Особенности многих архитектурных проектов частных домовладений зачастую становятся более привлекательными и интересными благодаря включению в проект устройство мансардного этажа. Такая идея, как использование пространства под кровлей в качестве жилого помещения, кроме архитектурной и дизайнерской привлекательности таит в себе и ряд проблемных моментов, например, таких как правильный расчет и устройство кровли.
Особенности мансардной крыши
Ввиду того, мансарда – это специфическое сооружение здания, приспособленное для нормального проживания, то есть полноценное жилое помещение, то и крыша такого здания имеет свои особенности:
- особая форма кровельной конструкции крыши;
- устройство полноценного теплоизоляционного покрытия, обеспечивающего комфортное нахождение внутри;
- наличие в крыше большого количества оконных конструкций;
- устройство внутренних коммуникаций в мансарде.
Особенности стропильной системы крыши
Наиболее важным во всех отношениях элементом мансарды является стропильная система крыши. Правильное исполнение данного элемента конструкции здания позволяет не только реализовать решение относительно устройства мансарды, но и обеспечить правильную эксплуатацию всего здания.
Как показывает практика, сегодня возможно устройство мансардного помещения практически при любом типе кровельной конструкции. В зависимости от проекта здания, мансарда может с успехом оборудоваться как под односкатной крышей, двускатной, вальмовой или многощиповой крышей.
Однако, наиболее приемлемым является вариант мансардной кровли , основным отличием которого является наличие увеличенного пространства под кровлей за счет изменения угла наклона ската.
Такое решение наиболее оправданно с архитектурной точки зрения, но в то же время оно более затратное по количеству материалов и несколько сложнее в техническом плане, чем обычная двускатная кровля.
- боковые торопила;
- коньковые стропила;
- обрешетка боковых стропил;
- обрешетка коньковых стропил;
- стойки;
- подкосы;
Различают два вида стропил – наслонные и висячие. Первые применяются там, где есть в проекте промежуточная несущая стена. Проще говоря, одна сторона стропила упирается в мауэрлат по наружной стене, а второй во внутреннюю стенку.
Висячие стропила имеют два яруса: нижний – боковые стропила и верхний – коньковые стропила. Для создания жесткости конструкции висячих стропил, как правило, устраиваются перемычки и стойки.
С чего начать строительство мансардной крыши?
Строительство мансардного этажа , как правило, происходит как этап строительства здания в целом, однако, в случае, если мансардный этаж оборудуется из здания старой постройки или перестраивается в процессе реконструкции кровли, то план строительства разрабатывается с учетом существующих особенностей здания.
Как правило, для правильной организации строительных работ разрабатывается план и рабочий чертеж, по которому производится расчет необходимых материалов и прорабатываются этапы строительства.
Правила расчета мансардного этажа
При построении плана строительства и рабочего чертежа пользуются основными правилами последовательности расчета:
- выбор схемы стропильной системы крыши;
- расчет мансардного помещения;
- расчет нагрузки и количества материалов;
- план проведения работ.
При этом главную роль играет правильный расчет показателей.
Расчет показателей
При расчетах плана
мансардного этажа и последующем строительстве огромную роль играет правильный выбор расчетов показателей.
Первоначальным действием в расчете показателей мансарды проводится расчет полезной площади мансарды.
Оптимальным является минимальный учет следующих показателей: высота потолка мансарды – 2 метра, ширина – 3 метра. Такие параметры считаются необходимыми для комфортного нахождения в помещении. Кроме того, определяется глухая площадь мансардного этажа.
Основным правилом расчета полезной площади является учет расстояния от пола до потолочного изгиба равного 90 сантиметров и более.
Остальная площадь мансарды является глухой зоной, использование которой в качестве жилого помещения нерационально.
Расчет площади кровли происходит вычислением площади каждого отдельного элемента скатов крыши. То есть если крыша имеет два ската имеющего один излом то вычисляется площадь каждого элемента отдельно, сначала бокового ската, после конькового ската, полученные значения суммируются и умножаются на 2.
Следующим из расчетов показателей является расчет стропильной конструкции:
- расчет угла наклона боковых стропил;
- расчет угла наклона коньковых стропил;
- расчет количества материалов для стропил;
- расчет обрешетки;
- расчет кровельного материала.
Угол наклона боковых стропил
Расчет угла наклона боковых стропил проводится в основном тремя способами:
- Геометрический, самый простой и надежный способ, используется известная со школы теорема Пифагора.
- Справочный , этот способ позволяет определить угол наклона стропил по специальным справочным таблица;
- Метод геометрических построений – метод, при котором производится масштабное построение плана стропильной системы с последующим вычислением необходимых параметров;
- Использование строительного калькулятора – данный способ хорош для пользователей интернета, многие строительные сайты предлагают онлайн-калькуляторы расчета различных параметров.
Угол наклона коньковых стропил
Учитывая то, что коньковые стропила несколько меньше боковых стропил, и то что конструкция коньковых стропил, как правило, поддерживается стойками угол наклона выбирается в 30 градусов.
Площадь поверхности крыши
Для удобства расчета поверхности крыши вся поверхность разбивается на простые геометрические фигуры – прямоугольники и треугольники. Отдельно производится вычисление площади каждого участка впоследствии найденные значения суммируются.
К примеру , ломаную двускатную крышу разбивают на четыре участка – по два нижних боковых и два верхних – коньковых. Находят площадь бокового и конькового участков крыши, после чего умножают на 2.
Площадь мансардного этажа
Чаще всего мансардный этаж определяется площадью мансардного помещения. В таком случае определяется линия стен и уже вычисляется непосредственно площадь помещения. Когда стены мансарды будут проходить по линии стоек, то длина здания умножается на расстояние между противоположными стойками.
