Стропильная система односкатной мансардной крыши

Мансарда: особенности системы

Стропилами называются несущие балки, на которые крепятся защитные, дополнительные и наружные покрытия мансардной крыши.

Элементы обычно изготавливаются в виде прочного деревянного бруса или доски толщиной не менее 50 мм. Иногда может использоваться бревно. Для особо прочных строений применяются металлические и железобетонные балки.

Для крыши мансарды применяется один из двух вариантов стропильных систем (наслонный или висячий), а также сочетание обоих вариантов в одной конструкции. Наслонный тип характеризуется опорой каждой из стропил на стену сооружения. Висячий тип подразумевает увязывание элементов в общий каркас, который закрепляется только на крайних опорах.

Схема стропильной системы ломанной крыши мансарды.

По тому, какой вид стропильной системы использован, мансардные крыши условно подразделяются на следующие типы: односкатная, двускатная, ломаная, вальмовая, шатровая и сводчатая. В частном строительстве наиболее широкое применение имеет односкатная, двухскатная или ломаная крыша. В односкатной крыше стропила опираются на стены разной высоты, что обеспечивает наклон (скат) крыши в одну сторону. Двускатная крыша имеет две наклонные плоскости, причем каждая из стропил одним концом опирается на стенку, а вторым концом связана с другой балкой. Такая конструкция образует треугольник, а угол между элементами определяет крутизну ската. Ломаная крыша также имеет два ската, но каждый из них имеет линию излома, в которой меняется угол укладки.

Выбор утеплителя

Утепление пеностеклом

В качестве теплоизоляции применяют минеральную вату или пеностекло и пенополистирол. Вспененные материалы не впитывают влагу, как вата, поэтому прослужат дольше. Экструдированный полистирол обладает способностью поглощать звук и станет хорошей звукоизоляцией. Вспененное стекло не горит, морозоустойчиво, не гниет, не пропускает влагу. Минеральная вата доступна по цене, она имеет достаточную толщину для утепления, удобна в монтаже. Упругая базальтовая вата не горит, удобно помещается между стропилами, характеризуется высокой прочностью.

Утепление базальтовой ватой

Необходимые материалы:

• брус толщиной 150×150 мм для балок, 100×150 мм – для мауэрлата, 150×150 мм – для стоек;
• доска 50×150 мм;
• необрезная доска;
• крепежные детали: гвозди, саморезы, уголки, скобы;
• рейки для обрешетки;
• утеплитель;
• рулонная гидроизоляция;
• пароизоляционные мембраны;
• кровельный материал.

В статье не описана конструкция определенного размера. Сколько материала вам потребуется, можно узнать, воспользовавшись калькулятором для расчета мансардной крыши.

Что нужно учитывать при расчете висячих стропил

Перед тем, как начать возведение крыши с висячими стропилами необходимо грамотно рассчитать всю конструкцию. От этого будет зависеть ее прочность и безопасность. Следует отметить, что стропильная система – очень ответственная и сложная конструкция. Поэтому желательно, чтобы ее спроектировал профессиональный архитектор. При выполнении расчета используются следующие данные:

• Размеры здания;
• Материал, из которого сделаны стены здания;
• Наличие опорных колон, несущих внутренних стен;
• Присутствие мансардного этажа;
• Максимально возможная нагрузка на стены;
• Тип возводимой крыши (двускатная, односкатная, вальмовая, полувальмовая, шатровая и т.д.). Здесь необходимо определить какой тип стропил будет применяться (висячие либо наслонные).

Далее необходимо рассчитать:

• Сечение стропил;
• Шаг стропильных ног;
• Форма стропильных ферм.

При проектировании стропильной системы висячего типа следует учитывать:

• Климат в регионе (ветровые и снеговые нагрузки, общее количество осадков);
• Угол ската кровли;
• Тип кровельной системы;
• Кровельный материал (профнастил, металлочерепица и др.).

Стропильная конструкция мансардной крыши. Возможные варианты.

Таким образом, схему мансардной крыши можно представить в формате простых геометрических фигур, это позволяет более наглядно представить распределение нагрузок и подпорных и связующих элементов. Еще раз отметим, что при совпадении углов при основании треугольников 1 и 3 (рис.2), мы получим вид классической двускатной крыши.

