Мансардная крыша дома своими руками расчеты

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

При всех своих преимуществах мансардные крыши относятся к сложным в проектировании и монтаже конструкциям и требуют особого подхода.

Помимо стандартного сбора нагрузок при их расчете учитывается потребность в расширении внутреннего пространства, освещении и комфортном микроклимате под кровельным пространством.

Учесть все факторы правильно могут только специалисты, в крайнем случае проект составляется с помощью программ и согласовывается.

Особенности проектирования

Проектирование мансардных крыш начинается со сбора типовых нагрузок и исходных данных (расстояния между несущими стенами и перегородками, ориентировочного плана постройки, снеговой, ветровой и особых нагрузок, требований к утеплителю, типа и веса кровельного покрытия, соображений комфортности и дизайна).

В результате расчета застройщик должен получить точные планы силового каркаса и пирога, в свою очередь используемые при расчете сметы и количества материалов. К особенностям расчета мансардной крыши относят:

Потребность в расширении внутреннего пространства. Мансарда считается удобной при полезном объеме более 50% и высоте потолков в пределах 2-2,5 м. На «глухие» участки с высотой потолков менее 90 см отводится как можно меньше места.

Увеличение полезного объема достигается за счет поднятия конька или установки двойного прогона, выносе стропил за стены, усилении крутизны скатов, заложении ломаных конструкций или комбинировании этих способов.

Ужесточение требований к надежности каркаса из-за большого уклона крыши. Мансардные крыши закладываются с большим уклоном с целью снижения влияния снеговой нагрузки и поднятия потолков. Это отрицательно сказывается на весе каркаса и смете, и усложняет расчет.

Неизбежное увеличение площади скатов и парусности крыши. При расчете мансарды особое внимание уделяется надежности мауэрлата и крепежу каждой стропильной ноги.

Учет потребности в обязательном утеплении мансарды при выборе ширины стропильных ног и способе вентилирования кровли.

Возможно, вам будет интересно прочитать наши материалы о том, как построить мансардную крышу своими руками, в том числе, 4-скатную и односкатную с мансардой.

Определение угла наклона

Помимо стандартных ветровых и снеговых нагрузок при определении уклона скатов учитывается:

Взаимосвязь между полезной площадью мансарды и уклоном скатов (а именно – ее сокращении при низком угле и наоборот). Этот же критерий учитывается при выборе высоты расположения мансардных окон (при наличии).

Число и форма скатов. Оптимальное значение уклона для двускатных мансардных конструкций составляет 45 °, ломаных – 60 у нижних, 30 – у верхних скатов. У четырехскатных конструкций рекомендуемый минимум составляет 40 °. При таком уклоне внутри остается достаточно места и на скатах не задерживаются осадки.

Особенности монтажа кровельного покрытия, а именно – требования к минимальному уклону и величину нахлеста листовых разновидностей для крыш с разным углом.

Уклон мансардной крыши также можно найти с помощью таблиц Брадиса и формулы:

• а – половины ширины фронтонной стены;
• b – выбранная высота конька.

Стропильная система и пропорции кровли

Данный этап начинается с определения высоты конька и «полезной зоны». При работе с ломаными конструкциями стоит ориентироваться на следующую схему и придерживаться уклонов в 30 и 60° для верхних и нижних скатов, соответственно:

Использование этих пропорций позволяет избежать проблемы громоздкости (особенно ощутимой при возведении вальмовых или ломанных крыш), повышать высоту потолков более 3,1 м и менее 2,5 не рекомендуется.

После выбора типа стропильной системы последовательно:

• Рассчитывается весовая нагрузка (общая и на 1 м²).
• Вычисляются основные геометрические параметры крыши (длина, ширина и площадь скатов, высота конька и других вертикальных опор, параметры свеса) и толщина утепляющей прослойки. Последняя обосновывается теплотехническим расчетом исходя из климатических условий в регионе и характеристик выбранного утеплителя.
• С помощью калькуляторов или вручную составляется ориентировочный эскиз каркаса крыши.
• Выбирается и проверяется на соответствие нагрузкам сечение мауэрлата, лежня, вертикальных опор, размеры, шаг и способ крепления рядовых и диагональных стропил.
• С учетом габаритов и веса крыши подбираются укрепляющие элементы (в случае мансардной кровли – по возможности размещаемым в углах и других «глухих» зонах).
• Составляется уточненный план крыши, учитываемый при расчете материалов и сметы.

