Стропильная система мансардной крыши: схема, конструкция и особенности монтажа

Самый эффективный и при этом простой способ обустройства окон в мансарде — создание окна в торцевой части. Этот вариант избавляет от необходимости устанавливать усиленные рамки или армированные стекла, так как достаточно качественных стекол. Это решение особенно распространено на дачных мансардах и является экономически выгодным, что позволяет его легко реализовать самостоятельно.

Строительство мансардной крыши своими руками

Основными задачами, которые решает мансарда, являются максимальное использование доступной площади, придание дому оригинального внешнего вида и существенное снижение теплопотерь через крышу. При наличии достаточной прочности у фундамента, данное решение позволяет превратить одноэтажное строение в двухуровневое. Строительство мансардной крыши своими руками возможно даже при отсутствии специальных навыков, однако важно учитывать правильный выбор материалов и строгое соблюдение строительных норм.

Традиционно окна в обычных этажах располагаются в стенах здания, в то время как в мансарде вместо стен выступает кровля. Поэтому мансардные окна должны быть особенными: они должны не только обеспечивать достаточный поток света, но и выдерживать значительно более высокие снеговые и ветровые нагрузки, чем обычные окна.

Мансардные окна

При планировании мансарды стоит опираться на рекомендации СНиП, согласно которым площадь окон должна составлять как минимум 10% от площади пола. Если мансарда делится на несколько отдельных помещений, в каждом из них необходимо предусмотреть окно.

Из всех упомянутых в фотографиях способов установки окон в крыше с мансардой, наиболее простым является наклонная установка. Однако для этого обязательно нужно обеспечить правильную гидроизоляцию соединений, а также использовать специальные модели с усиленными рамами и армированным стеклом, так как на них может действовать значительная нагрузка.

Наклонное окно в плоскости крыши

К преимуществам наклонного мансардного окна относятся:

• Увеличение света и смягчение границ между светом и тенью;
• Сохранение ровной поверхности крыши, что упрощает ее рельеф;
• Относительная легкость установки.

При выборе угла наклона для такого окна следует помнить, что его площадь увеличивается с возрастанием этого угла. На фотографиях можно увидеть, на какой высоте удобнее всего устанавливать такие окна и как меняется их высота в зависимости от угла наклона.

Ширина рамы окна должна быть на 4-6 см меньше, чем расстояние между стропилами. Это обеспечит простоту установки без нарушения целостности каркасной конструкции. Если окно окажется шире, потребуется дополнительная усиленная балка над ним, а также расчет нагрузки на конструкцию.

Если желательно установить окно большей площади, гораздо проще смонтировать два более узких окна рядом, что не снизит эстетическую привлекательность и значительно упростит процесс.

Окно-дормер, выступающее над плоскостью крыши

Установка окна-дормера изменяет геометрию крыши и вызывает появление ендов по бокам и сверху. Это усложняет как сам процесс проектирования, так и сборку стропильной системы. Увеличивается сложность укладки кровельного материала, так как ендовы — это зоны наиболее вероятного возникновения протечек. Поэтому важно уделить особое внимание качеству выполнения работ в этих местах. В районах с частыми и обильными снегопадами рекомендуется устанавливать снегозадержатели над нижней частью таких окон, чтобы избежать их выноса.

Преимущество окна-дормера заключается в том, что в нем можно стоять в полный рост. Но такие окна пропускают меньше света, и как следствие, усложняют рельеф крыши, что делает ее более проблемной в эксплуатации.

Утопленное окно на мансарде

Утопленные окна обычно устанавливают для обеспечения выхода на балкон. В остальных случаях данный способ конструкции не является оптимальным по следующим причинам:

• Это решение не допускает достаточного поступления света;
• Глубокие тени, возникающие при этом, могут быть утомительными для глаз;
• Уменьшается полезная площадь помещения.

Конструкция стропильной системы мансардной крыши

Мансардная крыша предоставляет возможность создать дополнительное полезное пространство при относительно малых финансовых затратах, что объясняет ее популярность. Что же такое мансарда?

Манса́рда (от фр. mansarde) — это эксплуатируемое чердачное пространство, как жилое, так и нежилое, которое образуется на последнем этаже здания или части здания с мансардной крышей.

Википедия

https://ru.wikipedia.org/wiki/Мансарда

Мансарда располагается в пределах несущих стен здания и поддерживается ими через мауэрлат, горизонтальные балки (затяжки) и стропила. Чем больше чердачное пространство, тем больше его полезный объем, который можно увеличить, повышая угол наклона скатов, а это требует более сложной стропильной системы. Расположение стропил мансардной крыши зависит от конструкции, которая может быть разных типов, например:

1. Шатровая или пирамидальная конструкция, которая дает минимальное объем подкровельного пространства.

