От угла наклона до обрешетки — подробно о расчете конструкции крыши мансардного типа

Расчет леса при возведении крыши

Стропила — это основные несущие элементы конструкции кровли, на которые воздействует основная нагрузка

Сначала рассчитываем длину мауэрлата (сечение от 100х100 мм до 250х250 мм). Для этого измеряем периметр верхнего бруса или обвязки, это и будет искомая величина. Вес высчитывают по формуле: m=rV, где r – плотность дерева, V – общий объем мауэрлата. Объем рассчитывают по формуле: V=SL, где S – сечение бруса, L – длина бруса (в данном случае периметр).

Для расчета сечения стропил важно знать многие параметры. Например, качество материала, вес кровли и самих стропил, тип крыши, уклон скатов, климат на местности и так далее

Для облегчения расчетов служит рекомендательная таблица, в которой приводится зависимость между сечением и длиной стропил для некоторых типов кровли.

После установки стропил на гидроизоляцию укладывают контробрешетку (для циркуляции воздуха и стока конденсата). Она бывает или сплошная, или с определенным шагом, который зависит от материала кровли и угла наклона. Полный шаг необходимо посчитать внимательно, во избежание деформации или обрушения крыши. Тип шага для разных материалов можно посмотреть в таблице.

Выбор материалов для строительства мансарды

Правильная конструкция крыши – это полдела. Не менее важную роль играет грамотный выбор материалов.

Брус для стропил и обрешетки

Обычно для стропил используется древесина хвойных пород дерева – сосна, кедр и т.д. Такой материал достаточно прочен, легкий в монтаже и обработке. Самый толстый брус используется для мауэрлата – минимальное сечение 100*100 мм, для серьезной нагрузки берут 200*200 мм.

Сечение бруса для стропил обычно 50*100мм, 50*150 мм. Выбор сечения бруса для конструкции должен исходить из учета итоговой нагрузки на несущие стены и фундамент. Если изначально мансардная крыша для устройства жилого чердачного помещения не планировалась, то необходимо монтировать максимально легкую стропильную систему.

Обустройство контробрешетки и обрешетки

Пароизоляционный материал

Назначение пароизоляции – не дать возможность испарениям изнутри мансарды проникнуть внутрь «кровельного пирога». На сегодня, самый популярный материал представляет собой многослойную фольгированную пленку. Пароизоляция укладывается фольгой внутрь помещения, что позволяет отражать внутреннее тепло и сохранять его.

Утеплитель

На материалах для утепления кровли следует остановиться подробнее. Используют несколько видов:

• Пенополистирол (пенопласт).
• Минеральная вата.
• Пенополиуретан (ППУ).

Пенопласт не лучший выбор для утепления стропильной системы, несмотря на то, что цена материала самая привлекательная. Во-первых, его неудобно крепить к обрешетке. Во-вторых, его теплоизоляционные свойства значительно уступают минвате и ППУ.

Минеральная вата обладает отличными характеристиками утепления и простая в работе. Но материал имеет один существенный недостаток – он впитывает влагу. Вследствие этого конструкция становится тяжелее, дерево подвергается разрушительному воздействию влаги, а тепло плохо держится внутри мансарды.

Нанесение пенополиуретана с помощью специальной установки высокого давления

ППУ поступает из пистолета в жидком виде, практически прилипает к любой поверхности, за минуту застывает и вырастает в объеме в несколько раз. Пенополиуретан имеет самый низкий коэффициент теплопроводности, высокую адгезию, негорючий, срок эксплуатации более 30-ти лет.

Гидроизоляция

Гидроизоляция ограждает кровлю от проникновения дождевой и талой влаги. Также она защищает утеплитель от выпадения конденсата, который неизбежно возникает в результате перепада температуры внутри и снаружи мансарды.

В качестве гидроизоляционных материалов чаще всего используются пленки с микроотверстия для выхода пара. Такой материал предотвращает попадание влаги внутрь «кровельного пирога», но при этом обеспечивает хороший воздухообмен.

Гидроизоляция крыши – важный этап ее возведения

Кровельный материал

Основные виды кровли:

• Листовая металлочерепица.
• Профнастил.
• Оцинкованные стальные листы.
• Гибкая черепица.

