Стропила мансардной крыши строение конструкции

Стропильная система мансардной крыши – конструкция, расчет и монтаж

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

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

Виды стропильных систем

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

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

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

Расчет элементов стропильной системы

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

Конструкция стропильной системы

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

  • Мауэрлат. Основание крыши, своего рода фундамент, который берет на себя вес крыши и распределяет по периметру опорных стен. Его изготавливают из бруса размером 150х150 мм или толще. Установка мауэрлата выполняется с помощью анкерных болтов или шпилек, вмонтированных в армобетонный пояс. Межу поверхностью стены и брусом прокладывают гидроизоляционный слой или обрабатывают его битумной мастикой. Очень важный момент крепежа заключается в расчете мест установки шпилек, расстояние между ними выбирают так, чтобы не попасть под стропильные ноги.
  • Стропила. Это элементы стропильной системы, которые формируют уклон крыши. Верхушка стропильной ноги закрепляется на коньковый брус, а низ – на мауэрлат или стойку, если речь идет о верхних стропилах ломанной крыши. Ноги изготавливают из досок 50х150 мм или 100х150мм. Расстояние между ними называют шагом, оно варьируется от 50 до 120 см в зависимости от веса кровельного материала. Взаиморасположение и сечение стропильных ног описывает схема стропильной системы, облегчающая монтаж.

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

Последовательность сборки

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

  1. В первую очередь выполняют монтаж мауэрлатного бруса на верхнюю обвязку стен. Кстати, функции этого элемента в бревенчатых и брусовых постройках выполняют верхние венцы, усиленный с помощью скоб.
  2. Следующий этап монтажа – установка балок перекрытия. Их крепят на мауэрлат или на выступы в стене. Существует два метода укладки балок перекрытия – с выносом или без выноса. Если перекрытия монтируют первым способом, то они выносятся за периметр дома для формирования свеса так, чтобы расстояние между концом балки и стеной было 50-100 см.
  3. Устанавливают вертикальный стойки, определив середину балки перекрытия и отступив от нее равные промежутки. Расстояние между стойками соответствует ширине бедующей мансарды.
  4. На стойки с помощью металлических уголков закрепляют затяжки. Получается, что каждая пара стоек образует конструкцию в виде буквы п.

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

Видео-инструкция

Стропильная система мансардной крыши — разбираемся в особенностях конструкции

Варианты конструкций

В зависимости от типа конструкции, мансардные (жилые) крыши бывают трех видов:

Схема устройства ломаной стропильной системы

Основная особенность ломаных конструкций заключается в том, что стропильные ноги располагаются под разным углом по отношению к коньку — верхние стропила устанавливаются под небольшим углом, а нижние, наоборот — имеют большой уклон.

Такая конструкция позволяет увеличить чердачное пространство. Учитывая, что процесс монтаж не намного сложней строительства обычной двускатной крыши, она в ряде случаев является наиболее целесообразным решением. Поэтому такие жилые крыши пользуются наибольшей популярностью.

Стропильная система включает себя несколько основных элементов:

  • Мауэрлат. Приставляет собой брус, который укладывается на стены по периметру дома. Его задача заключается в том, чтобы равномерно передать нагрузку от кровли на стены;
  • Стойки. Являются одним из основных несущих элементов. Как правило, опоры служат еще и основной стен мансардного этажа;
  • Балки перекрытия мансарды. Соединяют ответные опоры, поэтому не следует путать их с балками перекрытия, которые укладываются на стены. Надо сказать, что существуют двухуровневые (двухуровневые) мансарды, у которых балки перекрытия служат полом второго уровня;
  • Прогоны. Соединяют опоры скатов и обеспечивают равномерное распределение на них грузки от скатов;
  • Коньковая балка. Объединяет все верхние стропила в единую систему;

Большая мансарда может иметь два уровня, разделенных балками перекрытия

  • Верхние стропила. Служат основой верхних скатов, как я уже говорил выше, они располагаются под небольшим углом по отношению к коньку;
  • Стойки верхних стропил. Устанавливаются на балки перекрытия мансарды и служат несущим элементом коньковой балки;
  • Нижние стропила. Служат основой нижних скатов.

