Как поставить стропила на крышу с мансардой. Стропильная система мансардной крыши — чертежи. Как рассчитать стропильную систему

Продолжаю рассказ о том, как я строю свой дом, и сегодня я поговорю о стропильной системе дома. У меня были раздумья, о том какую систему делать, и хорошенько взвесив все за и против остановился на одном варианте, каком? Читайте дальше – все расскажу!

В этой статье я расскажу о том, как я составил проект стропильной системы, как рассчитал шаг стропил, как производилась установка стропил мансардной крыши, также расскажу как крепятся стропила моего дома.

Небольшой план статьи:

1. Выбор стропильной системы
2. Расчет шага стропил
3. Готовим заготовки стропил
4. Краткий вывод по статье
5. Новости дома

Теперь поподробнее каждый пункт.

Выбор стропильной системы

Когда я планировал дом, то было много вариаций о виде крыши дома. То, что, крыша будет мансардной – даже не обсуждалось, но какой формы?

Изначально я хотел сделать ломаную крышу – а-ля 90-е, но когда начал рассчитывать балки перекрытия дома, то осознал свою ошибку, и стал искать другой вариант. В этом варианте у меня получился большой прогиб потолочных балок в перекрытии первого этажа. Это было не допустимо – пришлось думать дальше.

Часть первого варианта моего дома

В итоге остановился на двускатной мансардной крыше, с высотой стен у мауэрлата 120 см. Эта высота оказалась вполне удобна при моем угле крыши. Я свободно не нагибаясь могу дотянуться до стены дома рукой, правда уперевшись лбом в потолок)))

Внешний вид получился весьма привлекательным. Монтаж кровли такой крыши был также удобен, по крыше можно свободно ходить. Небольшая проблемка была с материалом, но немного подождал, и мне напилили необходимую доску.

Расчет шага стропил

Шаг и сечение стропил я выбирал исходя из расчетов, принцип такой-же, только учитывается не вся длина стропила, а только ее горизонтальная проекция.

Вообще конечно есть специализированные формулы, где учитывается средняя снеговая нагрузка, в зависимости от региона. В отдельной статье я планирую рассказать, как рассчитать стропильную систему для любого региона. Я практически пренебрег этим, просто взяв нагрузку как для перекрытия дома.

Расстояние между стропилами крыши вышло 60 сантиметров, толщина стропил двускатной крыши или, правильнее, сечение получилось 180х50 мм. Этого вполне хватит в наших краях, снега практически нету, вот фото, дату сами видите))) Этот момент меня конечно бесит в нашем климате, но что поделать…

Конечно иногда вываливает за зиму сантиметров 60-70 наберется, но такое бывает раз в лет 10-15 наверное. Только ветра у нас дуют практически не переставая, и с крыш все сметает. Таких красивых крыш как на фото ниже в Забайкалье практически не встретишь…

Готовим заготовки стропил

После того как были сделаны все расчёты, то я просто подобрал оптимальный угол крыши, взяв за основу, то — что доски длиннее 6 метров мне не достать (6 метров то только одна пилорама в деревне пилит, и то только пятерку и брус), свесы не менее 60 сантиметров от стены, внешний вид должен получиться привлекательным.

Прямо в визио ставил две доски прямо на проекте фасада, подобрав самый оптимальный угол. Когда с углом закончил то измерив расстояние от конька до мауэрлата (проект изначально делал в масштабе, дабы не бодаться потом с размерами) нарисовал чертеж в компасе, распечатал, и по чертежу изготавливал стропила для крыши.

Немаловажным фактом будет сделать правильный запил стропил. Как запилить строила можно посмотреть на моем чертеже и на этом видео, Ларри рассказал, как это сделать разными способами.

Видео в процессе подготовки

У меня коньковая крыша с наслонными стропилами, на конек опираются все стропила и поэтому он был изготовлен достаточно мощным.

Конек сколочен из лиственной доски сечением 22х50 сантиметров и итоговое сечение получилось 22х10 см, при длине конька 9,6 метра. Очень мощная и тяжелая штука, которую мы кое как вшестером запихали на свое место.

Для конька подготовлены места в фронтонах дома, и дополнительно два опорных столба, в итоге конек опирается на землю в четырех точках.

Подъем и сборка стропильной системы

Когда были подготовлены стропила и установлен конек дома, то я со своим братом начал установку стропил мансардной крыши. Стропила были изготовлены из сосны, поэтому их было по силам поднимать одному человеку на земле и другому принимать на втором этаже дома.

Все стропила были аккуратно сложены по мауэрлату снаружи дома, затем я забрался на несущую центральную стену дома, принимал стропила, а брат их мне подавал. Одному собирать стропильную систему конечно можно, но забегаетесь и запрыгаетесь, лучше сразу позвать помощника.

Крепили одновременно, я к коньку, брат к мауэрлату. Вообще правильно рассчитанные и запиленные стропила никуда не деваются, когда их закинешь на свое место. Просто сидят и ждут, когда их прибьешь.

А да, забыл сказать, предварительно была сделана разметка согласно рассчитанному расстоянию между стропилами — на коньке и на мауэрлатах дома, чтобы вся крыша получилась ровной и все стропила были на своих местах.

Крепление стропил в каркасном доме не вызывает никаких затруднений. Главное не нарушать принципа работы узлов каркасного дома и все получится.

К коньку стропила крепятся гвоздями в косую с двух сторон, затем проколачиваются между собой, образуя своеобразный замок, который при всем желании не растащишь.
Стропила снаружи конька были преднамеренно заготовлены немного длиннее, затем лишнее просто отпилилось пилой. Зато получился хороший запас для приколачивания.

Так как крыша коньковая, то вопроса о том, как крепить стропила к мауэрлату у меня не возникало. Я их просто крепил гвоздями на 120 в косую с двух сторон. Думаю, никуда ничего не должно убежать.

Выносы фасадов изготовлены из таких же стропил, только они отпилены так, что стыкуются вплотную друг к другу, так как расположены в одной плоскости. Опираются они на заранее выпущенный конек, и балки мауэрлата. Это была полная импровизация, и как она себя поведет покажет время. Надеюсь ничего никуда не убежит и не упадет. Все-таки не только две точки держат, но и обрешетка.

После установки всех стропил я взялся за установку затяжек. Затяжки у меня идут с таким же шагом, как и стропила, и изготовлены из доски 150х50 см.
В центре затяжка прибивается к несущей стене, и на нее – же опирается. Концы затяжек вывешены по уровню, на них в последствии был навинчен черновой потолок мансарды. Скрепилась крыша очень прочно, особенно после установки обрешетки и потолка.

По потолку я свободно ходил сверху, когда таскал мешки с опилками, да и вес опилок он держит вполне спокойно.

Сделаем краткий вывод:

Весь процесс сборки стропильной системы можно разбить на несколько отдельных этапов работы.

1. Узнаем расстояние от конька до мауэрлата дома — для проведения правильных расчетов.
2. Делаем расчет шага стропил, и их сечение. Подбираем исходя из возможностей и наличия материалов в продаже.
3. Подбираем оптимальный угол стропильной системы. Я опирался на привлекательность дома.
4. Расчитываем места расположения запилов и их углы, или как сделал я — чертим стропилину в «полный рост».
5. Изготавливаем стропила, оставляем запас с каждого конца. Сверху отпилите после проколачивания, снизу по нитке — также после установки всех стропил.
6. Раскладываем стропила по мауэрлату, в примерном их расположении.
7. Поднимаем стропила на свое место. Используем помощника, одному будет тяжко.
8. Проколачиваем стропила на местах. На пять гвоздей я колотил стропила между собой, на два каждую к коньку и на три гвоздя к мауэрлату.

Новости дома

Из домашних новостей, особо ничего необычного не происходило, закрыл очередную сессию, весь январь учился, следующая в мае. Закрыл довольно хорошо, скрин приложил)))

Лера решила изготовить огромного дракона, с размахом крыльев около метра, что получится увидим вместе! Пока готов только каркас.

Думаю, пора закончить статью на этой ноте, думаю установка стропил мансардной крыши теперь не будет для вас чем-то сверхъестественным, даже если делаете не сами, то проконтролировать то точно сможете.

Если есть вопросы или предложения, ну или конструктивная критика – то добро пожаловать в комментарии. Не забываем подписаться на обновления.

Возведение полумансарды позволяет придать дому выразительный, эстетичный облик. Но стропильная система полумансардной крыши требует особого подхода при проектировании.