Листовая металлочерепица активно используется для покрытия кровли в силу простоты монтажа и невысокой стоимости. Минус такого материала – очень шумный. Ветер, град, дождь будут четко слышны внутри мансарды.

Профнастил также несложен в монтаже, долго прослужит. Но из-за конструкционных особенностей требует очень качественной гидроизоляции и дополнительной герметизации стыков листов.

Оцинкованные листы из стали весят мало, система укладки не допускает попадания влаги между ними. Минус ы: требует особых навыков в монтаже и считается достаточно «холодным» материалом.

Гибкая черепица изготавливается из пропитанного битумом стеклохолста. Имеет большой ассортимент расцветок, выглядит весьма презентабельно, практически не дает возможности скапливаться конденсату, бесшумная. Недостатками такого вида кровельного материала считается горючесть, плохое «взаимодействие» с сильным морозом или жарой. Также требуется перед укладкой гибкой черепицы покрыть обрешетку фанерой или ОСП, чтобы основание было сплошным.

Основные понятия и термины

Планируя монтаж двускатной крыши, не стоит торопиться с закупкой материалов и засучив рукава погружаться в работу. Прежде всего нужно разобраться в проектной терминологии и определить, какой именно вариант двускатной крыши подойдет в данном случае.

Мауэрлат – монтируемый по периметру наружной несущей стены брус, который играет роль опоры для стропильных ног. При минимальном сечении 100 * 100 мм такой брус может быть цельным или наборным из двух элементов с меньшим сечением.

Стропильная нога – балка, которая снизу опирается на мауэрлат и, наклоняясь, вверху соединяется с еще одной, образуя конек. Наличие двух соединенных между собой балок и характеризует двускатную систему крыши. Толщина стропильной ноги должна составлять минимально 50 мм, а ширина – не меньше 150 мм.

Ферма – треугольник, установленный в месте соединения двух стропильных ног. Размер шага при монтаже двускатной крыши будет зависеть от массы кровельного пирога и рассчитывается с учетом снеговой и ветровой нагрузки на конкретной территории.

Конек(или коньковый прогон) представляет собой верхнюю линию, соединяющую стропильные ноги и две плоскости кровли.

Кобылки – свисающие над наружной несущей стеной края стропильных ног. На наружную сторону свесов прибиваются лобовые доски, которые впоследствии станут опорой при монтаже сливных кровельных желобов.

Стойки– вертикальные брусья, подпирающие стропильную конструкцию. Если дом небольшой, достаточно установить стойку только по центру, где она будет подпирать конек. Если же постройка имеет значительную площадь или жилой чердак, понадобятся также и промежуточные стойки.

Подкосы необходимы для придания дополнительной устойчивости стропильным фермам. Это маленькие балки, которые устанавливаются под небольшим скосом.

Затяжка– также называется «схватка» или «ригель» и нужна для стягивания двух смежных стропильных ног.

Лежень чем-то напоминает мауэрлат, с тем лишь отличием, что его монтаж осуществляется над внутренней несущей стеной или несколькими внутренними стенами.

Обрешетка – бывает сплошная или с зазорами (зависимо от массы и конструкции кровельного пирога) и представляет собой перпендикулярно набитые доски над стропилами.

Прогон– практически то же, что и коньковой брус, но монтируется по всей плоскости кровли, укрепляя фермы и дополнительно подпирая стропила.

Какие трудности встречаются на пути

Определив для себя целесообразность постройки мансарды, нужно принять во внимание некоторые важные аспекты. Во-первых, стены, они же – крыша, потребуют тщательного утепления. Во-вторых, кровельное покрытие должно быть максимально надежным и долговечным

Во-вторых, кровельное покрытие должно быть максимально надежным и долговечным

Во-первых, стены, они же – крыша, потребуют тщательного утепления. Во-вторых, кровельное покрытие должно быть максимально надежным и долговечным.

