Как производится расчет мансардной крыши с помощью онлайн калькулятора

Как производится расчет мансардной крыши с помощью онлайн калькулятора

22.03.2017 4,540 Просмотров

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 проекте и докупка материала способны превратить подкровельную часть дома в чудесную мансарду с балконом и прекрасной отделкой.

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.

Общая характеристика и обзор стропильных систем

Различают следующие виды конструкций:

• односкатные, стропила которых смотрятся как балки с опорой на стены дома. При равной высоте стен получается плоская крыша, а при разной – наклонный скат;
• в двухскатных стропильных системах соединение стропил, образующих 2 ската, производится под определенным углом. Одной из их разновидностей является ломаная крыша, наиболее часто используемая для мансардной кровли: излом позволяет получить больше пространства;
• полувальмовые (трехскатные) имеют наиболее представительный вид и состоят из треугольного и двух трапециевидных скатов. Их монтаж – дело довольно сложное;
• вальмовые (четырехскатные) – наиболее устойчивы и хорошо сохраняют тепло. В распространенном исполнении состоят из 2 скатов в форме трапеции и 2 вальм в торцах здания. К данному типу относятся и шатровые крыши;
• различают также чердачные, бесчердачные крыши и кровли для мансарды;
• мансардные конструкции имеют свои особенности.

Монтаж стропильной системы мансардной крыши

После завершения всех подготовительных работ, наступает самый важный и ответственный этап. Строительство стропильной системы мансардной крыши должно проводиться со строгим соблюдением всех технологических этапов. Поверхность будет нести серьезные нагрузки, после выпадения снега или при сильном ветре, поэтому не допускайте хотя бы малейшего отклонения в конструкции.

Различные конструкции мансардных крыш и их стропильные системы подразумевают использование разных материалов. Внимательно ознакомьтесь с рекомендациями производителя перед применением.

Монтаж стропильной системы мансардной крыши начинается с установки опор, которые впоследствии будут нести всю нагрузку. Если ваш дом не позволяет устанавливать тяжелые конструкции, то не пытайтесь сделать стены мансарды из кирпича, лучше применить «сэндвичную» систему. Применение легких материалов, позволит использовать и более легкие опоры, что даст вам возможность выбрать более выгодные конструкции вашего помещения.

Базовые конструктивные детали стропильной системы

Основой стропильной системы служит мауэрлат, который соединяет кровельную конструкцию со стенами дома. Функциональный элемент формируется из бруса квадратного сечения. Мауэрлат отвечает за равномерное распределение нагрузки. К нему крепится каркас мансардной крыши из стропильных балок. Для его монтажа подбираются пиломатериалы, способные выдержать вес кровельного пирога. Под углом устанавливаются прогоны, поддерживающие стропильные ноги. Опору для бруса обеспечивают вертикальные стойки системы.

Устройство стропильной системы мансардной крыши

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

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

Варианты исполнения мансардной крыши

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

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

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

Обратите внимание: если лежень укладывается на перекрытие из бетона, столбик или капитальную стену из штучного строительного материала, под него необходимо подстелить рулонный битумный гидроизоляционный материал.

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

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

Конструкция стропильной системы мансардной крыши

Стропила для мансарды бывают двух видов.

Типы стропильных систем

• Висячие, имеют две опоры, скажем, стены, колонны и т. п. Они одновременно работают на изгиб и на сжатие, передавая таким образом несущим стенам горизонтальные усилия. Самые простые висячие стропильные фермы состоят непосредственно из стропилин и нижнего пояса – затяжки (ригеля), опирающегося на мауэрлат. Такая система оправдывает себя, если опорные стены друг от друга отстоят не больше 6–6,5 м.
• Наслонные стропила имеют по центру дополнительную опору, к примеру, внутреннюю стену или колонну, поэтому они работают только на изгиб. Такая конструкция снижает нагрузки, под воздействием которых находятся несущие стены. Наслонная несущая система может перекрывать расстояние до 10 м, а при установке дополнительных прогонов и стоек – до 16 м.
• Несущая система мансардного этажа нередко включает эти оба типа

Простейшая стропильная система мансарды

Как видно из верхнего рисунка, в несущую систему мансардной крыши входят нижние стропильные ноги (наклонные), верхние (висячие) стропила, вертикальные стойки, связующая горизонтальная перекладина и коньковый брус. Для небольшой мансарды наличие конькового бруса необязательно. Его вполне можно заменить сплошной обрешеткой, которая создает диафрагму жесткости.