Преимущества полумансарды

Вопрос увеличения полезной площади дома за счет обустройства дополнительного верхнего этажа – один из наиболее актуальных в частном строительстве. Возведение полноценного второго (третьего и более) этажа требует серьезных финансовых вложений и существенно увеличивает итоговую стоимость строительных работ. К наиболее популярным решениям относится строительство мансардной крыши – это позволяет оборудовать дополнительные жилые помещения непосредственно под кровлей. Стенами и крышей мансардного этажа являются скаты кровли. Если есть желание создать вертикальные стены в мансардном этаже – устанавливаются перегородки.

Полумансарда – это принципиально иной подход к обустройству дополнительного этажа. Под полумансардой подразумевается жилое помещение, боковые стены которого образованы вертикальной строительной конструкцией и скатом крыши.

Вертикальная часть боковой наружной стены полумансарды не превышает 1,5 метров.

В отличие от мансарды, в полумансарде боковые вертикальные стены являются несущими. К преимуществам данной конструкции можно отнести рациональное использование внутреннего пространства, возможность выполнить практичное вертикальное остекление.

Через кровельные конструкции дома происходят значительные теплопотери, поэтому при строительстве мансардного этажа требуется особое внимание уделить теплоизоляции крыши. Утеплить полумансарду значительно проще, так как ее стены возводятся из того же материала, что и вся коробка дома. При этом следует отметить, что конечная стоимость возведения полумансардного этажа выше, чем мансардного. Кроме того, необходимо учитывать некоторые особенности обустройства полумансардной стропильной системы.

Проектирование крыши полумансарды

При разработке проекта каркаса крыши полумансарды, важно правильно выбрать угол наклона кровли. Из-за архитектурных особенностей такой постройки, кровлю редко делают высокой, чтобы не нарушать пропорции здания. Но при этом крыша должна успешно справляться с эксплуатационными нагрузками, включая снеговую. Полумансарда обычно снабжается односкатной или двухскатной крышей. Необходимо учитывать, что стропильная система должна быть безраспорной, чтобы не передавать распорную нагрузку на стены полумансарды .

Подготовленная схема стропильной системы должна отражать не только расположение элементов конструкции, но и принципы их крепления. Чтобы стропила не передавали распор на стены, возводится каркас крыши с наслонными стропилами, причем стропильные ноги должны крепиться особым образом, с определенными степенями свободы. Безраспорная система обычно применяется при возведении зданий из камня, кирпича и других блочных материалов.

Устройство системы с наслонными стропилами требует укладки мауэрлата и монтажа конькового прогона, который должен опираться на фронтоны или специальные строго вертикальные стойки.

Чтобы стропило работало на изгиб и не передавало распор на стены, одна из его опор должна быть закрепленной, но иметь возможность свободно вращаться . При этом вторая опора выполняется подвижной и свободно вращающейся . Такой монтаж стропил может выполняться тремя различными способами.

Монтаж безраспорных наслонных стропил: способ №1

Нижнюю часть стропильной ноги можно подшить опорным бруском, либо выполнить в ней врубку зубом для упора в мауэрлат. При этом в верхней части стропила необходимо сделать горизонтальный запил со скосом. Глубина этого запила не должна превышать а = 0,25h, а площадка опирания в длину не должна быть более h – высоты сечения стропила. Скос подрезки позволяет избежать распорной нагрузки при работе стропила на изгиб – запил без скоса будет жестко упираться в прогон боковой щекой. Длина скошенного запила должна составлять не менее двух а .

Если нет возможности выполнить подрезку верха стропила, его требуется подшить обрезком доски того же сечения, что и стропильная нога и закрепить с двух сторон деревянными прибоинами либо монтажными металлическими пластинами. Стропильные ноги верхними концами свободно укладываются на коньковый брус. В двухскатной конструкции крепеж к прогону выполняется по принципу скользящей опоры, при этом стропильные ноги между собой не скрепляются. Таким образом, данный вариант двухскатной крыши можно рассматривать как комплекс из двух отдельных односкатных конструкций, примыкающих друг к другу.

Подшивка прибоинами верхней части ног стропил или запил выполняются горизонтально. Установка стропил с изменением схемы опирания стропильных ног на прогон ведет к возникновению распорных нагрузок.

Монтаж безраспорных наслонных стропил: способ №2 и способ №3

Установка стропил данным способом является наиболее распространенным вариантом монтажа безраспорной конструкции при строительстве двухскатной крыши. Нижняя часть стропильной ноги выполняется на ползуне, при этом верх требуется закрепить, с этой целью :

• стропила упираются в прогон либо друг в друга и связываются при помощи деревянных прибоин или зубчатых металлических пластин;
• верхние части стропильных ног скрепляются болтом или гвоздевым соединением.

Особое внимание уделяется принципу крепления нижней части стропил к мауэрлату . Необходимо закрепить стропила в проектном положении, для чего с обеих сторон в боковую поверхность вбиваются под углом по одному гвоздю. Либо может быть вбит сверху один гвоздь большой длины или установлена гибкая стальная пластина. Также можно применять стальные уголки – в этом случае стропило фиксируется с двух сторон уголками, и в него гвозди не вбиваются. Дополнительно данные элементы стропильной конструкции крепятся гибкими проволочными скрутками – они предотвращают ветровое опрокидывание крыши, не мешая основному креплению работать в качестве ползуна.

Если применить жесткий крепеж с большим количеством гвоздей или саморезов, узел крепления нижней части стропила станет передавать распорную нагрузку на мауэрлат.

Особенности третьего способа монтажа заключаются в жестком защемлении конькового узла, при этом в нижней части крепеж стропил выполняется на ползуне . Следует отметить, что такая конструкция провоцирует возникновение сильного изгибающего момента в коньковом узле, который может вызвать его разрушение. При этом прогиб стропил за пределами конькового узла минимален. Существуют определенные сложности с самостоятельным расчетом максимального изгибающего момента такого конькового узла, поэтому рекомендуется применять формулы расчета для балок с двумя опорами (однопролетных). Устройство узлового соединения с жестким защемлением стропильных ног в верхней части позволяет выполнить стропильную систему с определенным запасом прочности.

Особенности возведения безраспорной стропильной системы

Все три варианта монтажа предусматривают особое крепление стропил: один конец стропила выполняется на скользящей опоре, которая позволяет поворот, а для крепления второго конца используется шарнирное соединение, допускающее только поворот. Современные крепежные элементы (пластины) удобны в применении и позволяют с успехом выполнять фиксацию стропильных ног на ползунах и в шарнирах системы. Также могут применяться традиционные варианты крепежа с использованием скоб, гвоздевого боя, обрезков досок и брусков. Важно правильно выбрать тип крепежа, чтобы он в полной мере выполнял свою задачу: допускал скольжение стропильной ноги в опоре или препятствовал этому.

Расчетная схема, которая применяется при разработке проекта стропильной системы, базируется на допуске равномерно распределенной нагрузки на кровлю, то есть, считается, что на все точки плоскостей скатов крыши воздействует одинаковая сила. В реальности нагрузки на кровельные скаты воздействуют неравномерно, в зависимости от розы ветров, ориентации дома относительно сторон света (с южной стороны сугробы снега быстрее тают) и т.д.

Установка стропил всеми тремя способами обеспечивает необходимую статическую устойчивость стропильной системы, в случае, если соблюдено ключевое условие: коньковый прогон должен быть жестко закреплен.

Чтобы обеспечить необходимую жесткость фиксации конькового прогона, он вводится концами в фронтоны полумансарды. Это позволяет предотвратить его горизонтальное смещение. Если опереть коньковый прогон только на стойки, неравномерная нагрузка на скаты может повлечь за собой смещение крыши, в случае, когда на одном из скатов нагрузка близка к расчетной, а на другом значительно снизилась .

Повышение жесткости конструкции

Для повышения устойчивости стропильной системы можно использовать горизонтальную схватку, которая должна гвоздевым боем крепиться к стойкам, поддерживающим коньковый прогон. В безраспорной конструкции схватка не функционирует при отсутствии высоких снеговых нагрузок, но в предаварийной ситуации она работает на растяжение. К таким ситуациям можно отнести прогиб конькового прогона под повышенной нагрузкой, неравномерную просадку фундамента. Схватки обычно монтируются на высоте около 2 метров от пола полумансарды, чтобы они не мешали свободному передвижению людей по помещению.

При монтаже безраспорной стропильной системы по второму и третьему варианту, можно обустроить ползун (узел опирания стропила на мауэрлат) с выносом конца стропильной ноги за пределы стены. Такая конструкция в большей степени статически устойчива, в том числе успешнее противостоит неравномерным нагрузкам.