Вычисления нагрузок на мансардную крышу ничем не отличаются от других типов кровель и производятся по соответствующим нормам и правилам. Во многом их значения зависят от региона строительства и угла наклона скатов.

Так же, на выбор стропильной системы, влияет длина пролетов здания (расстояние между несущими опорами).

Рис.3 Варианты конструкций стропильной системы крыши с мансардой

• а – схема устройства крыши в здании с пролетом до 6м;
• б – схема устройства крыши в здании с пролетом от 6м до 12 м;

1. – ферма;
2. – подкосы рамы;
3. – опорная стойка;
4. – подкосы стоек;
5. – межэтажное перекрытие;
6. – горизонтальный прогон;
7. – несущая ограждающая конструкция;
8. – стропильная нога;
9. – несущая перегородка;
10. – обрешетка;
11. – ригель

Рис. 4

В силу того, что общая система мансардной кровли очень просто разбивается на не сложные геометрические фигуры, конструктивные решения для возведения стропильной конструкции могут быть самыми разнообразными.

В качестве одного из вариантов приведем пример сборки отдельных фрагментов ферм по типу висячих и наслонных стропил, с опиранием на мауэрлат (рис.4, 5).

Рис.5 Мансарда с висячими, наслонными Варианты узловых соединений

стропилами

Здесь нижняя часть ската формируется прямоугольными треугольниками, расположенными вдоль несущей стены, они собираются по типу наслонных стропил. Для придания устойчивости треугольным фермам, их дополнительно связываются схватками. Одна из сторон боковой части стропильной системы одновременно служит опорной стойкой и каркасом для стен мансардных комнат. Верхнюю часть крыши образуют висячие стропила, которые соединяют боковые части конструкции в единое целое посредством затяжки. Она же одновременно выполняет роль балки потолка помещения. Поскольку в данном случае больших нагрузок горизонтальная балка не воспринимает и работает только на растяжение, рекомендуется использовать брус средних сечений.

Балка перекрытия рассчитывается под постоянную нагрузку, обычно она принимается как 400 кг/м2 и две сосредоточенные силы от стоек мансарды.

Рис. 6

Рис. 7

Так же данная конструкция может монтироваться с выносом балки перекрытия за несущую стену (рис.6). В этом случае стропильная нога опирается не на опорный брус, а на балку перекрытия, а наклонную деталь в обязательном порядке усиливают подкосом.

Соединение стойки и балки перекрытия производится путем врубки одного элемента в другой на 1/3 высоты горизонтального бруса. В этом случае конструкцию крыши рассчитывают как отдельные системы наслонных и висячих стропил.

Монтаж мансардной крыши- вариант 3 представлен на рис 7, он имеет сходство со схемами 1 и 2, но имеется и существенное отличие. Верхняя часть силовой конструкции выполняется по типу наслонных стропил, а значит связующее звено – схватка преобразовывается в опорную балку. Ее прочности должно хватить на то, чтобы компенсировать изгибающий момент от нагрузок веса потолка помещения и сосредоточенной силы от стойки верхней фермы. Поэтому в этом случае схватку лучше выполнять из мощного бруса, а для стропил можно использовать доску.

На видео представлен процесс установки стропил и в целом стропильной системы мансардной крыши:

В сущности, эта схема представляет собой прямоугольный каркас, с установленными поверх него стропилами. Монтаж стропильной системы может начинаться с п – образной рамы, с последующей установкой стропил и прогонов. Данный вариант чаще используют при возведении крыш сложных и пространственных конфигураций.

Расчет стропильной системы

Мансардная крыша своими руками устаивается, как уже упоминалось, с предварительным расчетом стропильной системы. Угол наклона наслонных стропил обычно составляет порядка 60 гр. Висячие монтируются с углом примерно в 30 гр. Расчет производятся следующим образом:

• Длина наслонной стропильной ноги определяется путем деления длины стойки на синус угла наклона. К полученному результату нужно прибавить длину свеса под козырек.
• Длину висячего стропила определяют путем деления половины длины затяжки на косинус угла наклона.