Надо сказать, что кровля может содержать и дополнительные элементы – всевозможные подкосы, перемычки и прочие детали, которые укрепляют стропильную систему.

Чтобы выполнить расчет и составить чертежи кровли, воспользуйтесь онлайн-калькулятором. Это специальная программа, которая может предоставить все размеры деталей, для этого нужно лишь ввести основные параметры конструкции.

Монтаж такой стропильной системы осуществляется следующим образом:

Иллюстрации Действия
Установка стоек. Прежде всего вдоль скатов нужно установить на балки перекрытия опоры, на которые будет опираться верхний край нижних стропил и нижний край верхних ног. Для установки стоек необходимо правильно рассчитать их положение. Делается это по теореме Пифагора, так как стойка с перекрытием и нижним стропилом образует прямоугольный треугольник.

Зная длину ноги и высоту опоры, можно найти меньший катет, т.е. расстояние от края стены до стойки.

После установки стоек их нужно связать прогонами, как показано на схеме.

Сборка нижней части конструкции:

  • Все опоры, расположенные друг напротив друга следует соединить балками. В результате должна получиться П-образная конструкция;
  • Затем закрепите нижние стропила. Для крепления стропил зарежьте нижний край под углом, равным углу наклона ската. При этом в прогоне вырежьте пазы под верхний край стропильной ноги.
Сборка верхней части конструкции:

  • Установите стойки по центру балок. Опоры будут служить несущим элементом конькового прогона;
  • Закрепите на стойках коньковый брус;
  • Установите верхние ноги так же, как и нижние;
  • Установите фронтонные стойки, которые будут служить основой фронтонов. Впоследствии они обшиваются листовым материалом и утепляются, как и весь кровельный пирог.

Для соединения всех деревянных деталей используйте саморезы и стальные уголки либо пластины.

Схема устройства двускатной жилой кровли

Двускатные

Двухскатная кровля имеет более простое устройство, чем ломаная, так как ее скаты ровные. В результате она чаще всего не имеет стоек и прогонов. В остальном конструкция не отличается от ломаной кровли.

Как я уже говорил выше, в результате того, что угол скатов постоянный, чердачное пространство имеет меньший объем, по сравнению с ломаной крышей. Правда, чтобы расширить пространство, можно увеличить угол наклона скатов. Но, если само строение небольшое, то получить полноценный второй этаж все равно не получится.

Как правило, двускатная мансардная кровля выполняется на основе висячих стропил. Поэтому процесс ее монтажа выглядит так:

Иллюстрации Действия
Монтаж конька.

  • Со стороны фронтонов установите опоры по центру стены. Если стены имеют фронтоны, то этот шаг опустите.
  • Закрепите на опорах или фронтонах коньковый брус.
Монтаж стропил:

  • Для крепления стропил необходимо сделать пазы в мауэрлате, а также зарезать верхнюю часть самих стропильных ног, что позволит увеличить площадь прилегания стропил к коньковому брусу;
  • Соедините парные ноги ригелями, которые выполняют туже функцию, что и балки перекрытия у вышеописанной конструкции. Учтите, что ригеля определяют высоту потолка помещения.
Монтаж каркаса фронтонов. Установите стойки на мауэрлат, которые будут служить основой фронтонов.

Имейте в виду, что при выборе угла наклона скатов следует учитывать еще и тип кровельного материала, так как разные материалы рассчитаны на разный угол наклона. В противном случае могут возникнуть проблемы с герметизацией кровли.

Консольные

Устройство стропильной системы консольной крыши не отличается от обычной ломаной. Особенность заключается лишь в том, что ее края выступают за несущие стены. В результате увеличивается полезная площадь чердачного пространства.

Консольную конструкцию можно укрепить колоннами

Консольная крыша выполняется за счет расширения перекрытия. Для увеличения его прочности зачастую под ним устанавливают колонны. При этом пространство под крышей можно использовать в качестве веранды.

Не забывайте, что мансарда увеличивает нагрузку стены и фундамент. Этот момент необходимо учитывать при проектировании дома.

Вот и все основные виды и особенности мансардных крыш, о которых я хотел вам рассказать.