Скаты шатровой конструкции опираются на боковые стропила и центральную стойку, поэтому объем подкровельного пространства здесь минимален.

Стропила вальмовой крыши образуют два треугольных и два трапециевидных ската.

Многощипцовая крыша позволяет организовать полноценный мансардный этаж.

Двускатная крыша требует наименьших трудозатрат на рабочие процессы и соответственно небольшого расхода строительных материалов.

Ломаная крыша — это оптимальное решение по соотношению затрат на строительство к объему полезного пространства мансарды.

Стропила должны выдерживать постоянные нагрузки, возникающие от веса конструктивных элементов, утеплителя и кровельного покрытия. Также существуют переменные нагрузки, зависящие от силы ветра и массы снега на крыше. Выбор сечения несущих элементов и методов их соединения должен обеспечивать создание максимально прочной и жесткой конструкции, которая сможет равномерно распределять нагрузки на стены здания.

В зависимости от ширины здания используются различные виды мансардных моделей стропильных систем, которые поделяют на висячие, наслонные и комбинированные системы.

1. Висячие стропила не имеют промежуточных опор и опираются на стены здания через мауэрлат и затяжку, образуя конек в их верхней части. При таком соединении распирающее давление на стены дома снижается с помощью ригелей, стоек и подкосов. Эта система обычно применяется для зданий шириной не более 6 м.

Узлы стропильной системы мансардной крыши

Узлы стропильной системы крыши представляют собой соединительные места отдельных элементов в одну конструкцию, которая позволяет равномерно распределять нагрузки на стены здания. Скрепление элементов может производиться различными способами: гвоздями, саморезами или болтовым соединением с помощью деревянных планок или стальных угольников, а также через соединение в паз. При строительстве двускатной крыши используются следующие узлы:

1. Коньковый узел, который соединяет стропила между собой и коньковым прогоном.
2. Места, где ригель связывает стропила для увеличения прочности и жесткости конструкции стропильной фермы.
3. Точки крепления подкосов и стоек, которые придают дополнительные опоры стропилам.
4. Карнизный узел, где стропила связываются с затяжкой или мауэрлатом и образуют свес карниза.

Узловые соединения стропильной системы должны выполняться тщательно, обеспечивая максимально прочное соединение элементов.

Для двускатной ломаной крыши характерен узел, объединяющий верхнюю и нижнюю стропильные лаги, вертикальную стойку, ригель и прогон. Это сложное соединение требует использования врезок, болтов, стальных пластин и строительных скоб.

В наиболее сложном узле ломаной мансардной крыши соединяются пять стропильных элементов.

Наиболее сложный узел вальмовой мансардной крыши появляется в месте соединения боковых или диагональных стропильных ног с мауэрлатом. Боковые стропила в нижней части опираются на угловой брус мауэрлата и на врезанную балку; второй вариант включает установку вертикальной стойки или шпренгеля между врезанной балкой и стропильной ногой. Верхняя часть вальмовых стропил фиксируется к коньковому прогону с помощью болтов или гвоздей.

Угловые стропила вальмовой крыши испытывают наибольшие нагрузки, поэтому узел их соединения с мауэрлатом должен быть тщательно продуман.

Указанные узлы наиболее часто используются при монтаже стропильных систем различных конструкций и позволяют осуществить установку несущих элементов своими силами. Для эффективной и качественной сборки необходимы схемы и шаблоны с правильно выверенными углами соединений и врезок.

Видео: узлы стропильной системы

Расчет

1. Расстояние между стропилами определяется шириной утеплительных плит. Обычно этот параметр составляет 60 см. Наиболее популярным утеплителем является минеральная вата — упругий материал, поэтому для плотного размещения плит расстояние между стропилами должно составлять 57-58 см.
2. Ширина стропил зависит от толщины утеплителя. В большинстве регионов России для обеспечения теплоты дома толщина слоя утеплителя должна быть 200-250 мм. Учитывая необходимость создания вентиляционного зазора, минимальная ширина стропил составит 230 мм. Толщина доски не должна быть менее 50 мм.
3. Стойки и балки. Лучше всего приобрести брус размером не менее 80х80 мм. В местах с частыми сильными ветрами и обильными осадками, особенно в зимний период, предпочтительным будет использование более толстого пиломатериала размером 100х100 мм.

Зависимость полезной площади мансарды от угла наклона крыши.

