Как рассчитать высоту мансарды. Расчет мансардной крыши и проекта кровли

Мансардой называют помещение, которое расположено на чердаке дома. По внешнему параметру, такая комната отличается от обычной, тем что у нее покатый потолок. Мансарды очень популярны из-за своего свойства визуально увеличивать площадь комнаты и за небольшую стоимость.

Особенности мансардной крыши

Мансардная крыша придает всему зданию изящества и красоты. Она выполняет функции чердака и чаще всего конструкцию с данным элементом встречают во время дачного строительства или в деревенских домиках.

Как и у любого строительного компонента, у мансарды присутствуют свои преимущества и недостатки.

Давайте рассмотрим плохие стороны у такого типа чердачного помещения:

  • Мансарда не позволяет встать человеку в углу в полный рост , то есть сокращается площадь в угловых местах. Такая проблема разрешается, если использовать ломаную линию ската, т.к. нижняя часть находится под крутым уклоном, а верхняя под более пологим;
  • Вы не сможете поставить обыкновенные окна , вам придется закупать мансардные окна, которые отличаются более высокой ценовой категорией;
  • Установочный процесс более сложный , т.к. используется не один тип материала. Несколько ошибок во время монтажных работ и в будущем вы можете наблюдать протекание крыши;

Преимущества мансардной крыши:

  • Мансарда выполняет роль чердачного помещения;
  • Присутствие такого типа конструкции, придает всему дому изящного внешнего вида;
  • Можно не возводить стены, а уже на мансарде устраивать крышу.

Стропильная система крыши

Крыша является одним из самых главных элементов дома, ее внешний вид свидетельствует о вкусовых предпочтениях хозяина, а правильно подобранная конструкция придаст всему дому шикарного вида.

Стропильная система крыши является очень хорошим выбором, тем более что ее установка очень проста и не требует особых навыков.

Во время расчета стропильной системы учитывайте какой тип кровли вы выберете и в какой местности вы будете строить дом.

Такие факторы позволят вам правильно заложить фундамент, который обеспечить надежность и защиту от климатических воздействий все помещение.

Материал, для изготовления стропильной системы, чаще всего выбирают дерево, т.к. он имеет много особенностей:

  • Дерево очень просто обрабатывается для подготовки к использованию;
  • Не требует специального оборудования для установки;
  • Если потребуется, можно подогнать стропил во время монтажных работ.

Прежде чем начать установку стропильной системы, необходимо определиться какой вид крыши вы хотите установить впоследствии:

  • Двускатная крыша является наиболее популярным видом , которая отличается простотой установочного процесса и доступной ценой. Особенность этого вида крыша является то, что она опирается на две стены, которые отличаются высотой.
    Двускатную крышу используют для сооружения хозяйственных и промышленных предприятий. Установку можно воспроизводить самостоятельно, без помощи профессионалов.
  • Вальмовые крыши представляют собой конструкцию, в которой образуются два ската в виде треугольника и в виде трапеции.
  • Мансардные крыши, которые состоят из двух верхних пологих скатов и дух нижних крутых скатов.

Особенности стропильной системы:

  • Стропильная система крыши защищает помещения от воздействий окружающей среды, то есть является инженерным сооружением; Стропильная система позволяет использовать любой материал для установочных работ;
  • Невысокая ценовая категория , доступная каждому;
  • Подходит для любых видов крыш.

С чего начать строительство мансардной крыши?

Планировка площади

Идеальным вариантом для установки мансарды является чердачное помещение. Его можно перестроить в соответствии с вами вкусами и внедряя новинки современного дизайна.

Главным моментов во время постройки мансарды является расположение крыши. Ее форма напрямую влияет на площадь всего помещение и возможность расстановки некоторых объектов. Например, в местах, где скошена кровля, перемещение будет невозможно.

Давайте рассмотрим два самых главных вида крыши и выделим их недостатки и преимущества:

  • Преимущества односкатной крыши состоят в том , что благодаря одной стороне можно увеличить всю площадь мансарды. Но высота потолка низкая, поэтому ваше передвижение будет немного некомфортным.
  • Для тех, кто желает немного расширить площадь , идеальным вариантом послужит двускатная крыша.

С основными факторами мы разобрались, а теперь давайте перейдем непосредственно к планировке площади.

Можно обойтись и без помощи профессионалов, если вы будете придерживаться следующих очень важных пунктов:

  • Высота потолка должна составлять как минимум 220 сантиметров , если, конечно же, вы хотите комфортно перемещаться по мансарде;
  • На начальных стадиях монтажных работ решите , где будут установлены вши окна и определите высоту;
  • На планировку мансарды будет влиять и ее форма.

Утепление мансарды своими руками

Благодаря такому важному процессу, как утепление, вы сможете превратить обыкновенную чердачную площадь в уютное место для проживания. Специалисты, которые утепляют такие конструкции не первый раз, выделяют несколько способов утепления, которые зависят от разных условий.

Давайте детальней остановимся на каждом из них:

  • Теплоизоляция . Т.к. мансарда защищает помещение от климатических воздействий, теплоизолятор нужно покупать качественный. Необходимо учесть создание вентилируемой прослойки, которая удаляет неприятный запах и защищает от сырости.
  • Пароизоляция : отвечает за защиту от повышенной влажности в помещении.
  • Гидроизоляция служит как дополнительное утепление.

Этапы утепления:

  1. Для основы мансарды отличным вариантом будет гипсокартон.
  2. Для теплоизоляции используют минераловатные или стекловатные материалы. Но даже такой качественный материал не прослужит долгое время, если вы не будете придерживаться правил установки. Например, размер должен совпадать с шагом стропил.
  3. Полиэтиленовая пленка применяется для защиты от избыточной влаги кровли.
  4. Полиэтиленовая пленка как гидроизоляция устанавливается с учетом воздушного вентиляционного проема.

Лестница для мансарды

Конструкция вашей лестницы для мансарды зависит от планировки. Если площадь позволяет сконструировать лестницу, то почему бы и нет?

Лестница, прежде всего, должна вписываться в общий внешний вид и не стеснять площадь помещения. Прежде чем перейти к установочным работам, подумайте над тем, нужен ли вам такой объект мансарды или нет.