Как определить площадь кровли?

Площадь рассчитывается в зависимости от типа кровли:

• В конструкциях с простыми прямоугольными скатами проблем не возникает, их площадь находится путем умножения длины на ширину, при условии учета размеров карнизного выступа.
• При расчете двускатных и ломаных крыш площадь каждого прямоугольного ската вычисляется отдельно и суммируется.
• При проектировании вальмовых и шатровых конструкций площадь треугольных или трапециевидных скатов находится по тригонометрическим формулам и также суммируется.

Важно: при расчете общей площади скатов обязательно учитывается потребность в продуваемом карнизом свесе.

Выбор сечения, толщины обрешетки

Этап начинается с выбора типа обрешетки: сплошной (выбираемой при малом уклоне скатом или низких самонесущих способностях кровельного покрытия) или разряженной (монтируемой на средние и крутые скаты, оптимальной при работе с жесткими листовыми материалами). Далее пошагово:

• Исходя из суммы нагрузок определяется сечение и толщина пиломатериалов обрешетки.
• Определяется положение первой планки или нижнего края листа.
• С учетом рекомендаций производителей кровельных покрытий, уклона кровли, шага стропил и норм СНиП выбирается оптимальный шаг обрешетки.
• Уточняется потребность в усилении отдельных участков (при наличии). Сплошной настил или двойная доска закладываются в верхней зоне скатов, под ендовами, лестницами или тяжелыми предметами.
• Вручную или с помощью программ рассчитывается ориентировочная схема укладки планок.
• Выполняется расчет пиломатериалов и крепежей, результат округляется в большую сторону и увеличивается на 5 % запас (от 10% — при сложной конфигурации мансардной крыши).

Как рассчитать кровельное покрытие?

Работы начинаются с уточнения параметров скатов (площади, способа обустройства карнизного свеса, отступа до желобов) и полезной площади кровельных покрытий. Последняя величина указывается производителем и существенно варьируется у листовых материалов.

В частности, она сокращается при малом уклоне скатов и наоборот (расход на нахлест при повышенных требованиях к герметичности возрастает на 20-30%). Сам расчет ведется по простой схеме:

• Площадь скатов делится на полезную площадь листа или мелкоштучного изделия.
• Найденная величина округляется в большую сторону и умножается на поправочный коэффициент – 1.1.
• С помощью калькуляторов или вручную составляется ориентировочная схема раскладки материалов и уточняется их количество.

Сервисы для вычисления необходимых параметров

Для упрощения и проверки расчета рекомендуется использовать:

• Профессиональные программы типа Архикад, 3D Max, КЗ-Коттедж или ArCon (последний подходит людям без опыта или строительного образования).
• Приложения Google SketchUp, Home Plan Pro, VisiCon и их аналоги.
• Строительные калькуляторы и онлайн-сервисы (stroy-calc.ru, stroysvoimirukami.ru, zhitov.ru, zamer-doma.ru).

Профессиональные программы и приложения позволяют создавать проекты в 3-D проекции и оценить ожидаемый вид мансарды. Потраченное на них время всегда окупается – обычные чертежи не дают полного представления о громоздкости и влиянии мансардной крыши на дизайн дома.

Строительные калькуляторы требуют точных исходных данных и чаще всего используются при проектировании силовых конструкций и пирога, выборе оптимального варианта и расчете материалов.

Видео-урок о том, как проектировать мансардную крышу в программе Archicad 16:

Заключение

В заключение стоит отметить, что приведенные правила расчета актуальны при возведении мансардной крыши с нуля, одновременно с другими частями дома или при полной замене конструкции. При необходимости переоборудования чердачного помещения в жилое к стропильному каркасу и пирогу выдвигаются другие требования.