Чтобы повысить устойчивость безраспорной системы с наслонными стропилами, низ стоек, поддерживающих прогон, рекомендуется жестко закрепить за счет врубки в лежень и крепления к перекрытиям с целью превратить шарнирный узел опирания нижнего конца стойки в конструкцию с жестким защемлением . Если речь идет о полумансарде из камня или кирпича, в которой коньковый прогон надежно зафиксирован во фронтонах, дополнительного укрепления стоек не требуется, но противоаварийные схватки желательно установить.

Монтаж схватки имеет свои особенности. При обустройстве узлов с установкой болтов или шпилек требуется внимательно отнестись к изготовлению отверстий под крепеж. Их диаметр должен точно соответствовать диаметру болта или шпильки или даже быть меньше данного значения на 1 мм. При возникновении аварийной ситуации схватка начинает работать только после того, как выберет зазор между болтом и стенкой отверстия. За этот промежуток времени стропильные ноги в нижней части «разъедутся» на некоторое расстояние (его величина зависит от того, на какой высоте установлена схватка), в результате чего мауэрлат может оказаться сдвинутым или поврежденным. В сложных случаях может оказаться поврежденным карниз крыши, а жестко закрепленный мауэрлат заставит раздвинуться легкие стены.

Дом с мансардой — это не только дополнительная жилая площадь, но и респектабельный вид всего здания. Даже если помещение под крышей сделано неотапливаемым и используется только в летнее время, оно все равно создает мощную «воздушную подушку», которая способствует задерживанию тепла внутри капитальной всей постройки.

А про, то — читайте на нашем портале.

Проект мансарды

Составляя схему постройки мансарды, лучше всего это сделать в разных проекциях, чтобы видеть и понять размещение всех элементов стропильной системы. Очень важно правильно рассчитать высоту конька крыши, так как от нее напрямую будет зависеть размер площади под ней.

Составляя схему-проект постройки мансардной крыши нужно просчитать высоту конька, потолка и общую площадь помещения.

Минимальная высота от пола до конька должна составлять 2,5— 2,7 м , если же это расстояние меньше, то помещение не является мансардой, его можно назвать только чердаком. Этот параметр установлен нормами СНИП .

Чтобы все элементы были вычерчены точно и имели нужное расположение в общей системе нужно отталкиваться от фигуры с прямыми углами, то есть прямоугольника или квадрата – сечения создаваемого мансардного помещения. Опираясь на стороны (высоту и ширину будущей комнаты), будет практически невозможно ошибиться с величинами углов, под которыми располагаются скаты крыши, с расположением конька, стропил и всех подпорных элементов. Определяя эти параметры, их сразу же нужно заносить в чертеж .

Для начала необходимо найти середину ширины фронтальной стены. Отталкиваясь от этой точки, определяются параметры высоты конька, будущего потолка мансарды, расположение стоек-стен и размер карнизного свеса.

В связи с тем, что каждая из конструкций имеет определенное количество соединительных узлов, которые имеют различные конфигурации, неплохо будет каждую из этих связок прорисовать отдельно, чтобы разобраться в их особенностях сопряжения между собой всех элементов, соединяющейся в этой точке.

Любая стропильная система состоит из основных элементов и дополнительных, которые могут быть не в каждой конструкции. К основным составляющим мансардной крыши относятся.

• Балки перекрытия, которые являются основой для остальных элементов стропильной системы. Они укладываются на капитальные стены строения.
• Стропильная нога, прямая в двускатной системе крыши или состоящая из двух отделов — в ломаной схеме. В этом случае, верхнее стропило называется коньковым, так как образует самую высшую точку крыши — , а стропила, образующие стены мансарды, называют боковыми.
• Коньковая доска или брус — обязательный элемент дл я двухскатной крыши, но не всегда применяется при устройстве ломаной модели кровли.
• Мауэрлат – мощный брус, закрепляющийся к капитальным боковым стенам строения. На этот элемент устанавливаются стропильные ноги.
• Стойки — это опорные элементы, необходимые для укрепления двухскатной и ломаной конструкции. В последнем случае, к ней присоединяют коньковое и боковое стропило, а в первом — стойка является надежной подпоркой для длинного стропила. Кроме этого, стойки служат каркасом для утепления и обшивки стен мансарды.
• Диагональные связывающие элементы или скосы дополнительно скрепляют стойки или продольные балки и стропила, делая конструкцию более прочной.
• Балки чердачного перекрытия применяются во всех вариантах мансарды — ими связывают стойки, и они же являются каркасом для устройства потолка.
• Межстропильные прогоны устанавливаются в ломаном виде крыши для жесткости конструкции.

Чтобы быть уверенным, что подготовленный проект разработан верно , нужно показать его специалисту. Только он сможет определить, правильно ли подобраны параметры мансарды к ширине и длине стен строения.

Видео: профессиональный расчет мансардной крыши с помощью специального ПО

Параметры материалов для возведения мансардной крыши

Если графический проект готов, то, отталкиваясь от проставленных на нем размеров, можно просчитать количество материалов, необходимых для возведения мансардной крыши. Выбирать материалы нужно по их характеристикам, которые должны отвечать требованиям противопожарной и экологической безопасности. Для древесины необходимо предусмотреть специальную обработку антипиренами , которые снизят горючесть материала. Итак, для строительства понадобится:

• Доски для стропильных ног. Их сечение — подбирается по результатам специальных расчетов – об этом будет рассказано подробнее чуть ниже.
• Брус, имеющий сечение в 100×150 или 150×200 мм — для балок перекрытия, в зависимости от выбранной стропильной системы и ширины между несущими стенами, а также для прогонов, диагональных ног или ендов – если они предусмотрены конструкцией.
• Брус сечением от 100×150 мм или 150×150 мм для укладки мауэрлата .
• Для стоек обычно применяют брус 100 × 100 или 150×150 мм.
• Необрезная доска для настила чернового пола и некоторых крепежных элементов.
• Проволока стальная отожженная диаметром 3— 4 мм — для скрепления между собой некоторых деталей.
• Гвозди, болты, скобы разных размеров, уголки различных конфигураций и другие крепежные элементы.
• Металлический лист т олщиной не менее 1 мм — для вырезания накладок.
• Пиломатериалы для обрешетки и контробрешетки для кровельного материала – в зависимости от выбранного типа кровли.
• – для термоизоляции кровли.
• Гидроизоляционные и пароизоляционные мембраны.
• Кровельный материал и крепежные элементы для него.

Какого сечения требуются стропила

Стропила – элементы кровли, которые будут воспринимать основные внешние нагрузки, поэтому к их сечению требования совершенно особенные.

Размер требуемого пиломатериала будет зависеть от многих параметров – от шага между стропильными ногами, от длины этих ног между точками опоры, от выпадающей на них снеговой и ветровой нагрузки.

Геометрические параметры конструкции стропильной системы несложно определить на чертеже. А вот с остальными параметрами – придется обратиться к справочным материала и провести некоторые подсчеты .

Снеговая нагрузка неодинакова для различных регионов нашей страны. На рисунке ниже приведена карта, на которой вся территория России разбита на зоны по интенсивности снеговой нагрузки.

Всего таких зон – восемь (последняя, восьмая, относится, скорее, к экстремальным, и ее можно не рассматривать для строительства мансардной крыши).

Теперь можно точно определить снеговую нагрузку, которая будет зависеть от угла ската крыши. Для этого существует следующая формула:

S = Sg × μ

Sg – табличное значение — смотри карту и прилагаемую к ней таблицу

μ — поправочный коэффициент, зависящий от крутизны ската крыши.

• Если угол ската – мене 25°, то μ=1,0
• При крутизне от 25 до 60° — μ=0,7
• Если крыша круче 60°, то считается, что снег на ней не задерживается, и снеговая нагрузка вообще в расчёт не берется .

Характерно, что если мансардная крыша имеет ломаную конструкцию, то для разных ее участков нагрузка может иметь различные значения.

Угол уклона крыши всегда можно определить или транспортиром – по чертежу, или же простым соотношением высоты и основания треугольника (как правило – половина ширины пролета ):

Ветровая нагрузка также в основном зависит от региона постройки здания и от особенностей его окружения и высоты крыши.

И вновь для расчета вначале определяются исходные данные по карте и прилагаемой к ней таблице:

Расчет для конкретного здания будет проводиться по формуле:

Wp = W × k × c

W – табличное значение, в зависимости от региона

k – коэффициент, учитывающий высоту здание и его месторасположение (смотри таблицу )

В таблице буквами указаны следующие зоны:

• зона А – открытая местность, степи, лесостепи, пустыни, тундра или лесотундра, открытые ветрам побережья морей, крупных озер и водохранилищ.
• зона Б – территории городов, лесистая местность, местность с частыми препятствиями для ветра, рельефными или искусственными, высотой не менее 10 метров.
• зона В – плотная городская застройка со средней высотой зданий выше 25 метров.