Этапы монтажа

Существует две стратегии монтажа мансардной крыши. Первая стратегия предполагает, что укладка кровельного покрытия и утепление крыши происходят одновременно. Вторая стратегия — сначала монтируется кровельное покрытие, а затем укладывается теплоизоляционный слой.

Стратегия 1. Порядок работ

• С внутренней стороны, перпендикулярно стропилам, прибивается обрешетка, которая будет служить опорой для утеплителя. Вместо этой обрешетки допускается использование шнура или проволоки;
• На обрешетку укладывается утеплитель без образований щелей и с использованием смещения швов;
• Поверх утеплителя укладывается подкровельная гидроизоляционная пленка или мембрана;
• Устанавливается контробрешетка и обрешетка;
• Затем производится монтаж выбранного кровельного материала;
• С внутренней стороны устанавливается пароизоляционная пленка, все швы проклеиваются;
• После завершения всех основных работ можно приступать к внутренней отделке помещения!

Стратегия 2. Порядок работ

На первом этапе достаточно лишь закрепить слой гидроизоляции на стропилах, установить обрешетку и контробрешетку, а затем уложить выбранный кровельный материал.

В дальнейшем, в любой удобный момент, можно перейти к этапу утепления. Однако работа потребует больше времени и усилий по сравнению с вариантом с одновременной укладкой.

• Между стропилами с шагом 40-50 см закрепляются планки, чтобы удерживать утеплитель на месте;
• Затем аккуратно вставляют утеплитель в получившиеся карманы;
• Прибивается обрешетка, которая окончательно удерживает утеплитель на месте;
• Фиксируется пароизоляционная пленка, с проклейкой стыков;
• После этого можно переходить к внутренней отделке!

Этапы обустройства мансардной крыши

Совет:
Избегайте ОШИБОК в расчётах!
Чтобы быстро и точно рассчитать строительные материалы и конструкции, воспользуйтесь онлайн строительными калькуляторами.

Стропильная система состоит из следующих элементов:

• мауэрлат;
• коньковый брус;
• стропильные ноги;
• вертикальные стойки;
• наклонные подкосы.

Для увеличения надёжности каркаса крыши и обеспечения необходимой жесткости между стропилами устанавливаются подкосы, ригеля, стойки и подбалочники. Основание под кровельное покрытие может быть как разреженным, так и сплошным.

Монтаж стропильной системы мансардной двухскатной крыши — это поэтапный процесс:

1. Сначала устанавливается верхний брус, имеющий сечение 10х10 или 15х15 см. Он фиксируется к стойкам с помощью металлических скоб, специальных гвоздей или саморезов. Однако на первый брус возлагается главное назначение подстропильной рамы.
2. Монтаж мауэрлата — одного из самых важных конструктивных элементов, который воспринимает большие нагрузки за счет веса кровли и влияния осадков и ветра. Применяются доски толщиной не менее 5 см или брус с минимальным сечением 5х10 см. Перед укладкой под мауэрлатом устраивается гидроизоляционный слой, чтобы влажный воздух не проходил в конструкцию. Его фиксируют на стенах с помощью гвоздей и скоб. Кроме того, мауэрлат необходимо дополнительно привязывать к несущим стенам с помощью толстой металлической проволоки, которая была вмурована в стены в процессе их постройки.
3. Устанавливаются стропильные ноги, соблюдая промежуток между ними в диапазоне 60-200 см.
4. Сначала производится установка крайних стропил, расположенных к фронтону. Затем остальные элементы устанавливаются с использованием уровня.
5. В верхней части каркаса соединяются стропила между собой.
6. Устанавливается коньковая балка — она необходима для кровли длиной более 7 метров. Если длина крыши меньше данного параметра, этот элемент не является Pflicht.
7. Следующий этап — строительство обрешетки, укладка утеплителя и гидробарьера, а затем монтаж кровельного материала.

Как правильно сделать стропильную систему

Перед тем как произвести монтаж стропильной системы мансардной крыши, стоит ознакомиться с некоторыми важными правилами:

1. Стропила и все прочие элементы для чердачного помещения рекомендуется изготавливать из балок с минимальным сечением 10х10 см. Брус должен быть высокого качества, с не более чем тремя недостатками на один погонный метр.
2. При креплении каркасных элементов мансарды следует использовать специальные гвозди, металлические скобы и обвязку с проволоки.
3. Влажность деревянных элементов для создания крыши не должна превышать 15%.
4. Все пиломатериалы необходимо обрабатывать составами с антисептическим действием, чтобы защитить их от гниения.
5. Оптимальным выбором для строительства крыши с мансардой считается хвойная древесина, поскольку она не так чувствительна к влажному воздуху.
6. Для вертикальных стоек используются деревянные брусья сечением 10х10 см. Их устанавливают строго в вертикальной плоскости с помощью отвеса, так как по стойкам будет сделана облицовка из фанеры, гипсокартона или другого отделочного материала.
7. Перед тем как закреплять стропила мансардной крыши, следует учесть размещение окон, поскольку последующие изменения могут быть сложными.

