Особенности стропильной системы мансардной крыши

Возведение мансарды дает возможность увеличить размеры полезной площади и обустроить жилое помещение непосредственно под кровлей. Выбор конструкции мансардных крыш зависит от архитектурных особенностей дома, расчетной нагрузки на кровельную систему и строительные конструкции, стилевых предпочтений.

Стропильная система мансардной крыши может быть возведена на срубе или коробке дома взамен старой щипцовой крыши, если стены и фундамент способны выдержать увеличение нагрузки.

Формы мансардных крыш

Привычный вариант, знакомый всем – это «ломаная» скатная крыша, у которой верхние и нижние части ската расположены с разным уклоном. Такая конструкция стропильного каркаса позволяет увеличить высоту стен помещения под крышей, сделав его просторнее и удобнее для проживания.

Мансардная крыша может и не иметь излома на скатах, при этом ее стропила также являются двусоставными. Такой вариант визуально не отличается от стандартной двухскатной крыши.

Это означает, что мансардная крыша может быть:

• пятиугольной ломаной;
• треугольной.

Конструктивная особенность каркасов мансардных крыш заключается в том, что они фактически состоят из двух ярусов. Нижний трапециевидный ярус – это полезное пространство помещения, продольные стены которого сформированы из стоек, на которые опираются стропила нижней части скатов. Верхний ярус – треугольная в сечении верхняя часть крыши, которая может быть любой выбранной высоты.

Стропила нижнего яруса бывают только наслонными, для монтажа верхнего яруса применяются наслонные и висячие системы.

Общая форма крыши зависит от углов наклона стропильных ног в верхней и нижней части. Если эти углы совпадают, мансардная крыша получится треугольной, если разные – пятиугольной.

Помещение под пятиугольной крышей имеет прямоугольное сечение – каркас стен в ней образуют стойки, на которые опираются верхние концы нижних стропил и основание верхнего яруса. Поперечное сечение помещения под треугольной крышей – пятиугольник, так как в стропильной системе используются короткие стойки и стропила формируют наклонную часть потолка.

Расчет мансардной крыши

Расчет стропильной системы мансардной крыши включает в себя поиск оптимальных размеров для всех элементов системы. Важно учитывать высоту потолков в помещении под кровлей после монтажа чистовой отделки.

Рекомендуемая высота потолка – 2-2,5 метра. Если у помещения скошены верхние углы, высота стен в самой низкой точке должна составлять не менее 80 см – это позволит установить мебель, чтобы максимально использовать пространство вдоль стен. Высота стены в 140-150 см дает возможность человеку среднего роста свободно перемещаться в полуметре от стен, если угол наклона кровли составляет 45-60 градусов.

Согласно СНИП, помещение под кровлей считается мансардой, а не чердаком, если расстояние от перекрытия до конька составляет не меньше 2,5-2,7 метра.

При расчетах крыши с прямыми скатами важно найти оптимальную высоту конька, поскольку, чем ниже кровля, тем меньше размер помещения, но чрезмерно высокая крыша сложнее и дороже в монтаже, испытывает повышенные ветровые нагрузки.

Рекомендуемый угол наклона прямых скатов – 40-50 градусов. Выбирается он в зависимости от архитектурных предпочтений владельца дома, атмосферных нагрузок, характеристик кровельного покрытия.

Ломаная мансардная крыша

Стропильная система мансарды с ломаными скатами:

• опирается лишь на внешние стены (система висячего типа);
• опирается на внешний каркас дома и внутренние стены либо на столбики-колонны (наслонная система).

Висячая система используется при ширине пролета между длинными стенами до 8 метров. Опорные стойки, на которые опираются стропила, монтируются двумя способами. В первом случае на балки перекрытия укладывается брус-лежень, во втором – опоры крепятся непосредственно к балкам.

Если промежуток между продольными стенами более 8 метров, требуется на этапе проектирования дома предусмотреть внутренние капитальные стены или возведение кирпичных опорных столбов на фундаменте.

Устройство стропильной системы мансардной крыши

Классический вариант мансардной крыши – пятиугольная система с опорными стойками, формирующими стены помещения. Если посмотреть на нее в разрезе, можно увидеть прямоугольник в центре, два симметричных прямоугольных треугольника по его сторонам и равнобедренный треугольник сверху.

Верхний треугольник мансардной крыши представляет собой стропильную арку из двух ног и затяжки. Чтобы затяжка (она же выполняет функцию перекрытия потолка мансарды) не провисала, по центру монтируют бабку-подвеску. Такой вариант исполнения используется, если длина горизонтального элемента верхнего треугольника превышает 3 метра.

Так как бабка является подвесом, а не опорой, ее нельзя крепить к затяжке стропильной арки методом врубки, ослабляя конструкцию и формируя распор. Помимо вертикального элемента монтируют подкосы.

В стандартном варианте стропила нижней части опираются нижней частью на мауэрлат, а верхней – на прогон, брус, который закреплен на вертикальных стойках и обеспечивает жесткость конструкции.

Стойки опираются на лежень либо на балки перекрытия. Стойки в нижней части и к верхнему прогону крепятся методом врубки, соединение дополнительно укрепляется металлической пластиной, уголком.

При необходимости для жесткости конструкции между пятой опорной стойки и наслонным стропилом крепится подкос.

Установка стропил нижнего яруса выполняется под относительно небольшим углом к вертикали, поэтому снеговую нагрузку эта часть крыши практически не испытывает. При этом повышена ветровая нагрузка – резкие порывы ветра способны сорвать или сдвинуть плохо закрепленную крышу. Для надежности каждую стропильную ногу дополнительно крепят к мауэрлату при помощи проволочной скрутки.

Как увеличить площадь мансарды

Ширина помещения под крышей жестко зависит от ширины дома, если стропила опираются непосредственно на мауэрлат. Чтобы увеличить жилое пространство, стропильные ноги выносят за линию стен. В этом случае стропильная нога опирается не на мауэрлат, а на удлиненную балку перекрытия. Такая конструкция требует обязательного использования усиливающего подкоса внутри бокового треугольника, образованного стойкой, балкой и стропильной ногой.

Если дом возведен из кирпича, блоков или других материалов, за исключением древесины, мауэрлат устанавливать не требуется. Но для жесткости системы по периметру коробки дома и на внутренних капитальных стенах заливается монолитный пояс из железобетона, который затем гидроизолируется.

Балки, выходящие за пределы стен, должны сформировать карниз определенной ширины. Для домов из кирпича, пенобетона и т.д. рекомендуемая минимальная ширина карнизного свеса составляет 0,4 м, для дома из бруса или бревна – 0,5 м.

Монтаж стропильной системы

Возведение стропильного каркаса мансардной крыши с выносом стропильных ног за линию стен выполняется по следующей технологии:

• Используя брус сечением не менее чем 150х200 мм, укладываются крайние балки будущего перекрытия. Важно, чтобы они лежали в одной плоскости (при необходимости подкладываются доски для выравнивания) и формировали одинаковые карнизные свесы. Если коробка дома представляет собой не идеальный прямоугольник, корректируем положение балок, проверяем диагонали.
• Между концами балок с каждой стороны натягиваем контрольные шнуры. Ориентируясь на них, укладываем остальные элементы основания перекрытия с равным шагом, который должен соответствовать шагу стропил.
• От левого и правого края крайних балок откладывается расстояние, на котором будут установлены стойки. На отмеченных местах при помощи стамески изготавливаются гнезда в 1/3 от высоты балки.
• На нижних концах угловых опор вырезаются шипы под размер гнезд. Сечение бруса для угловых стоек – 100х150 мм, для рядовых – 50х100 мм. При нарезке материала под проектную длину следует добавлять 10 см на изготовление шипа и погрешности при стесывании лишней древесины.
• Монтируются угловые стойки, проверяется их вертикальность и взаимное расположение. Натягиваются контрольные шнуры для установки рядовых стоек.
• При помощи отвеса от контрольного шнура определяются места под гнезда рядовых опор. Стамеской выбираются гнезда.
• Крепятся рядовые стойки, а также несущие опоры по центру фронтонов.
• Проверяется вертикальность стоек и высота расположения верхних торцов, при необходимости выполняется подрезка. Стойки каждой стороны связываются в единую систему прогонами из досок 50х150 мм. Доски крепятся при помощи стальных уголков и гвоздей.

• Опоры, установленные друг напротив друга, соединяют брусками сечением 100х150 мм, которые крепятся к прогонам также при помощи уголков и работают на растяжение, как ригели. Под каждый ригель требуется установить временную опору из доски-дюймовки.
• Поверх ригелей закрепляется временный настил из пары-тройки досок-дюймовок с отступом от краев каркаса на 30 см. Он упростит монтаж верхнего сегмента стропильной системы.
• Из доски-дюймовки выполняют шаблон, по которому затем изготавливают стропильные ноги. Заготовка прикладывается к торцам балки и прогона, на ней отмечаются места, где следует выбрать паз. Излишки стесываются, чтобы точно подогнать шаблон.
• На земле по шаблону изготавливаются нижние стропила. Если нет уверенности, что все размеры конструкции соблюдены точно, у стропильных ног выбирают только верхний паз, а пятку подрезают по месту установки на балку.
• Выполняется установка крайних стропил с каждой стороны, они соединяются контрольным шнуром.
• Устанавливаются все стропила нижнего яруса, монтируются подкосы в каждом треугольнике.
• К верхней части конструкции крепят временную фронтонную доску, чтобы изготовить шаблон верхней стропильной ноги.
• На земле из доски 50х150 мм изготавливают стропила для верхних арок (по шаблону и зеркальные к ним), затем монтируют их на ригели. Верхние концы стропильных ног упираются друг в друга.
• Чтобы исключить провисание ригелей, в каждой верхней ферме монтируется бабка-подвес требуемого размера. Бабка жестко крепится только в коньковой части.
• Если у дома нет фронтонов, выполненных из стенового материала, монтируется и обшивается каркас фронтонов.
• На стропила для ломаной мансардной крыши крепится обрешетка, шаг которой зависит от угла наклона скатов и характеристик выбранного кровельного материала. Кровля мансарды должна быть хорошо утеплена.

Существуют и другие технологии монтажа, в частности, установка на перекрытия готовых модулей каркаса, собранных на земле. Такой подход позволяет свести к минимуму высотные работы и выполнить тщательную подгонку всех элементов. Единственная сложность заключается в необходимости подъема на высоту тяжелых готовых ферм из бруса.

Прежде чем приступать к монтажным работам, необходимо подготовить проект, разобравшись, какие используются стропила мансардной крыши, ознакомившись со строением всей конструкции. В этом деле вам поможет компания «Марисруб», которая не только составит проект, выберет и изготовит пиломатериалы, но и проведет необходимые кровельные работы http://marisrub.ru/uslugi/krovelnye-raboty.