Устройство стропильной системы двухскатной крыши мансарды

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.

Принципы устройства мансарды ↑

При ближайшем рассмотрении становится очевидным, что каркас мансардной крыши, выполненный по традиционной скатной технологии имеет две конструктивные части. Причем возможны два варианта:

3-х угольная крыша с составляющими частями, имеющими равнозначный наклон. Визуально они смотрятся как классическое сооружение с двумя скатами, не имеющими изломов. 5-и угольная, которую отличают выпуклые углы на скатах. Здесь явно проявляются две присоединенные конструктивные части.

И в первом, и во втором случае стропильная система мансардной крыши характеризуется наличием двухъярусной конструкции. Нижний ярус создает полезный объем мансарды. Его высота варьируется в пределах 200–250 см, чтобы передвигаться внутри жилого пространства можно было без помех. Второй ярус каркаса крыши формирует форму его верхней части. Высота же ничем не ограничена. Оптимальную форму для крыши подбирают, варьируя уклон стропил на обоих ярусах.

Таким образом, главный признак каркаса мансарды – присутствие в конструкции мансардный крыши 2-х стропильных систем, которые объединены либо в треугольник, либо пятиугольник.

Строительство мансардной крыши осуществляют на основе типовых технологий устройства стропильного каркаса скатной крыши: висячая система и наслонная. В нижнем ярусе конструкции используют исключительно последний вариант. Висячие стропила применяют в верхнем ярусе. В этой части устанавливают также наслонные стропила.

Наглядно представить каркас поможет разрез мансардной крыши. Его можно поделить по горизонтали и получить трапецию снизу и треугольник наверху. Боковые стороны трапеции собирают из наслонных, а треугольника – из висячих и наслонных.

Элементы

Чтобы не заставлять читателя путаться в терминах, я приведу еще несколько определений. Вот основные элементы стропильной системы:

Изображение	Элемент стропильной конструкции
	Мауэрлат: уложенный на капитальную стену или монолитное перекрытие брус, служащий опорой для стропил.
	Стропильные ноги: наклонные брусья, которые служат опорой для кровли. Висячие стропила (то есть опирающиеся только на стены здания) позволяют построить крышу шириной до 6-6,5 метров. Наслонные стропила (с промежуточными опорами) позволяют увеличить пролет до 12 метров при наличии одной опоры и до 15 метров при наличии двух опор.
	Ригель, или затяжка: брус, стягивающий стропила двускатной крыши. Его задача — исключить деформацию стропильной системы в случае больших снеговых нагрузок.
	Стойка: вертикальная опора под стропильной ногой, обеспечивающая ее устойчивость при сильном боковом ветре. Кроме того, стойки обычно служат основой каркаса боковых стен мансарды.
	Лежень: горизонтальный брус, на который опираются стойки.

Установка стропил мансардной крыши и расчет шага

Решающим показателем расчета шага стропил крыши теплого помещения является выбор внешнего покрытия кровли. Так, для разных видов кровельного покрытия необходимо устанавливать стропила для мансардной крыши следующим образом:

• Под ондулин. Шаг между досками сечением 50 на 50 мм должен соответствовать 60-80 см;
• Под шифер. Необходим брус сечением от 50х100 мм до размеров 50х150 мм. Шаг при монтаже под шифер должен соответствовать 600-800 мм;
• Под металлочерепицу. При сечении стропильной ноги 50х150 мм величина шага не должна превышать 95 см и должна быть не менее 60 см;
• Под профнастил. Сечение бруса может быть 50х100 мм, а также 50х150 мм. При такой доске шаг необходимо делать не меньше 60 см и не более 90 см.

Типы строения кровель и чертежи

При сооружении частных домов самыми распространенными являются скатные крыши. Число наклонных плоскостей при этом бывает разным.

Стандартный вариант

Стропила крепят к мауэрлату нижней частью, верхнюю пятку — к прогону. Некоторая часть каркаса состоит из висячих арок. Они посредине дополнены подвеской, если перекрывают собой пролет, длина которого превышает 3 м. Этот элемент запрещено соединять с арочной затяжкой методом врубки, поскольку его работа состоит в недопущении провисания крепления.

Подпорки стропилин через лежень внизу опираются на перекрытие. Когда требуется увеличить устойчивость, используют подкосы, закрепляемые под подпорки. С прогонами и лежнем стойки соединяют, выполняя врубки, дублируя эти места металлическими уголками.

Если пол мансарды бетонный, требуется под лежнем организовать битумную гидроизоляцию.