Мансарда из наслонных стропил

Сечение верхних схваток увеличивают, применяя общепринятые методики расчёта.

Схватки дополнительно поработают опорными балками для стоек наслонных стропил верха мансардной крыши.

Прибавьте сюда функцию несущих элементов для стен и потолка будущих комнат.

Верхний конец боковых стропил крутого ската опирают на боковой прогон, укладываемый на стойки или фронтоны.

Чертеж стропильной системы мансардной крыши

Допустимо — только на стойки, без прогонов.

Нижние концы этих стропил опирают на балки перекрытия.

При большом весе кровельных материалов укорачивают шаг стропил и вводят дополнительно несколько поперечных балок.

Резонно использовать такие решения для крыш сложной геометрической формы.

Основную нагрузку понесёт каркас помещения мансарды, стропила же — из материала потоньше.

Стропильная система этого типа собирается так:

• Cначала формируют каркас, напоминающий букву «П».
• Уже на собранную конструкцию кладут прогоны.
• Крепят стропила.

Порядок сбора каркаса

Каркас крыши делайте только из качественной древесины. Основной признак «лежалого» дерева – темный цвет.

Если не удается купить высушенную в сушильной камере древесину, то приобретайте сырую, но еще на этапе строительства стен.

Свежее дерево использовать для каркаса нельзя – под воздействием нагрузок оно потеряет форму и прогнется.

Сырой брус можно высушить естественным путем за полтора-два месяца.

Для этого выкладываем его четко по уровню с расстоянием между брусьями до 5 см. Никакие два бруса не должны соприкасаться. Через каждые 75-100 см брус должен опираться на ровную поверхность.

Видео:

В качестве точек опоры можно использовать шлакоблок, выложенный на ровной площадке, но ни в коем случае нельзя применять другой брус, предназначенный для каркаса.

В солнечную и теплую погоду брусья сохнут естественным образом, а в дождливую погоду их нужно накрывать. Изготовление каркаса допускается только из полностью просохшей древесины.

Начинайте монтаж, убедившись, что для стоек и стропил выбраны ровные деревянные брусья и в них отсутствуют трещины и сучки.

Распиленные по шаблону деревянные заготовки одного типа должны быть обработаны противопожарным средством и смесью, предотвращающей образование грибка.

Обработку следует производить дважды с интервалом в 1-2 суток. Монтаж можно начинать, когда дерево высохло после обработок.

Видео:

Порядок сбора каркаса пошагово:

• Установка стоек. Сверху брусьев перекрытия кладем без фиксации 5-6 досок, толщиной 5 см. Они образуют пол, по которому можно безопасно перемещаться. Одинакового размера брусья устанавливаются на перекрытия по уровню. Сначала ставятся крайние. Обязательно нужно убедиться, что противоположные расстояния между стойками равны. Затем между крайними брусьями протягивается шнур. Он выполняет функцию уровня, по которому выставляются все остальные. Сверху на стойки кладется и фиксируется обвязка. Теперь у нас получился прямоугольник, в который монтируются все остальные опоры. Для уменьшения шаткости конструкции стойки нужно раскрепить укосинами к брусьям перекрытия. Именно стойки – самое слабое место в системе каркаса, поэтому уделим особое внимание их фиксации. Стойку с балкой перекрытия нужно зафиксировать с помощью строительной скобы размера 12-14. Когда установлены все стойки, расклиньте их с перекрытием с помощью бруса сечением 50-60 см. Стоит дополнительно скрепить их по внешней стороне между собой с помощью необрезной доски;
• Монтаж верхних скатов (двухскатная крыша). В верхней точке стропила скрепляются между собой скобами. Коньковое стропило опирается на обвязку стоек и фиксируется к балке чердачного перекрытия. Монтаж верхнего треугольника мансарды нужно производить только на земле и поднимать полностью готовую конструкцию. Треугольник укладывается на стойки и прикрепляется к ним скобами. Сразу как закончен монтаж второго треугольника, необходимо соединить их в нескольких местах между собой. Когда выставлены все конструкции, можно зафиксировать их обрешеткой;
• Вверху каждого бокового стропила выпиливается паз глубиной 3-4 см, в него заводится обвязка стоек. Угол паза равен углу наклона ската. Внизу бокового стропила также делается паз для установки его на мауэрлат. За счет этих двух пазов стропило ненагруженное может стоять без фиксации. До приложения нагрузки, которую будет нести обрешетка, нужно зафиксировать боковое стропило скобой к обвязке и к мауэрлату. Дополнительную фиксацию стоит провести саморезами, закрученными в местах крепления стропила, под углом;
• Обрешетка – обрезная или необрезная доска или плита ОСБ – фиксируется к стропилам при помощи саморезов. Края скатов должны быть ровными. Расстояние между составляющими обрешетки зависит от кровли. Для шифера допускается расстояние в 3-4 см, а для битумной черепицы требуется сплошная обрешетка;
• Осталось построить фронтоны и утеплить скаты и ломаная мансардная крыша готова.

