Как рассчитать и сделать мансардную крышу своими руками

В этой статье мы расскажем о том, какие типы конструкций существуют, и о том, как правильно построить мансардную крышу с двумя скатами. Работы по возведению мансардных крыш, конечно же, проще всего доверить компании, специализирующейся на строительстве такого рода.

Конструктивные особенности

Конструкция полувальмовой крыши не назовешь простой ни в проектировании, ни в монтаже своими руками, так как она является коктейлем положительных качеств простой двухскатной и вальмовой, шатровой кровли. Если говорить о внешнем виде, то по форме фронтонов она напоминает трапецию, которая образовывается за счет вальмовых элементов, отсекающий вершину треугольника. Благодаря своему строению полувальмовая двухскатная крыша имеет ряд преимуществ:

  1. Обтекаемая форма. Благодаря отсутствию острых углов, полувальмовая крыша имеет превосходную сопротивляемость ветровой нагрузке, что существенный плюс в регионах с постоянными сильными ветрами, при строительстве на открытой местности, в горных регионах.
  2. Рациональное использование чердачного пространства. Каркас полувальмовой крыши позволяет оборудовать просторное хозяйственное помещение для сезонного хранения вещей или даже жилую комнату, не уступающую по комфорту первому этажу.
  3. Высокая вариабельность. Изменяя угол наклона скатов, архитекторы создают кровли с уникальным дизайном, адаптированные к условиям практически любого региона нашей страны.
  4. Оригинальный облик. Там, где преобладают в основном треугольные двухскатные, полувальмовая крыша на их фоне выглядит, как новое слово в частном строительстве.

Базовые элементы конструкции

Ломаная крыша, напоминающая по форме пятиугольник с верхней точкой на коньке, визуально разделяется на верхнюю и нижнюю часть. В верхней части уклон скатов более пологий, он составляет не более 20-300, а в нижней — более крутой, в пределах 50-60 градусов. Для ее сборки используется смешанная стропильная система, состоящая из висячих и наслонных стропильных ног.

Чтобы сформировать необходимую геометрию скатов, придать конструкции жесткость, используется большое количество элементов, в виду чего ломаная крыша имеет внушительный вес. Основными составными частями кровли являются стропила, мауэрлат, балки перекрытий, а дополнительными — стойки, бабка, подкосы, затяжки. Все они выполняются из твердой древесины хвойных пород, предварительно обработанной антипиреном, антисептиком.

Правила установки мауэрлата

Перед тем как сделать ломаную крышу, нужно согласно строительным нормам заложить мауэрлат. Чем больше площадь кровли, чем больше ее вес, тем толще должен быть брус. Если для небольших строений вполне достаточно материала сечением 100х100 мм, то для домов большого метража используется брус 200х200 мм.

Перед установкой проводится гидроизоляция места крепления, для этого укладывается сложенный вдвое рубероид или несколько слоев пленки. Способ монтажа мауэрлата зависит от материала, из которого строится дом. Чаще всего его устанавливают на блочную бетонную стяжку с использованием металлических шпилек.

Чтобы прочность мауэрлата ломаной крыши не потерялась, в нем нужно делать как можно меньше отверстий. А расположение шпилек следует рассчитать таким образом, чтобы они не находились между стропильными ногами, а не под ними. В противном случае, отверстия врезки будут располагаться слишком близко друг от друга, что может привести к появлению трещин, а также полному приведению мауэрлата в негодность.

Последовательность сборки стропильной системы

Многие инструкции о том, как сделать ломаную крышу не слишком подробно описывают процесс сборки стропильной системы, строительство которого происходит следующим образом:

Дополнительная теплоизоляция

Базовые элементы конструкции

Так как мансардное помещение под ломаной крышей используется в жилых целях, необходимо в обязательном порядке утеплить. Специалисты рекомендуют использовать минеральную вату на базальтовой основе в виде рулонов или же плит.

Для средней полосы России достаточно слоя утеплителя равного 150 мм. Также потребуется пароизоляционная пленка, влагозащитная мембрана и каркас, на котором все это будет крепится.

Базовые элементы конструкции

На внутренней стороне скатов налаживается контр-обрешетка. Для это используется доска, ширина которой на пару сантиметров больше, чем толщина утеплителя, так как утеплитель ни в коем случае нельзя утрамбовывать.