В случае, когда помещение будет иметь потолочный изгиб (в качестве части потолка будет использована кровельная конструкция), площадь мансардного этажа вычисляется нахождением площади фигуры поверхности мансарды ограниченной условной линией прохождения по поверхности пола линии изгиба потолка на высоте 90 сантиметров.
Примерный вес кровельного материала
Проводя расчеты кровли, следует иметь в виду, что необходимо учитывать в расчетах вес кровельного материала.
Так, следует учитывать, что 1 квадратный метр может иметь массу:
- шифер – 11 – 13 кг;
- мягкая черепица – 9 – 15 кг;
- оцинкованная жесть – 3 – 6,5 кг;
- керамическая черепица – 50 – 60 кг;
- металлочерепица – 5 – 6кг;
Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом
При расчете изоляционного материала
следует знать, что нахлест полос покрытия должен составлять 10 сантиметров.
Стандартный размер многих производителей рулонных изоляционных материалов составляет длина 10 или 15 метров, ширина 100 сантиметров.
Однако, при выборе конкретного производителя и конкретного материала нелишне узнать фактические размеры рулона. Не секрет, что у разных производителей могут быть использованы свои технические условия и параметры продукции.
Нагрузки на боковую/коньковую стропильную систему
Рассчитывая нагрузки
на боковую и коньковую части кровли, следует брать во внимание при расчете среднюю нагрузку в 200 кг на погонный метр.
Такая нагрузка вполне выдерживает снеговую и ветровую нагрузку на кровельную систему.
Производство расчетов снеговой и ветровой нагрузки на кровлю производится с помощью специальных справочников и таблиц, в которых указываются коэффициенты снеговой и ветровой нагрузки.
Так, к примеру, в различных регионах снеговая нагрузка может достигать 220 килограмм на метр квадратный.
При расчете конкретной кровли следует знать, что существуют поправочные коэффициенты нагрузок в зависимости от угла наклона крыши:
Таким образом, при расчете снеговой нагрузки на крышу при средней в регионе снеговой нагрузки в 220 килограмм и углу наклона коньковой крыши в 30 градусов равен:
220*1,25= 275 килограмм на метр квадратный
.
Расчет длин и других размеров мансардной крыши при построении чертежа происходит по формулам известным с курса математики средней школы. Для удобства проведения расчетов поперечный разрез кровли представляется в качестве нескольких простых фигур: пространство мансарды между опорными стойками, балкой перекрытия и затяжкой представляется в виде прямоугольника.
Пространство боковой стропильной ноги отрезком балки перекрытия до мауэрлата и опорной стойкой –прямоугольным треугольником. Коньковые стропила, и затяжка образуют равнобедренный треугольник. Теперь даже без выдающихся способностей можно вычислить основные длины стропил.
Длина боковых стропил
Учитывая то, что боковые стропила представляют собой гипотенузу прямоугольного треугольника, высота опоры до затяжки составляет 2,5 метра, а угол наклона стропила составляет 60 градусов, нетрудно вычислить длину стропильной ноги:
- Длина стропильной ноги =0,5 +высота опоры / cos 60 = 0,5+ 2,5/ 0,5 = 5,5 метра
Где 0,5 – это длина карниза крыши, его следует учитывать обязательно, поскольку вынос крыши от стены дома должен быть обязательно.
Длина коньковых стропил
Длина коньковых стропил рассчитывается по формуле расчета для равносторонних треугольников где:
- в – основание треугольника и равно длине затяжки, то есть как в данном примере 4 метра;
- угол а , у основания треугольника равен углу наклона коньковых стропил, то есть 30 градусам;
- угол вершины треугольника равен 120 градусам.
Нахождение длины коньковых стропил производится по формуле:
Длина стропил = Длина затяжки/2cos а
Длина стропил = 4 метра/2х0,866
Длина коньковых стропил равна 2,3 метра
Количество боковых и коньковых стропил
В зависимости от линейных размеров здания и площади кровли предусматривается устройство боковых и коньковых стропил через равное расстояние. Нормальным считается устройство стандартных стропил 50х100 мм через 0,7 – 0,8 метра при длине ноги стропила в 6 метров и 1,2 метра при длине ноги в 3 метра.
Минимальное сечение боковых/коньковых стропил. Вес и объем бруса для стропил
При расчете кровельной конструкции в расчет берутся следующие минимальные сечения стропил:
- боковые стропила и коньковые стропила – 50х100 миллиметров.
При расчете веса берется средний показатель плотности древесины при влажности 18 % – 500 килограмм на метр кубический.
Количество боковых/коньковых рядов обрешетки
При расчете обрешетки, в зависимости от выбранного кровельного материала во внимание берется тип необходимой системы обрешетки:
- для мягких кровельных материалов устраивается сплошная обрешетка из фанеры или OSB-плиты;
- для полужестких кровельных материалов устраивается разреженная или уплотненная обрешетка;
- для жестких крупноразмерных кровельных материалов типа шифер устраивается разреженная обрешетка;
- для крупноразмерных полужестких кровельных материалов (кровельное железо) устраивается сплошная обрешетка.
При расчете количества рядов обрешетки рекомендуется придерживаться следующих правил:
- при расчете обрешетки кровель с малым уклоном до 12 градусов рекомендуется устройство сплошной обрешетки;
- для кровли с уклоном до 60 градусов рекомендуется устройство обрешетки с шагом в 20 – 23 сантиметров;
- для кровли с большим уклоном более 60 обрешетку рекомендуется монтировать с шагом в 60 сантиметров.
Нормальным считается устройство обрешетки из обрезной доски шириной 20 см через 20 – 30 см
Общее количество рядов обрешетки
Исходя из того, что для устройства обрешетки используется обрезная доска 20х2 сантиметров и расстояние между рядами обрешетки берется в 20 сантиметров, на каждый метр кровли приходится 3 ряда обрешетки.