с – коэффициент, зависящий от преимущественного направления ветра (розы ветров региона) и от угла наклона скатов кровли.

С этим коэффициентом дело обстоит несколько сложнее, так как ветер может оказывать двоякое воздействие на скаты крыши. Так, он оказывает прямое, опрокидывающее воздействие непосредственно на кровельные скаты. Но при малых углах особое значение принимает аэродинамическое воздействие ветра – он пытается поднять плоскость ската за счет возникающих подъемных сил.

На рисунках схемах и прилагаемых к ним таблицах обозначены участки крыши, подверженные максимальным ветровым нагрузкам, и указаны соответствующие коэффициенты для расчета .

Характерно, что при углах ската до 30 градусов (а это – вполне возможно на участке коньковых стропил), коэффициенты указаны и со знаком плюс, и отрицательные, то есть направленные вверх. Они несколько гасят фронтальную ветровую нагрузку (это учитывается при расчетах ), а чтобы нивелировать воздействие подъемных сил, необходимо будет очень тщательно закрепить стропильную систему и кровельный материал на этом участке, используя дополнительные связи, например, с помощью отожжённой стальной проволоки.

После того как ветровая и снеговая нагрузки рассчитаны, их можно будет просуммировать, и, с учетом конструктивных особенностей создаваемой системы, определить сечение досок для стропил.

Обратите внимание, что данные приведены для наиболее часто применяемого хвойного материала (сосна, ель, кедр или лиственница). В таблице показаны максимальная длина стропил между точками опоры, сечение доски в зависимости от сортности материала, и от шага между стропилами.

Значение суммарной нагрузки указано в кПа (Килопаскалях ). Привести эту величину в более привычные килограммы на квадратный метр — несложно. Со вполне допустимым округлением можно принять : 1 кПа ≈ 100 кг/м² .

Значения размеров доски по ее сечению округляются до стандартных размеров пиломатериалов в большую сторону.

Инструменты

Естественно, во время работы не обойтись без инструментов, в список которых входит:

• Электродрель, шуруповерт .
• Строительный уровень и отвес, рулетка, угольник.
• Топор, стамеска, долото, молоток
• Циркулярная пила, электролобзик, ножовка.
• Плотницкий нож.

Монтаж будет ускорен, если инструменты для работы будут качественными, а работа будет проводиться с грамотными наставниками, с помощниками, аккуратно и поэтапно.

Этапы монтажа

Необходимо строго соблюдать последовательность выполнения работ — только при таком условии конструкция получится надежной и прочной.

Крепление мауэрлата

Монтаж любой стропильной системы начинается с закрепления на торце боковых стен строения мощного опорного бруса — мауэрлата , на который будет удобно устанавливать стропильные ноги. Мауэрлат изготавливается из качественного бруска сечением не менее 100 × 150 мм. Укладывается он обязательно на на стеленную по верхнему торцу стены (независимо от материала) гидроизоляцию из рубероида.

За счет мауэрлата нагрузка будет равномерно распределяться по стенам и передаваться на фундамент ст роения.

Закрепляют мауэрлат к стене с помощью металлических шпилек, которые заранее вмуровывают в бетонный пояс или венец, идущий по верхнему краю стены, или же анкерными болтами диаметром в 12 мм. Они должны входить в глубь стены не менее, чем на 150 — 170 мм. Если мауэрлат устанавливают на деревянную стену, то брусья крепятся к ней с помощью деревянных нагелей.

Монтаж стропильной конструкции

• Монтаж стропильной системы начинается с установки балок перекрытия. Они могут крепиться на мауэрлат сверху, если балки планируется вынести за периметр ст роения и за счет этого увеличить площадь мансарды. В этой конструкции стропильные ноги закрепляются на балки перекрытия.

• В другом случае они могут укладываться на гидроизолированные стены и крепиться с помощью уголков или скоб к внутреннему краю мауэрлата. Такой вариант пр именяется тогда, когда стропильные ноги планируется закреплять непосредственно на мауэрлат.

• Далее, необходимо найти середину балки перекрытия, так как эта отметка станет ориентиром для определения месторасположения опорных стоек и конька.
• Стойки должны быть расположены на одинаковом расстоянии от от меченной середины балки перекрытия. Они в дальнейшем станут определять расположение стен мансардного помещения, то есть его ширину.
• Бруски для стоек должны иметь сечение, равное размеру балок перекрытия. Крепятся стройки к балкам с помощью специальных уголков и деревянных накладок. Однако, для начала их сперва наживляют гвоздями, затем тщательно выравнивают с помощью строительного уровня и отвеса , и только потом закрепляют капитально, с расчётом на будущие нагрузки.

• Когда первая пара стоек будет установлена, сверху их скрепляют между собой бруском, который называют затяжкой. Такая затяжка также соединяется со стойками с помощью специальных металлических уголков.

• После закрепления затяжки получится П-образная конструкция. На нее по бокам устанавливаются наслонные стропила, которые вторым своим концом крепится к балке перекрытия или же укладывается на мауэрлат.
• На установленные опоры для бруса или в стропиле выпиливается специальная выемка (паз). С ее использованием стропила плотно устанавливаются на брус мауэрлата, и крепятся с помощью металлических скоб.

• Для жесткости конструкции от основания стойки к середине установленного бокового стропила могут быть дополнительно установлены подкосы. Если и этого покажется мало, и экономия материала – не стоит на первом плане, то можно усилить общую конструкцию еще и дополнительными стойками, и схватками (они указаны на чертеже рис. А полупрозрачными линиями).
• Далее, на затяжке вычисляется середина – на это место будет крепиться бабка, подпирающая коньковое соединение верхней висячей подсистемы стропил.
• Следующим шагом устанавливаются коньковые стропила, которые могут скрепляться между собой разными соединениями — это может быть металлическая накладка или мощные болты с металлическими пластинами или шайбами.

• После их установки, к коньку и середине затяжки крепится бабка.
• Завершив работу над одной частью стропильной системы, нужно изготовить все остальные по тому же принципу. Расстояние между соседними стропилами в подобной системе должно быть не более 900 — 950 мм, но оптимальным, наверное, все же будет интервал в 600 мм – это даст и необходимую жесткость , и устойчивость конструкции, и будет удобно для утепления с помощью стандартных матов минеральной ваты. Правда,это утяжеляет конструкцию и потребует большего количества материалов.

• Сначала устанавливаются боковые детали системы в сборе , а затем — промежуточные. Между собой они связываются прогонами, которые устанавливаются между верхними концами стоек и действуют, как распорки. Таким образом, получится жесткая конструкция стропил мансарды, в которой уже будет готов каркас для обшивки стен.

Цены на различные виды крепежа для стропил

Крепеж для стропил

Гидроизоляция мансардной крыши

Когда стропильная система будет выстроена, можно переходить к отделке ее и сопутствующими им материалами.

• Первым покрытием, которое должно быть закреплено сразу поверх ст ропил, станет гидроизоляционная и ветрозащитная пленка . ее крепят к стропилам с помощью скоб и степлера, начиная от карниза. Полотна настилаются внахлест на 150 — 200 мм, а затем стыки склеиваются водостойким скотчем.
• Сверху гидроизоляции, на стропила набивается контробрешетка , которая надежнее зафиксирует пленку на поверхности и создаст необходимое вентиляционное расстояние между ветрозащитным и кровельным материалом. Контробрешетка обычно выполняется из досок шириной в 100 — 150 мм и толщиной в 50 — 70 мм.

• Перпендикулярно контробрешетке закрепляются обрешетка , на которую затем будет настилаться кровельный материал. Шаг между рейками нужно рассчитывать в зависимости от типа и размеров листового кровельного материала, с учетом требуемого для него нахлеста
• Если же выбрана мягкая кровля, то на контробрешетку чаще всего закрепляются фанерные листы.

Монтаж кровельного покрытия

На подготовленную обрешетку или фанеру закрепляется кровельный материал. Его монтаж обычно начинается от карниза крыши и проходит порядово , от одного из краев – в зависимости от вида кровли. Кровельные листы монтируются внахлест . Если для покрытия используется металлический профиль или металлочерепица, то такой материал закрепляют специальными саморезами с эластичными прокладками. Крепежные элементы обычно подбираются по цвету к кровельному материалу.

Самое сложное в покрытии мансардной ломаной крыши — это переход от наслонных боковых стропил к висячим коньковым . Могут быть определенные сложности и в том случае, если на крыше предусмотрены выступы для устройства кровли над балконами или окнами.