Также лежень иногда укладывают поверх кирпичных опор или выравнивающих досок. Когда мансарда имеет внизу деревянное перекрытие, разрешено вообще исключить этот элемент, врезая стойки прямо в балки.

Снеговой нагрузки на крутые части скатов практически нет, поскольку осадки не способны на них задерживаться. Но появляется иная проблема — парусность. Порывистый ветер стремится сорвать крышу, из-за чего крепить конструкцию к мауэрлату следует чрезвычайно старательно. Обязательное требование — привязывать скрутками каждую стропилину.

Стропила шире стен

Иногда запланированная модель мансарды имеет слишком узкое пространство внутри. Его удается расширить, если выполнить вынос за пределы капитальных стен опоры стропильных ног. Тогда они будут опираться уже не непосредственно на мауэрлат — опорами станут балки потолка нижнего этажа. При такой системе мауэрлат вообще не требуется. Но обязательно применяют усиливающие подкосы, поскольку под краями боковых треугольников опора вовсе отсутствует.

Посредством выноса стропилин появляется над стеной некий карниз. Если дом кирпичный или бетонный, его ширина не может быть меньше 40 см. Для деревянного же здания его делают еще больше — минимум 50 см.

Каркасные модули

Эта технология несколько отличается от традиционной схемы. На существующее перекрытие монтируют не отдельные стропильные ноги, а подготовленные заранее к креплению блоки в виде модулей боковых стен строящейся мансарды.

Такой метод сооружения позволяет существенно оптимизировать строительство, поскольку вся подготовительная работа производится не вверху, а на земле. Когда действия выполняют в спокойной обстановке, без боязни высоты, удается более точно выполнить узловые соединения.

Дощато-гвоздевая конструкция

Сооружать мощную мансарду поверх небольшого по габаритам дачного строения нецелесообразно, хотя сэкономить место все же желательно. Для владельцев маленьких домов разработан прекрасный вариант — конструкция стропил, изготовленных из досок, сбитых гвоздями. Также такой способ подходит тем, кто мечтает удешевить строительные расходы, поскольку не требуется приобретать цельные брусья для стропил.

Обзор видов

Наслонные

Такой тип стропил под двускатной крышей с мансардой применяется, если внутри находятся несущие стены. Пользуются им и в том случае, если есть промежуточные опоры. Важным преимуществом этой схемы является ее значительный срок службы. При обычной эксплуатации как бы автоматически происходит проветривание насквозь. В результате вероятность гниения сводится к минимуму.

Наслонный тип стропил строители ценят и за легкость работы. Обустроить такую сборку можно довольно быстро. Единичные части конструкции по периметру удерживаются на противоположных стенах. При двускатной кровле оборудуют пару наклоненных ног. Их верхушки поддерживаются прогоном; сам этот прогон стабилизируется за счет стоек.

Но подобное решение создает проблемы, когда приходится увеличивать протяженность пролета. В этом случае ноги стропил могут прогибаться или даже выворачиваться под растущими нагрузками. Избежать столь неприятного развития событий позволяет применение стоек и подкосов. Такие упоры (при условии грамотного расчета) работают весьма эффективно.

Ими пользуются также для стыковки стропил из ряда досок, чтобы повысить механическую крепость.

Безраспорная подгруппа делается с таким расчетом, что стропильная нога принимает только изгибающую нагрузку. Распорное усилие по горизонтали на стену не передается. Часто на нижний участок «ноги» присоединяют опорный брус, либо за счет запила обеспечивают упор на мауэрлат. Верхушка стропильного элемента запиливается со скосом, угол которого предотвращает боковой контакт с прогоном и образование сопротивления изгибу. Это важно потому, что хотя по краю момент изгиба почти равен нулю, подрезать там элемент допустимо очень ограниченно.

Величина зоны опирания ограничена общей высотой сечения. Если подрезать стропило сверху нельзя (а тому бывают различные причины), придется наращивать его при помощи стропильного обрезка. Расположенная сверху врубка должна иметь как можно более горизонтальную поверхность. В противном случае система будет относиться уже к распорной категории, и тогда придется переделывать все расчеты и подходы. Говорить о надежности прежних схем не приходится.

Чаще всего, однако, наслонные стропила выполняют иначе. Их крепят с помощью ползунов. Верхушку фиксируют, используя гвоздевой бой. В некоторых случаях пользуются болтовым соединением. Альтернатива — упирание стропил друг в друга и стыковка при помощи зубчатых стропил из металла либо дерева.