Выбор окон, планировка и установка

Подходить к выбору окон для мансарды нужно очень серьезно, т.к. ваш выбор влияет не только на внешний вид помещения, но и на безопасность и практичность.

Для начала определитесь какой размер окна вы хотите и какой количество. Вертикальные окна создают тень в помещении, а наклонные распределяют освещение равномерно.

Во время расчётов для установки окон пользуйтесь этими факторами:

  • Наклон крыши влияет на высоту окна;
  • Остекление мансарды должно быть около десяти процентов всей площади;
  • Высота установки влияет на способ открывания окна.

Правила расчета мансардного этажа

Полезная зона – расстояние от потолка до пола составляет минимум 90 см, а остальная площадь считается глухой.

Для того, чтобы начать расчет общей площади кровли, вам необходимо ознакомиться с планом крыши и разбить его на простые фигуры. Далее вычитайте площадь каждой фигуры, а затем суммируйте все числа. Так, вы получаете точную площадь всей кровли.

Во время расчёта мансардного этажа учитывайте даже самые, казалось бы, незначительные правила. Ведь здесь все играет важную роль, даже мелкие детали.

Расчёт показателей


  1. Чаще всего мансардная крыша имеет неправильную форму, площадь которой рассчитать очень сложно. Чтобы облегчить процесс, можно взять готовый план крыши и разделить его на простые фигуры, а затем найти их площадь и сложить все числовые показатели.
    Если мансарда одно- или двускатная, то зачастую для нахождения площади, умножают длину на ширину. А если кровля более сложных форм, тогда применяют отдельные формулы для нахождения площади отдельных фигур.
  2. Если у вас уже готов проект вашей крыши, вы можете рассчитать точное количество необходимого материала.

Для этого вам необходимо знать числовые показатели:

  • ширины стропил;
  • расстояние между стропилами;
  • расстояние между крышей и стропилами;
  • ширину обрешеточных досок;
  • ширину и высоту листов крыши;
  • размерный показатель нахлеста;
  • материал для утепления и для покрытия кровли.

Если вы не хотите высчитывать все самостоятельно или боитесь допустить ошибки, тогда доверьте это дело современным онлайн калькуляторам или же специалистам.

Строительные материалы:

  • Деревянные брусья;
  • Необрезанные доски;
  • Шиферные гвозди и обыкновенные;
  • Проволока;
  • Утеплитель.

Нельзя составить точный список материалов, которые вам понадобятся, ведь строительство каждой крыши индивидуально.

Параметры материалов для возведения мансардной крыши:

  • Брус с сечением 100х150 или 150х200 для перекрытия балок, для прогонов или ендов. А также брус с сечение 100х150 или 150х150 для произведения укладочных работ по мауэрлату;
  • Стандартный размер бруса для стоек составляет 100х100мм или 150х150мм;
  • Для соединения деталей используют проволоку диаметром 3 или 4 мм;
  • Для вырезания накладок используют металлический лист, который имеет толщину минимум 1мм;

Какого сечения требуют стропила

Стропила – это элементы кровли, которые отвечают за основную нагрузку всех элементов конструкции. Как видите, она выполняет фундаментирующию функцию, поэтому к выбору ее сечения нужно относиться ответственно.

Размер зависит от многих параметров и подбирается индивидуально для каждого проекта мансарды.

Геометрические параметры можно отчетливо определить, глядя на чертеж, а вот с некоторыми параметрами нужно будет поработать: рассчитывать самостоятельно или же обращаться к постоянным величинам.

Расчет ветровой нагрузки

Ветровая нагрузка, также, как и снеговая, зависит от региона страны, в которой вы проживаете. И для нее также есть карты с числовым показателем нагрузки.

Расчет для вашего здания осуществляется по формуле: Wp= W х k х c Значение W вы берете с таблички; k–коэффициент здания, который зависит от его расположения.

Каждая карта поделена на зоны и в каждой зоне данный коэффициент имеет разное значение:

Зона А

  • высота до 5м – k = 0,75
  • высота от 5 до 10м – k = 1
  • высота от 10 до 20м – k= 1,25

Зона Б

  • высота до 5м – k = 0,5
  • высота от 5 до 10м – k= 0,65
  • высота от 10 до 20м – k= 0,85

Зона В

  • высота до 5м – k= 0,4
  • высота от 5 до 10м – k= 0,4
  • высота от 10 до 20м – k= 0,55

C – коэффициент, который варьирует свои показатели в зависимости от направления ветра и от угла наклона ската.

Найти точный показатель данного коэффициента сложнее, т.к. ветер может иметь разное направление. Определить значение вы сможете с помощью специальной таблицы.

Расчет снеговой нагрузки

Числовой показатель снеговой нагрузки зависит от региона, в котором возводится конструкция с мансардой. Для каждой страны есть специальная карта, области в которой поделены в зависимости от нагрузки. Зная значение из карты можно определить точный показатель, который зависит от угла ската вашей кровли.

S=Sg х μ Sg-это значение, которое вы должны взять на карте.

µ- коэффициент изменяется в зависимости от угла ската:

  • если угол ската до 25⁰, то коэффициент равен 10
  • если от 25⁰ до 60⁰, то коэффициент равен 0,7
  • если больше 60⁰, тогда снеговая нагрузка вообще не рассчитывается, т.к. при таком показателе угла ската снег не задерживается на кровле.

Если у вас ломанная мансардная конструкция, то на разных участках будет разный показатель нагрузки.

Расчет ломаной мансардной крыши

Прежде чем производить расчет площади ломаной мансардной крыши, нужно узнать:

  • Ширину и длину каждого ската.
  • Далее находим площадь ската: умножаем ширину на длину.
  • После этого находим площадь всей крыши: слаживаем все найденные площади скатов.
  • Находим все замеры кровли и рассчитываем количество материала для закупки.

После всех этих расчетов можно переходить к расчетам ломаной мансардной крыши:

  1. Определяем ветровую нагрузку.
  2. Определяем снеговую нагрузку.
  3. Производим расчет стропильной системы.
  4. Находим сечение стропил.
  5. Находим сечение для верхних балок.

Очень важно на всех пяти пунктов придерживаться точности в вычислениях. Лучше несколько раз пересчитать, ведь каждая ошибка приведет к тяжелым последствиям в будущем.