Кроме этого, если на крышу выходит дымоходная труба, для нее необходимо отдельное оформление отверстия внутри стропильной системы и утеплительном слое, а на кровле— устройство вокруг трубы надежной гидроизоляции.

Как и чем лучше покрыть крышу, можно подробно узнать на на шем портале, там предусмотрен целый раздел , в котором можно найти ответы на множество вопросов, в том числе и рекомендации по надежному утеплению мансардного помещения.

Цены на популярные виды профнастила

Профнастил

Видео: подробный видео-урок по возведению мансардной крыши

Нужно отметить, что работа по сооружению любой крыши, а тем более такой сложной, как мансардная, не только ответственна, но и достаточно опасна, требует особых, повышенным мер безопасности. Если нет опыта в проведении подобных строительных процессов, то лучше доверить их выполнение профессионалам или же выполнять все действия под контролем опытного мастера, и с соблюдением максимальной осторожности и аккуратности.

Выбирая ту или иную форму крыши для будущего дома, владелец фактически определяет тип её стропильной системы. От правильного выбора, грамотного расчёта и монтажа зависит эффективное функционирование всей кровельной конструкции, а в итоге - долголетие дома и комфорт его обитателей.

Понятие мансардной крыши

Дома с мансардной крышей (мансардой) отличаются от других видов жилых построек, хотя нередко их путают с двухэтажными или чердачными зданиями.

Мансардные крыши по своей конструкции сильно отличаются от обычных

Мансарда, как и полноценный этаж, является жилой надстройкой. Она внесена в техпаспорт дома и имеет подведённые коммуникации - отопление, водопровод, освещение. Главное отличие заключено в конструктивных особенностях строения:

• этаж - ярус с одинаковыми по всему периметру стенами, на которые опираются стропила;
• мансарда - подкровельное пространство, высота которого варьируется под скатами.

Таким образом, мансардная крыша является стенами верхнего этажа и одновременно кровлей дома, что хорошо просматривается в экстерьере здания.

Дом с мансардной крышей смотрится интересно и стильно, а полноценный многоэтажный частный дом - респектабельно и больше напоминает городские объекты

Высота мансарды регламентируется нормативами - не менее 1,5 м - что отличает её от чердачной крыши. Реально высоту мансардного помещения выбирает застройщик, учитывая:

• прочность фундамента и стен;
• ветровые и снеговые нагрузки на кровлю;
• предназначение мансарды;
• архитектурную стилистику дома;
• комфортность пребывания в мансардном помещении.

Все эти нюансы оговариваются на этапе проектирования дома и, согласно результату, подбирается стропильная система крыши.

Видео: стропильные системы, от чего зависит цена и сложность изготовления

Разновидности стропильных систем для мансардной крыши

Мансардные крыши на сегодняшний день представлены в разных форматах и соответственно имеют различную конструкцию стропильной системы.

Современные строительные технологии позволяют обустроить мансарду под любой крышей, но нужно понимать, что эффективность использования подкровельного пространства у них будет разной

Различают следующие виды мансардных кровельных систем:

1. Односкатные мансардные крыши - простые конструкции, которые чаще всего возводят на небольших домах, поскольку обустройство большого ската потребует усиления стропильного каркаса и увеличения затрат на кровельные материалы.

   Мансарду в доме с односкатной крышей нужно планировать заранее, чтобы на этапе строительства поднять нижнюю точку ската как минимум на 1 м выше перекрытия

2. Двускатные - самые популярные среди всех видов, так как экономичны и просты в монтаже. Несущий каркас состоит их прямых параллельных стропил, соединяющих стены и коньковый прогон. Однако их уклон ограничивает полезную площадь мансарды, из-за чего в ряде случаев затруднено её использование. Хотя в последнее время дизайнеры используют асимметрию двускатных крыш, что частично решает проблему.

   Крыши, состоящие из двух скатов с треугольными фронтонами - самый востребованный вариант для всех типов зданий как с мансардами, так и без них

3. Ломаные крыши - разновидность двускатных систем с разными уклонами скатов, благодаря чему можно создать под крышей просторную и комфортную зону. Основу составляют разбитые на несколько частей стропила, которые при соединении формируют вогнутую либо выпуклую ломаную линию, что используется дизайнерами для стилизации экстерьера. Ломаные мансарды имеют наибольшую высоту, а помещения без наклонных стен ничем не отличаются от привычных комнат.

   Ломаная конструкция наиболее эффективна и проста, именно такие по форме крыши изначально назывались мансардами

4. Вальмовые, полувальмовые и сводчатые - своеобразные мансардные крыши с большим числом скатных изломов, что позволяет сформировать просторные комнаты с приемлемо высокими потолками. Такие конструкции смотрятся необычно и весьма привлекательно, однако имеют сложную стропильную систему, возведение которой потребует опыта, знаний и больших финансовых затрат.

   Мансардная вальмовая крыша сложной конфигурации требует точных расчётов всех нагрузок на фундамент и стены здания

5. Шатровые мансарды - имеют 4 и более одинаковых скатов и подходят для домов квадратной формы. Под такими конструкциями легко обустроить жилую комнату, у которой самая большая высота будет приходиться на середину, а краевое пространство из-за низких потолков будет ограничено в использовании.

   Шатровые мансардные крыши придают зданиям необычайную привлекательность

6. Многощипцовые и комбинированные конструкции - обычно такие крыши возводят на домах со сложной архитектурой. Они имеют несколько фронтонов, удивительно красивы, хорошо отводят осадки и отличаются великолепной стойкостью к механическим нагрузкам. Многощипцовая стропильная система весьма своеобразна. Она может изготавливаться как из висячих, так и наслонных стропил (если существует капитальная внутренняя перегородка). Вдобавок состоит из нескольких отделов, благодаря чему дом выглядит необычно и презентабельно. В большинстве случаев под такими кровлями обустраивают несколько мансардных комнат, где размер каждой зависит от конкретного стропильного отдела.

   Сложные многощипцовые крыши напоминают цветок в технике оригами, поэтому архитекторы так любят использовать эти конструкции, хотя в изготовлении и обслуживании они намного сложнее других видов

Основная трудность при выборе мансарды заключается в разнообразии её геометрических форм и возможностей размещения.

Ломаные и треугольные, занимающие всю площадь дома либо только часть, выходящие на обе стороны или же на одну, симметричные и асимметричные мансарды различаются расположением относительно внешних стен здания, что напрямую влияет на сложность стропильной системы, её изготовление и монтаж. Они могут быть коридорного типа, секционного или смешанного, находиться как внутри, так и за пределами стен с небольшим выносом нижнего перекрытия либо значительным, требующим формирования дополнительных опор в виде стен, подвесок, колонн.

Любая мансарда смотрится эстетично и придаёт зданию завершённость

Как бы там ни было, создание мансард сводятся к трём видам:

Видео: ломаная стропильная система для мансардной крыши

Особенности мансардной стропильной системы

Несущий каркас является основой, от которой зависит надёжность мансардной крыши. В его состав входят:

Прочность стропильного каркаса зависит от правильно выбранной конструкции, качественных материалов, точно рассчитанных технических параметров и надёжности соединения кровельных узлов с помощью шурупов, сварки, болтов и метода «шип-паз». Для создания несущей системы используют висячие, наслонные или смешанные стропила, что определённым образом влияет на вместимость мансарды:

1. Висячие стропила. Опираются на наружные стены и стыкуются между собой на коньковом прогоне. Стропила такой конструкции не нуждаются в мауэрлате - для горизонтального выравнивания стен достаточно проложить доску поверх рубероида. Это обеспечивает существенную экономию на пиломатериалах. К тому же отпадает необходимость в обустройстве промежуточных опор при ширине пролёта до 6 м, что позволяет получить свободное студийное пространство. Распорную нагрузку нейтрализуют затяжками, проложенными у самого основания или выше (приподнятые). Поднятие затяжки должно соответствовать строительным нормам, так как от этого зависит прочность конструкции. При бóльших пролётах усиливают каркас бабками, ригелями и подкосами.

   Если в здании нет капитальных внутренних стен, то применяют висячие стропильные системы

2. Наслонные стропила. Это более надёжная конструкция, используемая в основном для большепролётных построек. Стропила опираются на коньковый прогон (вверху), боковые прогоны, а также на стены. Усиливаются затяжками и подкосами. Но при такой конструкции стропильной основы помещение мансарды ограничено размерами и расположением стоек - по центру, симметрично по краям или со сдвигом в одну сторону. Хотя именно стойки дают возможность при желании стильно зонировать помещение.