В некоторых случаях прибегают к жесткому защемлению конькового узла. Верхушку фиксируют крепко. Низовую часть подпирают ползуном. Но жесткий коньковый блок означает очень мощный момент изгиба и уменьшает прогиб. Такое решение гарантирует определенный запас прочности и несущей способности.

Распорная подгруппа наслонных стропил отличается тем, что опоры имеют не 2 степени свободы, а только 1. Верхушки стропильных ног накрепко упираются с использованием болтов и гвоздей. Это позволяет сформировать шарнирную опору. Распорный комплекс отличается статической устойчивостью к разнообразным нагрузкам. Мауэрлат полагается жестко устанавливать на стене; дополнительно применяют подкосы, стойки, балки консолей — такое решение оптимально для деревянных построек.

Висячие

Такие стропильные системы всегда базируются строго на опорных стенах. Ножки подвергают нагрузке в двух направлениях. Существенные механические силы компенсируются за счет продуманных затяжек. Эти затяжные элементы связывают ноги между собой. Затяжки делаются из металла либо дерева; их размещают на определенной высоте, и чем больше она, тем крепче должно быть общее соединение.

Висячая схема подразумевает размещение под уклоном. Она обеспечивает только передачу вертикальных нагрузок. Даже небольшое отклонение от вертикальности грозит появлением серьезных проблем. Очень важно использование растяжки в основании кровли. Такие растяжки делают из бруса; допускается применение как цельных, так и сборных конструкций.

Двойная растяжка соединяется:

Стропильные ноги висячих сборок делают на основе бревна и бруса. В некоторых случаях применяют обрезную доску. Их обязательно защищают от грибковых воздействий и возгорания. Висячие стропила находят применение:

в жилом строительстве;

на складских объектах;

в индустриальном строительстве.

Комбинированные

Речь идет, как несложно догадаться, о сочетании наслонных и висячих деталей. Преимущество подобного решения — увеличение свободы при обустройстве опор и внутреннего пространства. Максимально ценно это обстоятельство при организации зала с усиленным освещением. Фермы базируются на специальных стенах или колоннах. Дистанция между фермами составляет от 5 до 6 м.

Расположенные в верхней зоне стропильные пояса становятся точкой опоры для прогонов. Особо оговаривается, что на 1 скат должно приходиться хотя бы 2 прогона. А вот обустройство верхнего прогона остается на усмотрение строителей. К сведению: при использовании металлопроката в качестве прогонных частей можно расширить допустимое расстояние до 8-10 м.

Похожий эффект, хотя и менее надежный, может наблюдаться при использовании конструкций из клееного бруса.

Свои особенности имеет обустройство стропил в ломаной полумансардной крыше. В ней обычно применяют безраспорные наслонные конструкции. Максимальное внимание уделяется тому, как это все снизу присоединяется к мауэрлату. Под четырехскатной крышей с окнами, если нет опоры по центру, допустим наслонный вариант. Его могут выполнить даже непрофессионалы. В более сложных случаях можно прибегать к шатровой модификации.

Монтаж системы стропил шаг за шагом

Когда рассчитана стропильная система двухскатной крыши с мансардой, чертёж готов, материал приобретается и доставляется — вы можете приступить к монтажным работам. Сразу необходимо сделать оговорку: работа по построению стропильной системы не только сложна, требует определённого опыта, навыков и знаний, но и опасна, потому что она происходит на высоте, а иногда даже и смертельно. Если вы сомневаетесь в своих способностях, никогда не участвовали в такой работе или боятся высоты — лучше нанимайте профессионалов, вы сэкономите время, деньги на испорченные материалы и, возможно, даже здоровье.

Таким образом, установка энергосистемы крышного люка начинается с изготовления деталей по чертежу. Из досок и брусков требуемого размера вырезаются детали формы, необходимые для дизайна системы. Поскольку детали повторяются, необходимо тщательно вырезать один тип деталей каждого типа отрегулировать их в миллиметрах до вычисленных значений, а затем дублировать их как шаблон.

После этого из типичных частей собираются фермы. Если в распоряжении строителей нет подъёмного оборудования, то можно собрать только основной элемент, например, прямоугольник, выполненный из столбов и затянутых гребеночных стропил. Затем на установленных прямоугольниках монтируются средние прогоны, на которых могут быть установлены нижние стропила. В качестве альтернативы, вы можете начать, установив средний ход на внешние стойке, затем добавьте остальные стойки (и второй прогон по одному и тому же рисунку), затем нижние стропила, а верхние в форме треугольных ферм из хребтовых стропил и их нижнее затягивание.

