Стропильные системы мансард

Стропильные системы мансард

Обычное представление многих людей о мансардной крыше, как о крыше с переменными углами наклона скатов, так называемой ломаной крыше. Конечно же, это далеко не всегда так, хотя такая мансардная крыша встречается достаточно часто.

На самом деле вариантов крыш, где возможно устройство мансарды, несколько и стропильные системы таких крыш имеют свои особенности.

Тем не менее, нас сейчас интересует, как говорят, классика жанра – а именно мансардная крыша с переменными углами наклона скатов.

Что такое мансарда

Мансардой называется жилое помещение чердачного типа. Ее возведение можно осуществлять и на уже построенном здании, не нарушая его основания, а только снимая его старую кровлю. Стропильная система мансарды играет роль каркаса всей крыши. При ее строительстве следует соблюдать некоторые нюансы.

Каркас конструкции мансардной крыши устанавливается на деревянные балки, сечение которых 100х100 мм. Под них обязательно укладывается слой гидроизоляции из рубероида или толя. Наличие балок необходимо в том случае, если перекрытие выполнено из железобетонных плит. Если перекрытие деревянное, то брус не нужен, так как в его качестве выступают балки перекрытия.

Узлы крепления стропильной системы.

Стропильная система монтируется из древесины хвойных сортов определенной влажности, которая не должна превышать 18%. При этом весь материал должен быть хорошо высушен и ошкурен. Ни в коем случае нельзя использовать для конструкции влажную древесину, так как это может привести в дальнейшем к ее деформации и разрушению самой крыши.

Мансардные крыши могут быть нескольких видов: симметричные или несимметричные, ломаные или треугольные. Их можно установить как на одном уровне, так и двухуровневыми. При строительстве крыши важно правильно выполнить угол ее наклона, который зависит и от климатических условий данной местности, и от материала, которым покрыта кровля.

Угол наклона мансарды не должен превышать 60 0 , так как из-за этого уменьшается ее полезная площадь. И не должен быть менее 30 0 , потому что это может привести к разрушению крыши из-за накопления на ней осадков. При проектировании мансардной крыши для лучшего комфорта следует учитывать размеры жилого помещения.

Для большего удобства высота внутри должна быть не менее 220 см, а ширина 300 см. Независимо от того, какую форму и конструкцию будет иметь система крыши, перед началом работ выполняется и тщательно изучается ее схема.

Основные элементы

Прежде чем приступать к расчетам стропильной системы мансардной крыши, стоит узнать обо всех основных элементах, которые в нее входят. Так вы лучше поймете устройство всей конструкции, а значит и монтаж будет произведен правильно. Основными элементами стропильной системы мансарды специалисты считают:

• Мауэрлат — элемент стропильной системы изготавливается из деревянного бруса, с минимальным сечением 15 на 15 сантиметров. Монтаж мауэрлата осуществляется по всему периметру несущих стен. При этом крепление бруса производится к заранее вмонтированным анкерам. Главной задачей мауэрлата является равномерное распределение нагрузки от стропильной системы мансардной крыши на стены дома. При его монтаже очень важно соблюдать абсолютную горизонтальность, в противном случае крепить стропила к мауэрлату будет трудно;
• стропила – основной элемент системы. Для их изготовления применяют деревянный брус или толстые доски. Нижняя часть стропил упирается в мауэрлат, а верхняя соединяется между собой или крепится к коньковому прогону. В случае если используется ломаная крыша, а именно ее часто применяют в домах с мансардой, то применяются дополнительные прогоны, которые располагают в месте смены угла наклона ската. Расстояние между стропилами, их сечение и используемое крепление рассчитывается заранее. От точности таких вычислений будет зависеть надежность и долговечность конструкции крыши;
• стойки и прогон. Эти элементы используются в наслонной стропильной системе мансардной крыши. Стойка упирается в осевую несущую стену и поддерживает коньковый прогон. На последний и упираются верхние концы стропил. Но часто в случае с мансардной крышей эти элементы применяются в ломаной конструкции. Стойки упираются в балки перекрытия и поддерживают прогоны, которые располагаются в местах изгиба стропил;
• затяжка – этот элемент является связующим в случае висячей стропильной системы крыши. Он располагается в нижней части стропильного треугольника. В некоторых случаях используется приподнятая затяжка. Тут она располагается в верхней части стропильной пары. Но такой вариант в случаях с мансардной крышей не применяется, так как существенно сокращает свободное пространство.