Источник

Онлайн калькулятор расчета стропильной системы, обрешетки и угла наклона ската мансардной крыши

Информация по назначению калькулятора

Онлайн калькулятор мансардной крыши предназначен для расчета углов наклона коньковых и боковых скатов, количества и сечения стропил, объема обрешетки и других материалов, необходимых для возведения крыши. Для проектирования мансардного этажа, следует внимательно ознакомится со СНиП 2.08.01-89 «ЖИЛЫЕ ЗДАНИЯ».

М ансардная (ломаная, покатая) крыша состоит из двух скатов с каждой боковой стороны, с разными углами наклона. Тем самым образуя объемное чердачное помещение называемое мансардой или мансардным этажом. Мансардная крыша может быть достроена на уже готовое здание, тем самым добавляя дополнительное жилое пространство без надстройки полноценного этажа. Данный тип кровли берет свое начало с 17 века. Существует большое множество вариаций исполнения мансардного этажа, с расположением как жилых, так и хозяйственных помещений. Следует внимательно отнестись к выбору кровельных материалов, так как боковые скаты имеют достаточно крутые склоны, в связи с чем могут потребоваться дополнительные затраты на обустройство кровли. А так же следует увеличить количество теплоизоляции и размеры окон, если предусмотрено полноценное жилое помещение.

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Источник

Строительство мансардной крыши своими руками

Использовать всю возможную площадь, придать дому оригинальность и значительно уменьшить потери тепла через крышу — вот задачи, которые решает мансарда. При наличии некоторого запаса прочности у фундамента таким способом можно превратить одноэтажный дом в двухуровневый. Привлекает еще то, что построена мансардная крыша своими руками может быть даже без наличия особых строительных навыков. Важно не ошибиться с выбором материалов и сделать все по правилам.

Окна в обычном этаже располагаются в стенах. В мансардах стен нет или почти нет. Их заменяет кровля. Потому и окна делают особенными: они не только должны пропускать свет в достаточном количестве, но и выдерживать ветровые и снеговые нагрузки, которые на крышах намного больше, чем на стенах.

Мансардные окна

При планировании мансарды стоит учитывать рекомендации СНиПа. Они рекомендуют площадь окон делать не меньше 10% от площади пола. Так что если мансарда будет разделена на несколько помещений в каждом должно быть окно.

Устройство мансардных окон в крыше

Из всех приведенных на фото способов устройства окон в крыше с мансардой, проще всех реализуется наклонная установка. При этом необходимо обеспечить должную степень гидроизоляции примыкания, а также использовать специальные модели с усиленной рамой и армированным стеклом — нагрузка на поверхность бывает значительной.

Наклонное окно в плоскости крыши

Плюсы наклонного мансардного окна:

• большее количество света, не такие резкие границы света и тени;
• поверхность крыши остается ровной, не усложняется ее рельеф;
• относительно легкая установка.

При планировании такого окна необходимо помнить, что его площадь увеличивается с ростом угла наклона. На какой высоте удобнее установить такое окно и как увеличивается его высота в сантиметрах в зависимости о наклона, смотрите на фото.

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

Ширина рамы окна должна быть на 4-6 см меньше, чем шаг между стропилами. Тогда его легко можно будет установить, не нарушая строение каркаса. Если окно буде шире, необходимо делать усиленную балку над ним, рассчитать нагрузку.

Если нужно иметь большее по площади окно, проще поставить два нешироких рядом. Смотрятся они ничуть не хуже, чем одно большое, а проблем будет меньше.

Окно-домер, выступающее над плоскостью крыши

При установке окна-дормер геометрия крыши усложняется: появляется ендова сверху и по бокам. Из-за этого стропильная система становится более сложной и при планировании, и при сборке. Возрастает также сложность укладки кровельного покрытия. Все ендовы — места самого вероятного появления протечек. Потому тут необходимо все делать очень тщательно. В регионах с большим количеством снега желательно над такими окнами устанавливать снегозадержатели: чтобы при резком сходе их не снесло.

Устройство вертикального окна-дормера в мансардной крыше

Плюс такого окна: возле него можно стоять в полный рост. Но света они пропускают меньше, сложнее становится рельеф и крыша становится более проблемной.

Утопленное окно на мансарде

Утопленное окно обычно используют, если делают через него выход на балкон. В других случаях такой способ устройства — не лучший вариант. Вот почему:

• света попадает мало;
• тени получаются очень глубокими, что для глаз утомительно;
• уменьшается площадь помещения.