Это как, например, не так что-то решить в геометрической задаче. Весь процесс решения правильно, но если ошибешься в одном числе, дальше вся задача решится с неправильным показателем.

Расчет двускатной мансардной крыши

Двускатная крыша позволяет получить довольно-таки просторное помещение. Установка такой конструкции немного сложнее, чем установка стандартной крыши. Но применение во время ремонтных работ всех новейших технологий позволяют нам упростить и ускорить процесс возведения крыши.

Расчет площади является важным этапом для возведения мансарды. Ее показатели позволят нам узнать числовой показатель полезной площади.

Во время расчетов необходимо пользоваться несколькими правилами:

  1. Полезной площадью принято считать расстояние от пола до потолка , которое составляет минимум 90 см. А остальную площадь называют глухой зоной, ее можно использовать для хранения каких-то вещей.
  2. Площадь рассчитать совсем несложно. План готовой крыши необходимо разбить на простые фигуры, потом найти их площадь, а затем сложить все показатели. Данный способ является очень простым, но позволяет получить точную цифру.
  3. Расчет утепления двухскатной мансардной крыши включает в себя много факторов , которые влияют на общее числовое значение. Например, сильно влияет температура местности, где производится вся установка. Если ваше помещение находится в местности с более холодным типом, тогда стоит уделить больше внимания прослойки утеплителя.

Основные ошибки в расчете мансардных кровель

Во время расчётов очень часто происходят ошибки и недочеты, мы думаем, что это совсем не важно, подумаешь на миллиметр ошибся, но в таком деле каждый нюанс имеет свой вес.

Чаще всего допускают ошибки во время произведения работ по установке вентиляции. Все дело в том, что ширина проема между утеплителем и кровлей должна быть хорошо проветриваемой.

Например, если вы используете профилированную кровлю, тогда такой проем должен быть, как минимум 25 мм. Если же вы используете листовой материал, тогда ширина должна быть 50мм.

Как видите, точность в расчетах очень важна во время работ с мансардой. Не нужно пренебрегать какими-то отдельными факторами, ведь несложно потратить две минуты на проверку произведенных расчетов, сложнее потом ошибки эти справлять.

Придерживаясь всех вышеперечисленных советов, вы можете самостоятельно произвести все расчеты, создать проект и возвести мансарду вашей мечты.

Зачастую при устройстве большинства видов крыш чердачное пространство, становится настолько неудобным, что годится только для складывания в него ненужных бытовых предметов и строительных материалов.

Вместе с тем одна лишь маленькая доработка в и докупка материала способны превратить подкровельную часть дома в чудесную мансарду с балконом и прекрасной .

Такие крыши стали популярными достаточно давно, особенно в тех местах, где стоимость земли достаточно высока, однако только с развитием строительных технологий стали использоваться как полноценное жилье.

Такой способ организации может быть выполнен в двух :

  • Мансардная . При таком устройстве высота от нулевого уровня крыши до конька составляет до 4-х метров, а угол наклона крыши достигает 55 градусов. Однако ввиду сильной скошенности стен, полезным оказывается лишь пространство в середине .
  • — это разновидность двускатной крыши. Такое устройство кровли отличается от обычного двускатного устройства наличием стыков на плоскостях . Плоскость каждой стороны, спускаясь под определенным углом делится на две части. Вторая часть, более низкая, при этом приобретает еще больший угол падения. Визуально геометрия такой кровли получается ломаной.

Основное преимущество ломаного мансардного типа состоит в том, что позволяет избежать значительных финансовых издержек и при этом существенно увеличить полезное пространство дома .

Ведь организовать такое устройство легче и дешевле, нежели построить дополнительный этаж с последующим укрытием кровлей.

Кроме того, при помощи крыши мансардного типа можно существенно преобразить уже имеющийся дом со старой крышей.

ВНИМАНИЕ!

Следует иметь в виду тип фундамента всего здания , чтобы произвести правильный подбор кровельного материала.


Двускатная мансардная крыша


Ломаная мансардная крыша

Расчет мансардной крыши онлайн калькулятор


Общие сведения

Виды материалов для кровли

Для кровельного настила применяются самые разные виды кровли: плоские и профильные, рулонные, мягкие, жесткие, штучные.

После расчета нагрузки на площадь кровли и на квадратный метр рассчитывают сечение стропил . Количество стропил определяется длиной пролета крыши и составляет от 70 до 120 м, в зависимости от длины пролета скатов.

Расчет стропильной системы

Как правильно посчитать угол наклона

Основными факторами, влияющими на уклон кровли при ее устройстве, являются:

  • Природные факторы — климатические условия, где планируется строительство (ветровые и снеговые нагрузки);
  • Характеристики кровельного материала.

Наиболее оптимальным наклоном крыши является угол в 20-30 градусов . В снежных широтах предлагается делать уклон не менее 45 градусов.

В таком случае снег будет легко сходить с крыши. Поскольку конструкция мансардной крыши — двускатная либо ломаная двускатная, будем рассматривать угол уклона в этом аспекте.

Геометрическая форма двускатной крыши — равнобедренный треугольник, поэтому для вычисления высоты в зависимости от наклона скатов, следует использовать формулу тригонометрического выражения для прямоугольного треугольника .

Поэтому здесь имеется два уклона — верхний , строится в соответствии с общепринятыми нормами; нижний — крутой, в зависимости от размеров дома и полезного чердачного пространства.

Угол наклона нижней плоскости чаще всего составляет 70 — 80 градусов.

В расположенную под таким уклоном кровлю удобно монтировать чердачные окна, которые в силу своего расположения будут надежно защищены от осадков.


Углы наклона

Как рассчитать площадь ломаной крыши

Расчет площади зависит от ее устройства.

Когда мы имеем дело с обычной двускатной крышей, ее поверхность представляется в виде двух прямоугольников, подсчитать площадь которых можно путем умножения длины на ширину . Умножив значение на 2 получим общую площадь плоскости крыши.

Как рассчитать мансардную крышу? В случае с определением мансардной ломаной крыши дело обстоит сложнее в силу того, что в таком устройстве, помимо разделенного на две части ската, могут присутствовать дополнительные элементы (окна, балконы, террасы, выходы на крышу).