Видео:

Для работы вам потребуются инструменты:

• молотки разного размера;
• шуруповерт;
• циркулярная пила;
• плоскогубцы и мелкий столярный инструмент.

Видео:

Также потребуются расходники:

• скобы размера 12 или 14;
• саморезы по дереву длиной 45-50 см для обрешетки и длиной 150 для дополнительной фиксации стропил;
• гидробарьер;
• строительный степлер;
• в качестве страховки – пояс монтажника.

Лучше позвать на помощь 2-3 помощников (распил реально сделать самостоятельно на земле, а вот монтаж конструкций на высоте невозможно произвести в одиночку).

Изложенная система позволяет рассчитать каркас и произвести монтаж мансарды даже без опыта и специальных знаний. Мансардная крыша своими руками монтируется легко за 2-3 недели. Видео:

Кровельный пирог мансардной крыши

На мансардной крыше кровельный пирог носит неоднородный характер, поскольку на нежилых участках утеплитель и парозащита не используется. В состав холодной части входит кровельное покрытие, обрешётка, контробрешётка и гидрозащитная мембрана. Кровельный пирог жилой части помещения состоит из:

1. Внешнего покрытия, защищающего от атмосферных воздействий.
2. Обрешётки из досок или брусьев, на которую монтируется кровельный материал.
3. Контробрешётки из брусьев, на которую укладывается основная обрешётка.
4. Гидроизоляционной мембраны, защищающей утеплитель от воздействия влаги и конденсата.
5. Вентиляционного зазора.
6. Теплоизолирующего материала, например, минеральной ваты толщиной 150−200 мм, укладываемого между стропилами.
7. Пароизоляционной плёнки, предохраняющей утеплитель от проникновения тёплого воздуха из помещения и образования конденсата.
8. Внутреннего обшивочного материала: гипсокартона, вагонки, пластиковых панелей.

Кровельный пирог жилой части мансарды дополняется утеплителем и парозащитной плёнкой

Такая структура кровельного пирога обеспечивает сохранность кровельного покрытия, стропильной системы и надёжное утепление при круглогодичном проживании в мансарде загородного дома.

Выбор материалов для строительства вальмовой крыши

При закупке необходимых материалов, лучше отдать предпочтение специализированным точкам продаж. Там предложат товары высокого качества, которые будут соответствовать:

• заявленным техническим характеристикам;
• установленным стандартам;
• ожиданиям потребителей.

В работе потребуются следующие изделия:

1. Качественно просушенная древесина для создания надежной стропильной системы.
2. Кровельные крепежи в виде гвоздей, саморезов, анкерных болтов.
3. Скобяные изделия – уголки и более крупные скобы. Последним видом изделий скрепляют стропила с балками, перекрытия с мауэрлатами после усадки здания.
4. Крепления, имеющие различную конфигурацию, для упрочнения конструкции.
5. Скользящие крепления, предназначенные для нижнего монтажа стропил с целью закрепления на мауэрлате. Установка предотвратит деформацию системы во время усадки несущих креплений.

Из древесины нужны определенные заготовки:

1. Брус, сечение 100х150 мм для мауэрлат.
2. Брус, сечение 50х150 мм для стропильных систем и конька.
3. Доски, сечение 25х150 мм.