То есть для слоя минеральной ваты в 150 мм, подойдет доска 50х200 мм. Этот зазор также необходим для циркуляции воздуха, обеспечивающей естественную вентиляцию. Утеплитель укладывается враспор между брусьями контр-обрешетки, а внутри зашивается выбранным материалом.

Ломаная крыша: стропильная система

Общие характеристики

Ломаная крыша: стропильная система

Основа любой крыши, ломаной в том числе – стропильная система. От ее грамотного устройства зависит долговечность, надежность, безопасность не только внешнего кровельного пирога, но и внутренней отделки жилого мансардного помещения.

Ломаная крыша: стропильная система

Итак, стропильная конструкция состоит из таких элементов и деталей:

  • стропильные фермы – бывают висячими и наклонными;
  • мауэрлат –деревянный брус/бревно, укладываемый по периметру наружной стены, выполняет функцию нижней опоры для стропильной системы;
  • прогоны боковые;
  • прогоны коньковые;
  • дополнительные детали – связи диагональные, подкосы, распорки.
Ломаная крыша: стропильная система

Внимание! Ломаная стропильная ферма должна быть рассчитана на нагрузку не менее 200 кг/м. кв. Хотя, точный показатель всегда рассчитывается индивидуально, в первую очередь, с учетом конкретных климатических условий. При этом важно, чтобы стропила имели запас прочности, это позволит крыше эффективно противостояли ветровым и снеговым нагрузкам.

Читайте также:  Правила и способы утепления мансарды изнутри своими руками

Проектирование стропильной системы

Ломаная крыша: стропильная система
  • Первоначально нужно определиться со схемой ломанной крыши – на этом этапе определяется формат устройства стропильных ног и их тип. К примеру, отдается предпочтение висячей ферме или наклонной. В первом случае, речь идет о создании единой цельной жестко связанной между собой системы. А формирование наклонной модификации – упор стропил на боковые стены или другие опоры. В любой из названных систем, при необходимости используются дополнительные усиливающие элементы.
  • Второй этап. Расчет площади кровельного пирога. Здесь все сравнительно просто: предварительно измеряется ширина и длина каждого ската. Затем путем обычных математических расчетов, к примеру, умножением ширины на высоту, а также с применением теоремы Пифагора, высчитывается площадь всех скатов, а затем полученные величина складываются . Далее, определившись с величиной нахлестов, размер которых указывает производитель кровельного материала, рассчитывается количество гидроизолятора, теплоизолятора, внешнего кровельного покрытия.
  • Третий этап – расчеты нагрузок. Здесь, также ключевой акцент сделан на величине предполагаемых нагрузок. От них зависят эксплуатационные качества материала, размер сечения, величина пролетов. Также, важным моментом является формирование, так называемого «запаса прочности». Для чего, полученный расчетным путем, результат, умножается на повышающие коэффициенты, выбираемые из диапазона величин – 1,5-3. Для расчета нагрузок мы рекомендуем воспользоваться одни из онлайн калькуляторов, которые имеются в сети интернет в свободном доступе.

Таблица 1 Поправочный коэффициент при расчете ветровой нагрузки

Ломаная крыша: стропильная система
Высота, м А Б В
до 5 0.5 0.4
10 1 0.4
20

А – побережья водных объектов, степи, тундра, лесостепи, степи

Ломаная крыша: стропильная система

Б – город, лесные массивы и другие территории, которых имеются препятствия высотой от 10 м;

В – город с плотной застройкой при высоте объектов от 25 м.

Ломаная крыша: стропильная система

Таблица 2 Вес слоя снега из расчета на 1 кв. м

Снеговые районы РФ 1 2 3 4 5 6 7 8
кПа 0.8 1.2 1.8 2.4 3.2 4 4.8 5.6
кг/ 80 120 180 240 320 400 480 560
Ломаная крыша: стропильная система

Важно! Если расчет ведется для стропильной системы под тяжеловесную керамическую черепицу, то в качестве стропил нужно использовать брус сечением не менее 70 мм х150 мм. А оптимальный шаг стропильных ног – 0,5 м.

