Скачать узлы крепления мансардной крыши. Строительство мансардной крыши: отличия стропильных систем, этапы монтажа, фото
Мансарда позволяет расширить пространство дома, выделить место для дополнительных помещений. Сложность самостоятельной установки снижается после изучения материалов об особенностях постройки. Труд владельцев оплачивается стойкостью и красотой, которую получает стропильная система созданной мансардной крыши. В ее возведении вам поможет данный материал.
Опора всей крыши, а значит, основа мансардной конструкции - стропила. Они должны выбираться в соответствии с несколькими параметрами, рассчитывающимися с учетом характеристик материалов. Параметры выбора следующие:
- Нагрузка. Сумма веса всего, из чего состоит мансардная крыша, к которой прибавляется 10% для избегания погрешности. Стропила должны выдерживать вес совокупности всех материалов, а также нагрузку снега в зимний период, порывов ветра в любое время года.
- Скорость установки. При постройке быстровозводимых зданий лучше применять металлические стропила, устанавливающие специалистами в кратчайшие сроки.
- Простота установки. В данном пункте вновь выигрывают тонкостенные металлические стропила.
- Стоимость материала. Поскольку металл априори стоит дороже, а сложность передовой конструкции мансардных крыш умножает цену, деревянные стропила значительно дешевле. По этой причине они выигрывают в случае самостоятельной постройки мансарды.
Далее, как более традиционный вариант, будут рассматриваться деревянные стропила. Помимо указанных двух видов существуют и комбинированные строения, но стропильная система мансардной крыши редко возводится с их помощью. Ниже приведены различные схемы систем, которые могут пригодиться при постройке собственной мансарды.
В этой статье
Выбор вида мансарды
Чердачные помещения имеют несколько видов, разнятся по устройству утепления и прочности конструкций, а также виду кровли. Утепленная мансарда подходит тем, кто собирается сделать из нее жилое помещение, используемое круглый год. Что касается холодного чердачного помещения, оно подойдет владельцам дач.
Типы построек мансарды различаются в зависимости от наклона и формы стен:
- Вертикальные.
- Отвесные.
- Треугольные со скошенной крышей.
- Сложные формы, которые, в общем, называют ломанными.
- Одноуровневые.
- Двухуровневые.
- Симметричный вид стен.
- Стены асимметричной конструкции.
Данные параметры помогут определить тип мансарды. В статье рассмотрены три самых частых из них:
- Классический.
- Треугольный.
- Блочный.
Владельцам же домов по индивидуальным проектам основные характеристики позволят создать свой уникальный дизайн.
Разработка индивидуального проекта
В собственном доме хочется создать максимальную уникальность. Как в случае выбора собственной формы, так и при использовании одной из нижеприведенных схем, владельцу во избежание проблем нужно сделать четкий план постройки. Требуется подогнать общие чертежи под свой дом, произвести перерасчет параметров с учетом новых материалов. Для успеха соблюдайте следующие советы, рассказывающие, как сделать проект правильно:
- Создайте мансарду такой высоты, чтобы можно было не только находиться в сидячем положении, хранить вещи, но и спокойно ходить. Особенно актуально в случае жилого пространства.
- Соблюдайте размеры чердака. Не делайте его чересчур большим, иначе здание будет выглядеть некрасиво.
- Не используйте широкие скаты крыши, иначе будут перекрываться окна и комнаты станут затемненными.
- Стропильная система мансардной крыши требует чертежи. Не экономьте время на наглядном плане, он поможет при постройке.
Классическая схема
Чаще всего выбирают мансарду с пятиугольной крышей, ведь данная схема стропильной системы мансардной крыши дает пространство большее по размерам, более функциональное. Используются подпорки, которые создают стены помещения. Легче всего описать конструкцию при помощи нескольких геометрических фигур:
- Прямоугольник. Это - центр мансарды, пространство, которое можно применять в любых целях.