Также в качестве усиления могут использоваться иные элементы. Например, если стропила на крыше слишком длинные, то их могут дополнительно поддерживать подкосы. Эти элементы упираются в балки перекрытия или в осевую несущую стену. Также стропильная система мансарды может иметь в своем составе ригели, лежень, опорные брусья и так далее.

Как правило, все элементы делаются из древесины. Этот материал легко обрабатывается, и сделать из него стропила и другие более сложные детали не составляет большого труда. Но стоит помнить об одном нюансе. Стропильная система мансарды, как и любой другой крыши, будет постоянно находиться в достаточно агрессивной среде. Перепады температур и влажность могут пагубно сказаться на деревянных деталях. К тому же этот материал «боится» огня. Чтобы стропильная система мансардной крыши служила долго, все элементы перед началом монтажа нужно обработать особыми пропитками и растворами. В этом случае им не будет страшна сырость, плесень и насекомые.

Конструкция крепится с внешней стороны тонкой доской, можно использовать горбыль, но в идеале лучше одинаковой толщины. Обрешетка набивается с расстоянием 5 — 15 см, в зависимости от кровельного материала.
На обрешетку устанавливается гидроизоляция, и кровельный материал (профилированный настил, черепица, шифер, ондулин). С внутренней стороны помещения фиксируются листы утеплителя, которые покрывают слоем паровой изоляции. Между утеплителем и гидроизоляцией конструкции мансардной крыши должен быть вентиляционный зазор.

Фронтоны можно обшить доской, затем снаружи установить сайдинг.

Внутри закрепить утеплитель и закрыть листами гипсокартона. Элементы сайдинга крепятся саморезами, при этом не затягивается до конца, иначе сайдинг будет выпученным.

Мансардная стропильная система своими руками

Ввиду того, что конструкция кровли напрямую зависит от расположения несущих стен, ширины или асимметричности пролётов, площади перекрытия, мы приведём только общие правила монтажа. Все рекомендации по применению врубок и затяжек вы можете найти в статьях «Стропильная система», «Двускатная стропильная система», «Стропильная система двускатной крыши своими руками», «Вальмовая стропильная система». Методы крепления и сочленения элементов справедливы для любого вида кровли на основе деревянной рамы.

Правило № 1

При прямых скатах проекция рабочей части стропил (расстояние от опоры до опоры) не должна превышать 2 метра.

Таблица нормы пролёта (длины стропилы) для разной толщины стропильной ноги

В данном случае подстропильная затяжка (ригель), которая соединяет стропилы в средней или верхней части, считается опорой.

Правило № 2

Шаг стропил мансардной стропильной системы зависит от толщины и конструкции стропильных ферм.

Таблица зависимости шага от толщины

Примечание. Все приведённые величины и пропорции зависимости взяты из нормативно-справочной литературы.

Правило № 3

При ширине пролёта пологой (верхней) части ската более 3 метров обязательны промежуточные опоры. Пологий скат будет так или иначе аккумулировать снег, который весной и осенью имеет вес воды. Даже хорошо раскреплённая ферма со временем будет деформироваться на значительных пролётах под действием гравитации (от своего веса).

Внимание! Не пренебрегайте дополнительными усилениями. Они играют решающую роль (после основных) в распределении нагрузки. Отсутствие промежуточных опор может привести к деформациям скатов и конька — провисанию и образованию ступеней в течение 5 лет после монтажа.

Правило № 4

Даже короткие стропильные ноги следует обязательно усиливать откосами и тягами везде, где это возможно. Любая стропильная система работает как одна сплошная рама и таким образом держит форму. Чем больше элементов раскрепления, тем выше её устойчивость к деформации. Особенно это актуально для пологих скатов и «карманов» стен.

Правило № 5

Старайтесь избегать креплений «внакладку», особенно если нагрузка передаётся не через силу трения на поверхность другого элемента, а на стержень, предназначенный для затяжки.

Цель стяжки элементов резьбовыми тягами и турбовинтами не в том, чтобы усилить деревянный узел металлическими стержнями, а в том, чтобы сильнее прижать плоскости, создав максимальную силу трения, которая и будет удерживать их в связке. Так же работают саморезы и турбовинты. Идеально, если на плоскости нанести столярный клей.