Вывод

Мы выяснили с вами устроены мансардные крыши и как они возводятся. Если при составлении проекта или в процессе монтажа у вас возникнут проблемы – пишите комментарии, и я с радостью вам отвечу.

Стропильная система мансарды

Стропильная система мансарды принципиальных отличий от аналогичной системы крыши не имеет, зато нюансов огромное количество. Популярность мансардных крыш в индивидуальном строительстве огромна, и одна из причин – возможность без больших затрат обустроить помещения как на полноценном этаже дома. Строить мансарду и в частности ее стропильную систему не слишком сложно, особенно если начать с технического разбора некоторых отличий и общего принципа устройства двускатных мансардных крыш. Другие конструкции мансардных крыш после этого не покажутся критично сложными.

Мансарда своими руками

Мансардная крыша может быть нескольких типов: ломаная, двускатная и консольная.

Классика мансард – это ломаные стропильные системы. Строго говоря, именно такие системы корректно называть мансардными. Но в обиход вошли определения любых типов крыши, чердак которой возможно использовать как комфортную жилую комнату. Ломаная конструкция имеет то отличие, что стропильные ноги расположены вод различными углами относительно конька. Верхние стропильные элементы установлены под небольшими углами, а нижние напротив – с большим уклоном. Такая конструктивная схема обуславливает значительное увеличение чердачного пространства. Монтировать ломаную крышу несколько сложнее, чем обычную двускатную, но все затраты времени и средств оправданы. Данный вид мансард считают наиболее рациональным выбором, и ломаные мансарды очень популярны. Архитектурный облик дома выигрывает, приобретая новые и в то же время исторические черты.

Основные элементы стропильной системы:

  • Подстропильный брус, или мауэрлат. Это элемент из бруса, смонтированный по верху несущих стен, по всему контуру здания. Задача мауэрлата – равномерное распределение и передача усилий от кровельного пирога на несущие конструкции стен;
  • Стоечные опоры – эти несущие элементы выполняют не только роль стропильных, одновременно это и каркас стен мансарды;
  • Балочное перекрытие мансарды – необходимо для соединения ответных опор. К балкам перекрытия, уложенными в стены, мансардные балки отношения не имеют. Но в сложных двухъярусных мансардах балочное перекрытие выполняет еще и функцию пола второго яруса мансарды;
  • Скаты мансард имеют в уровне опирания прогонные элементы, выполняющие задачу равномерного распределения усилий от скатных участков;
  • Аналогично коньковому брусу – у мансард имеются коньковые балки для объединения верхних стропил в общую систему;
  • Основу верхних скатов составляют верхние стропила, их угол относительно конькового бруса невелик;
  • По балочному перекрытию мансарды установлены стропильные верхние стойки – несущие элементы балки конька;
  • Основа нижних мансардных скатов – нижние стропила.

Это основные элементы классической ломаной мансарды, а в дополнение им применяют все возможные подкосные укрепляющие детали; для мансард большой площади — это шпренгельные элементы и раскосы различных видов: для обеспечения жесткости и устойчивости системы.

Последовательность монтажа стропильных систем ломаной мансарды:

  1. Первым этапом монтируют по балкам перекрытия опорные элементы. Эти брусья идут по линиям скатов, и будут опорным каркасом для верхнего края нижнего стропильного ряда и нижних опор вторых стропильных ног. Перед монтажом стоек просчитывают их шаг и расположение – по формуле прямоугольного треугольника. Проще говоря, нужно посчитать длину меньшего катета – расстояние от центра стойки до поверхности стены (перекрытие, нижняя стропильная нога и стойка образуют пифагоров треугольник с прямым углом). Когда все стойки смонтированы, их связывают прогонами.
  2. Собирают нижнюю часть стропильной конструкции. Опорные элементы соединяют попарно балочными элементами – в итоге получается простая балочная клетка П-образной формы. После этого закрепляют нижние стропильные ноги. Крепеж выполняют: нижний торец бруса подрезают соответственно угла уклона ската, а в прогоне вырезают паз под верх стропила.
  3. Верхнюю часть стропильной системы начинают собирать с установки стоек – по центрам балок. Задача опор – нести коньковую балку. Когда все стойки установлены, на них монтируют, выверяют и крепят коньковый брус. Затем выполняют крепеж верхних стропильных ног так же, как крепились нижние стропила. Весь крепеж выполняют на саморезах с применением стальных уголковых и пластинчатых элементов.
  4. Завершение каркаса – установка фронтонных стоек. Далее будет выполнена обшивка листовыми материалами, и утепление по типу основного кровельного пирога.