В целом, очень важно, чтобы высокой надежностью отличались абсолютно все материалы кровельного пирога. Нельзя забывать и об устройстве вентиляции. Определенные сложности представляет необходимость увязать инженерные коммуникации здания с коммуникациями мансарды – в том случае, если дополнительное жилое пространство было получено путем переоборудования чердака

Определенные сложности представляет необходимость увязать инженерные коммуникации здания с коммуникациями мансарды – в том случае, если дополнительное жилое пространство было получено путем переоборудования чердака

Нельзя забывать и об устройстве вентиляции. Определенные сложности представляет необходимость увязать инженерные коммуникации здания с коммуникациями мансарды – в том случае, если дополнительное жилое пространство было получено путем переоборудования чердака.

Особого внимания требует организация освещения: естественный свет будет проникать в помещение через мансардные окна, и его должно быть достаточно.

Уклон конструкции

Степень наклона скатов крыши зависит от использованного кровельного материала и местных климатических условий. В нашем регионе наиболее разумным вариантом является наклон нижних скатов по отношению к полу на 60 градусов, а верхних – на 30. Благодаря таким показателям дожди и ветра не будут оказывать критической нагрузки, а на кровле не будет накапливаться чрезмерное количество снега.

Поскольку на нижней части крыши осадки не смогут удержаться в любом случае, ее уклон можно варьировать для достижения того или иного декоративного эффекта. Однако не следует опускать скат слишком низко, поскольку это может привести к повышению парусности.

Перед тем, как построить мансарду двускатной крыши каркасного дома, я провожу расчет размера скатов на основе данной информации. При этом нельзя забывать о комфорте – высота потолка в готовом помещении должна составлять 2,2-2,4 метра.

Возведение крыши: расчет материалов и полезные советы

При постройке нового дома у многих обывателей возникает вопрос о расходе пиломатериала на крышу. И это далеко не праздный вопрос. Ведь каждый материал стоит недешево, и если купить леса больше, чем нужно, то и деньги уйдут и материал останется. А если меньше, то уйдет время на поиски и покупку точно таких же материалов. В конечном итоге все зависит от конструкции крыши. А сама конструкция зависит от таких величин, как:

• вид крыши;
• площадь и периметр дома;
• утепленная крыша или нет;
• мансардная или нет;
• материал покрытия кровли;
• условия климатической зоны.

По возможности, проектируя дом, желательно сделать так, чтобы длина стропил не превышала 6 метров.

Как известно, при строительстве всегда выполняется предварительный расчет пиломатериала, который связан с самыми различными параметрами. Например, такие параметры, как прочность (материал и каркас) конструкции, ее устойчивость к климату. Если мы построим дом и крышу, не рассчитав заранее прочности всей конструкции или устойчивости ее к ветрам и снегу, то «недалеко и до беды». Мы расскажем о расчете крыши и отдельных элементов. В предварительный расчет надо обязательно принимать и толщину утеплительных материалов, обрешетку над потолком, так как слой утеплителя и обрешетку необходимо прикрыть или фанерой, или другим материалом, который тоже нужно закупить.

Как вычислить длину стропил двускатной крыши

Жёсткость конструкции стропильной системы является обязательным требованием, и её обеспечение исключает прогиб при воздействии нагрузок. Стропила прогибаются в случае допущенных ошибок в расчётах конструкции и величины шага, с которым устанавливается стропильный брус. В случае, когда данный дефект выявлен после окончания работ, необходимо укрепить конструкцию с помощью подкосов, тем самым вы увеличите её жёсткость. При длине стропильного бруса более 4,5 м применение подкосов является обязательным, так как прогиб будет образовываться в любом случае под воздействием собственного веса бруса

Данный фактор обязательно принимается во внимание при выполнении расчётов

Длина стропил зависит от месторасположения их в системе

Определение расстояния между стропилами

Стандартный шаг, с которым выполняется установка стропил в жилом доме, составляет порядка 600–1000 миллиметров. На его величину влияет:

• расчётная нагрузка;
• сечение бруса;
• характеристика кровли;
• угол наклона крыши;
• ширина материала утеплителя.

Не рекомендуется искусственно уменьшать или увеличивать шаг стропил

Определение необходимого числа стропил происходит с учётом шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого:

1. Выбирается оптимальный шаг установки.
2. Длина стены делится на выбранный шаг и к полученному значению прибавляется единица.
3. Полученное число округляется до целого.
4. Повторно делится длина стены на полученное число, тем самым определяется нужный шаг монтажа стропил.

Площадь стропильной системы

При вычислении площади двускатной крыши требуется учитывать такие факторы:

1. Суммарную площадь, которая состоит из площади двух скатов. Исходя из этого определяют площадь одного ската и полученное значение умножают на число 2.
2. В случае, когда размеры скатов различаются между собой, площадь каждого ската находится индивидуально. Суммарная площадь вычисляется сложением полученных значений для каждого ската.
3. В случае, когда один из углов ската больше или меньше 90о, для того чтобы определить площадь ската, его «разбивают» на простые фигуры и вычисляют их площадь по отдельности, а затем складывают полученные результаты.
4. При вычислении площади не учитывается площадь дымоходных труб, окон и вентиляционных каналов.
5. Учитывается площадь фронтонных и карнизных свесов, парапетов и брандмауэрных стен.

Расчёт стропильной системы зависит от типа крыши

Например, дом имеет длину 9 м и ширину 7 м, стропильный брус имеет длину 4 м, свес карниза — 0,4 м, свес фронтона — 0,6 м.

Значение площади ската находится по формуле S = (L_дд+2×L_фс) × (L_c+L_кс), где:

• L_дд – длина стены;
• L_фс – длина свеса фронтона;
• L_c – длина стропильного бруса;
• L_кс – длина свеса карниза.

Получается, что площадь ската равна S = (9+2×0,6) × (4+0,4) = 10,2 × 4,4 = 44,9 м2.

Суммарная площадь крыши составляет S = 2 × 44,9 = 89,8 м2.

Размер двускатной кровли рассчитывают с целью определения требуемого количества кровельного материала. С увеличением угла наклона крыши увеличивается и расход материала. Запас должен составлять порядка 10–15%. Он обусловлен укладкой внахлёст. Для определения точного количества материала с учётом наклона скатов лучше всего использовать справочники.

Правила установки мауэрлата

Перед тем как сделать ломаную крышу, нужно согласно строительным нормам заложить мауэрлат. Чем больше площадь кровли, чем больше ее вес, тем толще должен быть брус. Если для небольших строений вполне достаточно материала сечением 100х100 мм, то для домов большого метража используется брус 200х200 мм.

Способы установки мауэрлата

Чтобы прочность мауэрлата ломаной крыши не потерялась, в нем нужно делать как можно меньше отверстий. А расположение шпилек следует рассчитать таким образом, чтобы они не находились между стропильными ногами, а не под ними. В противном случае, отверстия врезки будут располагаться слишком близко друг от друга, что может привести к появлению трещин, а также полному приведению мауэрлата в негодность.

Как определиться с тем, под каким углом устанавливать скатные поверхности

Двускатная крыша — расчет наклона скатных поверхностей

То, какой угол рациональнее всего применить для постройки, зависит от многих факторов:

• климата региона;
• используемого материала;
• архитектурной задумки.

Если речь идёт о регионе, в котором преобладает засушливая погода, с минимальным годовым количеством осадков, тогда скатную поверхность можно делать пологой, не используя большого угла (можно брать 10-15 градусов или немного больше).

В случае, если в данной местности выпадает немало осадков, тогда нужно установить достаточно крутые скаты. Они обеспечат естественный отток воды и снега, не позволив ему скапливаться и приводить к постепенному разрушению материала или его прогибу под тяжестью снегового скопления.

Для всех европейских стран наиболее рациональным решением является обустройство угла в 35-40 градусов, это доказано с учетом климатических условий, модных у нас дизайнерских решений и наиболее применяемых материалов.

Система опоры крыши бани

Мауэрлат из бруса с прикрепленными стропильными ногами.

Двускатная крыша имеет основу из скатов которые, опираются на балки перекрытия или соединены с обвязкой мауэрлата сверху. Мауэрлат — это брус который, монтируется на две стены бани. Балки перекрытия двускатной кровли на банях из дерева крепят при помощи специальных гнезд, которые делают в верхнем венце. Гнезда должны иметь строгую горизонталь, куда укладывают элементы опоры.

Балки перекрытия могут выступать за стены бани. Если опорная балка выступает за стены больше чем на 1 м, то для нее устанавливают дополнительную опору в виде столбика.