После установки нижнего и гребневого стропила конструкция должна быть усилена стойками, затяжками, распорками и другими вспомогательными деталями. Часто заполняйте дополнительные рельсы на стропилах, которые не позволяют им скользить вниз, опираясь на мауэрлат, а также останавливаются в затяжках и стойках.

Когда вся система стропила установлена, начинают заполнять ящик. Для мягкой крыши с использованием сплошного ящика OSB или древесно-стружечной плиты для сланца вы можете использовать бар с контролируемой ячейкой, ячейка не должна превышать 50×50 см.

Не забывайте, что нагреватель должен быть уложен так, чтобы несущие конструкции были либо полностью тёплыми, либо полностью холодными, иначе они создадут холодный мост, что приведёт к накоплению конденсата в конструкции.

Кроме того, следует серьёзно относиться к гидро- и пароизоляции, так как влага, накопленная им, не выйдет очень скоро. Кроме того, после строительства крыши начнутся работы по отделке, в результате которых будет выпущена огромная масса воды в виде пара, которую может поглощать плохо защищённый пароизоляционный утеплитель.

Чтобы избежать многих сложностей и недостатков, которые впоследствии смогут испортить интерьер дома, доверьте строительство крыши профессионалам. Это очень сложная работа, которая должна быть выполнена качественно.

Основные этапы строительства стропильной системы мансардной двухскатной крыши понятны, а методы расчёта чердачных полов обусловлены тем, что мансардный пол должен иметь самую высокую степень теплоизоляции, чем любая другая жилая площадь. Соответственно, эти правилом выполняются с высококачественно гидроизоляция, теплоизоляция и пароизоляция чердака, что позволит обеспечить комфортное проживание людей.

Стропильная система двускатной мансардной крыши

Мансардная крыша в зависимости от угла наклона подразделяется на три основных типа:

• классическая: уклон ската 45 градусов, ширина дома 6–8 м;
• остроконечная: уклон – 60 градусов, ширина – от 6 м:
• ломаная: имеет два неравнозначных ската, как правило, с уклоном в 30 и 60 градусов. Такая конструкция часто встречается в домах шириной до 6 м.

Проект загородного дома с двускатным мансардным этажом

Особенности стропил для мансарды с двумя скатами

В двускатной крыше используется принцип висячих стропил. Опираясь только на наружные стены и друг на друга, они образуют единое подкровельное пространство – пустоту без стен и опор посредине чердачного помещения. Стропила для мансарды висячего типа называют также беспрогонными.

Стропильная система двускатной крыши

Устройство стропильной системы мансардной крыши в данном случае имеет некоторые особенности, например, затяжку-ригель, которая в противовес распору, создаваемому стропильными ногами, скрепляет их и противоположные скаты, располагают не у основания стропил мансарды, а выше. Высоту выбирают таким образом, чтоб ее хватило для устройства мансардного помещения.

Если систему висячих стропил использовать для мансарды с пролетом от 6 м, то фермы подпирают раскосами или стойками. Располагают их на прогонах, установленных на перекрытии. Нижняя часть их ног имеет ограничение – длина не должна превышать 4,5 м.

Как известно, шаг стропил варьируется в промежутке от 0,6 до 1 м. Как посчитать это расстояние для конкретной кровли?

Первоначально в расчетах будем использовать среднее значение шага – 0,8 м. Проведем расчеты для кровли с длиной ската в 23 м. Для ее устройства в среднем потребуется с учетом округления в большую сторону 23/0,8=29 стропильных ног. Добавим еще 1– это элемент, который обязательно устанавливают по краям каркаса. Итого, получилось 30 элементов. Осталось откорректировать шаг: 23/30=0,77. Таким образом, стропила необходимо устанавливать с расстоянием 0,77 м между ними.

Виды мансардных окон

Согласно рекомендациям СНиПа, площадь мансардных окон не должна быть меньше 10 процентов от площади пола, поэтому в каждом помещении, образованном в результате разделения мансарды, должно быть окно.

Устройство мансардных окон в крыше

На изображении выше представлены разновидности окон для установки на мансарде, при этом наиболее простой разновидностью считается наклонная установка окна. Несмотря на простоту, подобный вариант связан с некоторыми проблемами гидроизоляции стыков. Кроме этого, придется устанавливать окно с усиленной рамой и армированным остеклением из-за повышенных нагрузок на конструкцию окна.

Подобная установка имеет ряд достоинств:

• Пропускает больше света, поскольку отсутствуют резкие границы света и теней.
• Не усложняется поверхность крыши, так как она остается ровной.
• Установка окна требует меньше времени.