Двускатные мансарды намного проще монтировать по сравнению с ломаными. Каждый скат такой мансарды – плоскость, и стоек с прогонами для небольших двускатных мансард не требуется. Кроме общего упрощения конструкции и монтажа, принципиальных отличий от ломаной мансарды нет. поскольку в этом случае скаты ровные, то внутреннее пространство большого объема не получит. Немного увеличить этот объем можно за счет увеличения угла уклона скатов, но большой комнаты в мансарде сделать не удастся. Основное отличие стропильной системы двускатной кровли от ломаной состоит в том, что стропила здесь висячие. Монтаж будет выполняться с некоторыми отличиями:

  1. Коньковый брус монтируют или на фронтонных опорах, или на дополнительных – если фронтоны не предусмотрены. В последнем случае опорные стойки устанавливают по центрам стен;
  2. Далее монтируют систему стропил. Мауэрлат оснащают пазами, в верхних частях стропилин делают вырезы, чтобы площадь опирания коньковой балки на стропила была наибольшей. Соединяют стропильные ноги попарно прогонами. Несущие прогоны выполняют такую же задачу, что и балочные для конструкции ломаной крыши. От высотного положения прогонов зависит высота потолка мансардной комнаты;
  3. При оформлении фронтонов опорные стойки крепят на подстропильный брус (мауэрлат). Эти стойки станут несущим каркасом для фронтонных обшивок.

Для конструирования мансарды выбирают угол уклона ее скатов, и этот угол зависит от вида кровельного покрытия дома. все материалы для финишного слоя кровли рассчитаны на свой диапазон углов наклона, и данные технических характеристик обязательно учитываются при проектировании. Если пренебречь этим простым правилом, то проблема разгерметизации кровельного покрытия вполне возможна.

Еще одна стропильная система мансардной крыши – консольная – мало отличается от ломаной мансарды. Только одно отличие: краевые части имеют выступы за наружные несущие стены здания. Как следствие полезный объем мансардных помещений увеличен. Консольные стропильные системы имеют еще один несущий элемент – колонны. Таким образом, верхнее чердачное перекрытие дома расширяется, и колонные опоры служат для его усиления. Под выступом перекрытия получаются отличные террасы.

При постройке мансард нагрузка на несущие конструкции дома, начиная с фундамента, увеличивается. Это учитывают при проектировании нового дома и при модернизации крыши имеющегося строения.

Стропильная система для мансардной крыши

Так как кровля будет усиленно утеплена, то и потери тепла, а значит и расходы на отопление, сократятся. Стропильная система мансардной крыши чертежи этой конструкции не столь сильно отличаются от обычной. Но все-таки есть некоторые нюансы. Но обо все по порядку.

Какой тип крыши выбрать?

Чертежи стропильной системы мансардной крыши нужно делать тщательно, чтобы при возведении избежать ошибок. Но сделать их без четкого понятия о том, какой тип кровли больше всего подойдет, невозможно. Поэтому вначале нужно разобраться с этим вопросом.

Строители предлагают несколько вариантов крыш мансардного типа, а именно:

  • Односкатный вариант. Такой вариант считается самым простым и дешевым в исполнении. Но вот если речь идет о свободном пространстве, то односкатная крыша этим похвастаться не может;
  • Двухскатная крыша – это наиболее часто используемый вариант. Такая кровля несложна в возведении, а вот свободного места предоставляет в достатке;
  • Ломаная конструкция. Такой вариант считается разновидностью двухскатной крыши. В этом случае угол наклона ската изменяется в определенной точке. В результате получается больше свободного пространства для мансардного этажа. Минус – это более сложное строение стропильной системы, чем в случае с простой двухскатной крышей.