В таком случае следует разделить поверхность кровли на составные элементы и подсчитать их площадь отдельно . Сумма всех площадей элементов, полученная при этом и будет являться площадью крыши

Например : При длине основания дома 10 м., ширине основания 8 м., планируется полезной шириной 5 м., высотой до ребер скатов 2,5 м. и высотой в середине до конька 3,5 м. Ширина свеса кровли планируется 50 см.
Длина боковых стропил при этом получается 3,42 м., длина коньковых стропил — 2,69 м.
Теперь следует вычислить площадь верхних и нижних граней.

Умножаем длину боковых стропил на длину основания крыши. Получается 34,2 м.кв. Сумма двух нижних граней — 68,4 м.кв
При умножении длины коньковых стропил на длину крыши получаем 26,9 м.кв. Складываем две верхние грани. Получаем 53,8 м.кв
Соответственно общая площадь крыши получается 122.2 м.кв.


Расчет площади

Расчет кровельного покрытия

Расчет площади крыши необходим нам для точного расчёта необходимого количества кровельного материала.

Для того чтобы произвести расчет требуемого материала следует знать размеры материала, а также способ крепления его между собой .

Рассмотрим самые распространенные:

  • Керамическая черепица . Расход на 1 м.кв. около 10 шт.;
  • Металлочерепица . Длина может быть любой, ширина — от 1190 мм;
  • Профнастил . Длина любая, ширина — от 750 до 1100 мм.;
  • Ондулин . Длина 2000 -2400 мм. Ширина 950 — 1250 мм
  • Мягкая кровля шинглас . Длина от 317 мм. Ширина 1000 мм.


Пример расчета для металлочерепицы

Покупать кровельный материал следует с запасом в 7-8 % от общей площади.

Заключение

Таким образом, проектирование и монтаж мансардного типа крыши — задача не из легких. Необходимо ответственно подойти к выбору материала, расчету угла наклона, возможной нагрузки на стропильную систему, осуществить , шумоизоляцию и .Только правильное и надлежащее выполнение работ поможет добиться обустройства уютной мансарды.

Вконтакте

Важным моментом при определении угла наклона мансардной крыши является и то, что помещение должно быть комфортным для проживания. Слишком малый угол приведет к тому, что потолки получатся низкими, если опирание ската будет происходить непосредственно на стены на уровне перекрытия. Поэтому, рассчитывая площадь крыши, необходимо учитывать, что мансарда – это так называемый полуэтаж со своими особенностями конструкции. Проект в данном случае рекомендуется составлять после консультации со специалистами.

Расчет площади для крыши мансардного помещения – это важная часть любого строительства. Именно от того, насколько правильно произведены все расчеты, зависит надежность, расход материалов, комфорт и привлекательность мансарды. Выполняя расчет, обязательно надо учесть , возможные нагрузки от собственного веса кровли, осадков, климатических условий. Только в этом случае ваша конструкция получится надежной и долговечной.

Любой, наверное, хозяин загородного участка старается использовать свою территорию с максимально возможной полезностью. Хочется, чтобы и дом был вместительным, и чтобы было где гостей принять, и для мастерской отвести место. В то же время, на выделенных «сотках» особо не разгуляешься – необходимо оставить территорию для своих «сельхозугодий», для уютного двора, для гаража или автостоянки, для хозяйственных построек. Выход очевиден – «расти вверх». Двухэтажные полноценные здания – это доступно далеко не каждому, но можно постараться задействовать под полезную площадь чердачные помещения. Одним словом, оптимальным решением становится строительство дома с мансардой.

Ну а если возводить мансарду, то лучше всего обратить внимание именно на ломаную конструкцию крыши. При равных размерах в плане с двускатной, такая система дает значительный выигрыш в полезной площади, пригодной в том числе и для полноценных жилых помещений. Безусловно, подобный подход в определённой мере отражается на возрастании сложности расчётов и монтажа стропильной конструкции, но для трудолюбивого, умелого и старательного хозяина это не должно стать препятствием.

Итак, настоящая публикация призвана показать, что если выбрана ломаная крыша стропильная система расчет с размерами вполне можно провести собственными силами, чтобы получить гарантированно прочную конструкцию. Причем, для такого самостоятельного проектирования не потребуется знаний специальных прикладных программ. Предлагаемый алгоритм, безусловно, упрощен, и не может сравниться по точности с профессиональными расчетами, и если затевается строительство крупного здания со сложной конфигурацией крыши – так или иначе, придется обратиться к специалистам. Но для типичной мансарды ломаного типа над среднестатистическим жилым загородным домом или гаражом – он вполне оправдан.

Принцип устройства мансардной крыши ломаного типа

Итак, что же из себя представляет стропильная система ломаного типа?

С некоторой долей условности ее можно отнести к разновидностям двускатной. Но главное отличие в том, что каждый из скатов не представляет собой единой плоскости от конька до карнизного свеса. По определенной горизонтальной линии она «ломается» на две, причем верхняя часть ската имеет куда меньший угол крутизны по сравнению с нижней.

Для чего это делается? Ответ очевиден. Если организовывать жилую мансарду под обычной двускатной крышей, слишком большая площадь приходится на «мертвые зоны» - по краям чердачного помещения вдоль линии карнизов. Безусловно, предпринимаются определенные меры, чтобы полезно использовать и эти участки, но возможности все же весьма ограничены, а сделать полноценный потолок, который не будет создавать «давящего» на голову ощущения, то есть с нормальной, привычной для человека высотой, получается только в центральной области чердака. Казалось бы, можно увеличить крутизну скатов – но это приводит к совершенно не оправданному росту высоты конька – такая крыша труднее в монтаже, требует большего количества материалов, и при всем этом – чрезмерная высота всегда становится причиной роста уязвимости конструкции от ветровой нагрузки, снижения общих прочностных характеристик. Одним словом, хлопот с возведением такой стропильной системы (тем более, если это планируется делать самостоятельно) – не оберешься!

А выход прост – повысить крутизну скатов только на «обитаемом» уровне чердачного помещения, до нормальной высоты потолка, а затем перейти к малому углу уклона, чтобы крыша не получалась слишком высокой. Давайте для наглядности посмотрим на один характерный пример.