  • Четвертый этап. Непосредственное проектирование стропильной системы. Особенностью такой конструкции является наличие и верхних, и нижних стропил. Причем нижние имеют более крутой угол – от 60°, чем верхние – 30°. Именно такой поход обеспечивает достаточную высоту потолков на чердаке. Определяется количество стропильных элементов и дополнительных деталей.
Ломаная крыша: стропильная система

Внимание! Если угол ската больше 60°, то рассчитывая прочностные параметры крыши, снеговыми нагрузками можно пренебречь, в силу того, что они попросту отсутствуют.

Ломаная крыша: стропильная система

Особенности подготовки основы для кровли различного типа

Шаг обрешетки под металлочерепицу должен соответствовать ширине одного листа. Под мягкую кровлю укладывается листовой материал. Как правило, для этого применяется водостойкое ДСП.

Использовать сплошной настил из досок не рекомендуется, поскольку их размеры и форма могут значительно меняться от уровня влажности воздуха, что может привести к преждевременному разрушению мягкой черепицы на швах. Использование толстой фанеры также не рекомендовано. Она менее долговечна, чем хорошая ДСП, и не позволяет пользоваться гвоздями.

Материалы каркаса

Для построения каркаса крыши используют только хвойные породы дерева. Брус и доски из хвойных пород очень прочные, упругие, практически не впитывают влагу, не подвержены гниению и не по вкусу жукам-древоедам. Для повышения пожаробезопасности крыши дерево следует обработать соответствующими огнезащитными средствами (специальным лаком ОЗЛ-СК, краской ВД-545 по дереву и антипиренами или биопиренами).

Как сделать крышу дома своими руками:материалы для каркаса

Размеры бруса и доски для различных элементов каркаса двускатной крыши

Минимальное сечение бруса и досок для элементов каркаса определяем по таблице ниже.

Как сделать крышу дома своими руками:как определить сечение досок и бруса

Сечение стропил зависит от шага и максимальной длины стропильной ноги.

Как сделать крышу дома своими руками:как определить сечение стропил

Инструменты и приспособления

Для возведения двускатной крыши своими руками потребуется такой инструмент:

  • топор;
  • молоток;
  • пила универсальная или поперечного пиления;
  • рожковый ключ нужного размера под гайки и стягивающие шпильки;
  • плоскогубцы;
  • строительный степлер;
  • шуруповерт;
  • гвоздодер;
  • дрель.
Читайте также:  Все узлы/результат кластеризации/навес из профильной трубы

Как построить крышу дома своими руками: инструмент

Обычно используется ручной инструмент, но применение вместо него электрического ускорит работу и упростит задачу. Очень полезно иметь под рукой отвес и водяной уровень. Роль отвеса может играть любой небольшой грузик на шпагате. Вместо водяного уровня можно использовать ватерпас, но это менее удобно, и точность установки горизонтали на протяженных участках – гораздо ниже.

Кроме, собственно, инструмента потребуются также такие приспособления:

  • лестница или стремянка;
  • лебедка, самодельный или разборный помост.

Как построить крышу дома своими руками: стремянка

Немного о безопасности

Если высота места работ превышает три человеческих роста, обязательно нужно позаботиться о своей безопасности перед тем как построить крышу. Все конструктивные элементы крыши имеют немалый вес и в сочетании с высотой представляют потенциальную опасность для человека.

Как построить крышу дома своими руками: безопасная работа

При поднятии деревянного бруса, досок, готовых стропильных конструкций с земли наверх нужно использовать лебедку, а не тянуть их руками. Во время настила кровли обязательно пользоваться страховочными веревками или канатами, надежно закрепленными к прочному основанию. На месте строительства обязательно должна иметься аптечка.

Расчеты, которые нам понадобятся при строительстве

Приступая к вычислениям, помните: большой угол наклона предполагает значительное уменьшение площади скатов. Это, в свою очередь, сводит к минимуму сопротивляемость крыши к ветровым нагрузкам. При сильных порывах кровля может быть подвержена значительным повреждениям. Поэтому так важно соблюсти баланс между желаемой высотой крыши и ее способностью выдерживать нагрузки.