При увеличении расстояния между рядами обрешетки до 30 сантиметров на каждый метр кровли будет приходиться 2 ряда обрешетки.
В расчете количества рядов обрешетки к общему количеству рядов прибавляется еще 2 – коньковый и карнизный.
Равномерное расстояние между боковыми/коньковыми досками обрешетки
Устройство равномерного расстояния между боковыми коньковыми досками обрешетки необходимо не только для достижения необходимой прочности конструкции, поскольку такая конструкция должна выдерживать не только массу кровли, но и выдерживать снеговую и ветровую нагрузку.
Кроме этого, равномерное распределение обрешетки позволяет более качественно проводить установку теплоизоляционного пирога.
Количество досок обрешетки стандартной длины
Согласно сортаменту пиломатериалов промышленность выпускает стандартные размеры пиломатериалов из хвойных и лиственных пород.
Стандартными длинами пиломатериалов считаются:
- пиломатериалы хвойных пород длиной в 4,5 метра и 6 метров;
- пиломатериалы лиственных пород – не более 5 метров;
- пиломатериалы хвойных пород для специальных нужд 9 метров.
Таким образом, для одного ряда обрешетки дома 8х10 метров на скат крыши в 10 метров необходимо 2 доски по 6 метров (при этом следует учитывать, что крыша выступает на фронтон минимум на 20 сантиметров с каждой стороны).
Объем досок обрешетки
Для подсчета объема заказа пиломатериала в кубических метрах необходимо:
- подсчитать количество досок, необходимых для обрешетки с учетом обрезков;
- перевести линейные размеры доски из сантиметров в метры (доска 20х150 мм длиной 6 метров при пересчете будет 0,02 (толщина доски) х 0.15(ширина доски) х 6 (длина) );
- перемножить количество досок на размеры одной доски в метрах, в результате получается объем в кубических метрах (0,02х0, 15х6х20= 0,36 кубических метров )
Примерный вес досок обрешетки
Учитывая объективные свойства древесины, для устройства обрешетки, как правило, используется древесина хвойных пород.
Однако следует знать , что при использовании свежераспиленной древесины возможны только изменения самой древесины – коробление, растрескивание, кручение, но и возникновение гниения волокон древесины, появление грибка и плесени.
Поэтому при устройстве обрешетки, а тем более обрешетки крыши мансардного типа использовать сухую древесину.
При расчетах веса деревянной обрешетки за основу берется вес древесины при влажности 18%, что в среднем составляет:
- древесина ели обыкновенной – 450 кг;
- сосна обыкновенная – 510 кг;
- сосна кедровая – 440 кг;
- пихта сибирская – 380 кг;
- пихта кавказская – 440 кг.
При проведении расчетов веса стропил и обрешеток, берется усредненный показатель веса пиломатериала 500 кг на кубический метр.
Таким образом, если на обрешетку необходимо 20 досок 20х150 по 6 метров, что составляет 0,36 кубометра ели обыкновенной то, вес такой конструкции будет равен:
0,36х450=162 кг
Приступая к проведению
расчетов кровельной конструкции мансардной крыши необходимо составить план кровли, при этом нужно на бумаге построить максимально детальный план с учетом масштаба.
На бумаге с помощью карандаша , линейки и транспортира рассчитать возможные варианты устройства стропильной системы. Поскольку вносить изменения на этапе строительства чаще всего приходится в сторону увеличения количества материалов.
Строительные материалы
При строительстве мансардной кровли особое внимание в расчетах уделяют правильному подбору материалов, поскольку неправильный подбор и устройство стройматериалов может привести к ошибкам в установке кровли, ее утяжелению конструкции.
Параметры материалов для возведения мансардной крыши
Для устройства стропильной конструкции рассчитываются бруски различного сечения, из хвойных пород древесины, при выборе материала, его осмотре обращается внимание на наличие сучков и их количества, нормальным считается наличие не более 3 сучков на 1 погонный метр материала.
Для устройства обрешетки берется в расчет стандартная длина доски в 4,5 или 6 метров.
При расчете кровельного покрытия берутся за основу стандартные размеры кровельных материалов, при этом в случае если боковые стропила имеют длину в 2,5 листа шифера, то в расчете берется 3 ряда, то есть округляется в большую сторону.
Какого сечения требуются стропила?
При возведении мансардной кровли в расчете берут стандартные размеры брусков для устройства стропил – 50х100 миллиметров или 50х150 миллиметров.
Расчет ветровой нагрузки
является временной нагрузкой на плоскость крыши. Расчет ветровой нагрузки производится согласно , это старый добрый советский СНиП, однако, сегодня он действует не во всех регионах России, многие субъекты разработали свои региональные нормы.Проведение расчета ветровой нагрузки кровли связано с тем, чтобы задать необходимый запас прочности при кратковременном воздействии сильных порывов ветра. Такая необходимость связана с тем, что ветровая нагрузка имеет существенные отличия даже в одной местности.
Всего же на силу ветра в основном влияют:
- регион расположения постройки;
- наличие городской застройки;
- высота здания и угол наклона крыши.
Расчет снеговой нагрузки
В отличие от ветровой нагрузки снеговая нагрузка является более продолжительной и относится к разряду долговременных нагрузок. На определение снеговой нагрузки влияют несколько факторов – наклон кровли, количество скатов крыши, наличие дымоходов, перепадов крыши, парапетов и слуховых окон.
Кроме этого , важную роль играет примерное количество снегового покрова, зависящее от местности расположения.
, снеговая нагрузка рассчитывается по СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” при этом берется поправочный коэффициент, зависящий от угла наклона крыши:- коэффициент при наклоне до 25 градусов равен 1.