Для «чистоты эксперимента» возьмем два здания, с совершенно одинаковыми размерами в основании, например, с шириной стены по фронтонной части в 6 метров (как показано на иллюстрации). Высота стены до линии перекрытия – 4 метра, и такое же расстояние отложено по вертикали от перекрытия до высшей точки крыши – конька. Различие – в конструкции крыши: слева обычная двускатная, справа – ломаного типа.

Примем, что желательная нам высота потолка в жилой мансарде должна составлять 2,5 метра, и попробуем «вписать» это помещение в пространство чердака. Если даже не обращать внимания на проставленные размеры, то результат, как говорится, виден «невооружённым глазом».

Ну а если оперировать языком цифр, то видно, что даже при весьма большой крутизне скатов в двускатной крыше (а здесь она составляет около 53 градусов), ширина пространства, удовлетворяющего требованию комфортной высоты потолка – чуть больше 2 метров. Иное дело – в мансарде со стропильной системой ломаного типа – ширина «обитаемой зоны» возросла практически вдвое. Еще показательнее это будет выглядеть, если вычислить площадь такого помещения – очевидно, что при довольно скромных размерах здания, скажем, при длине дома в 8 метров, только выигрыш в площади составит порядка 16 м². А это, согласитесь, размер вполне приличной комнаты в городской многоэтажке!

Так что, несмотря на повышенную сложность в возведении крыши ломаного типа, такая затея выглядит вполне оправданной.

Основные элементы конструкции мансардной ломаной крыши

Теперь давайте взглянем, из каких же элементов состоит конструкция стропильной системы ломаного типа. Сразу оговоримся о том, что схем существует немало, и все их рассмотреть – в масштабе одной статьи просто нет возможности. Поэтому выделим две основных, наиболее часто применяемых при самостоятельном строительстве.

На схеме показаны следующие детали:

Стены здания (поз.1) в которые еще при их возведении вмурованы балки чердачного перекрытия (поз. 2). Обратите внимание – в данном случае они расположены даже несколько ниже верхнего обреза стен, что дает определенный выигрыш в высоте мансардного помещения. Но нередко они укладываются и вровень с верхним окончанием стен.

По стенам (по их карнизным сторонам) установлен мауэрлат (поз. 3) – брус, который станет опорой для основных, так называемых мансардных стропильных ног (поз. 4). Чаще всего эти стропила исполняются по наслонной схеме, то есть имеют в верхней части упор на вертикальную стройку (поз. 5). Вся «анфилада» таких стоек по все длине крыши связана общим брусом - прогоном (поз. 6). В верхней части противоположные стропильные ноги, закрепленные на стойках с прогонами, соединены затяжкой (поз. 7). Эта затяжка играет роль усиливающего элемента конструкции, но кроме этого – становится основой для подшивки потока мансардного помещения. То есть ее расположение в данной схеме обычно принимается с учетом комфортной для хозяев высоты потолка.

Основные стропильные ноги, несмотря на то что являются наслонными, все же испытывают немалые нагрузки на изгиб и на сжатие – просто в силу своей длины и особенностей расположения под большим углом. Поэтому их необходимо разгружать, то есть усиливать дополнительными деталями. В этом качестве применяются подкосы – диагонально расположенные опоры (поз. 8) и (или) дополнительные затяжки (поз. 9).

Как правило, крутизна этого ската, сформированного основными, мансардными стропилами, выдерживается в диапазоне от 60 до 70 градусов, хотя может быть даже больше. Это, кстати, дает еще один «плюс» – на плоскости, расположенной с таким уклоном, зимой не будут задерживаться снежные массы, и их при расчете данных стропил можно не принимать во внимание.

Верхние скаты формируют коньковые стропила (поз. 10). Они, безусловно, значительно короче, и обычно располагаются под углом к горизонту от 15 до 30 градусов. Здесь можно применить и висячую схему расположения стропил, без центральной опоры. Но для надёжности нередко и на коньке устанавливается стойки или бабки (поз. 11) с пущенным по ним коньковым прогоном, и тогда, по сути, стропила превращаются также в наслонные.

Еще один нюанс данной схемы. Так или иначе, но создавать карнизный свес крыши над стенами, чтобы защитить их от прямого попадания влаги, придется. Значит, мансардные стропила должны иметь определённое удлинение (поз. 12) для формирования этого свеса планируемой ширины. Другой вариант – использование дополнительных деталей – так называемых «кобылок», с помощью которых наращивается длина стропильных ног. Это будет несколько подробнее рассмотрено ниже.

Пример такой конструкции крыши показан на иллюстрации ниже.

Теперь рассмотрим вторую схему, обратив внимание на принципиальное отличие.

В целях максимально полезного использования объёма чердачного помещения, очень часто мансардные стропильные ноги крепят не на мауэрлате, а на балках перекрытия, уложенных на верхних торцах стен здания и вынесенных наружу на необходимое расстояние (поз. 2а). Выигрыш в ширине получающейся комнаты – очевиден. Кроме того, решается еще одна проблема. Вынос балок перекрытия сразу формирует карнизный свес необходимой ширины (поз. 12а). Впоследствии останется лишь подшить его снизу досками или панелями-софитами.

Основные требования, учитываемые при проектировании ломаной стропильной системы

Чтобы закончить вопрос с общим устройством и перейти вплотную к расчетам стропильной системы, имеет смысл перечислить основные требования, которые к ней предъявляются.