- Прямоугольные треугольники: по одному слева и справа. Это пространство уже не так универсально.
- Потолочная часть - треугольник с равными сторонами.
Данная стропильная система у мансардной крыши не отличается оригинальностью. Если вы хотите создать на своем участке нестандартную, возможно, дизайнерскую мансарду, то ниже - список других схем, менее распространенных.
Треугольная схема
Это самый простой, пусть и не самый лучший способ создания. Благодаря отвесным скатам крыши снег почти не остается на ней, вследствие чего нагрузка уменьшается. Но в то же время жилого места становится меньше. Особенности и правила возведения треугольной мансарды:
- Опора - мауэрлат. На него переносят вес стропил, наклонных по виду.
- Верхняя часть опор крепится к левому и правому прогонам.
- Применяются и висячие стропильные арки, необходимые для потолочной части.
- При использовании висячих стропил и условии, что они являются основой для пространства длиной более чем 3 метра, используется подвеска. Она устанавливается в центре. Подвеска не является опорой, поэтому логичен следующий пункт.
- Подвеска не строится по принципу опорной стойки.
- Учитывая, что постройка подвержена падению из-за порывов ветра, нужно дополнительно ее закрепить. С этой целью стропилины прикрепляются к стенам при помощи скруток.
- Стропилины нижней части опираются на перекрытие.
- Стойки врезаются сразу в балки, учитывая, что перекрытие деревянное.
Важно! Каждая стропилина прикрепляется к стене, а не через одну. Такой принцип необходим именно в данном варианте.
Блочный тип
Перекрытие становится опорой для заранее подготовленных блочных модулей. Самое большое преимущество данной системы в сборке - она простая и проводится на земле. Своими руками создавать данный тип гораздо легче, чем остальные. Важны при этом два момента:
- На земле легче соединить элементы и провести более крепкое скрепление
- В условиях высоты человек волнуется, при этом снижая качество всей постройки. На земле же погрешности не только реже возникают, но и более заметны.
В то же время есть и недостаток. Стропила мансардной крыши довольно тяжелы, что затрудняет подъем конструкции на этаж, и произвести его можно только при помощи бригады из 4 и более человек. Облегчается задача для тех, кто обладает специальной подъемной техникой, но таких единицы.
Алгоритм установки:
- Составление проекта.
- Создание рам - основ стен мансардного помещения. Продольные части - замена стандартным прогонам и лежням. Они, а также стойки, доставляются к месту сборки - ровной земляной поверхности.
- Далее отмечаем места, куда будут крепиться опорные конструкции боковин. Они должны иметь вид линий, которые при последующей пилке создают гнезда для закрепления.
- Установка и фиксация на короткий срок. Для второго применяются распорки; помимо скрепления с местом к раме присоединяются балки.
- Балки должны иметь гнезда для соединения со стропилами в мансардной крыше. В качестве инструментов берутся бензопила и стамеска.
Важно! Гнезда для стропил должны находиться на одной линии, иначе конструкция получит косой вид.
- На земле также создается верхний ярус стропил чердака. Основание полученной конструкции является одновременно растяжкой в рамках мансардной системы. С краю от основы создаются гнезда. Не забудьте определиться с шипами на нижних половинах стропилин.
- Проводится сцепление всех элементов верхней части между собой: в этом поможет деревянное дополнение для узла конька. Нелишним будет монтаж дополнительного ригеля.
- До перемещения на мансардную крышу создаются заготовки стропильных ног. Примеряем их к разложенным на земле рамам. Раскроить их удобнее одним махом, прихватив несколько штук струбциной. Выпиливать следует только верхний скос с учетом того, что опираться он будет частично на стойку стенки, частично на растяжку верхних стропильных ферм.
- Примеряется нижняя стропилина к торцу. Форма шипа прорисовывается в зоне ее нижней пятки, повторяя конфигурацию гнезда в балке. Выпиливаются шипы.