Уклон скатов

Регионы с сильными ветрами требуют небольшого наклона кровли: 15-20°. Угол в 35-40° подойдет для местности с умеренными ветрами. В регионах, где выпадает значительное количество снега, требуется больший наклон – оптимально будет от 45°. Полные данные о снеговых и ветровых районах содержатся в СНиП , пункты 5 и 6. Там же указаны условия расчетов нагрузок на мансардную крышу: чертежи нужно будет делать опираясь на них.

Рассчитывать угол будем по следующей формуле: SinA=a/b, где a – это 1/2 ширины фронтона, а b – требуемая высота в коньке. Значит, если ширина у нас 6 м, а высота нужна 2,5м, то расчет выглядит следующим образом: SinA=3/ Получаем SinA= Теперь нам понадобится таблица Брадиса. Получаем 54°

Расчеты, которые нам понадобятся при строительстве

Расчет площади крыши

На основе информации, приведенной выше, необходимо рассчитать и спроектировать стропильную систему, на которую будет опираться крыша. Далее, чтобы определиться с количеством кровельного материала и мансардных окон, нам необходимо сделать расчет мансардной крыши, а точнее, ее площади.

Вариант размеров мансарды под двускатной крышей

Длина дома пусть будет 8м, стропильная нога – 3,68м, а свесы – по 0,5 метров, как боковые, так и фронтальные. При вычислениях не нужно учитывать дымоходы, воздуховоды, мансардные и слуховые окна.

Вычислительная формула выглядит так: S= Lcd х Lbd.

Здесь Lcd  – это длина дома плюс скаты фронтонов, а Lbd – длина одной стропильной ноги плюс боковой свес. Значит S=(8+0,5+0,5)х(3,68+0,5). Согласно этим расчетам площадь одного ската получается 37,6м2. Вся крыша, соответственно – 37,6х2=75,2м2

Выбор кровельного материала и расчет его количества

Выбор кровельного материала зависит от величины уклона скатов. В силу некоторых технических и физических особенностей каждый материал требует определенного градуса наклона. Необходимые данные для выбора кровли приведены в следующей таблице:

Расчеты, которые нам понадобятся при строительстве

Таблица соответствия видов материалов уклону скатов

Теперь о подсчете количества нужного материала. Он делается на основе параметров стропильной системы, как то: ширина, толщина стропил и расстояние между ними. Также учитываются аналогичные сведения, касающиеся обрешетки, размер свесов и листов покрытия. Чтобы не биться над формулами, можно воспользоваться вот таким онлайн калькулятором:

Определение конструктивных размеров

Длину стропильных брусьев можно определить без вычислений. Для этого:

  • В центре фронтальной стены вертикально устанавливают временную опору с привязанным шпагатом на предполагаемой высоте конька крыши;
  • Шпагат отводят к углу дома, таким образом, определяя величину ската крыши. Добавляют к этой величине 60 см на карнизный свес и получают размер стропильной балки.

Расчетные размеры висячей стропильной конструкции двухскатной крыши для дома с шириной 6 м указаны на чертеже.

расстояние

    • между опорами. Для небольшого загородного дома

оптимальный шаг

    . Если длина дома — 8 м, то количество арочных конструкций составит:

8/1 1 = 9, а расстояние между ними: 8/9 = 0,9 м.

Выбор материала

Традиционно считалось, что для возведения крыши необходимо выбирать аналогичные материалы, что и для дома. Но на сегодняшний день строители предлагают современные решения.

  • Для возведения мансарды лучше всего подходят хвойные породы деревьев. Они отличаются большей прочностью и надежностью, что позволяет выдержать нагрузку. Поверхность материала не должна иметь сучков, трещин, сколов и следов повреждений.
  • От металлических и железобетонных элементов лучше отказаться, чтобы уменьшить нагрузку на перекрытия и фундамент. Чем меньше вес крови, тем надежнее конструкция.
  • Все строительные материалы должны иметь подходящий уровень влажности. Для древесины оптимальным уровнем считается 18–22%.
  • Помимо древесины, понадобятся металлические крепежные элементы для соединения стропил, изоляционных и кровельных материалов.
Читайте также:  Как построить односкатную крышу на бане своими руками

Для строительства ломаной крыши следует использовать следующие материалы:

  • брус с сечением 90х140 или 140х140 мм для мауэрлата;
  • подстропильные балки;
  • балки для усиления потолка;
  • доски для напольного покрытия;
  • стойки для внутренних стен помещения;
  • конек для крыши и стойки;
  • доска необрезная для кровли для теплоизоляции и обрешетки;
  • стропила для скатов 40х100 мм;
  • материалы для гидроизоляции, пароизоляции и теплоизоляции кровли;
  • кровельные материалы;
  • отделочные материалы для стен и потолка;
  • крепежные элементы: металлические скобы, уголки, болты, гвоздки и саморезы.