Постоянные вертикальные стойки устанавливайте на врубки. Это займёт больше времени на монтаж, но прибавит 5–7 лет жизни конструкции. Самые слабые места мансардной фермы — соединения переломов ската. Они обязательно должны иметь вертикальную опору.

Сооружение фронтонов

Фронтон — часть стены, ограниченная скатами крыши, а снизу карнизом. У ломаной крыши он имеет пятиугольную форму. Для строительства фронтона необходимо усилить первую стропильную ферму, дополнить конструкцию стойками, так чтобы получился каркас.

• Если на фронтоне будут располагаться окна, для них оставляют проемы. Все остальное пространство обшивается «дюймовкой».
• Фронтон ломаной крыши можно монтировать до кровельных работ или же после. Первый способ хорошо тем, что скаты не будут затруднять работу, а второй тем, что геометрия скатов уже задана.
• Щипцовое пространство также нуждается в утеплении, которое чаще всего осуществляется внутри.
• Профессиональные кровельщики советуют для термоизоляции ломаной крыши использовать базальтовую минеральную вату или утеплители на основе пенополистирола.

Фронтон мансардной крыши

Следующим шагом будет монтаж досок карниза по периметру строения. Размер пиломатериала может составлять 25х150 мм. Далее приходит время монтажа водосточной системы, в которой нуждается ломаная крыша.

Своими руками установить конструкцию не сложно, однако после настила кровельного материала сделать это будет сложнее. Если используются металлические фиксаторы желоба, то их нужно закрепить прямо на стропила под гидроизоляцию, а если пластиковые — на лобовую доску.

Базовые конструктивные детали стропильной системы

Основой стропильной системы служит мауэрлат, который соединяет кровельную конструкцию со стенами дома. Функциональный элемент формируется из бруса квадратного сечения. Мауэрлат отвечает за равномерное распределение нагрузки. К нему крепится каркас мансардной крыши из стропильных балок. Для его монтажа подбираются пиломатериалы, способные выдержать вес кровельного пирога. Под углом устанавливаются прогоны, поддерживающие стропильные ноги. Опору для бруса обеспечивают вертикальные стойки системы.

Двускатная мансардная крыша своими руками. Выбор конструкции кровли

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Монтаж мансардной кровли своими руками

В качестве примера мы возьмем двускатную кровлю мансардного типа. Пошаговая инструкция по обустройству стропильного каркаса в частном доме своими руками состоит из следующих этапов:

1. Возьмите брус, сечение которого составляет 10×10 или 15×15 см. Зафиксируйте деталь надежными гвоздями, скобами, сделанными из металла, саморезами, что больше подойдет. Первый брус также является подстропильной балкой.
2. Монтируйте мауэрлат – именно ему предстоит взять на себя всю нагрузку верхней части строения и противостоять климатическим воздействиям. Чтобы результат получился хорошим, берите доски толщиной от 5 см, подойдет брус с сечением 5×10 см. Когда укладывают доску, под древесиной равномерным слоем распределяют материал для гидроизоляции. Гидроизоляционная прослойка должна присутствовать в обязательном порядке, только тогда влаге не удастся добраться к функциональным компонентам мансардной кровли. Чтобы соединить доски со стенами, вооружитесь скобами и гвоздями. Что касается мауэрлата, он также требует фиксации к стенам, сделать это своими руками проще всего металлической проволокой, ее заранее вмуровывают еще при закладке стен дома.
3. Монтируя «ноги» для стропил, отступайте расстояние от 0,6 до 2 м.
4. Установите сначала близко подходящие к фронтону стропила. Далее приложите строительный уровень, ориентируясь на который продолжите монтаж оставшихся компонентов.
5. Технология требует надежного крепления стропил между собой в верхней части конструкции.
6. Если крыша составляет по длине больше 7 м, будьте готовы дополнительно монтировать своими руками коньковую балку. Если длина крыши меньше 7 м, деталь можно отложить в сторону.
7. Теперь уложите обрешетку, лучший вариант для этого – применить деревянные балки. Защитным слоем сверху укладывают утеплитель, гидробарьер в качестве барьера от влаги, материалы для завершения обустройства кровли.

Кстати, над тем, какими будут окна в мансардной части дома, стоит подумать еще перед установкой стропильной системы, ведь после монтажа каркаса изменить форму и величину оконного проема невозможно.