- коэффициент при наклоне крыши от 25 до 60 градусов равен 1,025;
- при углу наклона больше 60 градусов коэффициент не учитывается.
Расчет ломаной мансардной крыши
Расчет ломаной мансардной крыши производится поэтапно с учетом основных параметров, в которых рассчитываются:
- угол наклона крыши;
- длина и сечение конькового и бокового стропил, их усиление;
- сечение и шаг обрешетки;
- площадь боковых и коньковых скатов;
- масса кровельного материала, расчет нагрузок и масса утеплителя;
- расчет расстояния между стропилами.
В конце расчета производится расчет необходимого материала.
Расчет двускатной мансардной крыши
Расчет двухскатной крыши практически не отличается от расчета ломаной крыши за исключением, того, что в расчете не проводится расчет коньковых и боковых стропил, боковых и коньковых скатов крыши.
Основные ошибки в расчете мансардных кровель
При расчете мансардных кровель довольно часто допускаются следующие ошибки:
- неправильно рассчитывается угол наклона и длина стропил;
- допускаются ошибки в расчете снеговой нагрузки , не учитываются поправочные коэффициенты угла наклона кровли;
- не берется во внимание вентиляционный зазор при устройстве теплоизоляционного пирога;
- часто пренебрегают особенностями устройства крыши из различных материалов, вследствие чего производится неправильный монтаж и дальнейшая эксплуатация крыши.
Мансардой называют жилое, отапливаемое помещение, оборудуемое в подкровельном пространстве, которое позволяет увеличить жилую площадь дома с минимальными затратами. Конструкция такой кровли отличается повышенной сложностью, так как она должна выдерживать высокие весовые нагрузки, поэтому рассчитать ее самостоятельно достаточно трудно. Чтобы выполнить расчет мансардной крыши быстро и правильно, можно использовать онлайн-калькулятор. В этой статье мы расскажем, какие вычисления необходимо произвести, чтобы избежать ошибок в проекте.
Особенности мансардной крыши
Отличается от обычной, так как они используются по-разному и имеют различное предназначение. Чтобы оборудовать жилую мансарду с достаточно высокими потолками, необходимо существенно увеличить высоту конька кровли, изменить уклон скатов, а также усилить стропильную систему.
Чтобы избежать ошибок при проектировании, лучше использовать специальную программу-калькулятор, которая автоматически выполняет точные расчет, основываясь на введенных данных. Конструктивными особенностями мансардной крыши являются:
- Ломанная форма скатов . Чтобы максимально увеличить полезный объем подкровельного пространства, крышу приходится делать ломанного или полувалькового типа. Такая конструкция скатов позволяет сделать потолок высоким, не увеличивая угол наклона кровли.
- Большой уклон . Мансардные крыши, как правило, имеют большой уклон скатов, позволяющий увеличить полезный объем помещения за счет высоты потолка. Эта особенность приводит к тому, что существенно возрастает вес конструкции.
- Большая площадь скатов . Из-за крутизны и большой высоты конька мансардная крыша обладает огромной площадью соприкосновения с атмосферой, что неблагоприятно сказывается на количестве теплопотерь. Чтобы сохранить тепло в мансарде, обязательно выполняется термоизоляция кровельных скатов.
Обратите внимание! Онлайн-калькулятор не заменит опытного архитектора в вопросе создания проекта надежной мансардной кровли, однако, он поможет избежать грубых ошибок в расчетах, которые приводят к обрушению конструкции.
Расчет площади мансарды
В первую очередь, для создания функционального проекта необходимо рассчитать площадь мансарды. Этот параметр зависит от размеров доме, но также на него оказывает влияние конструкция крыши. Общая площадь мансарды складывается из 2 показателей:
- Полезный объем . Под этим термином понимают площадь подкровельного пространства, в котором высота потолков выше 0,9 м. Очевидно, что полезный объем занимает не всю площадь мансарды, а только срединную часть. Чтобы рационально распорядится свободным местом, следует освободить пространство под коньком крыши от элементов стропильной системы, сместив их в стороны.
- «Глухие» зоны . «Глухими» зонами мансарды называют углы, образованные между перекрытиями и нижней частью ската, в которых высота потолка составляет 0,9 метров и ниже. Для проживания людей эти участки непригодны, но в них можно разместить ниши или шкафчики для хранения. Лучше, рассчитывать уклон и форму крыши так, чтобы «глухие зоны» занимали меньшую часть общей площади мансарды.
Важно! Чтобы программа-калькулятор рассчитала площадь мансарды, необходимо в свободные поля ввести уклон и высоту конька крыши, размеры дома, а также форму и количество скатов. После этого у пользователя появится возможность увидеть точный расчет показателя, а также визуализировать результат вычислений с помощью схемы.
Расчет основных параметров
От правильности расчета зависит надежность, прочность и долговечность конструкции мансардной кровли, поэтому при отсутствии опыта проектной работы такой сложности лучше использовать онлайн-калькулятор.
Специальная программа поможет быстро и точно рассчитать основные параметры крыши, чтобы приобрести необходимое количество строительных материалов и удостовериться в достаточной прочности фундамента. В расчёт мансардной кровли входят следующие показатели:
- Высота конька . Этот показатель определяет высшую точку крыши в соответствии с желаемым уклоном скатов и шириной дома. Вычисления выполняются с помощью тригонометрических формул.
- Общий вес кровельного пирога . Для вычисления этого показателя складывается удельный вес 1 квадратного метра кровельного материала, гидроизоляции, утеплителя и элементов стропильной системы. Для жилых домов общий вес 1 квадратного метра кровельного пирога не должен превышать 50 кг.
- Площадь скатов . Если форма ската прямоугольная, то его площадь вычисляется путем умножения длины на ширину элемента. Если крыша имеет более сложную форму, то она разбивается на простые геометрические формы, площадь которых рассчитывается отдельно, а потом складывается.
Учтите, что даже продвинутый калькулятор не застрахует от ошибок в проекте, однако, он поможет быстро прикинуть стоимость материала и сравнить разные варианты конструкции мансардной кровли.
Видео-инструкция
Мансардный этаж является последним в доме. Для облегчения конструкции и нагрузки, для его строительства используют более легкие материалы. Планировка мансарды может отличаться от нижних этажей. У нее могут быть свои неповторимые окна и внутренняя отделка. Все это возможно осуществить, если правильно составить проект мансарды и провести необходимые вычисления.
Разновидности мансард
Мансардное помещение в собственном доме имеет множество положительных качеств, из которых основным является наличие дополнительной жилой площади. Оборудование чердачных конструкций в мансардное помещение можно провести как в строящемся доме, так и в уже готовом. Для этого необходимо соблюдать требования нормативных документов при строительстве мансарды и составить необходимые чертежи.
Мансарда должна располагаться в пределах несущих стен здания и не превышать это расстояние. Чертежи помещений могут иметь любой вид, в зависимости от назначения помещений. Существует три типа мансардных конструкций:
- С оборудованием отдельного этажа на одном уровне.
- С двухуровневым развитием.
- Со свободным оборудованием этажа.
Исходя из высоты, различают три вида мансарды:
- Полумансарда. При высоте стен до 0.8 метра.
- Мансарда. При высоте фронтальной стены от 0.8 до 1.5 метра.
- Полный этаж. При высоте фронтальной стены от 1.5 метра.
Мансардная крыша и ее элементы
Существует несколько вариантов крыши для оборудования зданий. Они отличаются друг от друга не только формой, но и типом конструкции и делятся на: двух, трех и четырехскатные, ломаные двухскатные, полувальмовые и вальмовые.
Двускатная кровля отличается простотой монтажа и способностью выдерживать высокие нагрузки. Имеет симметричные скаты и треугольный фронтальный вид. При ширине здания до 6 метров скаты могут иметь угол наклона до 45 градусов. Если ширина превышает расстояние 6 метров, то требования нормативных документов разрешают увеличить указанный угол до 60 градусов.
Трех и четырехскатные кровли имеют скаты различных размеров, с разными углами монтажа. Из-за этого их, зачастую, называют асимметричными. Наличие таких деревянных конструкций придаст зданию оригинальности. Но монтаж подобной кровли требует тщательных расчетов и немалых финансовых затрат.
Мансардная ломаная двускатная крыша отличается тем, что ее скаты устанавливаются под разным углом по отношению к основанию. Важным положительным моментом такой крыши является экономичность стропильной конструкции и возможность максимально использовать внутреннюю площадь чердачного помещения.
Полувальмовые и вальмовые крыши являются разновидностями простой двускатной. Они образуют дополнительные скаты с фронтальной части крыши и ее боковых сторон.
Составляющие стропильной системы
Несущие детали стропильной конструкции должны быть прочными. Обычно для них выбирается древесина хвойных пород. Она почти не поддается гниению и проста в обработке, выдерживает резкую смену температуры и обладает небольшим удельным весом. Подготовленный к монтажу материал должен быть обработан огнеупорным раствором и жидкостью для защиты от древесных вредителей и грызунов. Стропильная конструкция включает в себя несколько деревянных и других элементов: стропила, прогоны, мауэрлат, обрешетку, конек, опорную стойку или же подкос, лежень, затяжку и кобылку.
Стропила являются каркасом всей конструкции и устанавливаются на мауэрлат. Стропила соединяются между собой прогонами и крепятся затяжками. Внешняя обрешетка крепится на стропила и на нее монтируется кровельный материал. Кроме внешней обрешетки еще есть внутренняя. Между ними укладывается изоляционный материал. Обрешетки выполняют дополнительную вентиляционную функцию. Скаты объединяются в конек. Лежень устанавливается от фронтальной стены к перекрытию, а на него для придания прочности монтируются подкосы и стойки. Для увеличения длины стропил конструкций применяют кобылки, которые увеличивают свес кровли.
Мауэрлат и его крепежные элементы
Мауэрлатом называется часть стропильной системы, которая держит крышу. Мауэрлат монтируется по всему несущему контуру мансардного этажа и является основой всей стропильной системы. Монтаж деревянных частей мауэрлата проводится непосредственно на армопояс. В таком варианте мауэрлат приобретает большую жесткость. Кроме этого, он служит соединительным элементом между крышей и стенами здания.
Крепежные элементы для мауэрлата должны иметь высокий запас прочности. Чаще всего крепление мауэрлата выполняется с применением резьбовых шпилек, которые с помощью вязальной проволоки крепятся к металлической арматуре, расположенной внутри опалубки. Диаметр шпильки должен быть не менее 10 мм. Длина шпильки должна превышать толщину мауэрлата на 20-30 мм. Отверстие под шпильку необходимо сделать в том месте мауэрлата, на которое не будут опираться стропила, в идеале – по центру между стропилами. При этом шаг отверстий должен быть менее 1 метра. Для этого необходимо перед установкой провести правильный расчет тех мест, которые будут просверливаться под крепежную шпильку.
Расчет ломаной крыши
Мансардная крыша ломаной конструкции является наиболее популярной. Это обусловлено тем, что форма крыши позволяет максимально освободить полезную площадь. На примере такой крыши можно провести вычисления составляющих мансардного уровня. Перед тем, как их провести, необходимо составить проект и чертежи к нему.
Расчет ломаных конструкций проводится по составляющим:
- вычисление площади кровельного покрытия;
- определение углов установки кровли, в соответствие с тем, как они были нанесены на чертежи;
- расчет суммарной массы стройматериалов для оборудования кровли;
- расчет деревянных стропил;
- вычисление габаритов боковых, коньковых стропил;
- определение величины обрешетки;
- выбор утеплителя, подсчет нагрузки у стропильной системы.
Теперь рассмотрим каждый пункт по элементам.
Расчет размеров крыши и углов ее наклона
Для того, чтобы просчитать общую площадь кровли, ее необходимо разбить на фигуры. Для этого необходимо составить чертежи разреза мансардного помещения. В результате получатся трапеции, прямоугольные и треугольные фигуры. Расчеты таких конструкций и чертежи для них очень просты. Площади фигур рассчитываются по отдельности. После этого данные всех фигур складываются в общее значение.
Площадь прямоугольника определяется, как: S = A x B, где А и В – соответственно длина и ширина.
Площадь треугольника вычисляется по формуле: S = (A x h)/2, где А – ширина основания, h – высота треугольника
Площадь трапеции рассчитывается: S = ((A + B)/2) x h, где А и В – соответственно длина нижнего и верхнего основания трапеции, h – высота трапеции.
Углы монтажа скатов ломаных конструкций определяются специальными формулами. Чертежи и расчеты углов установки крыши должны входить в общий проект мансардного этажа.
Угол установки боковых стропил такой крыши колеблется от 55 до 65 градусов, а угол монтажа верхней части кровли составляет около 30 градусов. Выполненные, согласно расчетам чертежи, с указанием размеров, площадей и углов монтажа конструкции, могут быть использованы за основу проекта.
Монтаж мансардных стропил и кровли
Расчет нагрузки и веса материала для оборудования кровли проводится обязательно. От этой величины напрямую зависит сечение стропильных ног, а также расстояние между ними при монтаже. Расчет массы материалов проводится из соотношения на 1 квадратный метр. После этого, зная общую площадь крыши, определяется общая масса кровли. Если в качестве кровельного материала применяется шифер, то ориентировочный вес составит 11-14 кг/кв.м. Для мягкой черепицы этот вес составит 9-16 кг/кв.м, цинковой жести – 3-6 кг/кв.м, керамочерепицы – 50-70 кг/кв.м.
Для выбора сечения и шага монтажа стропил важную роль играет средняя нагрузка. Она должна обеспечить устойчивость всей конструкции при обильных снегопадах и сильных ветрах. Для ломаных деревянных конструкций величина средней нагрузки должна превышать 200 кг/м.п. Для уменьшения нагрузки на крышу применяют поправочный коэффициент. Он применяется при вычислении углов наклона крыши. Если уклон до 20 градусов, то коэффициент составляет 1,5. При угле до 55-65 градусов коэффициент уменьшится до 1,25. Для крыш с уклоном от 65 градусов и выше поправка не применяется. Рассчитывать такие нагрузки проще, когда составлены соответствующие чертежи.
Для вычисления общей нагрузки на здание, кроме массы кровельного материала, определяют массу стропильной конструкции. За основу берут минимальный размер сечения стропил, который составляет 5х10 см, и плотность дерева с влажностью 18 процентов. Масса стропильной системы при таких параметрах будет в пределах 500-600 кг/м.куб.
Из-за разницы в весе кровли будет меняться шаг монтажа стропил. При минимальном сечении 5х10 см шаг установки будет иметь расстояние 80 см, если материалом кровли будет шифер или керамочерепица. При применении в качестве кровли металлочерепицы или ондулина, шаг монтажа стропил составит расстояние в 60 см, а при использовании профнастила – не более 90 см. Зачастую шаг стропил выбирают под размер утеплителя.
Выбор утеплителя и расчет обрешетки
Для утепления кровли мансарды применяют стекловату, пенополиуретан, экструдированный пенополистирол, пенополистирол (пенопласт).
Минвата чаще всего применяется для теплоизоляции крыши мансарды. Она обладает отличными противопожарными показателями, экологически чиста, не подвергается гниению, может принимать нужную форму, обладает легким весом и с ней легко работать. Пенополистирол (пенопласт) и его разновидности имеют высокие теплоизоляционные характеристики, обладают небольшим весом, в результате чего можно увеличить толщину утеплителя.
От материала утеплителя и кровли зависит шаг монтажа обрешетки и ее плотность. Обрешетка выполняется из деревянных элементов. Если кровля будет выполнена из мягкого материала, то в качестве обрешетки применяется фанера. Для полужесткого или жесткого кровельного материала устанавливается обрешетка с шириной доски 20 см и шагом 25-35 см.
Определение размеров боковых и коньковых стропил
Расчет боковых и коньковых стропил проводится по определенным формулам. Для коньковых – это формула равностороннего треугольника:
В = В зат/2cosinus С,
где В – длина конькового стропила;
В зат – длина основания или затяжки;
С – угол наклона стропил у основания.
Предположим, что длина основания около 4 метров, а угол наклона у основания около 30 градусов. Подставив данные в формулу, получим результат:
В = В зат/2cosinus С = 4 / 2х0.86 = 2.3.
Длина коньковых деревянных стропил составляет 2.3 метра.
Для вычисления длины боковых стропил применяется другая формула:
В = (В карн + Н)/cosinus У,
где В – длина бокового стропила;
В карн – длина карниза;
Н – высота опорной стойки;
У – угол наклона стропил.
Возьмем за основу длину карниза 0.5 м, высоту опорной стойки 2.5 метра и угол наклона около 60 градусов. Вставив исходные данные в формулу, проведем вычисление:
В = (В карн + Н)/cosinus У = (0.5 + 2.5)/0.5 = 5.5.
Длина боковых деревянных стропил будет 5.5 метров.
Определение полезной площади мансарды
Прежде, чем начать строительство и оборудование чердачного этажа, необходимо рассчитать его площадь. Расчет жилой площади производится по формуле:
S = A x В + 0.7 х C
S – площадь мансарды;
A – общая площадь помещений с высотой более 2.5 метра;
В – общая площадь помещений с высотой от 1.1 до 2.5 метров;
C – общая площадь помещений с высотой от 0.8 до 1.1 метра;
0.7 – коэффициент поправки. Применяется для более точного определения полезных площадей.
Мансардные окна
Проектирование мансардного помещения обязано иметь раздел, предусматривающий монтаж и оборудование оконных проемов. Оборудование проводится между стропилами кровли. Ширина оконного проема должна быть меньше, чем шаг монтажа стропил на 20 см. В местах монтажа окон, для увеличения жесткости, в стропильной конструкции сверху и снизу устанавливаются поперечные брусья. Мансардные наклонные окна пропускают больше света, чем фронтальные на 40-50%. Общая площадь оконных проемов не должна быть выше 13% от общей поверхности крыши. Расстояние от пола до низа и верха оконного проема должно быть на менее 80 см и не более 220 см, соответственно.
Чердачный дымоход и необходимость утепления
Основная функция дымохода – это вывод за пределы здания дыма и предметов горения посредством тяги. Предметы горения содержат в себе разнообразные химические соединения, которые после сгорания при соприкосновении с воздухом окисляются. Окисляясь, они оседают на внутренней поверхности дымохода и со временем его разрушают. В основном, такая реакция происходит от смены температур в холодное время, например, ночью. Чтобы этого не произошло, часть дымохода, которая находится в мансарде и над крышей, оборудуется теплоизоляцией. Для оборудования дымохода применяют керамические трубы или нержавеющую сталь. Чаще всего для постройки дымохода применяют огнеупорный кирпич.
Теплоизоляция дымохода может быть выполнена в разных вариантах. Для этого необходимо применять материалы, которые специально для этого предназначены.
Способы теплоизоляции дымоходов
Основной сложностью при установке дымохода является то, что в процессе эксплуатации он нагревается. Стропильная система состоит из деревянных элементов. При монтаже кровли и стропильной системы необходимо выдержать расстояние между дымоходом и стропильной системой, свести к минимуму передачу тепла на легковоспламеняющиеся элементы крыши.
Чтобы не допустить нагрева деревянных частей, в месте выхода трубы за пределы кровли устанавливают двустороннюю защиту, называемую фартуком. Нижняя его часть крепится по периметру трубы под кровельным материалом. Верхняя половина монтируется также по периметру дымохода поверх кровли. Для монтажа фартука используют оцинкованную сталь.
Теплоизоляция дымоходов выполняется в зависимости от типа дымохода и проводится разными способами.
Если дымоход кирпичный, то на него наносят несколько слоев извести и штукатурки. Для этого по всей площади трубы крепят монтажную сетку, толщиной 2-3 см. Когда сетка установлена, начинают набрызгивать первый слой известковой массы. После застывания раствора проводят набрызгивание второго шара, потом третьего и последующих. После того, как будет достигнута нужная толщина изоляции, штукатурку затирают до ровной поверхности. Если в процессе работ появились трещины, то их необходимо замазать тем же известковым раствором.
Если в качестве дымохода используется асбестовая труба, та на нее сверху ставится защитный кожух, который в диаметре на 5-7 см больше самой трубы. Свободное пространство между трубой и кожухом заполняется шлаковатой, каменной или минеральной ватой и трамбуется.
Таким же способом проводится теплоизоляция дымовой вытяжки, выполненной из нержавеющей стали.
После того, как теплоизоляция дымохода закончена, его можно отделать кирпичом.
Вывод
Чтобы сделать полноценный проект, необходимо правильно рассчитать все элементы и детали мансарды. Если расчет сделан верно, соблюдается технология строительства и требования нормативных документов, то мансардное помещение будет служить долго.
Устройство мансарды дома
Мансардное помещение в чердачном пространстве является эксплуатируемой частью жилого здания. При необходимости мансарду можно соорудить на уже готовом здании, увеличив тем самым жилое пространство.
Чтобы рассчитать материал для кровли чердачного помещения, учитывают много факторов, играющих важную роль для устройства долговечной и надежность конструкции. Имея итоговый проект здания, определить количество требующихся для возведения крыши стройматериалов не составит труда. Многие проектные организации отмечают на чертеже кровли необходимые значения.
Мансардную крышу чаще образуют два боковых ската, расположенные под разными углами наклона. В большинстве случаев она состоит из следующих частей:
- покрытие кровли;
- материал для гидроизоляции;
- обрешетка деревянными досками;
- стропила с теплоизоляцией;
- чердачное горизонтальное перекрытие (потолок).
Применяемые стройматериалы могут варьироваться в широких пределах. Это зависит, прежде всего, от разновидности крыши.
Важно!
Главной частью стропильной системы являются стропильные ноги. Их укладывают вдоль ската крыши. В дальнейшем по ним крепят обрешетку.
Исходя из количества скатов стропильная конструкция может быть одно- либо двускатной, а также вальмовой, ломаной или шатрового типа. Кровля вальмового типа имеет четыре скатных плоскости. В шатровой кровле треугольные скаты сходятся вместе в одной вершине. В ломаных крышах стропильные ноги располагают так же, как в двускатных, с той лишь разницей, что ломаная конструкция имеет 2 яруса.
Стропила соединяют и врезают в так называемую затяжку из нескольких досок или брусья, уложенные по периметру стен. Элементы конструкции, выполняющие вспомогательные функции крепят в соответствии со степенью предполагаемой нагрузки.
Какие параметры учитывают при расчете крыши для мансарды
Расчет количества и определение размеров необходимых для возведения крыши материалов представляет определенные трудности. Это в большей степени обусловлено особенностями ее конструкции.
Выполняя необходимо учитывать размерные параметры всех составных элементов стропил и кровельной конструкции:
- длина и количество стропил;
- параметры их продольного сечения;
- шаг укладки стропил;
- площадь плоскостей элементов;
- шаг и размер досок обрешетки;
- размеры кровельного покрытия и нахлеста его листов;
- вид тепло-, гидро- и пароизоляционных слоев.
Точный расчет и составление проекта при возведении является ответственным этапом, обеспечивающим ее безопасность и долговечность. Это во многом определяет прочность всего здания.
Последовательность расчета материалов для мансарды
Данный вид кровли состоит из большего числа элементов, нежели обычная крыша. Жилое мансардное помещение часто оснащается дополнительными окнами, балконами и даже террасами, параметры которых учитываются, чтобы рассчитать общую потребность материалов.
Основные этапы расчета стройматериалов для возведения мансардной крыши включают вычисление:
- общего веса необходимых материалов;
- площади всех плоскостей крыши;
- количества материалов.
Вычисление веса кровельной системы для мансарды
Чтобы рассчитать вес 1 м² каждого слоя мансардной кровли, сначала нужно узнать сумму значений удельного веса всех составных частей. Затем полученное число умножают на установленный действующими нормами и правилами коэффициент 1.1.
Важно!
В жилых сооружениях не допускается превышение предполагаемой нагрузки более 50 кг/м². Для большей безопасности рекомендуется обеспечить запас прочности кровельной системы.
Достаточный запас прочности также необходим при замене старого материала покрытия на новое. Это обусловлено тем, что с установкой новой кровли общая нагрузка существенно увеличится.
Выполнив расчет веса кровли, приступают к определению высоты мансардной крыши, продольного сечения стропил и величины угла наклона скатов. В большинстве случаев значение угла не превышает 45 градусов.
Расчет площади плоскостей мансардной крыши
В современной архитектуре жилых зданий крыша мансарды может представлять собой самую разнообразную форму. Чтобы правильно рассчитать площадь сложной ломаной поверхности кровли, предварительно ее необходимо изобразить в виде отдельных фигур.
Проще всего выполнить расчет площади мансардной крыши с одним скатом, умножив его длину на ширину. Для более сложных конструкций с ломаными плоскостями выполняют расчет площади составляющих его фигур, применяя известные формулы. Далее полученные значения суммируются.
Выбор материала для кровли
Состав обрешетки, а также значение угла установки скатов крыши, должны соответствовать характеристикам используемого кровельного покрытия. Это обусловлено тем, что технические особенности различных материалов для покрытия крыши влияют на срок службы и безопасность кровли в целом.
Обрешетка может быть сплошной, уложенной на определенном расстоянии между досками, а также смешанной. Зачастую разрешается использование комбинированной обрешетки. Ондулин и рулонное покрытие целесообразно размещать по обрешетке сплошного типа. Черепицу и листы шифера располагают на разреженной обрешетке.
Немаловажным обстоятельством при выборе типа кровли являются климатические особенности зоны строительства здания. К тому же действующие на крышу сила ветра, тяжесть снега и другие возможные варианты нагрузок могут внести определенные коррективы при планировании проекта и определении параметров необходимых элементов для кровли мансардного помещения.
Мансарда – расчетная схема, нагрузки, РСУ
Мансарда – расчет в SCAD, подбор сечений элементов
Также хотим предложить вам удобный калькулятор расчета мансардной крыши. С его помощью вы получите все необходимые данные и сможете построить корректную крышу.
Укажите кровельный материал:
Выберите материал из списка -- Шифер (волнистые асбоцементные листы): Средний профиль (11 кг/м2) Шифер (волнистые асбоцементные листы): Усиленный профиль (13 кг/м2) Волнистые целлюлозно-битумные листы (6 кг/м2) Битумная (мягкая, гибкая) черепица (15 кг/м2) Из оцинкованной жести (6,5 кг/м2) Листовая сталь (8 кг/м2) Керамическая черепица (50 кг/м2) Цементно-песчаная черепица (70 кг/м2) Металлочерепица, профнастил (5 кг/м2) Керамопласт (5,5 кг/м2) Фальцевая кровля (6 кг/м2) Полимер-песчаная черепица (25 кг/м2) Ондулин (еврошифер) (4 кг/м2) Композитная черепица (7 кг/м2) Натуральный сланец (40 кг/м2) Указать вес 1 кв метра покрытия (? кг/м2)
кг/м 2
Введите параметры крыши:
Ширина заложения A1 (см)
Ширина заложения A2 (см)
Длина основания D (см)
Высота подъема B1 (см)
Высота подъема B2 (см)
Длина боковых свесов C (см)
Длина переднего и заднего свеса E (см)
Стропила:
Шаг стропил (см)
Сорт древесины для стропил (см)
Рабочий участок бокового стропила (не обязательно) (см)
Расчёт обрешётки:
Ширина доски обрешётки (см)
Толщина доски обрешётки (см)
Расстояние между досками обрешётки
(см)
Расчёт снеговой нагрузки:
Выберите ваш регион
1 (80/56 кг/м2) 2 (120/84 кг/м2) 3 (180/126 кг/м2) 4 (240/168 кг/м2) 5 (320/224 кг/м2) 6 (400/280 кг/м2) 7 (480/336 кг/м2) 8 (560/392 кг/м2)
Расчёт ветровой нагрузки:
Ia I II III IV V VI VII
Высота до конька здания