Модная в последнее время комбинация окон двух типов. В том числе и вертикальное утопленное

Геометрия кровли тоже становится сложнее, хотя и не в такой степени, как в предыдущем варианте. Вообще, такие окна делают редко.

Самое простое и надежное мансардное окно

Самый простой способ — сделать окно в торцевой части мансарды. В этом случае не нужна усиленная рама или армированные стекла. Вполне достаточно просто качественных стекол. Именно этот вариант чаще всего можно увидеть на дачных мансардах. Это самый недорогой вариант, который запросто реализуется своими руками.

Обычное окно в необычной стене

По сути, это обычное окно, просто в необычном месте. Стропильная система применяется классическая. Для широкого остекления требуется сверху усиленная балка.

Стропильная система

При самостоятельном строительстве частных домов с мансардной выбирают обычно ломанную крышу. Она позволяет получить помещение значительной площади. Если сравнивать с двускатной.

При равной ширине основания (дома) мансардное помещение под ломанной крышей получается больше, чем под обычной двускатной. Стропильная система становится сложнее, но двускатная крыша с мансардой под ломаной крышей все равно боле популярна

Конструкция ломаной мансардной крыши такова, что свесы можно опустить довольно низко, придав дому интересный вид. Но длинный свес крыши выполняют не только декоративную роль. Они еще закрывают верхнюю часть стены от осадков и отводят основную массу воды подальше от фундамента. Хотя при планировании нужно иметь в виду, что при сильных ветрах они увеличивают парусность. Из-за этого необходимо использовать более мощные доски и балки. Потому размер свеса крыши выбирают исходя из нескольких соображений, основное из которых — погодные условия.

Угол наклона

Выбор угла наклона кровли зависит от кровельного материала. Но насчет материала можно передумать. Что нельзя изменить — региона и погодные условия. Вот они и являются определяющими в выборе угла наклона мансардной кровли.

Классический вариант приведен на рисунке. Нижние скаты по отношению к плоскости пола мансарды наклонены на 60°, верхние — на 30°. Исходя из этих данных и параметров вашего здания можно рассчитать все длины. Только стоит учесть, что согласно СНиП высота потолка в мансарде не может быть меньше 2 м. Тогда по определению это — чердак. Комфортно же себя человек будет чувствовать, если потолок будет поднят на высоту не менее 2,5 м. Исходя из этого по правилам геометрии рассчитываете требуемые длины.

Углы наклона в классической варианте

При классическом варианте нагрузка от осадков на боковые поверхности может не учитываться. Осадки смогут удержаться только на верхней части, угол наклона которой меньше 45°.

Вообще же наклон боковых поверхностей обычно колеблется между 45° и до 80°. Чем круче скат, тем большей парусностью он обладает. Это необходимо учитывать. И в регионах с сильными ветрами лучше делать более пологие крыши. Тогда ветровые нагрузки будут восприниматься намного лучше.

Виды стропильных систем ломаных крыш

Для изготовления каркаса ломаной крыши своими руками чаще всего используют пиломатериалы из сосны, сорт — не ниже 2. Выбор сечения бруса и досок зависит от размеров крыши, выбранного кровельного покрытия (его веса), ветровой и снеговой нагрузки в регионе, шага установки стропил. Все эти параметры учитываются при расчете. Методика прописана в СНиП 2.08.01-89 и ТКП 45-5.05-146-2009.

Конструкция ломаной мансардной крыши — один из вариантов стропильной системы (самый распространенный)

С наслонными стропилами

Ниже на рисунке приведет чертеж каркаса с висячими стропилами. Он может быть реализован только в том случае, если основание верхнего треугольника будет не более 4,5 метров (в данном случае это ширина мансардного помещения). Если больше, придется делать наслонные стропила, которые должны опираться на несущую стену посредине (мансарда получится разделенной на две части рядом балок).

Один из вариантов построения каркаса с висячими стропилами

Еще один вариант верхней части изображен на фото ниже (картинка кликабельна). В этом случае боковые стропила усилены подкосами. Они значительно увеличивают жесткость системы.

Есть второй способ добиться похожего эффекта — установить схватки — на рисунке они только намечены еле видными линиями. Длину боковой стропильной ноги делят на три, в этих местах устанавливают схватки. Они понадобятся, если кровельное покрытие будет иметь солидный вес.

Вариант устройства стропильной системы ломанной крыши — с подкосами, увеличивающими жесткость системы

Для небольшого по размерам здания, каркас крыши может быть вообще простой: вверху две висячие стропильные ноги, затяжка, балки перекрытия, стойки и боковые стропила (на фото внизу).

Шаг установки стропил

Мансардная ломанная крыша небольшого дома (ширина не более 6-7 метров) строилась уже столько раз, что на основании опыта можно сказать, какие материалы стоит использовать. Многие параметры зависимы от других материалов. Например, шаг установки стропил завязан с параметрами утеплителя.

Мансарду надо будет утеплять, так что шаг стропил стараются подогнать к ширине утеплителя

Чтобы при утеплении было как можно меньше отходов, монтаж был проще, необходимо чтобы расстояние от одной стойки до другой было чуть меньше ширины утеплителя (на 20-30 мм). Так, если вы собрались использовать минеральную вату, ее ширина 60 см. Тогда стойки нужно устанавливать так, чтобы просвет между двумя соседними был 57-58 см и не больше.

Размеры доски для стропильной системы

Ширина доски для стропильной ноги снова-таки определяется исходя из утепления. Для средней зоны России необходимая толщина базальтовой ваты составляет 200-250 мм. Это еще не все. Чтобы теплоизоляция могла высыхать, необходим вентиляционный зазор в 20-30 мм (без него конденсат постепенно сгноит древесину и приведет в негодность минеральную вату). Итого получается, что по минимуму ширина стропильной ноги должна быть 230 мм. Толщина доски — не менее 50 мм. Это в регионах с несильными ветрами и не очень обильными снегопадами. Подводя итоги, для всех стропил — коньковых и боковых — требуется доска 230*50 мм.

Можно делать двуслойное утепление. Так даже будет теплее — перекрываться будут все мостики холода

Если пиломатериал с такими характеристиками получается слишком дорогим, можно будет утепление сделать в двух направлениях: часть вдоль стропил, часть, набив обрешетку, поперек. Закладывать минимально можно 100 мм базальтовой ваты, следовательно можно взять стандартную доску 50*150 мм и оставить на вентзазор 50 мм, или заказать нестандартную 130*50 мм. Это смотрите, что выгоднее по деньгам.

Для стоек и балок лучше брать брус не менее 80*80 мм, лучше — 100*100 мм. Особенно в зонах со сложными погодными условиями — при обильных снегопадах или сильных ветрах.

Более точный расчет заказывайте у специалистов. Это длительный процесс, состоящий из сбора нагрузок от кровельного материала, самих элементов конструкции, ветровых и снеговых нагрузок. После чего по определенной формуле идет подбор элементов.

Мансардная крыша своими руками: порядок монтажа

Устройство мауэрлата на мансардных крышах ничем не отличается от стандартного исполнения. Если дом сложен из бруса или бревен, в качестве мауэрлата можно использовать верхний венец. Его только предварительно обрабатывают пропиткой с высокими защитными свойствами.

Если стена сложена из пеноблоков, поверх нее устраивается армированный монолитный пояс. На кирпичной стене или сложенной из ракушняка, других подобных материалов, устройство такого пояса необязательно. На стену укладывается в два слоя гидроизоляция, а сверху — обработанный антисептипком брус — 150*150 мм или бревно. Его закрепляют вмурованными шпильками.

Как крепить мауэрлат и стропильные ноги к нему

При сборке всех элементов используют длинные гвозди — не менее 150 мм длиной. В наиболее ответственных местах соединять три и более элемента лучше на болты или шпильки с двусторонней резьбой. Желательно все стыки укреплять стальными накладками или уголками.

Первый способ

Установку стропил мансардной крыши делают двумя способами. Первый: собирают части на земле, потом в готовом виде поднимают наверх. Там первыми выставляют крайние конструкции, которые станут фронтонами. Их выставляют вертикально, закрепляют. Часто удобнее закрепить их длинными брусками, прибитыми к стене (временными). В подготовленные углубления в мауэрлате (их делают с требуемым шагом) вставляются следующие собранные конструкции. Они выставляется строго вертикально, тщательно закрепляется. При необходимости устанавливают дополнительные временные распорки, которые фиксируют их в нужном положении. Устанавливаются боковые балки.