Чем меньше угол наклона крыши, тем потребуется большее окно по площади. На изображении ниже указано, как следует расположить окно, в зависимости от угла наклона.

Чем круче наклон относительно пола, тем меньше должна быть высота окна

При монтаже окна следует брать во внимание расстояние между стропилами. Окно должно быть уже на 5 см, по сравнению с расстоянием между стропилами. Это необходимо для того, чтобы не нарушать целостность всей конструкции. В противном случае придется дополнительно усиливать элементы крыши, что не всегда оптимально.

Вместо одного большого окна лучше установить два небольших. Кроме того, что проблем значительно уменьшится, два небольших окна смотрится ничуть не хуже, чем одно большое. Не следует также забывать о нагрузках, которые больше действуют на одно большое окно.

Два окна рядом смотрятся ничуть не хуже, чем одно широкое

Установка окон-дормер связана с появлением ендов, как сверху, так и с боков. Как правило, подобная конструкция становится более сложной в любом случае. Кроме этого, имеются некоторые сложности при укладке кровельного материала, так как подобные места являются вероятными участками протечек влаги. На таких участках приходится укладывать кровельный материал особенно тщательно. В регионах, где выпадает много осадков в виде снега, такие окна подвержены особенно высоким нагрузкам при сходе снега. Решить данную проблему помогают снегозадержатели, которые монтируются над такими окнами. Достоинство подобных окон заключается в том, что возле него допустимо стоять в полный рост. На самом деле, такие окна пропускают меньше света, при этом рельеф крыши становится сложнее, с рядом некоторых проблем.

Устройство вертикального окна-дормера в мансардной крыше

Утопленные окна также используются, но в основном тогда, когда необходимо организовать выход на балкон. Утопленное окно – это не лучший вариант, поскольку света оно пропускает мало, а тени становятся достаточно глубокими. Это не совсем комфортно для глаз человека. Кроме этого, усложняется геометрия крыши, хотя не настолько, как в случае с выступающими окнами.

Если организовать окна в торцевых частях мансарды, то это существенно упростит данную проблему. В таком случае можно вполне обойтись без усиления рамы и стекол, поэтому подойдут самые обычные качественные стекла. Вариант малозатратный и легко реализуемый своими руками, поэтому именно такие окна чаще всего устанавливают хозяева на мансардах.

Виды стропильных систем

Если вы решили построить сами дом с мансардной крышей, то первым делом стоит выбрать ее вид. Такая конструкция может быть односкатной, двухскатной, вальмовой и так далее. У каждой разновидности строения крыши есть свои плюсы и минусы. Например, конструкция с 1-м скатом считается самой дешевой. Вальмовая крыша обладает эстетичным внешним видом.

Наибольшей популярность пользуется двухскатный вариант. Такая крыша более проста в исполнении, по сравнению с вальмовой или четырехскатной стропильной конструкцией, и при этом оставляет достаточно много свободного пространства, особенно если выбирается ломаная разновидность. Мансарда дома получается достаточно просторной и только способствует улучшению внешнего вида. К тому же конструкция получается надежной и долговечной.

Если вы выбрали двухскатный вариант мансардной крыши, то стоит определиться с типом стропильной системы. Тут специалисты предлагают 2 основных варианта, а именно:

1. Наслонная. Такая разновидность стропильной системы двухскатной мансардной крыши возводится в том случае, если дом имеет дополнительную несущую стену по центральной оси. Вся конструкция упирается на мауэрлат и коньковый прогон. Последний при помощи стоек переносит нагрузку на осевую несущую стену. Подобная стропильная система мансарды испытывает нагрузку только на изгиб. В связи с этим она менее массивная и требует меньшего количества материала.
2. Висячая стропильная система мансардной крыши применяется в том случае, если дом не имеет осевой несущей стены. Такая конструкция стропильной системы опирается только на мауэрлат и создает только распорную нагрузку. Чтобы ее компенсировать используется затяжка. Последняя может быть расположена как в нижней части стропильного треугольника (каждой пары стропил), так и в верхней его части. Последний вариант при желании иметь мансарду в доме практически не используется, так как в этом случае свободного пространства будет слишком мало.

Некоторые специалисты выделяют и комбинированный вариант стропильной системы мансардной крыши. Такая конструкция может быть использована в том случае, если в доме вместо несущей стены имеются опорные колонны. В этом случае часть стропил можно монтировать с применением наслонной технологии, а другую часть как висячие.

Заключение

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