Как делать ломаную крышу. Ломаная крыша стропильная система расчет с размерами

Как делать ломаную крышу. Ломаная крыша стропильная система расчет с размерами

Ломаными крышами называют перекрытия дома, форма которых определяется значительным количеством ломаных линий. В сущности, они представляют собой усложненный вариант крыш двускатных и создаются с целью увеличения жилых пространств, которые планируются под создание мансардных помещений. Кроме того, ломаные крыши устанавливаются не только для практического использования увеличенного пространственного объема, но и для простого удовольствия, испытуемого при визуальном созерцании верхней части собственного жилища.

Одним из недостатков такой крыши является громоздкость, но если дом в целом правильно архитектурно вписать в общую картину рядом стоящих построек и правильно подобрать тон кровельного материала, то ломаная крыша будет вписываться органично.

В настоящее время, когда стоимость земли не только в черте города, но и за ее пределами стоит дорого, обустроить дополнительный этаж в собственном доме – дело целесообразное и выгодное. В помещении с высоким потолком всегда можно создать спальную комнату, рабочий кабинет, бильярдную или спортивный уголок. В любом случае способов для практичного применения дополнительного помещения можно найти много.

Безусловно, построить ломаную крышу своими руками намного сложнее, чем двускатную или шатровую. Начинать строительство нужно с расчета.

Расчет

Для любого типа крыш делается расчет, состоящий из 2-х частей. Для начала нужно рассчитать количество кровельного материала. Вторая часть расчета предназначена для определения способности нести нагрузки балками системы стропил. В первом случае, будучи подкованным человеком в области геометрии и математики, на основании известных типоразмеров кровли и габаритов крыши легко определить закупочный объем металлочерепицы. Рассчитать стропильную конструкцию на несущую способность будет значительно сложнее. Лучше доверить проектирование конструкции ломанной крыши специалисту. При составлении проекта он рассчитает:

  • сколько весит покрытие кровли;
  • какая нагрузка от покрова, образовавшегося после выпадения снега;
  • сколько весит обрешетка, которая делается из брусков разного сечения;
  • под каким углом будут наклонены скаты;
  • сколько весит гидро- и пароизоляция;
  • какая длина пролета от свеса карниза до конька;
  • сколько весит подкровельный утеплитель;
  • какой шаг установки обрешетки и стропил;
  • какую нагрузку несет конструкция из-за временного пребывания на крыше обслуживающих кровлю работников, переходных мостиков, аэраторов, ограждения, мансардных окон, вентиляторов и прочего.

Если вы самостоятельно занялись расчетом, вам понадобится помощь специалиста для проверки выбранной конструкции на прочность. Имея необходимые данные, следует воспользоваться специальной программой, разработанной для расчета системы стропил и определить жизнеспособность выбранной конструкции, исходя из параметров, характеристик и сечений деталей, подобранных для проектируемой кровли.

Чтобы ломаная крыша была надежной и долговечной, используя результаты, можно сделать необходимые поправки в технические характеристики обрешетки или стропил, а также заменить кровельный материал, выбранный раньше. Кроме того, используя возможности программы, можно внести коррективы в конфигурацию ломаной крыши в 3D проекции.

Необходимые материалы

После проделанного расчета и выбранного сечения обрешетки и стропил наступает время выбора кровельного покрытия и других материалов, необходимых для обустройства ломаной крыши. Для системы стропил, прогонов и мауэрлата, расположенного по периметру крыши, будут необходимы прочные и толстые брусья из дерева. Для стропильных ног понадобятся обрезные доски. Для обрешетки и контробрешетки под гидроизоляционную пленку, утеплитель и материал кровли, нужны будут рейки и брусья меньшего размера. Для крепления соединений понадобится толстая фанера.

Обратите внимание! Материалы должны быть изготовлены из хвойной древесины влажностью до 22% без сучков, синевы и древоточцев. Все части древесины перед монтажными работами необходимо обработать антисептиками минимум в 2 слоя для предотвращения гниения. Во время эксплуатации крыши антисептические работы нужно проводить с определенной регулярностью.

На прочность конструкции крыши влияет не только правильность установки, но и качество древесины

В дополнение к антисептикам пропитка деревянных частей конструкции проводится и антипиренами, которые противодействуют горению материала

Обработку деталей из дерева проводят на открытой площадке или в помещении с нормальной циркуляцией воздуха в перчатках и респираторе. Древесину покрывают растворами в 2 слоя при помощи распылителя или кисти. Перед выполнением дальнейших работ, раствор должен полностью высохнуть.