   Наслонная конструкция более выгодная и не такая тяжёлая, как с висячими стропилами, оттого на её обустройство требуется меньше материалов

3. Смешанные стропила. Как правило, их применяют в ломаных конструкциях. Нижняя часть монтируется по схеме наслонных стропил и венчается треугольником из висячих стропильных ног, где затяжка одновременно служит балкой перекрытия мансарды.

   Смешанная конструкция стропильного каркаса преимущественно используется при возведении ломаных мансардных кровель

Отличиями мансардной стропильной системы являются:

Вмешательство в конструкцию несущего каркаса и любые изменения в угоду личным предпочтениям и дизайнерской фантазии требуют досконального расчёта.

Расчёт несущей конструкции для мансардной крыши

Видео: проектирование стропильного каркаса в SolidWorks и ArchiCad

Мы же рассмотрим, как рассчитать стропильную систему самостоятельно, что позволит любому застройщику, имея элементарные понятия процесса вычислений, проконтролировать проектирование и ход строительства. Расчёт будем делать по упрощённой методике, чтобы не касаться аэродинамики и сопромата.

Рисуем на бумаге эскиз дома и отображаем на нём необходимые для расчёта параметры:

Дом строится в Казани (частный сектор в пределах города). Все исходные данные нами взяты произвольно, чтобы показать порядок расчёта на примере.

• переменными - ветровые, снежные и оказываемые во время обслуживания кровли;
• постоянными - вес кровельной начинки (пирога) и планируемого для установки оборудования;
• фатальными - землетрясения, наводнения и т. д., которые бывают редко, поэтому рассчитывать их нет смысла, достаточно к общим нагрузкам добавить 5–10%.

Проводим расчёт, руководствуясь сборником правил под номером 17.13330.2011 и 20.13330.2011 с вложенными в него региональными картами распределения нагрузок, а также нормативами 2.01.07–85.

Ветровая нагрузка

Давление ветра рассчитываем по карте, соответствующим таблицам, а также по формуле W m = W o х k x c, где:

Таблица: показатель k по СНиП 2.01.07–85 для различных типов местности

Так как сила ветра порой достигает внушительной величины, то при возведении крыши, особенно мансардной, нужно должное внимание уделить надёжному креплению стропил к основанию.

Подставляем данные в формулу W m = W o х k x c, учитывая, что Казань относится к I региону (по карте), высота постройки 6514 мм, строительство ведётся в пределах города, но в частном секторе без наличия вблизи высотных построек. Итак, 24 х 0,65 х 0,8 (если уклон скатов ≥ 30°, значит, ветер давит на крышу, тогда согласно нормативам 2.01.07–85 п. 6.6 в расчёт берётся наибольший аэродинамический показатель) ≈ 13 кг/м².

На крышах частных построек антенно-мачтового оборудования немного, а современные укрывные материалы отличаются высокой термо- и морозостойкостью, в силу чего климатические и гололёдные нагрузки для них, как правило, не рассчитывают.

Снеговая нагрузка

На карте распределения снежных нагрузок отыскиваем значение для Казани (240 кг/м²) и подставляем его в формулу расчёта S = µ х S g , где:

Здесь имеется маленький нюанс - если замерить уклон скатов невозможно (например, дом строится с нуля, и несущего каркаса пока нет), то значения углов следует определять по таблице, исходя из ширины пролёта (L) и планируемой высоты здания от перекрытия до конька (Н).

Согласно основам тригонометрии тангенс угла наклона (tg α) рассчитывается как отношение высоты к половине длины пролёта или к полной длине для односкатной крыши

Таблица: соотношение размеров дома и уклона скатов

Переходим к нашим параметрам: 3514: ½ 6600 = 1,06, значит, нижний угол наклона приблизительно будет 47°, и (3514 – 2200) : ½ 4050 = 0,649, т. е. значение верхнего угла наклона приблизительно 32°.

Значение поправки зависит от уклона кровли:

• если угол покатости (α) ≤ 30°, то µ = 1;
• если угол α ≥ 60°, то µ = 0 - снеговую нагрузку не рассчитывают, так как на крутых скатах снег не задерживается;
• если 30° < α < 60°, то µ высчитывают по формуле → µ = 0,033 х (60 - α).

Следовательно, поправочный коэффициент для уклона скатов в 47° рассчитаем по формуле 0,033 х (60–47) = 0,429. Таким образом, снежная нагрузка равна 0,429 х 240 ≈ 103 кг/м².

Нагрузка от кровли

Мансардная конструкция имеет типовой кровельный пирог:

Его слои тем или иным образом оказывают давление на несущий каркас. Обычно при упрощённом расчёте учитывают все прослойки кровельной начинки, что ведёт к упрочнению несущей конструкции, но также к её удорожанию. Тем не менее все слои оказывают давление лишь в том случае, когда обустраивается мансарда с декоративными выставленными напоказ стропилами и все кровельные материалы укладываются поверх них.

Один из способов обустройства мансарды заключается в том, что деревянные элементы стропильной системы остаются открытыми и служат украшением интерьера

При стандартном устройстве кровельного пирога утеплитель, пароизоляцию, удерживающие контрейки и обшивку в расчёт кровельной нагрузки можно не брать, поскольку они размещены между стропилами и под ними. Однако для расчёта мауэрлата их тоже нужно учитывать. Такое разделение актуально для расчёта больших кровель, где разница в стоимости будет существенной.

Заранее определившись с укрывным материалом, несложно подсчитать вес кровли, ориентируясь на технические параметры, заявленные поставщиками.

Таблица: средний вес кровельных материалов:

Возвратимся снова к примеру и посчитаем нагрузку от кровли, учитывая, что будем покрывать крышу металлочерепицей и оставлять стропила открытыми. Вес слоёв кровельного пирога без утеплителя = 5 (металлочерепица) + 5 (полимерно-битумная изоляция) +12 (обрешётка) + 12 (гипсокартон) + 0,3 + 0,3 (плёнки гидро- и пароизоляционные) ≈ 35 кг/м².

Для расчёта толщины утеплителя существует формула Т = R × λ, где:

В качестве утеплителя выбираем плиты Isover «Скатная Кровля». Тогда Т = R × λ = 4,95 х 0,04 = 0,198 м. Умножив толщину на плотность материала, указанную в технических характеристиках, получим его удельный вес → 0,198 м х 15 кг/м³ ≈ 3 кг/м². Следовательно, полная нагрузка от кровли = 35 + 3 = 38 кг/м².

Суммируем все нагрузки → ветровая + снеговая + кровельная = 13 + 103 + 38 = 154 кг/м² +10% запас прочности ≈ 170 кг/м².

Общая нагрузка на кровлю должна быть не менее 200 кг/м².

В нашем примере суммарная нагрузка получилась меньше. При таком раскладе для дальнейших расчётов следует брать за основу минимально допустимую величину, то есть 200 кг/м².

Для определения давления на мауэрлат необходимо к общим нагрузкам добавить вес стропил (≈ 20 кг/м²), что составит 220 кг/м².

Расчёт сечения пиломатериалов и длины стропил

После определения общей нагрузки подбираем необходимое сечение древесины, для чего первым делом следует высчитать длину стропильных ног. Обращаемся к эскизу. Стропила ломаной крыши состоят из двух частей - до излома и после него. Рассчитываем обе части отдельно, используя в обоих случаях теорему Пифагора:

Таблица: взаимосвязь нагрузки и толщины бруса

После вычислений подбираем ширину доски по спецификации выпускаемых пиломатериалов, ориентируясь на нижнюю табличку.

Таблица: хвойные пиломатериалы (сечение по ГОСТ 24454–80)

Как видим, для доски толщиной 40 мм большой диапазон выбора. Чтобы не переплачивать лишнее, но в то же время обеспечить стропилам достаточную прочность, существуют формулы, в которые при известной толщине бруса нужно подставлять поочерёдно соответствующую ширину доски начиная с меньшего значения:

• α < 30° - H ≥ 8,6 х L max х √Q r: (B х R изг);
• α > 30° - H ≥ 9,5 х L max х √Q r: (B х R изг).