Как известно, самой жесткой фигурой в геометрии является треугольник, поэтому коньковые и боковые фермы, выполненные в треугольной форме, способны обеспечить жесткость системы в двух направлениях – боковом и вертикальном.

Конструкция несущей системы для мансарды

Что же касается объемной жесткости, то для этого устанавливают подкосы, также образующие треугольник вместе с вертикальными стойками.

Материалы в конструкции стропил для мансарды

Наиболее популярными материалами для мансардной стропильной системы являются древесина и металл.

Как правило, систему собирают из массива древесины таких пород, как сосна и ель. Брусья и доски в обязательном порядке проходят обработку антисептиками и антипиренами, которые защищают их от грибка, плесени, насекомых и огня.

Нередко для этих целей используют клееный брус, который имеет определенные преимущества перед обычным:

• он более прочный и легкий;
• позволяет увеличить расстояние между стропилами мансардной крыши без потери жесткости;
• не требует дополнительной пропитки.

Металлические стропила мансардных крыш

Для придания особой прочности мансардной конструкции применяют стальные тонкостенные конструкции. Они отличаются долговечностью, выносливостью и простотой в сборке, огнестойкие, но, к сожалению, стоят значительно больше деревянных.

На заметку: поскольку ЛСТК собирают, используя болты и заклепки, такие конструкции можно при необходимости разбирать и переделывать, заменять любую деталь или перестраивать всю крышу.

Как рассчитать мансардную крышу на этапе проекта ↑

Необходимо учитывать, что стропильная система мансардной крыши – это достаточно сложная конструкция, поэтому перед началом строительных работ необходимо провести целый ряд сложных расчетов на внешнюю нагрузку (с учетом дождя, ветра, снега), после чего составить поэтапный проект монтажа. Кроме того, грамотное устройство требует соблюдения всех существующих технологических условий и норм.

Прежде всего, на бумажном носителе или на компьютере необходимо нарисовать, используя специальное программное обеспечение, стопу строения (в обязательном порядке соблюдая масштаб). Затем рисуется будущая кровля (в масштабе), после чего уточняется высота конструкции, углы наклона ее скатов, расположение и величина проемов для окон.

После определения с типом конструкции мансарды, прежде чем перейти к строительным работам потребуется рассчитать отдельные элементы. Также понадобится выбрать схему опор всей стропильной системы . Она бывает двух видов: висячая, когда основной упор делается на стены постройки, и наслонные. Последние упираются на установленные в несколько рядов вертикальных балок. Такой вариант более предпочтительный, особенно для крыш с мансардой полувальмого типа.

Расчет можно провести по формулам, позволяющим прикинуть степень нагрузок на конкретную кровлю. После этого можно более точно подобрать необходимое сечение для деталей стропильного каркаса.

Снеговые нагрузки на данную крышу считают по формуле:

S – Это искомая снеговая нагрузка на конструкции. Sg – вес конкретного покрова снега на площади в 1м² (эти данные есть в нормативной документации СНиП в пункте «Стропильные системы»). µ – коэффициент, который берется, зависимо от угла наклона кровли (1 – для плоской кровли с уклоном в 25 градусов, или 0,7 – при склоне от 25 до 60°)

W – ветровая нагрузка на конструкцию мансарды. Wo – нормы по ветровой нагрузке (определяют по таблице в СНиПе раздел «Стропильные системы»). K – коэффициент колебаний ветровой нагрузки формирующийся зависимо от высоты дома, а также характера местности, где он построен. Конкретно его можно определить по таблице.