Для бани с односкатной кровлей балочную систему делают так, чтобы упор с двух сторон имел разлиную высоту. Стропильные фермы крепят при помощи прогонов и стропильных брусков.

Система стропильных ног

Схема стропильной фермы: ривель, ноги, основание.

Стропильная ферма состоит из стропильных ног, которые опираются на верхнее звено стены или мауэрлат. На стропильные ноги в конструкции оказывают воздействие сразу две силы: сжатие и изгиб. Поэтому изготавливать их нужно из древесины в диаметре минимум 120 мм или бруса 60х60 мм. Можно изготовить ноги стропильной системы из досок 40х150 мм и больше.

Своими руками проще собирать фермы из бруса клееного или обрезного. Если под рукой таких материалов нет, можно взять доски и срастить их гвоздями или саморезами.Монтировать врубки в подобных ногах можно только в точках опоры.

По способу крепления стропильные ноги могут быть наслонными или висячими.

Висячие стропила

Эта система состоит из стропильных ног, которые сверху опираются друг на друга. В этом месте стыка монтируется конек. Опорные точки висячих сторопил является контур кровли. Висячие системы подвержены горизонтальному давлению, противостоять которому помогает специальная затяжка. Узловые соединения висячих стропил можно укреплять регилями, но в легкой конструкции их можно не делать.

Для сооружения облегченной системы из бруса небольшого сечения, необходимо выполнить дополнительные прогоны. Они укрепят конструкцию.

Стропильная система висячей конструкции должна быть максимально жесткой, так как при эксплуатации на нее ложатся большие нагрузки. Плоскости ската соединяют дополнительными диагональными балками, особенно актуально это в ветряных районах страны.

Наслонные стропила

Конструкция наслонной системы стропил под баню.

Конструкции наслонных крыш чаще используют в односкатных видах. В системе не применяют дополнительных затяжек, она максимально проста. Стропила опираются на мауэрлат, который монтируют на одной из несущих стен. Крепить их можно вязальной проволокой или насквозь через мауэрлат шурупами или металлическими шпилями. Шаг стропила наслонной системы высчитывают в зависимости от общей нагрузки кровли и зимних осадков. При этом нужно учитывать выбранный угол уклона кровли бани.

Установка стропил под металлочерепицу

Так как монтажные работы осуществляются на большой высоте, то при необходимости собрать каркас для несущей стропильной системы можно на земле, после чего поднять и зафиксировать ее на крыше. Для этих целей оптимальнее всего создать специальный шаблон либо схему стропильной системы под металлочерепицу из досок, согласно которой будет выполняться монтаж.

Весь процесс осуществляется поэтапно:

1. Первым делом доски поднимают над стеной строения, выравнивают и фиксируют при помощи гвоздей.
2. Согласно проекту должно быть осуществлено выравнивание досок под определенным углом наклона, после чего происходит надежная фиксация всех элементов.
3. В конечном итоге должна быть получена конструкция, которая по внешнему виду и форме напоминает стропильную систему. Изготовление обязательно должно выполняться с учетом произведенных расчетов.
4. Затем необходимо опустить шаблон на землю и установить все чистовые элементы.

Не стоит также забывать про установку опорных элементов, а именно, мауэрлата. Укладка выполняется на несущие стены в продольном положении. В качестве крепежных элементов используют специальные шпильки либо катанки.

Следующим этапом является монтаж конькового прогона, который используется в качестве опорной части для всех кровли. Для работ потребуется использовать брус либо отесанное бревно. В тех случаях, когда длина ската не превышает 6 м, то можно обойтись без дополнительных опорных элементов.

Когда установка всех элементов подошла к концу, можно приступать к монтажу и дальнейшим монтажным работам по обустройству стропильной системы согласно прилагаемому шаблону.

Мауэрлат можно закрепить несколькими способами:

• жестким соединением – в данном случае должен быть использован брус либо уголки, намного реже используют гвозди и скобы, особенностью является тот факт, что потребуется дополнительно привязывать стропила к стене, используя для этих целей анкера;
• скользящий способ – в таких случаях должно быть создано шарнирное соединение, выполнить его можно благодаря стыковке элементов с запилами.

Во время работы должно соблюдаться расстояние шага стропильной системы.