Возводя стропильные системы, лучше выбирать брус, доски с равным сечением. Это гарантирует прочность крыши. Дополнительно приобретают:

• набор кровельных материалов;
• утеплитель;
• пароизоляционная пленка, настилаемая под поверхность обрешетки.

На заметку!

На вальмовую конструкцию кровли выбирают покрытие повышенной мягкости. С ним проще работать, особенно, если стропильная система будет слишком сложной. Однако под нее укладывают фанерный настил. Не стоит забывать про антисептические составы. Ими обязательно обрабатывают поверхность древесины перед монтажом. Данный момент исключит образование плесени, грибка, насекомых-вредителей. Нередко нужна и стальная проволока, имеющая диаметр в 4 мм.

Монтаж каркасной системы

Стропильная система мансарды.

Каркасная конструкция крепится на верхний брус стены (и дом, и баня из бруса обычно имеют перепады высоты по верхнему периметру, что надо включить в расчет).

В верхней точке бруски крепим внахлест, соединяя саморезами.

Длину ската получили 4,5 метра, брусок напилен, из остатков на верхний брус стены (шаг между стропилами у нас 50 см) закрепляем брусок (15-20 см длиной) так, что бы он выступал из-за стены наружу на 6-7 см, к нему будем крепить нижнюю часть стропилины.

По готовности поднимаем первые две стропилины (они уже в верхней точке отпилены и скреплены гвоздями встык), фиксируем низ на выступающую часть бруска, формируя каркас будущей крыши.

Для начала ставим самые крайние стропила своими руками, чтобы избежать временных креплений, здесь необходим помощник.

Утепление мансарды.

Далее продольным бруском соединяем снизу верхние части стропил – это будет подоснова конька. Выставляем и закрепляем остальные стропила. Каркас проверяем на прочность и покрываем пропиткой всю конструкцию.

После, на верхнюю часть снаружи, крепим по две доски от верха вниз продольно на каждый скат – каркас завершили коньком. Обрешетку делаем из доски сверху вниз, отступая от края предыдущей доски на 25-27 см.

Длина крыши 5 м, но обрешетку делаем длиннее, оставляя ее выступать за фронтон на 20 см с каждой стороны.

Внимание! Одну из досок обрешетки на каждом скате нужно положить таким образом, чтобы нижняя сторона оказалась на 3-4 см ниже уровня верхнего бруса стены.

На нижние торцы стропил закрепляем продольный брусок, длинной 5 м, расчет – закрыть визуально нижнюю часть крыши.

По окончании, сверху весь каркас покрываем фанерой, тщательно подгоняя края, чтобы получить сплошную поверхность. Обрабатываем пропиткой.

Доски обрешетки (о которых выше) положены так, что можно закрыть каркас от улицы. Иначе останется дырка наружу (толщина стропил) в 50 мм. Берем доску, размечаем места выпилок и выпиливаем пазы для брусков.

Утеплитель укладывается между каркасными брусьями.

Расчет мест и глубины вырезов такой, чтобы доска изнутри плотно прижалась к доске наружной обрешетки, а стропила плотно вошли в пазы. Так закроем отверстие наружу и изолируем каркас, от улицы закрепив эту доску на брусе стены. Когда покрывают крышей дом, делают подшивку снаружи, но дом не баня, сделаем по-другому.

Нижнюю часть стропил уже обшитой крыши закроем декоративными элементами, чтобы не торчали стропила. У нас это доска. Нужное количество досок отпилим в размер, выберем сторону поровнее, пройдем рубанком и слегка зашкурим. После этого от нижнего края в сторону стены закрепим. Все готово для покрытия крыши металлочерепицей.

На основание настилаем гидроизоляцию и листы металлочерепицы. Эту операцию лучше не делать своими руками, а поручить специалистам – материал очень требовательный к осторожному обращению с поверхностью.

Заказать металлочерепицу можно в размер, определившись с цветом, фактурой и ценой, уточнить у продавца, сколько времени понадобится на выполнение заказа, но заказывать будем только тогда, когда крыша обшита и точно знаем размер скатов и длину конька. Дом требует обустройства водосливов, но на практике в бане обходятся без них.

Осталось изнутри своими руками выстелить пароизоляцию, крепить пленку надо внахлест, с перекрытием 5-10 см, проклеивая липкой лентой. Получились «лотки» с шириной 500 мм, и глубиной 50 мм. Это плита утеплителя, который укладываем в нее, фиксируя липкой лентой. На стропилах липкую ленту закрепим скобами при помощи степлера.

Как своими руками утеплить мансардную крышу

После того как работы по установке обрешетки и стропил будут завершены, мы можем приступать к изоляционному слою. Пароизоляция укладывается с внутренней стороны крыши, для этого мы прикрепляем ее скобами к стропилам. Затем следует установка теплоизоляции. Нужно внимательно следить, чтобы слой теплоизоляции был плотно уложен на поверхности стропил. Щелей быть не должно, иначе это приведет в будущем к очень негативным последствиям. Обрешетка крепится на теплоизоляции шагом 50 см.

Гидроизоляция укладывается снаружи стропил, ее прямая функция: защита от попадания влаги вовнутрь. На поверхность гидроизоляции кладется кровля.

Внимание! При ведении строительных работ необходимо строго соблюдать технику безопасности.

Как собственноручно построить мансарду можно посмотреть на видео:

Думаю, Вы заметили, что строительство мансарды достаточно серьезное событие. От того, насколько ответственно Вы подойдете к делу, зависит долговечность вашего творения.

Существует немалое количество примеров, как может выглядеть мансардная крыша. Среди ее разновидностей, каждый сможет выбрать что-то свое. Если Вы нуждаетесь в достаточном дневном освещении, можно установить большое окно. Формы мансард могут быть закругленными или со строго прямыми углами и линиями. Какой бы выбор Вы ни сделали, подход к этому делу должен быть серьезным и хорошо обдуманным.

• Виды крыш частных домов
• Как правильно крыть крышу шифером
• Как крыть крышу профнастилом своими руками
• Устройство кровельного пирога под профнастил

Стропильная система мансардной кровли

При обустройстве мансардной кровли стропильная система может изготавливаться из элементов наслонного или висячего типа. В первом варианте стропила устанавливаются так, что образуют собой треугольник с ровными гранями. Опора осуществляется в этом случае на мауэрлат, закрепленный по периметру стен, на дополнительные опоры, установленные под стропилами, также опорной точкой служит сопряжение двух досок в области конька.

При установке стропил висячего типа опор в виде дополнительных балок не предусмотрено. Они опираются только на стены дома. Могут использоваться затяжки. Сами стропилины в этом случае работают на изгиб и сжатие.

Висячие и наслонные стропила — пример чертежа

Создание системы стропил при строительстве мансарды является первостепенной задачей

Предварительно важно правильно рассчитать ее и учесть все тонкости ее сооружения. Чтобы понимать, о чем будет идти речь, требуется ознакомиться с основными ее элементами

Таблица. Основные детали системы стропил.

Устройство стропильной системы

Устройство ломаной крыши мансарды по чертежам

Ломаная крыша является разновидностью двускатной. Ее используют при необходимости увеличения объема и жилой площади мансардного помещения. Владельцы дома задумываются над тем, как сделать ломаную мансардную крышу, когда хотят создать условия для более комфортного проживания на чердаке.

Стропильную систему для такой кровли рассчитывают по той же методике, что и для двухскатной. Основные этапы их строительства также аналогичны.

Но при возведении ломаной крыши придерживаются следующих правил:

1. Доски, предназначенные для фиксации стропильных ног, утепляют по всей длине. Благодаря такой мере значительно уменьшаются потери тепла, тем самым создавая более благоприятную атмосферу в помещении.
2. Сечение стропильных ног и шаг их монтажа, когда создается мансардная крыша с дополнительным скатом, должны соответствовать расчетным данным, учитывающим возможные воздействия и содержащим запас прочности.
3. Поскольку устройство теплоизоляции приведет к появлению конденсата в месте соприкосновения холодной среды и теплой, применять пароизоляцию следует в обязательном порядке.
4. Для создания теплоизоляции, нужно применять натуральные материалы, которые пожаробезопасны и экологически безвредны.