Получив необходимые данные можно покупать материалы и приступать к сборке стропильной конструкции.

Приступать к монтажу стропильной системы можно только после того, как окончательно определены все размеры.

Расчет элементов стропильной системы

По строительным нормам помещение называют жилым, если высота от пола до конька не менее 2,5 м и присутствуют источники естественного света, то есть окна. Потому, главный параметр мансардной крыши, который необходимо рассчитать – угол наклона ее скатов. Загвоздка в том, что, если заложить небольшой уклон, то высота потолков в мансарде будет ниже дозволенной правилами. А, если сделать крытые скаты, крыша получится очень тяжелой, дорогой и неустойчивой. Поэтому используется ломанный тип крыши, скаты которой меняют уклон, ее верхние стропила имеют острый угол 30 градусов, а нижние – 60 градусов.

Важный этап проектирования мансардной крыши – расчет величины сечения элементов стропильной системы. Проще всего узнать рекомендованный размер в справочных таблица с рассчитанными значениями, которые учитывают длину, расстояние между соседними элементами, вид и качество материала. Однако, если крыша нестандартного размера необходимо выполнить расчет, основанный на вычислении суммарной нагрузки от веса кровли, которая ложится на стропильную систему. Схема расчета также учитывает временные нагрузки в виде массы выпавшего снега, которые отражаются в климатическом коэффициенте, характеризующим характер погоды в месте строительства.

Для создания стропильной системы мансардной крыши используют древесину, однако не во всех случаях это целесообразно, так как, чтобы стропила справлялись с нагрузкой, приходится увеличивать сечение используемых пиломатериалов, что еще больше увеличивает вес конструкции. Чтобы вырваться из этого замкнутого цикла, необходимо отказаться от дерева в пользу стропил большей прочности из металла.

Технология строительства каркаса двускатной крыши мансарды

Устройство стропильной системы мансардной крыши подбирается в зависимости от типа кровли, а также от разработанного проекта чердака. Самым простым вариантом является двускатная крыша.

Основными элементами стропильной системы двускатной мансардной крыши являются:

• детали линейного типа (колонны, балки, стержневые системы);
• элементы плоскостные (панели, плиты, настилы);
• пространственные части (своды, оболочки, объемные элементы).

Благодаря применению современных стройматериалов и методик, монтаж каркаса под кровлю можно выполнить самостоятельно. Рабочий процесс по установке стропил мансардной крыши по-другому называют стропиловкой.

Вместо подробного чертежа достаточно нарисовать упрощенный эскиз каркаса крыши, где будут указаны все параметры, необходимые для установки и сборки стропил.

Совет: древесину перед началом всех работ следует высушить.

Сначала производится разметка и монтаж мауэрлата. Он фиксируется к стенам постройки.

Перед укладкой мауэрлата под ним прокладывается гидроизоляция

Дальше производится крепление конькового бруса и монтаж стропильных ног. Устанавливаются они, как правило, с шагом в 70 см. Для ровности делаются пометки карандашом на мауэрлате.

Монтаж деревянного каркаса

На конце стропильные ноги надрезают для того, чтобы устойчиво закрепить их на мауэрлате. Для крепления могут применяться гвозди, скобы, уголки.

Фиксация бруса к мауэрлату

В месте верхнего стыка стропил их концы также подрезают под углом. Далее выполняется их затяжка. Для этого используются небольшие доски, которые соединяются со стропилами при помощи гаек, гвоздей, шпилек. При необходимости устанавливаются подкосы и распорки.

Произведение затяжки на коньке

Далее поверху стропильных ног натягивается пароизоляционная пленка и устанавливается обрешетка.

Хорошее пособие о стропильной системе мансардной крыши — видео:

Мансарда может быть построена из современных качественных материалов, иметь красивую необычную форму, но если стропильная система возведена неправильно — все работы будут сведены на нет. Поэтому так важно знать принцип устройства стропильной системы крыши, правильно осуществить расчет ее основных элементов, чтобы соорудить качественную мансардную конструкцию.