Изготовление каркаса

Упрощенный способ, который представлен ниже, предполагает создание мансардной ломаной крыши в два заключительных этапа: сборка стропильных ферм на земле и последующий монтаж их на готовые стены брусового или бревенчатого дома. В качестве конструктивного материала используются доски сечением 15 х 5 и 10 х 5 см стандартизированной длины 6 м.

Начало сборки — формирование верхней части стропильной системы.

Пошаговая последовательность работ выглядит следующим образом:

1. Заготовьте балки нижнего пояса фермы с учетом кровельных свесов в 25—27 см с каждой стороны. Если длины бруса недостаточно, его следует удлинить с помощью накладки того же сечения, прикрепляя гвоздями.
2. Уложите балки на землю и прикрепите к ним уголки, представляющие собой вертикальные стойки, формирующие стены мансардного помещения. Установите потолочную балку и опору для конька (так называемую бабку), после чего под углы каркаса приставьте два элемента висячих стропил для разметки, как видно на фото.
3. Отрежьте элементы под нужный размер и закрепите их. Из оставшихся частей древесины выполните наслонные (нижние) стропильные ноги и прикрепите их к каркасу. Ферма готова.
4. Изготовьте остальные фермы аналогичным образом.

Совет. На лицевых фронтонах желательно предусмотреть окна или двери на балкон. Стойки и пояса для их монтажа также удобно делать на земле, так как их обшивка вагонкой также подпадает под данное правило.

Как быстро и аккуратно собрать стропила для мансарды, можно увидеть в следующем видеоролике:

Готовые каркасы поднимают на стены и последовательно закрепляют на своих местах, начиная с первого фронтона. Для предотвращения падения устанавливаются распорки, и они прибиваются к стенам бревенчатого дома. Вторая и последующие фермы выставляются в проектное положение и соединяются между собой с помощью досок.

После установки стропила к стенам они должны быть закреплены следующим образом:

• с помощью скоб ко второму сверху венцу бревен или брусьев;
• на стальных уголках и оцинкованных саморезах, как изображено на фото.

Примечание. Установка стропил на кирпичные и другие капитальные стены выполняется с помощью мауэрлата — деревянного бруса, уложенного по всему периметру здания на несущие конструкции. Мауэрлат устанавливается на шпильках или анкерных болтах, а между ним и каменной стеной устраивается гидроизоляционный слой из рубероида. Соединительный узел имеет следующий вид:

Следующий шаг — укладка поверх стропильной системы диффузионной мембраны — пленки, защищающей от ветра и осадков, однако пропускающей наружу водяные пары из утеплителя. Раскатайте в нижней части крыши первое полотно и прикрепите его к доскам с помощью степлера, следующее полотно укладывайте с нахлестом 10-15 см. Когда вся кровля перекрыта, прибивайте доски обрешетки. Более подробно процесс монтажа представлен в видео:

Утепление мансарды

Поскольку мансардное помещение планируется как жилое, его требуется тщательно утеплить. Из всех теплоизоляционных материалов, способных работать в тандеме с деревом, минеральная вата – наилучший вариант, так как она обеспечивает хорошую влагопроницаемость и дает возможность «дышать» древесине. Толщина слоя должна составлять не менее 150 мм, в северных регионах – до 300 мм. Утепление следует выполнять в такой последовательности:

1. Нарезать плиты минеральной ваты и аккуратно вставить их между стропилами;
2. Для обустройства фронтонов прибить дополнительные стойки и аналогичным образом укладывать между ними утеплитель;
3. Если ширины стропильных ног недостаточно для достижения нужной толщины теплоизоляции, после укладки первого слоя прибиваем горизонтальные бруски контробрешетки, а между ними укладываем плиты второго слоя;
4. Закрыть утеплитель изнутри пароизоляционной пленкой, укладывая ее с нахлестом 15 см и проклеивая стыки алюминиевым скотчем;
5. Прибить сверху планки обрешетки для последующей облицовки гипсокартоном или другим отделочным материалом.

Важный момент. При закладке утеплителя необходимо следить за тем, чтобы между ним и ветрозащитной мембраной оставался вентиляционный зазор в 3-5 см. Это пространство будет служить для удаления влаги, образующейся в минеральной вате из-за образования точки росы.

Наглядно процесс теплоизоляции мансарды представлен в очередном видео: