вентилируемые и невентилируемые. Тот или иной вариант выбирается в зависимости от климатических особенностей региона и конструкции частных домов.

Совет!

При больших количествах осадков, высокой влажности следует предпочесть кровли с естественной вентиляцией. Кроме того воздушная прослойка внутри играет роль дополнительного утеплителя.

Конструкции без естественной вентиляции чаще используются в сухих климатических зонах.

Частный дом с мансардной кровлей

Основа кровли – стропильная система

Основным и наиважнейшим элементом кровли является ее каркас или стропильная система. Он несет основную нагрузку, определяет прочность и надежность, от него будет зависеть срок службы всей кровли и как часто придется ее ремонтировать.

Поэтому установка каркаса – самый трудоемкий процесс по устройству мансарды. Основные воздействия на стропильную систему это нагрузки, получаемые от массы самого каркаса, веса снежного покрова и воздействия напоров ветра. В связи с этим и должны проводиться расчеты нагрузок на стропила.

От правильно проведенного расчета стропильной системы, нагрузок и всех узлов соединения зависит прочность и долговечность всего здания. Важным требованием является минимальный вес конструкции каркаса. Чтобы нагрузка на стены и фундамент была небольшой, следует закладывать в проект материалы с наименьшим удельным весом.

Стропильная система дома с мансардой

Расчет площади

Если мансарду планируется использовать, как жилое помещение важно высчитать ее полезную площадь. Для расчетов важным параметром является общая площадь мансардного помещения и его полезный объем. Последний вычисляется по линиям, соединяющим точки, где высота от пола до потолочной плоскости составляет 90 см. Остальное пространство принято считать не жилым, пригодным лишь для устройства чуланов и кладовок.

Общая площадь берется из планов дома и мансарды. Расчет площади кровли проводится исходя из суммарной площади внутренних конструкций. Весь кровельный каркас можно представить как совокупность элементов с различной геометрией. Высчитав площадь таких фигур по отдельности, и сложив значения, можно получить общую площадь дома. Данная величина необходима не только для дальнейших расчетов прочности и веса конструкции, но и для подсчетов необходимого количества материалов.

Расчет площади и геометрия помещений мансарды определяют соотношение дополнительной площади к нижележащему этажу здания

Проект мансардной кровли

Как было сказано выше, залогом надежной и прочной кровельной конструкции должен быть грамотно составленный проект. Можно воспользоваться типовым, готовым проектом мансардной кровли, который уже не требует дополнительных расчетов. Это ускорит работы и сократит затраты на проектирование, но если предполагается строительство по индивидуальному проекту, потребуется детальный расчет.

Важно!

В проекте, кроме расчета, должны содержаться сведения о конструкции стропил, схема установки балок, подсчет собственной массы и предполагаемую нагрузку природных факторов (ветер, снег, дождь).

Чтобы рассчитать и составить грамотный проект следует предусмотреть устойчивость всех элементов к температурным перепадам. Как правило, проект состоит из нескольких разделов и чертежей. В нем содержатся расчеты и вся информация о конструкции кровли:

в первую очередь проектом определяются основные параметры – форма крыши, ее размеры, наклон скатов, наличие фронтона;
вторым, и не менее важным пунктом, идет перечень всех материалов, по каждому узлу, с указанием их количества;
отдельный раздел должен быть посвящен расчету несущих конструкций с указанием сечения стропильных балок, размерами элементов перекрытий и других узлов;
чертежи с различной проекцией и детализацией основных узлов;
раздел с расчетами теплотехнических свойств конструкции и указания об утеплении и гидроизоляции с перечнем рекомендуемых материалов;
рекомендации по кровельному материалу на основании расчета максимальных нагрузок на конструкцию.

Расчет уклона скатов

На определение размера крыши влияет ее уклон. Угол наклона скатов имеет большое значение при строительстве дома. Неправильно сконструированная кровля может быть разрушена сильным ветром, если сделать ее слишком высокой. И наоборот, если уклон будет недостаточным, это может привести к накоплению снежной массы, что тоже приведет к разрушениям. Поэтому при расчете наклона скатов учитываются местные климатические условия и предполагаемые кровельные материалы (их вес). Как правило, в заснеженных районах сооружают остроконечные кровли, чтобы снег сползал пол своим весом. А в более теплых местностях распространены пологие конструкции, уменьшающие парусность с удлиненным свесом.

Приступая к конкретному расчету наклона скатов, в качестве исходных данных берем:

Предполагаемую высоту жилого пространства в мансарде (желаемую, но не менее 2,5).
Погодные условия местности – среднее количество осадков, максимально возможную силу ветра.
Планируемый вес и особенности кровельного материала.
Тип кровли по проекту.

Для двускатной конструкции укол наклонов скатов оптимальным считается в 45 градусов и более. Для ломаной конструкции оптимальными будут углы в 60 градусов для нижнего ската и 30 градусов для верхнего. Это позволит устроить внутри помещение удобное для проживания.

Монтаж каркаса мансарды

Перед началом строительства мансарды, когда уже возведены стены здания, необходимо по верху стен проложить брус 10х10 или 15х15 см для опоры стропильной системы. Такая конструкция носит название мауэрлат, в рубленном деревянном доме им может служить верхний венец. Если дом строится из кирпича или бетона под деревянный мауэрлат необходимо уложить слой гидроизоляции (например, рубероид, лучше в два слоя). Основная задача мауэрлата – равномерное распределение нагрузок на стены дома. Брус может быть закрыт облицовкой, аналогичной фасадной.

Начинаем установку стропильной системы с устройства перекрытий. Балки укладываем, начиная с крайних, строго выверяя горизонтальность. Шаг балок рекомендуется выдерживать в 50-60 см. Балки должны иметь вынос за предел стен примерно 30-50 см, который будет служить карнизом. Фиксацию с мауэрлатом производим гвоздями и металлическим уголком на шурупах.
Приступаем к монтажу каркаса. В первую очередь устанавливаются вертикальные опорные стойки. На время монтажа крепим их временными распорками. Начиная с углов, ставим остальные на расстоянии не более трех метров. Высота стоек должна быть указана в проекте, она определит параметры всей конструкции. По верхнему окончанию стоек крепим прогоны (доски 15х5 см).
На прогонах устанавливаются затяжки (брус 20х5 см), закрепляемые уголком. Задача затяжек связать боковые прогоны. Чтоб не было значительного прогиба затяжек, их необходимо закрепить, в дальнейшем, подвесами к стропилам кровли. На этапе монтажа избежать прогиба можно временными подпорами.
Устанавливаем стропила. Перед монтажом необходимо изготовить шаблон в виде доски 15х2 см. Шаблон задает одинаковый угол запила в местах соединения стропил с мауэрлатом нижним концом и верхним с прогоном.
Крепление наслонных (нижних) стропил к боковым прогонам осуществляется гвоздями, а к мауэрлату металлическими пластинами или скобами.
Приступаем к монтажу висячих (верхних) стропил. Также готовим шаблон и по шаблону запиливаем все доски. Мансардная конструкция не предусматривает устройство конька, поэтому дополнительную жесткость следует придать установкой подкосов.
Устанавливаем затяжки на верхних стропилах.
В целом каркас стропильной системы готов. Далее можно зашить фронтоны, оставив проемы под окна, если они предусмотрены проектом.
Делаем обрешетку. Конструкция обрешетки целиком зависит от типа кровельного материала, определяемого проектом. Если предусмотрена мягкая рулонная кровля (например, ондулин), делаем сплошную обрешетку. Для металлочерепицы или профнастила требуется разреженная обрешетка. Правильный выбор и грамотный монтаж будет влиять на качество кровли и ее надежность.

Дальнейшие работы связаны с утеплением и изоляцией крыши мансарды.

Основа мансардной крыши – ее каркас

Совет!

В случаях, когда скат кровли более шести метров (длина стандартной доски), необходимо заказать доску под стропила необходимой длины или сращивать стропила до нужного размера. В местах стыков, необходимо будет установить дополнительные опорные стойки.

Утепление кровли

Для создания атмосферы, пригодной для проживания в мансарде, кровля должна быть надежно и качественно утеплена. Кроме того вместе с утеплителями укладываются пароизоляционные и гидроизоляционные пленки. Чтобы предотвратить протечку снаружи и накопления конденсата изнутри, применяют специальные современные материалы. Таким образом, образуется «слоеный пирог», уложенный между кровельным покрытием и помещением мансарды. Такой «пирог» должен включать следующие слои:

Пароизоляционный. Специальные, не пропускающие воздух пленочные материалы, укладываемые изнутри помещения мансарды с герметизацией стыков. Задача этого слоя предотвратить проникновение влаги в верхние прослойки «пирога».
Утепляющий. В качестве теплоизолятора применяется пенопластовые или пеноплексовые плиты, минеральная вата, эко вата и проч. Укладка производится с нахлестом или с последующей заделкой швов строительной пеной.
Гидроизолирующий. Специальные пленочные мембраны, предохраняющие утеплитель от атмосферных осадков и предотвращающие образование конденсата. Укладываются по стропилам с сохранением воздушного зазора между пленкой и кровельным материалом.

Кровельный пирог представляет собой многослойную конструкцию, которая обеспечивает надежную защиту от различных неблагоприятных факторов

Таким образом, размер крыши, выбранный в результате расчетов и указанный в проекте, оказывает влияние на ход всего строительства мансарды. Здесь следует учитывать множеством нюансов, важных для создания надежной и долговечной кровли

Мансарда – расчетная схема, нагрузки, РСУ

Мансарда – расчет в SCAD, подбор сечений элементов