При этом:

Видео: что нужно учитывать при выборе пиломатериалов

Проводим расчёт и проверку на прочность:

1. Определяем ширину нижних стропил. Поскольку нижний угол наклона 47°, то воспользуемся второй формулой, подставляя в неё табличные и расчётные параметры → H ≥ 9,5 х L max х √Q r: (B х R изг) = 9,5 х 2,543 х √160: (4 х 140) = 12,8 см, то есть Н ≥ 12,8 см = 15 см (ближайшее большее значение по таблице).
2. Проверяем правильность расчётов, для чего должно соблюдаться неравенство [(3,125 х Qr х Lmax³) : (B х H³)] ≤ 1 = [(3,125 х 160 х 2,543³) : (4 х 15³)] ≤ 1 = 0,61 ≤ 1, то есть неравенство выдержано и сечение 40х150 мм для нижних стропил подобрано правильно.
3. Аналогично определяем ширину верхних стропил, используя ту же самую формулу, так как угол излома равен 32° → 9,5 х 2,414 х √160: (4 х 140) ≥ 12,15 см = 12,5 см (ближайшие значения).
4. Проверяем, подставляя результат → [(3,125 х 160 х 2,414³) : (4 х 12,5³)] ≤ 1 = 0,9 ≤ 1.
5. Подводим итог - для нижних стропил с хорошим запасом прочности подойдёт доска 40х150 мм, а для верхних с небольшим запасом 40х125 мм.

Основное правило строительства - при любых расчётах все округления делать в бóльшую сторону. Это же касается табличных и нормативных значений.

Расчёт мауэрлата

В нормативах требований к сечению бруса для перекрытий и мауэрлата нет, оттого следует ориентироваться по таблице, скорректировав её значения на расчётную нагрузку.

Таблица: соотношение толщины и длины бруса для мауэрлата и перекрытий

Нагрузка на мауэрлат согласно нашим расчётным значениям равняется 220 кг/м², следовательно, 220/400 = 0,55. Этот индекс умножаем на близкое к шагу стропил и длине нашего пролёта табличное значение - 150х250 мм - 0,55 х 150 и 0,55 х 250 = 82,5х137,5 = 100х150 мм.

Видео: выбор древесины, как выгадать на сечении

Расчёт шага и количества стропильных ног

Шаг стропил необходимо рассчитывать, а не брать наугад, поскольку этот показатель влияет на устройство кровельного пирога, способствует экономии при строительстве, а также обеспечивает долговечность и надёжность всей кровельной системы:

1. Рассчитываем количество стропильных ног → длину стены: рекомендуемый шаг +1 = 8,8/0,8 + 1 = 12 штук с одной стороны.
2. Вычисляем шаг → длина дома: кол-во стропил = 8,8/12 = 0,73 ≈ 0,8 м. Такой шаг был нами принят изначально, поэтому корректировать его не нужно.

Видео: шаг стропил под различные крыши

Обобщаем расчёты - для сооружения несущего каркаса для ломаной мансардной крыши согласно нашему примеру потребуется:

• 62 пог. м доски Ø40Х150 мм (24 нижних стропила длиной 2543 мм);
• 60 пог. м доски Ø40Х125 мм (24 верхних стропила длиной 2414 мм);
• 29 пог. м бруса Ø100Х150 мм для мауэрлата, уложенного по периметру;
• 80 пог. м бруса Ø100Х150 мм для балок перекрытия, установленных с шагом 0,8 м - при расчёте учитывайте то, что межэтажное перекрытие должно выдерживать нагрузку до 400 кг/м² с учётом веса самих балок, к тому же старайтесь укладывать балки рационально - чем они короче, тем меньшее потребуется сечение;
• 27 пог. м бруса Ø100Х150 мм для вертикальных стоек;
• 49 пог. м бруса Ø100Х150 мм для верхних балок перекрытия - допустимая нагрузка для верхнего (чердачного) перекрытия - 200 кг/м² .

По каждой позиции следует добавить 5–10%, которые пойдут на обустройство затяжек, бабок, удлинение стропил при необходимости или на замену бракованной древесины.

Расчёт стропильной системы мансардной крыши несложный, просто объёмный, однако разобраться в нём желательно, тем более что он изложен последовательно и максимально полно.

Видео: вариант упрощённого расчёта стропильной системы

Монтаж ломаной стропильной системы

Монтаж несущей конструкции начинают с подготовки к возведению кровли, куда входят следующие работы:

• закупка пиломатериалов согласно проведённым расчётам, их сортировка и обработка антисептиками;
• проверка наличия и исправности всех рабочих инструментов;
• расчистка рабочей площади от излишнего мусора;
• монтаж строительных лесов, мостиков и трапов;
• проверка геометрии основания путём замера коробки по диагоналям (допустимо отклонение не более 20 мм), а также высоты стен по всему периметру дома относительно поверхности земли;
• заготовка прогонов, ригелей, подкосов и шаблона для создания стропильных ферм.

Видео: установка стропильной системы двускатной мансардной крыши, часть 1

Монтаж выполняется в следующей очерёдности:

1. Установка мауэрлата. Для увеличения жёсткости конструкции профессионалы советуют обустраивать под мауэрлат армопояс, в который заливают анкера или шпильки с шагом не больше 2 м. Прокладывают два слоя толя или рубероида, которые послужат гидроизоляцией, защитят мауэрлат от намокания и гниения. Поверх толя укладывают брус и закрепляют анкерами, шпильками или скобами (для кирпичных или блочных стен). В деревянных либо каркасных постройках мауэрлатом служит последний венец или брус.

   Долголетие и эффективность эксплуатации любой крыши во многом зависит от качества установки и прочности крепления мауэрлата

2. Установка балок перекрытия. Их укладывают поверх мауэрлата или же в заранее обустроенные стеновые карманы с шагом, выбранным для стропил. При большом стропильном шаге балки перекрытия можно устанавливать чаще (оптимально через каждые 60 см, чтобы позднее уложить плиточный утеплитель без подрезки), хотя это повлечёт увеличение пиломатериалов.

   Перед тем как сделать деревянное перекрытие, необходимо произвести полный расчёт предполагаемых нагрузок, приобрести необходимый материал и инструмент

3. Монтаж подстропильного каркаса. На уложенные балки перекрытия этажа устанавливают вертикальные стойки, формируя мансарду. Поверх них укладывают балки перекрытия мансарды и соединяют стойки продольными прогонами. По центру стоек монтируют бабки и прокладывают коньковый прогон. Для выравнивания используют уровень либо натянутый между крайними стойками яркий шнур.
4. Установка стропил. Начинают с монтажа наслонных стропил. В первую очередь по расчётным размерам изготавливают шаблон из выбракованной доски. Прикладывают его к мауэрлату и прогону, размечают форму запила и выпиливают. По готовому трафарету изготавливают все нижние стропильные пары. Выставляют их по уровню и при необходимости укрепляют подкосами. Аналогично изготавливают трафарет для верхних стропил, прикладывая его к прогонам и вырезая по замерам края. Висячие стропила скрепляют между собой на коньковом брусе встык или внахлёст при помощи металлических пластин, деревянных накладок, болтов и т. д.

   Каркас будущей мансарды можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций

Видео: установка стропильной системы двускатной мансардной крыши, часть 2

Монтаж основных узлов

Основными узлами мансардной конструкции являются:

• коньковый узел;
• узел «стойка-подкос-стропило»;
• узел «балка-стойка-подкосы»;
• и прочие в зависимости от вида выбранной конструкции и наличия в ней ригелей, затяжек и т. д.

Монтаж кровельных узлов, способов крепления, возможности горизонтального сдвига и т. д. - отдельная большая тема, поэтому в рамках этой статьи как пример рассмотрим формирование некоторых.

Коньковый узел

Для обеспечения большей прочности конструкции, особенно при малом уклоне скатов, монтируют прочный коньковый прогон, чтобы он смог взять на себя часть нагрузок, оказываемых на стропила. Затем поступают следующим образом:

Крепление стропил к мауэрлату

Чтобы крепление стропил к опорному основанию (мауэрлату, балкам перекрытия или к стене) было надёжным, нужно учитывать статистические и динамические нагрузки, а также коэффициент линейного расширения. Раньше стропила крепили методом врубки, что образовывало прочный узел, но увеличивало расход древесины. Врубки используют и сегодня на деревянных конструкциях большого сечения.

Но чаще, чтобы не ослаблять конструкцию, стропила фиксируют к опоре методом запила либо «шип-паз», нашивкой упорного бруса или выпиливания пазов в мауэрлате. В качестве крепежей используют оцинкованные уголки, гвозди, скобы, нагели. Такие крепления жёсткие и не всегда целесообразны.

Жёсткое крепление стропил на мауэрлате гарантирует отсутствие любых смещений всех узловых элементов

В некоторых случаях стропила должны иметь возможность горизонтального смещения (преимущественно в деревянных домах, так как древесина подвержена температурно-влажностным деформациям, а это может вызвать перекос стен), что достигается с помощью скользящих опор. Такие опоры состоят из направляющей планки, закреплённой на стропиле и уголка с опорной площадкой, фиксируемого к мауэрлату либо верхнему венцу сруба.