  • Как правило, высота потолка в мансардном помещении принимается не менее 2200 мм – в противном случае неизбежно постоянное давящее ощущение от близкорасположенной потолочной поверхности. Отсюда и начинаются основные расчеты других деталей системы.
  • При определении типа кровельного покрытия стремятся выбрать материал с небольшой удельной массой – тяжелую кровлю разместить на крутом скате мансарды будет значительно сложнее, да и надежность установки может быть не гарантирована.
  • Стопила, в особенности – основные, мансардные, нередко получаются весьма большой длины, и, скорее всего, потребуется установка усиливающих элементов конструкции (подкосов или затяжек). Поромежуточные вертикальные стойки под круто расположенными стропильными ногами становятся малоэффективными.
  • Необходимо иметь в виду, что мансарда, если она задумывается жилой и «всесезонной», всегда отличается выраженно большим количеством теплопотерь, так как, по сути, вообще не имеет со стороны скатов кровли никакой термоизоляционной преграды. Все это налагает особые требования к утеплению, которые также могут сказаться и на линейных параметрах деталей стропильной системы. Вместе с тем, слой термоизоляции кровли в большинстве случаев потребует еще и качественной вентиляции утеплителя, иначе он быстро напитается конденсационной влагой и потеряет свои качества.
  • Для строительства мансарды ломаного типа следует употреблять только качественный пиломатериал хорошей степени просушки (остаточная влажность не более 20%) – никому не нужны деформации этой сложной конструкции при усыхании древесины. Не следует приобретать древесину с обилием сучков, с продольными трещинами, с синевой или другими признаками биологического разложения. Перед монтажом элементов системы все они должны получить полноценную обработку специальными составами, защищающими дерево от гниения, поражения плесенью, грибком или насекомыми, повышающими противопожарные качества материала.

Вот теперь, познакомившись с особенностями стропильной системы ломаного типа, можно перейти к ее самостоятельным расчетам.

Как выполнить самостоятельный расчет ломаной стропильной системы

В интернете можно, при желании, отыскать программы расчета стропильных систем, выполненных как в виде специальных приложений, так и по типу алгоритма для использования, скажем, в Microsoft Excel. Мы же предлагаем упрощенную систему расчета, которой, впрочем, будет вполне достаточно для самостоятельного проектирования ломаной крыши для собственного дома небольших размеров или хозяйственной постройки.

В отличие от предлагаемых программ, когда у пользователя только запрашиваются данные, а сама процедура расчета для него остается «за семью печатями», мы проведем вычисления поэтапно, с объяснением каждого выполняемого шага. Это, кстати, поможет и глубже разобраться в конструкции системы и в основных взаимосвязях ее элементов.

Взаимосвязь «крутизна ската – высота помещения мансарды – ширина помещения»

В качестве исходных данных у хозяина дома всегда будет ширина здания (Вд )– размер той стены, над которой станет формироваться фронтон крыши. Кроме того, наверняка имеются пожелания о высоте потолка в мансардном помещении (Нм ). Значит, необходимо отследить взаимосвязь – как будет влиять крутизна нижнего ската мансардной крыши (угол а ) на вместимость образующегося помещения с заданной высотой потолка, то есть его ширину (Вм ). Если затем эту величину Вм разделить на два, то полученное значение покажет еще и расстояние между центром (продольной осью мансарды) и местом установки вертикальных стоек.

На схеме хорошо показаны те данные, которыми мы будем оперировать при расчетах. Правда, если стропильная система будет делаться по принципу выноса балок перекрытия наружу, потребуется еще один размер – величина этого выноса (Вв ).

Итак, по законам геометрии в прямоугольном треугольнике наши стороны (катеты) соотносятся следующим образом:

Вг = Нв / tg а

Вг – это длина «глухого» участка, то есть между внутренней поверхностью стойки и вершиной угла а (между скатом и балкой перекрытия).

Очевидно, что ширина полезного помещения мансарды (между вертикальными стойками) станет равна общей ширине минус два «глухих» участка.

Чтобы не «мучить» читателя самостоятельными подсчетами, постараемся каждый шаг расчетов снабдить соответствующим калькулятором.

Калькулятор зависимости крутизны мансардного ската и ширины образующегося помещения

Для удобства, в поле ввода сразу предусмотрена возможность расчета для обоих случаев – с опорой стропил на мауэрлат и с выносом балок перекрытия наружу. Просто в случае, если выноса балок нет, необходимо оставить в этом поле значение по умолчанию – «0 ».

«Рассчитать ширину мансардной комнаты»

Ширина дома Вд , метров

Вынос балки перекрытия (с одной стороны) Вв , метров

Планируемая высота потолка Нм , метров

Угол крутизны мансардных стропил а , градусов

При необходимости калькулятор позволяет решать и обратную задачу, когда известны желательные параметры комнаты, и необходимо вычислить, какой же крутизна ската должна быть при этом. Изменяя значение угла (градация сделана с точностью до 1 градуса), с ранее заданной шириной здания и высотой потолка, можно быстро прийти к необходимой ширине помещения. Такой подбор займет всего несколько лишних секунд.

Высота и крутизна конькового отдела ломаной крыши

Теперь у нас есть все необходимые величины для того, чтобы «прикинуть» общую высоту крыши, которая складывается из высоты мансардного помещения (Нм ) и высоты треугольника, который можно назвать «коньковым» (Нк ). Для расчета необходимо еще только определиться с углом крутизны установки коньковых стропил (b ) – как уже говорилось, здесь обычно применяют скаты небольшого уклона, от 15 до 30 градусов.

Итак, высота «конькового треугольника» будет равна:

Нк = 0,5 × Вм × tg b

Калькулятор расчета высоты «конькового треугольника» мансардной ломаной крыши

Укажите запрашиваемые значения и нажмите «Рассчитать высоту «конькового треугольника» ломаной крыши»

Ширина мансардного помещения Вм (расстояние между стойками), метров

Планируемый угол уклона коньковых стропил b , градусов

Полученный результат остается суммировать с известной высотой мансардного помещения, чтобы получить суммарную высоту крыши. Для этого, наверное, уже не требуется калькулятора.

И опять же, вполне решается обратная задача. Например, необходимо узнать какую крутизну конькового ската необходимо задать, чтобы получилась крыша, допустим, общей высотой в 4 метра, при том, что потолок в мансарде планируется высотой в 2.3 метра. Простым арифметическим действием находим высоту «конькового треугольника»: 4 – 2,3 = 1,7 м, а затем, варьируя значения угла b , добиваемся нужной высоты в выдаваемом калькулятором ответе.

Расчёт длины стропильных ног

Пришла пора определиться, какой же длины, при полученных выше параметрах, будут стропильные ноги. Опять на помощь идет тригонометрическая формула:

L = Н /sin a = H / cos (90º — a)

Понятно, что для расчета длины мансардного (нижнего) стропила принимается значение высоты, соответствующее выбранной высоте мансардного помещения Нм и угол крутизны ската а , а для конькового стропила – высота «конькового треугольника» Нк и свой угол крутизны b . В остальном же различия нет, так что для поочередного расчета можно воспользоваться одним калькулятором, предлагаемым ниже.

Калькулятор расчета длины стропильной ноги

Укажите запрашиваемые данные и нажмите «Рассчитать длину стропильной ноги»

Высота: помещения мансарды Нм - для расчета мансардных стропил, или «конькового треугольника» Нк - для коньковых, метров

Угол крутизны ската: а - для мансардных стропил; b - для коньковых, градусов

Если применяется схема с вынесенными балками перекрытия, и карнизный свес сформирован за счет этого, то на этом расчет общей длины стропильных ног закончен. Но в том варианте, когда требуется удлинение стропила для создания свеса, придётся выполнить еще одно вычисление.

Обычно ширина карнизного свеса, для полноценной защиты стен от прямого попадания осадков, задается по горизонтальной оси, то есть расстоянием от стены до края карниза. А при больших углах крутизны, характерных именно для нижних мансардных стропил, даже незначительная ширина свеса потребует довольно большого удлинения стропильных ног.

Для экономии материала, это удлинение часто делают и из досок, наращивая стропила кобылками. Значит, предлагаемый ниже расчет поможет определиться с тем, какая рабочая длина кобылок (без учета соединительного нахлеста) потребуется.

Калькулятор расчета необходимого удлинения стропила для создания карнизного свеса

Для расчета необходимо знать уже известный угол крутизны нижнего, мансардного ската а и планируемую ширину карнизного свеса k .

Δ L = k / cos a

Это соотношение заложено в расположенный ниже калькулятор:

Укажите запрашиваемые данные и нажмите «Рассчитать удлинение стропила или рабочую длину кобылки»

Расчет основных нагрузок, выпадающих на стропильные ноги, определение их оптимального сечения

Следующим важным моментом становится определение нагрузок, которые будут выпадать на стропильные ноги. Этот параметр поможет определиться с сечением пиломатериала, которое обеспечит стабильность возводимой системы.

Расчет нагрузок, по правде говоря – это удел специалистов, владеющих теорией сопромата и вооружённых специальными методиками. Но в условиях строительства небольшого частного дома вполне можно применить и упрощённый алгоритм, который даст вполне приемлемый по степени точности результат.

Для подбора сечения пиломатериала мы будем оперировать распределенной нагрузкой, выпадающей на стропильные ноги. Она зависит от шага установки стропил – чем он меньше, чем ниже нагрузка, выпадающая на каждый погонный метр этой несущей детали.

А общая нагрузка складывается из нескольких составляющих – это масса самой системы с кровельным покрытием, ветровое воздействие, давление снежных масс на крышу. Плюс к этому, закладывается еще и определенный эксплуатационный запас – на случай непредвиденных нагрузок, например, стихийного или даже техногенного плана.

Ниже предложен калькулятор, который позволит быстро рассчитать распределённую нагрузку на стропильную ногу. Он, безусловно, требует некоторых пояснений по работе с ним – они также будут приведены.

Калькулятор расчета распределенной нагрузки на стропильные ноги.

Укажите запрашиваемые данные и нажмите "Рассчитать распределенную нагрузку на стропила"

Угол ската кровли, градусов

Выбранный тип кровельного покрытия

Определите по карте-схеме и укажите зону своего региона по уровню снеговой нагрузки

I II III IV V VI VII

Определите по карте и укажите зону своего региона по уровню ветрового давления

Ia I II III IV V VI VII

Укажите зону расположения здания

Укажите высоту конька крыши над землей

Не более 5 метров - от 5 до 10 метров - от 11 до 20 метров - более 20 метров

Ниже будет предложено ввести предполагаемый шаг установки стропил. Изменяя этот показатель, можно добиться оптимального значения распределенной нагрузки на стропильные ноги.

Шаг установки стропил, метров

Итак, для расчета потребуется ввести:

  • Угол ската крыши. Обычно расчет проводится для более длинных мансардных стропил, так что вводится значение угла а. Впрочем, при желании, для сравнения можно провести вычисления и для коньковых – тогда указывается угол b . Угол ската необходим для правильного подсчета снеговой и ветровой нагрузок.
  • Планируемый материал кровельного покрытия. В программу расчета, вместе с массой конкретной кровли, сразу занесено среднее значение массы характерной для нее конструкции обрешетки. Сюда же внесено примерный удельный вес утеплителя кровли мансарды. То есть, выбирая кровлю, пользователь сразу вносит и все весовые нагрузки стропильной системы.
  • Для определения уровня снеговой нагрузки необходимо указать номер зоны своего региона проживания. Узнать свою зону можно по карте-схеме, расположенной ниже. Значение средней снеговой нагрузки для каждой из зон уже внесено в алгоритм расчета.
  • Для учета ветровой нагрузки придется ввести несколько параметров:

— Во-первых, по аналогии со снежной нагрузкой, необходимо определить по соответствующей карте свою зону по уровню ветрового давления (данные систематизированы по итогам многолетних метеонаблюдений). Показатели ветрового давления для зон – внесены в базу данных калькулятора.

— Во-вторых, необходимо определиться со своей «локальной зоной», то есть с особенностями расположения дома на местности, наличием или отсутствием естественных или искусственных преград для ветра. Тут подразумевается градация по трем типам – все они достаточно понятно изложены в интерфейсе калькулятора.

Правда, есть одна тонкость. Преграда для ветра только в том случае принимается в расчет, если она расположена в пределах круга с радиусом 30H , где Н – это высота дома над уровнем земли по линии конька. К примеру, для дома высотой в 6 метров учитываются препятствия, расположенные не дальше 180 метров от него.

— Наконец, следует указать и саму высоту будущего дома (по уровню его конька).

  • Последнее поле ввода исходных значений – это планируемый шаг установки стропильных ног.

Варьируя этот параметр, оставляя неизменными все остальные исходные данные, можно наблюдать, как изменяется распределенная нагрузка, чтобы выбрать оптимальное значение.

  • Итоговый результат будет выдан в килограммах на погонный метр стропильной ноги.

Располагая этим значением, можно войти в таблицу, предложенную ниже, чтобы выбрать брус или доску необходимого сечения.