Настил кровли

Последовательность кровельных работ на ломаной крыше определяется прежде всего выбранным материалом. Поговорим о монтаже металлочерепицы, так как она является наиболее популярной в частном строительстве. Для укладки необходим мощный шуруповерт, инструмент пригодный для резки металла, молоток, рулетка, маркер, оцинкованные саморезы с каучуковой головкой. Сначала производят раскрой листов металлочерепицы, а затем монтаж, начиная с конька.

Важно! Саморезы должны ввинчиваться в нижней части волны рисунка. В противном случае, лист деформируется, крепление выходит непрочным, из-за чего в ветряную погоду крыша будет «гудеть».

Настил металлочерепицы

Настил кровли
  • Помимо кровельного материала ломаную крышу необходимо оснастить другими важными элементами: коньковой доской, снегозадержателем.
  • Конек устанавливается с нахлестом 10 сантиметров на металлочерепицу на обоих скатах.

Снегозадержатели служат для того, чтобы предотвратить сход снега, он представляет собой небольшой карниз. Их закрепляют на небольшом расстоянии от окончания скатов на саморезы с учетом того, что снегозадержатели должны выдерживать большую нагрузку, особенно в снегопады.

Ломаная крыша своими руками, позволит не просто сэкономить на оплате труда бригады рабочих, но даст уверенность, что процессы были выполнены правильно, так как строительство велось с соблюдением технологии.

Полувальмовая конструкция

Одной из многих конструкций в проекте домом с ломаной крышей является сложная каркасная система. Она немного отличается от обычной двухскатной крыши. Различие состоит в двух дополнительных скатах, которые перекрывают мансардное помещение с фронтальной части дома. Полувальмовые строения имеют ломаную конструкцию в том случае, когда фронтальный скат используется в качестве стены помещения мансарды с окном.

Разница полувальмовой ломаной крыши в конструкции стропильного каркаса. В этом случае мауэрлат дома устанавливается на выпуск с обеих сторон не менее чем на 100 см. Боковые балки стропила устанавливаются на концах мауэрлата не до конька крыши, а только до основания верхнего прогона перекрытия мансардного помещения, который тоже ставится на такой же выпуск, как и мауэрлат. На каждой стороне от конца бокового полустропила устанавливается короткая балка для полувальмового бокового ската, которая нижним концом укрепляется к крайнему стропилу и прогону, а верхним — к коньку главного ската.

Устройство и конструкция ломаной мансардной крыши

Для сооружения крыши на мансардном этаже чаще всего применяют двускатную ломаную конструкцию.

Она проста в монтаже и дает много дополнительного пространства в комнате.

В такой конструкции верхняя часть скатов более пологая: примерно 25 – 30 о , а нижняя — более крутая: около 65 – 80 о .

Для сооружения такой конструкции используются более массивные стропила.

В ломаных конструкциях стропила и стойки обрезают под углом так, чтобы места соединения состыковывались.

Места соединения укрепляют фанерными косынками толщиной 2 см.

Ширина ломаной крыши в среднем составляет 6 м.

Если ширина превышает данный размер, устанавливается дополнительная поперечная опора сечением 90 × 140.

Окна мансардного этажа располагают на фронтонной части.

Конструкция позволяет устанавливать балкон.

Трехскатная ломаная крыша состоит из трех скатов с изломами и четвертой глухой стены.

Такую конструкцию используют, когда глухая стена мансардного этажа сопрягается с другой частью строения.

Четырехскатная ломаная крыша имеет со всех сторон изломы.

Такая конструкция достаточно сложна в реализации, но имеет наименьший вес.