Кроме всего вышеупомянутого для оборудования ломаной крыши надо будет приобрести в нужном количестве кровельный материал, утеплитель, гидро- и пароизоляционные материалы. Среди крепежных деталей понадобятся гвозди и саморезы, болты и гайки, шипованные пластины из металла и другие соединительные элементы.

Монтаж ломаной крыши выполняется в определенной очередности:

  • Из картона высокой плотности делаются шаблоны нужных деталей, с помощью которых будут подрезаться деревянные элементы конструкции под определенным углом. Чтобы шаблоны вырезать как
  • Из картона высокой плотности делаются шаблоны нужных деталей, с помощью которых будут подрезаться деревянные элементы конструкции под определенным углом. Чтобы шаблоны вырезать как можно точнее, а стропила не нужно было сильно подгонять, пользуйтесь готовым чертежом крыши.
  • Приготовленные при помощи шаблона элементы поднимаются на верхнее перекрытие. К мауэрлату фиксируются боковые элементы, к которым крепятся верхние. Фиксируются секции одна с другой под нужным углом фанерными накладками.
  • К верхним секциям и частям фронтона крепится прогонный брус, после чего фиксируются брусья-раскосы.
  • Установка системы стропил заканчивается монтажом вертикальной стойки.

После возведения каркаса начинаются финишные работы:

  • Обязательным элементом возведения крыши является ее утепление. Без утеплителя мансарда в холодный период превратится в нежилое помещение, что делает проведение всех строительных работ в ненужную затею.
  • Паро- и гидроизоляция крыши проводится пленкой поверх стропил и крепится к ним строительным степлером, предпринимая усилия на предотвращение провисов. В таком случае будут отсутствовать не только протечки, но и не будет образовываться конденсат.
  • На финишном этапе выполняются кровельные работы. Сначала над гидроизоляцией монтируется обрешетка из дерева или металла, после чего на нее устанавливается кровельный материал выбранного вида. Делая обрешетку, не нужно забывать, что скаты ломаной крыши имеют разные углы.

Видео

Посмотрите видео о строительстве ломаной крыши:

Фото

  • Расчет конструкции ломаной крыши
  • Выбор материала
  • Необходимые инструменты
  • Этапы строительства каркаса ломаной кровли
  • Заключение

Что такое ломаная крыша со стропильной системой? Все знакомы с традиционной двускатной крышей, но в последнее время все больше людей при строительстве частных домов отказывается от нее, поскольку ее скаты, наклоненные под острым углом, оставляют мало пространства для мансардного этажа, да и с эстетической точки зрения она выглядит не очень хорошо. Сейчас особо популярной стала ломаная крыша, позволяющая располагать под собой помещение большой площади с относительно высоким потолком. Но ее строительство в специализированных службах может оказаться весьма дорогостоящим. Рассмотрим, как построить ломаную крышу без привлечения сторонних организаций.

Основная отличительная черта ломаной мансардной крыши — наличие стропильной системы, которая значительно облегчает монтаж кровли.
Конструкцию такой крыши можно собрать своими руками, без привлечения тяжелой техники.

Главное здесь — произвести все необходимые расчеты и замеры, а также соблюсти технологию строительства.

Расчет конструкции ломаной крыши

Для расчета ломаной кровли существует масса программ. Все, что вам нужно, — это выбрать одну из них и указать желаемые параметры будущей конструкции. Система самостоятельно определит ее жизнеспособность и подскажет, какие параметры лучше применить. Расчет количества материала следует проводить, вычисляя площадь кровли и учитывая количество балок и стропил, необходимых для сооружения конструкции.

Вернуться к оглавлению

Выбор материала

Не менее важным фактором в сооружении стропильной крыши является грамотный подбор материалов. Первым делом необходимо подобрать материалы для каркаса крыши:

  1. Для стропильной системы, мауэрлата (опорного бруса, расположенного по периметру крыши) и прогонов нам необходимы прочный, толстый деревянный брус и обрезная доска.
  2. С особой тщательностью подойдите к выбору материалов для каркаса крыши. В приоритете пиломатериалы хвойных пород зимней заготовки. Внимательно осматривайте материал на наличие брака. Не забудьте обработать антисептиком все деревянные части стропильной системы перед монтажом. Это защитит древесину от гниения и продлит срок ее службы. Состав наносим не менее чем в два слоя, используя кисть. К монтажу конструкции следует приступить после полного высыхания защитного покрытия.
  3. Для обрешетки тоже необходимо закупить брусья и рейки, но уже меньшего сечения. На них будет произведено закрепление кровельных материалов.
  4. Необходимо купить толстую фанеру для фиксации углов стыков стропил.
  5. Кровельный материал (черепица или любой другой материал на ваш выбор), гидроизоляция и пароизоляция, утеплитель, различные гвозди и саморезы.