Расчетная величина распределенной нагрузки
(килограмм на погонный метр стропильной ноги)
Сечение пиломатериала для изготовления стропильных ног
75 100 125 150 175 доска или брус кругляк
толщина доски (бруса), мм диаметр, мм
40 50 60 80 100
Планируемый пролет стропила между точками опоры, м высота доски (бруса), мм
4 3.5 3 2.5 2 160 150 140 130 120
4.5 4 3.5 3 2.5 180 170 160 140 120 120
5 4.5 4 3.5 3 200 190 180 160 140 140
5.5 5 4.5 4 3.5 - 210 200 180 160 160
6 5.5 5 4.5 4 - - 220 200 180 180
6.5 6 5.5 5 4.5 - - - 220 200 200
- 6.5 6 5.5 5 - - - 240 220 220

В левой части таблицы находят ячейку на пересечении округленной (в большую сторону) распределенной нагрузки с длиной пролёта стропил (расстояния между точками опоры или усиления). Затем из этой строки в правой части таблицы выписываются рекомендуемые сечения бруса (или диаметр бревна, если стропила будут изготавливаться из кругляка).

Кстати, при подборе материала для изготовления стропил обычно учитывают еще и толщину утеплителя, который укладывается между ними. Плюс к этому – необходимо оставить вентиляционный зазор между утеплителем и расположенной над ним паропроницаемой мембраной кровельного «пирога» (еще 20-30 мм). Поэтому имеет, наверное, смысл сразу определиться и с необходимой толщиной утепления, при котором в мансарде будет поддерживаться комфортный для всесезонного проживания микроклимат.

Давайте проведем и этот расчет.

Толщина необходимого утепления мансарды

Расчет толщины утепления скатов мансарды строится на том, что суммарное термическое сопротивление создаваемого «пирога» не должно быть ниже нормированного значения, установленного СНиП.

Найти это значение можно по размещенной ниже карте-схеме. При этом необходимо брать значение «для покрытий» (показано красными цифрами). Оно всегда – самое большое, так как через кровельные покрытия происходят максимальные утечки тепла.

Для утепления мансарды чаще всего применяют минеральную вату. Однако, это не догма, и можно встретить массу примеров, когда используется пенополистирол (обычный «белый пенопласт» или более безопасный и качественный экструдированный). Кроме того, в последнее время всё шире применяются напыляемые материалы – пенополиуретан или эковата.

Не будем сейчас рассматривать достоинства и недостатки каждого из утеплителей, а просто скажем, что их теплотехнические характеристики, необходимые для проведения расчета, уже внесены в программу калькулятора.

Какие материалы используются для термоизоляции частного дома?

Ассортимент подобных материалов – достаточно велик, и каждый из них обладает своими особенностями. Подробнее об основных рассказано в специальной публикации нашего портала.

Наконец, свою роль в термоизоляции мансарды может сыграть и внутренняя отделка помещения. В калькуляторе указаны основные типы материалов для обшивки стен мансарды – необходимо выбрать нужный и указать его планируемую толщину.

При определенной сложности возведения ломаной крыши, она является наиболее распространенной среди частных застройщиков. Конструкция ломаной крыши позволяет обустроить чердачное помещение, пригодное для проживания в любое время года.

Особенности устройства ломаной крыши

Ломаная крыша представляет собой обычную двухскатную крышу, каждый скат которой имеет определенный излом. За счет этого излома, количество скатов увеличивается и крышу можно называть четырехскатной. Такая конструкция позволяет выгодно обыграть и увеличить площадь чердачного пространства, которое можно оборудовать под мансарду.

Устройство ломаной крыши характеризуется обязательным наличием верхних и нижних стропил. Нижние стропила, обычно, располагают под более крутым углом, чем верхние стропила. Такое расположение стропил, позволяет добиться минимально необходимой высоты потолков в мансардном помещении. Нижние стропила, чаще всего, устанавливают под углом больше или равным 60°. Верхние стропила устанавливают, примерно, под углом 30°.

Кроме того, если нижние стропила имеют угол больше 60°, то в расчетах стропильной системы, значением снеговой нагрузки пренебрегают ввиду ее отсутствия!

При строительстве ломаной крыши, наиболее рациональная ширина составляет 5-6 метров. Такое значение, позволяет обустроить мансарду без использования сложных, дополнительных конструкций. Несмотря на кажущуюся громоздкость и сложность конструкции, такую крышу, вполне возможно, соорудить собственноручно. Достаточно обладать определенными навыками и знаниями.

В конструкции ломаной крыши, кроме самих стропил, предусматривают наличие стоек, затяжек, подкосов, подвесок и т.п. Размер сечения этих элементов становится известным при расчете стропильной системы ломаной крыши.



Основы расчета площади и стропильной системы ломаной крыши

Расчет конструкции ломаной крыши можно условно разбить на следующие этапы :

  • расчет площади кровельного покрытия;
  • расчет несущей способности элементов стропильной системы.

Перед тем как рассчитать площадь ломаной крыши, необходимо измерить ширину и длину каждого ската крыши. Путем простого умножения длины на ширину, мы получим искомую площадь ската крыши. Суммируя площади всех скатов, находят общую площадь всей крыши. Зная типовые размеры кровельного покрытия, величину его свеса и нахлеста, можно с легкостью посчитать необходимое количество материала. А вот для расчета несущей способности стропил, придется воспользоваться приведенной методикой ниже.

В качестве примера, возьмем коробку дома с размерами 10×10 м. Высота коробки 3 м. Высота крыши от балок перекрытия до конька составляет 4,93 м. Воспользуемся приблизительной схемой с пропорциями.

При использовании таких пропорций, углы нижних и верхних скатов, составляют около 60° и 30° соответственно. Если угол наклона нижнего ската примерно равен или больше 60°, то снеговая нагрузка отсутствует и не учитывается при расчете сечения нижних стропил. Здесь высота размещения излома принята равной 3.1 м. Такая величина высоты позволяет, в конечном итоге, получить высоту чистового мансардного потолка в районе 2.5 м, с учетом его возможной отделки гипсокартонном. Вынос балок перекрытия составляет в среднем 400-500 мм и зависит от пожелания застройщика. В нашем примере возьмем величину выноса равным 500 мм.