Как строить ломаную крышу таким способом, собирать узлы смотрите в видео ниже.

Второй способ

Второй метод — строительство ломаной крыши ведут последовательно собирая элементы прямо на месте. Это метод удобнее, если конструкция получается большая и в собранном виде ее можно поднять только с использованием специальной техники (крана).

Сначала настилаются балки перекрытия. К ним крепятся стойки и затяжки, ставятся временные распорки, удерживающие их в вертикальном направлении. Далее собираются стропильные верхние и боковые ноги, устанавливаются затяжки и укосины.

При монтаже соблюдается следующая последовательность действий: сначала устанавливаются и выставляются в нужное положение крайние элементы, надежно закрепляются. При необходимости используют временные распорки. Между ними натягивается леска, канат, шнурок, которые будут служить ориентиром при монтаже всех последующих элементов. Этот нехитрый ход позволяет получить идеальную геометрию (не забывайте проверять угол уклона, вертикальность или горизонтальность).

Поверх стоек крепят затяжки — бруски, к которым затем фиксируются боковые стропила и на которые устанавливается затяжка верхнего треугольника. Затяжки крепят при помощи металлических уголков. Так как балки получаются длинные, они провисают. Это в дальнейшем устраняется — после установки верхних стропильных ног — при помощи вертикальных балок фиксированной или регулируемой высоты. А временно их можно подпереть стойками (чтобы не тянули всю систему).

Один из этапов строительства мансардной крыши своими руками

Чтобы проще было выдерживать нужный угол при установке боковых стропильных ног, изготавливают шаблоны, по которым делают запилы. Но так как геометрия зданий, построенных своими руками, редко бывает идеальной, может понадобится корректировка. Для проверки получаемого угла наклона из нескольких досок сбивают еще один шаблон, которым проверяется правильность установки.

Если стандартной длины пиломатериала — 6 метров — не хватает, или заказывают требуемую длину (дорогое удовольствие) или наращивают. При наращивании к месту стыка прибивают две доски размером не менее 0,6 метра (по 30 см с каждой стороны от места стыка). Их прибивают гвоздями с двух сторон или используют болты.

Надежный способ наращивания стропил. Длина «заплатки» — не менее 60 см

После установки боковых стропил остается установить верхние. Для них тоже изготавливается шаблон, запиливается предварительно на земле, а устанавливается наверху.

Почти готовый каркас

Верхняя часть может быть сделана по-разному. Ее строение зависит от ширины основания. Как ее сделать, смотрите на фото внизу.

Как можно сделать верхний треугольник на ломаной крыше

Так как устройство мансардной ломанной крыши не предусматривает наличие конька, на затяжку посередине набивается брус, к которому крепятся укосы, фиксирующие треугольник в необходимом положении.

Верхняя часть фиксируется укосами, прибитыми к проложенному в середине брусу

Га этом можно считать, что мансардная крыша своими руками собрана. Остается смонтировать кровельный материал и заняться утеплением (можно в таком порядке, можно одновременно). Особенности утепления мансардных крыш описаны тут.

Узлы и их чертежи

При монтаже стропильной системы могут возникнуть вопросы по сборке узлов — мест пересечения и соединения нескольких элементов конструкции. На фото вы видите чертежи ключевых соединений.

Как сделать соединение элементов стропильной системы ломаной крыши

Второй вариант соединения боковых наслонных стропил и верхнего треугольника. Для более надежного крепления использованы болты.

Как сделать крепление верхнего теугольника и стропильной ноги на мансардной крыше своими руками

Способы крепления стропильных ног к мауэрлату или, как в данном случае, к боковой балке показаны на рисунке ниже. Чтобы проще было монтировать тяжелый элемент, снизу к стропилу прибивают упорную доску (брусок), которая ограничивает ее движение: доска упирается в край и не дает ей опустится ниже.

Несколько вариантов крепления стропил к мауэрлату

Источник