Выбор скользящих стропил обоснован лишь тогда, когда предусмотрен коньковый брус, в который они могли бы упираться своей верхней частью

Видео: крепление стропил к опорному основанию

Крепление стропил к балке перекрытия

В этом узле важно избежать скольжения стропил, чтобы предотвратить разрушение крыши, для чего используют следующие соединения:

• упор в конец балки;
• зуб с шипом;
• зуб с упором.

Все элементы соединяют шурупами, болтами, уголками, гвоздями, треугольными накладками, шипами.

Стропила соединяют с балками перекрытия лишь в том случае, когда точно знают, что они выдержат оказываемое давление

Видео: как установить стропила ровно и в одной плоскости

Мансарда может иметь необычную форму, красивейшее покрытие, устроена из самых современных материалов, но если несущий каркас изготовлен неправильно, то вся привлекательность мансарды сведётся к нулю. А вместе с ней надёжность и долговечность кровельной конструкции, что, несомненно, скажется на комфорте и уюте в доме. Поэтому знать принципы устройства стропильной системы мансардной крыши и грамотно рассчитать её основные элементы - первостепенная задача застройщика. Удачи вам.

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

Составление проекта должно учитывать все нюансы. При неправильных просчетах, застройщик рискует получить в итоге не то, что планировалось сделать. Чем проще крыша, тем удобнее ее сделать своими руками. Типы крыш бывают:

1. Двухскатной, где скаты спускаются по обеим сторонам;
2. Ломаной, состоящей из двух и более скатов разных углов наклона;
3. Вальмовой с треугольной формой скатов;
4. Полувальмовой – скаты торцевого типа располагаются примерно на половине расстояния высоты;
5. Купольной для строений многоугольной или круглой формы;
6. Сводчатой – в разрезе такая крыша имеет форму дуги.

Мансардную крышу различают как вентилируемую и невентилируемую. Выбирается тип в зависимости от климатических особенностей региона, например, в зонах с большим количеством осадков лучше строить вентилируемые объекты.

Виды стропильных систем

Стропильная система мансардной крыши выбирается в зависимости от планировки строения и различается так:

1. Наслонная стропильная система мансарды обустраивается в случае, когда несущая перегородка проходит посередине строения. Конструкция перераспределяет весовую нагрузку и подходит для строений, где расстояние между внешними стеновыми панелями и внутренней опорной системой не превышает 7 м.
2. Висячие стропильные системы применимы при отсутствии внутренних перегородок, стен. Опираемые на мауэрлат и коньковый прогон, они подходят для строений, где расстояние между внешними стенами и конструкцией не превышает 14 м.
3. Комбинированные стропила мансарды чаще всего нужны в строениях, где вместо перегородок обустраиваются колонны. Получается, что часть конструкции стропил опирается на колонны, а часть выполняется в висячем варианте. Отсутствие вспомогательных элементов, снижение нагрузки на фундамент и никаких загромождающих элементов – основные достоинства системы, потому данный вариант применяется чаще всего.

Важно! Виды стропильных систем выбираются на стадии проектирования, чтобы правильно рассчитать нужную крепость фундамента. В случае, когда решение о строительстве мансарды возникает на заключительном этапе возведении объекта, потребуется точная схема стропильной системы мансардной крыши и полный перерасчет массы дома с учетом новых данных. Пренебрегать процессом нельзя, особенно в зонах со слабым грунтом. Иначе в итоге получится, что дом быстро просядет, а грунтовые воды приведут фундамент в негодность за короткое время.

Конструкционные особенности стропильной системы

Основные узлы мало отличаемы от обычной двухскатной крыши:

• Мауэрлат – основание крыши, берущее на себя вес.
• Стропила – элементы системы, формирующие наклонность скатов. Верх закрепляется на конек, низ – на мауэрлат или стойку.
• Стойка – элемент, поддерживающий конек или заднюю часть стропильной ноги.
• Подкосы нужны для упрочнения и поддержки стропильных ног. Подкос имеет косой срез и служит для предупреждения прогиба стропил под тяжестью массы.
• Затяжки – горизонтальная стяжка пары стропил, размещаемая в верхней или нижней части.

Важно! Стропильные элементы часто выполняются из древесины самого высокого сорта. Приобретается брус влажностью не более 15-18%, предварительно обрабатывается составами против гниения, антипренами.

Схема сборки стропильной системы для мансарды

Мансардная стропильная система – дело достаточно хлопотное, поэтому лучше поручить сборку мастеру. Но если такого нет, советы и видео помогут выполнить простейшую конструкцию самостоятельно.

1. На верхнюю обвязку стен укладывается брус мауэрлата. Если дом бревенчатый, можно обойтись верхними венцами, усиленными скобами.
2. Смонтировать балки перекрытия. Крепление на мауэрлат или выступы стеновых панелей. Самое простое крепление – без выноса, опора на стены, а вот с выносом – это когда балка выносится за периметр дома для обустройства свеса. В этом случае расстояние между концом балки и стеновой панелью должно быть не менее 0,5-1,0 м.
3. Монтируются вертикальные стойки. Для этого определяется середина балки перекрытия, затем от нее откладываются равные промежутки – расстояние должно быть равно ширине мансардного помещения.
4. Затяжки закрепляются на стойках, при этом получается, что каждая пара стоек выглядит как буква «П».
5. Монтаж нижних стропильных элементов проводится с креплением на стойке. Крепежи – саморезы или гвозди, на мауэрлат крепеж в виде ползунка подвижного крепления, компенсирующий усадочные проявления бруса.
6. Установка стропил мансардной крыши верхней части производится с соединением каждой пары металлической накладкой или бруском.
7. Финальная обработка включает укладку гидроизоляционной мембраны, обрешетки. Обрешетка для мягкого кровельного материала сплошная, для профлистов и другого жесткого материала – разреженная.

Предложенный монтаж стропильной системы – самый простой. Обустроить такую конструкцию своими руками вполне возможно, следует лишь произвести правильные расчеты, стропильной системы, чертежи мансардной крыши, схемы помогут выполнить работы без ошибок.

Стропила с выносом за стеновую панель

Такой вариант применяется при малом объеме внутреннего пространства. Придется опирать стропильную ногу на балку верхнего перекрытия. Мауэрлат тут не нужен, а вот усиливающие подкосы обязательны. Для упрочнения основания можно залить ж/б пояс. Крепление балок перекрытия к монолитному поясу производится анкерами, куда врубаются опорные стойки на максимальную толщину бруса.

Важно! Выносная конструкция формирует карниз: для деревянных домов ширина от 0,5 м, для выполненных из бетона и камня – от 0,4 м.

Схема работ:

1. Установить крайние балки перекрытия, формирующие контур свесов. Сечение балок 150*200 мм.
2. По натянутому между крайними балками шнуру, монтируются остальные брусья: расстояние между ними равно шагу стропильных ног. Утепленные крыши требуют шага стропил 0,6 м, в случае монтажа стропил с указанным шагом их можно выполнить из бруса сечения 50*150 мм.
3. Вытесав шипы подготовить опоры.
4. Установить угловые стойки и скрепить их временными опорами.
5. Отвесом определить место точек опоры балок и выбрать отверстия для них.
6. Установить рядовые стойки и пару несущих опор по центрам фронтона мансарды.
7. Уложить прогоны из досок 50*150 мм. Закрепить прогоны уголками.
8. Соединить опоры брусками, закрепив их также уголками на прогоны.
9. Скрепить ригели, для чего подойдет временный крепеж дюймовкой. Отступление от края каркаса 300-350 мм.
10. Выполнить шаблон для нижнего ряда стропилин: приложить доску-заготовку к торцу прогона и балки, определить место среза излишков, примерить и подтесать.
11. Смонтировать торцевые стропильные стойки.
12. Изготовить шаблон для верхней части стропильных ног.
13. Примерить шаблон и соорудить ярус, как будет стропильная система фото мансардной крыши наглядно покажут всю конструкцию.
14. Если шаблоны подходят идеально, изготовить нужное количество стропильных ног, смонтировать их на место, укрепить бабкой ригели, чтобы избежать их провисания и жестко пришить их к коньковой зоне. Нижняя часть не требует жесткой подшивки, она должна быть свободной.

Финальное завершение – установка каркаса фронтона, обшивка обрешеткой и кровельным материалом. Если не совсем понятно, как сделать данный проект, смотрите видео от профессионалов, материал поможет разобраться в тонкостях строительства.

Мансарда из каркасных модулей

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

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

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