Вернуться к оглавлению

Необходимые инструменты

Схема каркаса боковых стен ломаной крыши (1 — напольный брус; 2 — стропило; 3 — опорный брус; 4 — балка перекрытия; 5 — привальный брус).

Естественно, во время работы не обойтись без инструментов. Вам понадобятся:

  • электродрель, шуруповерт;
  • строительный уровень и отвес, рулетка, угольник;
  • топор, стамеска, долото, молоток;
  • циркулярная пила, электролобзик, ножовка;
  • плотницкий нож.

Установка боковых стропил. Для установки боковых стропил необходимо сделать шаблон, по которому осуществляется верхний запил. Нижний запил размечается по месту. Затем происходит монтаж стропила и установка заглушек для утеплителя.

Установка стропил верхних скатов. Для начала вам понадобится изготовить шаблон: берется доска размерами 25х150 см, которая крепится строго вертикально на крайнем ригеле. Далее необходимо приложить к ней небольшую доску, на которой следует разметить верхний и нижний запилы. Она послужит шаблоном для изготовления стропил, которые устанавливаются и закрепляются подкосом (во избежание падения). Потом производится монтаж остальных стропил, которые временно скрепляются дюймовой доской. Нашивание подвесок. Нашивание подвесок помогает избежать провисания ригеля при удалении временных подпорок. Установка каркаса фронтона и его обшивка.

Вернуться к оглавлению

Этапы строительства каркаса ломаной кровли

После проектировки крыши и подготовительного процесса можно приступать к строительству каркаса:

  1. Укладка и крепеж мауэрлата. Монтаж мауэрлата осуществляется по периметру дома, по внутренней стороне стен. Снаружи его рекомендуется закладывать кирпичом (из эстетических соображений). При укладке бруса необходимо следить, чтобы он не выдавался за облицовочный кирпич. Это может привести к переносу нагрузки с мауэрлата на облицовку.
  2. Схема монтаж балочных перекрытий. В первую очередь производится установка крайних балок перекрытия. Учитываем, что вылет балки перекрытия за периметр здания определит ширину карниза (обычно 40-50 см). Шаг балок берется в соответствии с будущим шагом стропил.
  3. Установка стоек. Монтаж стоек следует проводить строго вертикально, начиная с крайних элементов. Затем натягивают шнурки для того, чтобы проследить одинаковость высоты стоек, и, ориентируясь по шнуркам, устанавливают промежуточные. Для надежности установки используются временные подпорки. Высота стоек должна быть на 10 см выше чистого потолка в помещении.
  4. Укладка прогонов. На этом этапе устанавливаются остальные стойки, которые будут служить стенами для мансардного этажа, поверх стоек укладывается прогон. Для закрепления прогона на них устанавливают ригели (кровельные уголки и затяжки).
  5. Гидроизоляция. На сегодняшний день для гидроизоляции применяют так называемый кровельный пирог. Это система из нескольких слоев материала, который часто используют при строительстве крыш. Первым делом производится укладка специальной пленки, поверх которой кладется утеплитель. Поверх него кладется толь, который крепится к обрешетке дюбелями. Затем укладывается второй слой обрешетки, на которую укладывается кровельный материал.
  6. Водоотливы. После возведения крыши и укладки кровельного материала необходимо установить водоотливы. Они будут отводить воду от фундамента вашего дома, продляя срок его службы.
  7. Мансардные окна. Необходимо продумать систему естественного освещения на мансардном этаже. В этом вам помогут мансардные окна. Не рекомендуется использовать обычные стеклопакеты для установки на мансарде, так как их установка под углом влечет за собой увеличение воздействующей на них нагрузки. Особое внимание следует уделить отделке откосов. Они должны немного выступать над поверхностью крыши.

Ломаная крыша стропильная система расчет с размерами» data-essbishovercontainer=»»>

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.