- Верхний ярус перемещается на крышу вместе со стропильными ногами нижнего яруса. Монтируем сначала фермы, прикрепив их к верхней обвязке стенок скобами, затем стропила нижней части, прикрепив их к балкам перекрытия все теми же скобами.
Последующие этапы строительства крыши выполняются по стандартным правилам. Подробно ознакомят с описанными принципами сооружения стропильной системы наглядные схемы для мансардной крыши, представляющие конструкцию.
Важно! Прочность каркаса можно увеличить, используя соединения врубкой. Это позволит избежать дополнительных элементов, к примеру, подкосов.
Приведенные варианты схем мансардных помещений универсальны: владельцы домов смогут выбрать тот, который больше остальных отвечает их требованиям. Независимо от типа мансарды главное - правильные материалы и монтаж стропильной системы. Тогда постройка прослужит долго и будет безопасна для жильцов.
Приветствую, камрады! Нам предстоит разобраться, как устроена стропильная система мансардной крыши. Я познакомлю вас с ее основными элементами, их функциями и поделюсь собственным опытом строительства мансардного этажа. Но сначала - несколько определений, которые помогут нам избежать путаницы.
Мансардными традиционно называется вполне конкретный вид крыш - ломаные, то есть с двумя скатами с переменным уклоном. Однако традиционное определение неполно. На самом деле так можно назвать любую крышу, позволяющую разместить под ней мансарду - жилое помещение, ограниченное скатами кровли.
Полумансардная крыша отличается от мансардной тем, что опирается на капитальные боковые стены высотой не менее полутора метров. Полумансарда более выгодно использует пространство: у нее нет участков с низкими потолками, непригодных к эксплуатации в качестве жилой площади.
Вот основные виды мансардных крыш:
| Изображение | Тип и краткое описание |
| Односкатная : единственный скат кровли опирается на капитальные стены разной высоты. Для эффективного использования всей площади мансарды меньшая из стен должна иметь высоту не менее 1,5 метров, что подразумевает увеличение затрат на строительство. | |
 |
Двускатная : представляет собой в разрезе равнобедренный или (реже) несимметричный треугольник. Использует полезную площадь менее эффективно, чем ломаная. |
 |
Вальмовая : вариант четырехскатной с двумя парами скатов разной площади. |
 |
Полувальмовая крыша отличается от вальмовой наличием укороченных вертикальных фронтонов. |
 |
Ломаная имеет два ската с переменным уклоном. Она выгодна наиболее рациональным использованием площади мансардного помещения: участки с низким потолком у боковых стен имеют минимальные размеры. |
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. |
Схемы
Теперь пришла очередь чертежей и схем.
Двускатная крыша
Большой пролет кровли вынуждает использовать центральную стойку, на которую опираются наслонные стропила. Боковые стойки придают скатам дополнительную жесткость и служат каркасом для стен мансарды.
Устойчивость по отношению к снеговой нагрузке обеспечивает пара ригелей: первый служит основой для горизонтального утепленного потолка, второй скрыт в холодном чердаке.
Еще одна, более простая стропильная система двухскатной крыши с мансардой. Центральная стойка отсутствует. Укороченный ригель делает потолок ломаным: горизонтальная центральная часть соседствует с наклонными участками.
Ломаная крыша
У ломаной мансардной крыши стойки всегда устанавливаются точно под изломом. Стягивающий изломы друг с другом ригель обеспечивает максимальную жесткость конструкции. Увы, у такой схемы есть серьезный недостаток: потолок остается сравнительно низким даже в центре мансарды, хотя высота конька позволяет поднять его еще на несколько десятков сантиметров.
Укороченный ригель, соединяющий верхние стропила примерно в середине их длины, позволяет поднять потолок практически без ущерба для прочности стропильной системы.
Вальмовая крыша
Здесь жесткость обеспечивается накосными (угловыми) стропилами со стойками в середине их длины. Стойки соединяются между собой горизонтальными связями. Нарожные стропила опираются на накосные и образуют прочное основание для кровли.
Особенность вальмовой крыши - отсутствие вертикальных фронтонов, поэтому естественное освещение обеспечивают врезанные в кровлю мансардные окна.
Односкатная крыша
У единственного ската на первое место выходит проблема обеспечения устойчивости к снеговой нагрузке, поэтому при пролете свыше 4,5 метров стропилам нужны дополнительные опоры.
На схеме показаны варианты их монтажа:
- При пролете до 6 метров достаточную жесткость обеспечит установка косой подстропильной ноги;
- Центральная стойка с парой подстропильных ног позволяет увеличить пролет до 12 метров;
- Две промежуточные стойки с косыми ногами и связкой между ними дают возможность сделать 16-метровый пролет.
Полувальмовая крыша
Высота фронтонов позволяет переложить на них основную нагрузку. На фронтоны опирается сборная ферма, которая служит опорой для боковых стропил. Для большей жесткости стропильные ноги связаны между собой ригелями и продольными прогонами.
Узлы
Как своими руками выполнить монтаж соединений стропильной системы? К вашим услугам - описание способов монтажа основных узлов.
Крепление мауэрлата к стенам
Мауэлрлат изготавливается из бруса сечением 100х100 - 150х150 мм. Брус должен быть в обязательном порядке обработан антисептиком. Стены под ним гидроизолируются во избежание капиллярного подсоса воды древесиной; обычно роль гидроизоляции выполняет пара слоев рубероида.
Для крепления мауэрлата обычно используются анкерные шпильки, установленные при заливке армопояса по периметру стены. Под них в брусе сверлятся отверстия, а после укладки брус притягивается к армопоясу гайками с широкими шайбами.
Крепление стропил к мауэрлату
Для максимальной жесткости соединения стропильных ног с мауэрлатом в них обычно делается вырез на треть ширины стропила. Для крепления могут использоваться:
- Стальные скобы . Они вбиваются в оба бруса с двух сторон;
- Оцинкованные уголки . Они крепятся к обоим брусьям несколькими саморезами с длиной не менее 2/3 толщины стропила.
Оцинкованные уголки и накладки используются для соединений стропильных ног между собой, со стойками, с горизонтальными прогонами и балками перекрытия. Накладки можно заменить толстой (не меньше 15 мм) проолифленной для защиты от сырости фанерой.
Крепление ригеля к стропилам
Соединение ригеля со стропилами двускатной или ломаной крыши испытывает наиболее сильные нагрузки зимой, когда на кровле лежит снег. Сделать его максимально прочным поможет простая инструкция: ригель соединяется со стропилом внакладку и крепится к нему парой болтов с гайками и широкими шляпками через предварительно просверленные отверстия.
Материалы
Лучший материал для стропильной системы - кедр, легкий, прочный и стойкий к гнили. Однако на практике куда чаще используются более дешевые: ель, пихта и сосна. У всех нагруженных элементов стропильной системы (стропильных ног, ригелей и стоек) должны отсутствовать пороки древесины, влияющие на прочность:
- Крупные выпадающие сучки;
- Косослой (отклонение направления волокон от продольной оси бруса);
- Косые трещины;
- Гниль.
Типичное сечение лежней и стоек - 100х50 мм. Сечение стропил определяется их длиной и шагом между стропильными ногами: чем он больше, тем большая нагрузка ложится на отдельный брус. Подобрать оптимальное сечение стропила можно по таблице строчкой ниже.
Мой опыт
При строительстве мансарды я выбрал ломаную крышу. На монтаж стропильной системы был закуплен сосновый брус сечением 50х100 мм. Шаг между стропильными ногами - 90 см, наибольшая длина пролета - 3 метра. Угол наклона кровли - 30 градусов для верхних скатов и 60 для нижних.
Обрешетка под кровельный материал (профлист) собрана из необрезной доски толщиной 25 мм. Именно из необрезной - просто потому, что ее цена ниже, а внешний вид при укладке под кровлю не имеет никакого значения. Шаг обрешетки - 25 см.
Ригель стягивает верхние стропила примерно в середине их длины. Подвесной потолок из ГКЛ собран на потолочных профилях, закрепленных к стропильным ногам и ригелям прямыми подвесами.
Конструкция стропильной системы доказала свою прочность: четыре сезона она успешно противостоит типичным для севастопольских зим сильнейшим ветрам.
Заключение
Надеюсь, что мне удалось ответить на все накопившиеся у читателя вопросы. Как всегда, дополнительные материалы вашему вниманию предложит прикрепленное видео. Жду ваших комментариев и дополнений. Успехов, камрады!
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:
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
https://youtube.com/watch?v=nENtDpL0m5EОсобенности 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:
- 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
- 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
- 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
| Высота здания Z, м | Коэффициент k для видов местности | ||
| А | В | С | |
| ≤ 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
| 60 | 1,7 | 1,3 | 1,0 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 100 | 2,0 | 1,6 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,9 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,1 | 1,8 |
| 250 | 2,65 | 2,3 | 2,0 |
| 300 | 2,75 | 2,5 | 2,2 |
| 350 | 2,75 | 2,75 | 2,35 |
| ≥480 | 2,75 | 2,75 | 2,75 |
| Примечание: «А» - открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, а также пустыни, степи, лесостепи, тундра; «В» - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; «С» - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м. |
|||
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
| Определение покатости крыши | |
| Значение Н:½ L (tg α) | Угол α° |
| 0,27 | 15 |
| 0,36 | 20 |
| 0,47 | 25 |
| 0,58 | 30 |
| 0,7 | 35 |
| 0,84 | 40 |
| 1 | 45 |
| 1,2 | 50 |
| 1,4 | 55 |
| 1,73 | 60 |
| 2,14 | 65 |
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:
| Наименование материала | Вес, кг/м² |
| Ондулин | 4–6 |
| Битумная черепица | 8–12 |
| Шифер | 10–15 |
| Керамическая черепица | 35–50 |
| Профнастил | 4–5 |
| Цементно-песчаная черепица | 25–45 |
| Металлочерепица | 4–5 |
| Сланец | 45–60 |
| Черновой настил | 18–20 |
| Наслонные деревянные стропила и прогоны | 15–20 |
| Висячие стропила под холодную кровлю | 10–15 |
| Обрешётка из дерева | 8–12 |
| Битум | 1–3 |
| Полимерно-битумные гидроизоляторы | 3–5 |
| Рубероид | 0,5–1,7 |
| Плёнки изоляционные | 0,1–0,3 |
| Гипсокартонные листы | 10–12 |
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)
| Толщина доски, мм | Ширина доски, мм | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | - | - | - | - | - |
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | - | - | - | - |
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | - | - |
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | - | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 125 | - | - | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 150 | - | - | - | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 175 | - | - | - | - | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 200 | - | - | - | - | - | 200 | 225 | 250 | - |
| 250 | - | - | - | - | - | - | - | 250 | - |
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:
- 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).
- 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.
- 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).
- Проверяем, подставляя результат → [(3,125 х 160 х 2,414³) : (4 х 12,5³)] ≤ 1 = 0,9 ≤ 1.
- 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:
- Рассчитываем количество стропильных ног → длину стены: рекомендуемый шаг +1 = 8,8/0,8 + 1 = 12 штук с одной стороны.
- 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:
- 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
- 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
- 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.
- 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
https://youtube.com/watch?v=WKsOgTaVVQYКрепление 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.
Стропильная система - одна из завершающих стадий строительства дома. От того, насколько правильно она исполнена, зависит долговечность самого строения и комфортность проживания в нём. Простота исполнения позволяет выполнить работы самостоятельно при участии помощника.
Стропильные системы под мансарду
Сегодня наблюдается настоящий бум использования в загородном строительстве различных архитектурных элементов, которые в условиях промышленного строительства, казалось бы, навсегда ушли в прошлое. Речь идёт о таких устройствах, как эркеры, мансарды, мезонины и им подобных. Они позволяют значительно увеличить площадь полезного пространства и придают зданию оригинальный красивый вид.
Особой популярностью пользуются мансарды, позволяющие устроить в подкровельном пространстве полноценное жилое помещение. Для этого используются специальные стропильные системы, призванные обеспечить возможность создание такого помещения при условии достаточной прочности конструкции.
Устройство ломаной мансардной кровли позволяет получить полноценное жилое помещение на втором этаже
Виды стропильных систем
Основные типы стропильных систем для устройства мансарды представлены двумя вариантами:
- двускатная;
- ломаная стропильная система.
Фотогалерея: что такое мансарда
Ломаная крыша позволяет получить оптимальное сочетание уклона кровли и полезной площади под ней Увеличить объём мансарды в конструкции под двускатной кровлей можно только за счёт большой высоты конька Мансарда может «комплектоваться» выносной конструкцией с балконом под отдельной крышей Балкон может быть составной частью конструкции мансардной крыши
Однако на практике кровли загородного дома настолько разнообразны, что классифицировать их практически невозможно. В конструкции используются самые различные элементы:
- вальмовые скосы;
- скворечники;
- навесы;
- полувстроенные светопрозрачные конструкции (оранжереи);
- фонари и другие архитектурные решения в самых оригинальных и порой неожиданных сочетаниях.
Фотогалерея: проекты домов с двускатной крышей и мансардой
Двускатную кровлю можно украсить изящным «скворечником», который еще и увеличит площадь мансарды В больших домах двускатная конструкция может использоваться как один из элементов композиции кровли Главная идея такого домика заключается в сочетании простоты исполнения с идеально подобранными элементами отделки
Элементы и узлы стропильной системы мансардной крыши
Очевидно, что наиболее прочной конструкцией является двускатная крыша. Но для получения достаточно просторного помещения при таком устройстве стропил нужно уменьшать угол между скатами, а это ведёт, к повышению ветровых нагрузок на кровлю. Разумный выход находится в создании полумансарды, когда от пола до потолка устанавливаются стойки на высоту 1,3–1,8 метра, а уже к ним крепятся стропила.Такое устройство требует установки низких ригелей, чтобы компенсировать распирающие нагрузки от стропильных ног на стойки.
Для увеличения полезного объёма мансарды ригели, образующие её потолок устанавливают максимально близко к коньковому узлу Использование ломаной крыши позволяет упростить форму помещения мансарды и получить больший объём жилого пространства.
Возведение ломаной крыши позволяет получить мансарду гораздо больших размеров, чем устройство обычной двускатной кровли Основными элементами стропильной системы являются:
При монтаже стропильной системы широко применяются дополнительные детали для усиления крепления элементов конструкции.
Применение современных крепёжных элементов позволить эффективно усилить конструкцию и значительно сократить время монтажа Расчёт стропильной системы
Исходные данные для расчёта берутся из предварительно разработанного проекта. Для примера рассмотрим схему устройства кровли при наличии мансарды.
В проектном чертеже указываются размеры, места усановки и материал всех элемениов кровельной системы Основным показателем, рассчитываемым в первую очередь, является шаг стропил в зависимости от планируемого финишного покрытия. Так, для установки керамической черепицы шаг стропил должен быть не более 60 сантиметров, а если планируется установить пластиковое покрытие или мягкую кровлю, этот показатель может быть увеличен до 120–150 сантиметров. Опять же, нужно учитывать характер нагрузок - сочетание воздействия ветра и снега - и установить оптимальный угол между скатами кровли.
Порядок расчёта количества стропил
Для примера рассмотрим устройство кровель для дома длиной 10 метров. Принимаем в первом приближении расстояние между стропильными ногами равным 80 сантиметрам. Тогда их понадобится: 1000: 80 + 1 = 13,5. Поскольку число стропил должно быть целым, округляем результат до 13. В таком случае точное расстояние между ними составит 1000: 13 = 769 (миллиметров). Это точное значение промежутка между осями стропильных ног .
При расчёте потребности в материалах нужно учитывать их раскраиваемость. В случае с материалами из древесины их длина может составлять 4 или 6 метров. В процессе проектирования нужно подбирать размеры деталей с учётом образования наименьшего количества обрези. Обрезки древесины хвойных пород непригодны даже на дрова для печей .
Материалы для стропильной конструкции
Традиционным материалом для стропил в России является древесина. Лучшим вариантом считается лиственница, однако, по цене и доступности её не всегда можно использовать. Поэтому применяются брусья из древесины хвойных пород. Размер сечения зависит от конструкции здания.
Всё большее распространение получают составные профилированные материалы из древесины. К таковым относятся:
Устройство стропильной системы двускатной крыши с мансардой
В основе стропильной системы с двускатной крыши лежит треугольник - наиболее жёсткая фигура.
Перечислены только основные элементы стропильной системы. Могут быть использованы и дополнительные детали для увеличения прочности конструкции.
Монтаж стропильной системы кровли с учётом формирования мансарды
Стропильная система двускатной крыши может формироваться двумя способами:
- Сборка основной конструкции внизу с последующим подъёмом на перекрытие и установкой на мауэрлат.
- Монтаж стропильных ног подетально непосредственно на месте установки.
Более производительным и удобным способом является первый вариант.
Сборка стропильных ферм внизу
Такая работа производится в следующем порядке:
Видео: сборка стропильных ферм «на земле»
Установка стропильных элементов
Стропила, как основной несущий элемент скелета кровли, должны быть надёжно соединены между собой. Для этого придумано множество разных способов, в том числе специфических, предназначенных для отдельных видов строений. Особого отношения требует стропильная система деревянного дома. К мауэрлату балка крепится скользящим устройством, а коньковое соединение производится на шарнире. Это связано с постоянными сезонными подвижками сруба, которые необходимо компенсировать.
Фотогалерея: способы соединения стропильных ног
Стропильной ноги крепятся к мауэрлату при помощи металлических уголков Стропила соединяются на коньке встык или через запил Ответственные узлы стропил соединяются при помощи металлических соединительных пластин Стропильные ноги соединяются при помощи специальных шарнирных соединений, обеспечивающих свободу перемещения конструкции при сезонных деформациях здания Узел стыка в коньке можно усилить болтами
Установка опорных стоек и прогонов
Это ответственная операция, потому что на этом этапе формируется поверхность лицевой отделки стен и потолка мансарды. Поэтому порядок исполнения такой же, как при установке стропил:
Для изготовления всех деталей стропильной системы используется брус одинаковых размеров, как правило, размером 50х150 или 40х150 миллиметров.
Видео: быстрый монтаж стропильной системы
Обрешётка
Это обязательный элемент стропильной системы. В случае когда в подкровельном пространстве формируется тёплое мансардное помещение, обрешётку делают дважды:
- Наружная обрешётка выполняется для крепления финишного покрытия кровли. Кроме того, если каждая её доска крепится к стропилу двумя гвоздями, она служит скрепляющим элементом каркаса. Кроме того, под обрешёткой формируется утепляющий и влагозащитный пирог кровли.
- Внутренняя обрешётка служит каркасом для утепления мансарды и установки чистовой отделки стен и потолков.
Кроме того, устанавливаются ещё и контробрешётки, при помощи которых организовывается вентиляционная система подкровельного пространства.
Контробрешётка кладётся параллельно стропильным ногам и обеспечивает зазор для внтиляции подкровельного пространства Для обрешётки используется доска размерами 25х100 миллиметров обрезная или необрезная. Необрезную доску нужно предварительно ошкурить. Доску шире указанного размера применять не рекомендуется. При короблении она может деформировать финишное покрытие или повредить кровельный пирог.
Крепление досок обрешётки производится гвоздями длиной не менее 70 миллиметров и не менее двух штук на каждое пересечение. Такой способ увеличивает сопротивляемость конструкции ветровым нагрузкам.
Шаг обрешётки зависит от материала финишного покрытия - для керамической черепицы и мягкой кровли он должен быть минимальным (порядка пяти сантиметров), для металлочерепицы или профнастила допускается расстояние между досками до 70 сантиметров.
Правильно уложенный кровельный пирог обязательно содержит вентиляционный зазор между утеплителем и кровельным материалом, который помогает быстро отводить влагу Видео: обрешётка стропильной системы
Отделка стропил
Стропильная система после монтажа всех элементов кровли становится практически недоступной для осмотра и обслуживания. Поэтому перед установкой каждой детали на место её нужно тщательно обработать защитными составами. На рынке стройматериалов достаточно специальных средств для защиты деревянных конструкций от поражения бактериями и гнилью, а также различных противопожарных пропиток.
Перед установкой деталей стропильной системы их нужно обработать специальными защитными составами При этом нужно учитывать, что проведение защитных операций на готовой конструкции не всегда эффективно, поскольку необработанными остаются скрытые поверхности.
Любые средства защиты древесины сертифицируются государственными инстанциями, поэтому при покупке нужно требовать у продавца сертификат соответствия. Он выдаётся санитарными органами и пожарной инспекцией. В первую очередь гарантируется безопасность состава для человека и его соответствие объявленным качествам.
Какие из них выбрать, решает сам потребитель в зависимости от своих финансовых возможностей. В принципе, всегда можно нарваться на подделку, но выяснится это только после многолетней эксплуатации.
Пропитки могут наноситься широкой фальцевой кистью или валиком, но нередко используется и краскопульт.
Видео: монтаж стропильной системы двускатной крыши с мансардой
Надёжная кровля во многом определяет длительность жизненного цикла строения. Правильно устроенная кровля обеспечивает комфортность и стоимость проживания в доме. В условиях России, когда отопление необходимо большую часть года, правильно устроенная утеплённая кровля сохраняет до 30% тепла. А качественное утепление возможно только при качественной стропильной системе.
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:
- Выбор стропильной системы
- Расчет шага стропил
- Готовим заготовки стропил
- Краткий вывод по статье
- 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…
Обратите внимание на снег по обочинам и на крышах домов 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…
Красотища!!! 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.
Чертеж части у мауэрлата 
Чертеж стропила целиком 
Чертеж у конька 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.
Вот конек опирается на опору Для конька подготовлены места в фронтонах дома, и дополнительно два опорных столба, в итоге конек опирается на землю в четырех точках.
Это конек сидит на своем месте в фронтоне 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.
Здесь хорошо видно как сколочены стропила между собой 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.
Крепление стропил к мауэрлату 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.
Свесы дома, еще не доделаны софиты 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.
Черновой потолок, на нем сейчас ветрозащита, а на ней 25 сантиметров опилок Сделаем краткий вывод:
Весь процесс сборки стропильной системы можно разбить на несколько отдельных этапов работы.
- Узнаем расстояние от конька до мауэрлата дома — для проведения правильных расчетов.
- Делаем расчет шага стропил, и их сечение. Подбираем исходя из возможностей и наличия материалов в продаже.
- Подбираем оптимальный угол стропильной системы. Я опирался на привлекательность дома.
- Расчитываем места расположения запилов и их углы, или как сделал я — чертим стропилину в «полный рост».
- Изготавливаем стропила, оставляем запас с каждого конца. Сверху отпилите после проколачивания, снизу по нитке — также после установки всех стропил.
- Раскладываем стропила по мауэрлату, в примерном их расположении.
- Поднимаем стропила на свое место. Используем помощника, одному будет тяжко.
- 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)))
Типа студент 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.