Существуют и другие варианты. Например, можно использовать вальмовую или четырехскатную крышу. Здесь есть как свои плюсы, так и минусы. К первым специалисты относят большую прочность конструкции. А если говорить о недостатках, то в первую очередь упоминается сложность возведения. Вальмовую крышу сделать без привлечения специалисты будет затруднительно.

Какой именно тип крыши выбрать? Тут многое зависит от самого дома, ваших личных предпочтений, желаемого размера мансардной комнаты и природных условий в вашем регионе. Самым оптимальным считается ломаная крыша. Такой вариант может удовлетворить многих. Во-первых, он дает возможность создать довольно просторное чердачное помещение. Во-вторых, скаты имеют уклон. Это значит, что снег не будет на них скапливаться.

Прежде чем приступить к проектированию стропильной системы для дома с мансардой нужно выбрать тип крыши. Самый простой и дешевый вариант – это плоская конструкция. Но стоит помнить, что такая крыша не позволит вам создать просторную комнату на мансарде. Наиболее подходящим для наших целей вариантом многие специалисты называют ломаную конструкцию. Такая крыша несложная в исполнения и при этом дает возможность создать просторную комнату на мансарде.

Делаем проект стропильной системы

После выбора типа крыши для дома с мансардной нужно приступать к составлению проекта. В первую очередь необходимо сделать чертеж и провести все необходимые расчеты для стропильной системы. Именно она будет нести на себе все нагрузки, а значит, к этой работе нужно отнестись ответственно.

А что необходимо учитывать при составлении проекта стропильной системы? В этом деле специалисты советуют обращать внимание на следующие нюансы:

  1. Необходимо определиться с высотой конька. От этого параметра будет напрямую зависеть размер комнаты в мансарде. Дело в том, что по существующим нормативам расстояние от потолка комнаты до конька должно быть не менее 1,5 метра.
  2. Зная высоту крыши и размеры самого дома можно высчитать угол уклона ската. Но тут есть свои нюансы, и они касаются ломаного варианта кровли. В этом случае уклон верхней части ската делается более крутым, чем у нижней части. Точка перелома высчитывается исходя из желаемой высоты комнаты на мансарде.
  3. Определяется нагрузка, которая будет «давить» на стропильную систему. Тут учитываются как осадки и давление ветра, так и вес всех элементов кровельного «пирога».

Стропильная система мансардной крыши — чертежи

Последний момент самый важный, от него будет зависеть сечение всех основных элементов стропильной системы. Чтобы сделать правильные расчеты следует учитывать особенности вашего региона. По существующим нормативам наша страна разбита на несколько зон. В каждой из них определены свои снежные нагрузки. Кроме того, есть зонирование и по силе ветра. Все эти данные обязательно учитываются, когда выполняются чертежи стропильной системы мансардной крыши.

Но кроме этого, при составлении проекта необходимо учитывать и особые нюансы. Например, как будет осуществляться естественное освещение на мансардном этаже. Самый простой вариант – это создание окон с торца крыши. В этом случае особых изменений в стропильную систему вносить не нужно.

Довольно часто для удобства и улучшения внешнего вида мансарду оснащают специальными окнами. Такие конструкции монтируются непосредственно на скате кровли. Если вы решили использовать этот вариант, то места их установки должны быть учтены при составлении чертежа стропильной системы. Здесь необходимо будет установить дополнительные балки.

При составлении чертежей стропильной системы для мансардной крыши нужно учитывать множество факторов. В первую очередь необходимо рассчитать высоту конька, ведь от этого напрямую будет зависеть размер комнаты на чердаке. Далее высчитывается угол наклона ската. Для расчета сечения используемых элементов, нужно знать какие нагрузки будет испытывать крыша. Также необходимо предусмотреть места установки мансардных окон. После уточнения всех параметров составляется чертеж стропильной системы. С ним сама стройка пойдет быстрее, и риск возникновения ошибок будет существенно ниже.

Чертежи стропильной системы мансардной крыши — видео



Читать еще:  Как переделать крышу на старом доме
Ссылка на основную публикацию