Стропильная система ломаной крыши: нюансы расчетов и проектирования + примеры строительства

Расчет двускатной крыши

Проектирование и монтаж даже простой крыши лучше доверить профессионалам, это поможет избежать разочарования и переплат. Самостоятельно можно рассчитать только основные параметры, такие как площадь крыши и общий вес кровельного «пирога», а все, что касается сечения и шага стропил, количества дополнительных элементов, в общем, все, от чего зависит безопасность постройки – должно рассчитываться квалифицированным специалистом и только им! Ниже приведены лишь основные принципы расчета.

• В простейшем случае скаты имеют прямоугольную форму, а значит, площадь крыши определяется умножением длины стропила (с учетом карнизного свеса) на длину стены вдоль ската. Не забудьте умножить этот параметр на два – крыша ведь двускатная!
• Для определения общего веса кровельного «пирога» нужно суммировать удельный вес всех используемых материалов – от древесины обрешетки до конечного кровельного покрытия.
• Зная геометрические параметры «коробки» дома, а также угол наклона крыши или высоту конька, можно легко рассчитать длину стропил. К полученному значению нужно прибавить длину карнизного свеса, если он будет формироваться выступающими за плоскость стен стропилами, а не отдельными элементами – «кобылками».

При увеличении угла наклона ската растет и длина стропила. Чтобы сделать конструкцию достаточно прочной, проектировщик, скорее всего, заложит в смету пиломатериал большего сечения. При этом, чем круче крыша, тем меньше снеговая нагрузка, а значит, можно увеличить расстояние между стропилами без потери прочности. Так что увеличение сечения стропил не всегда приводит к удорожанию проекта.

Грамотно спроектированная двускатная крыша, смонтированная специалистами из качественных материалов, будет украшать ваш дом долгие годы!

Принцип устройства

Крыша, на которой размещена кукушка, имеет в своей конструкции небольшой выступ, расположенный в мансардном этаже. Как правило, в таком дополнении располагают окно, чтобы увеличить объём естественного света в комнатах. Такое название она получила, потому что по внешнему виду этот элемент напоминает часы с кукушкой.

Принцип монтажа включает в себя несколько этапов, но перед началом работ необходимо сделать замеры. Работы по устройству такой «кукушки» следует проводить внимательно, контролировать параметры конструкции — угол наклона, глубину вреза и т.д.

Этапы работ:

1. Начинают работы с установки мауэрлата. Он представляет из себя брус сечением 10х10 сантиметров, предназначенный для опоры стропильной системы.
2. Сборка и монтаж стропильной системы. Она выступает как «скелет» для кровельного покрытия. Её рассчитывают, учитывая снеговые и ветровые нагрузки, приходящиеся на крышу, а также собственный вес кровли и временные нагрузки.
3. Для того чтобы придать конструкции необходимую жёсткость, используют дополнительные крепления в виде распорок, устанавливаемых между двумя соединёнными стропильными ногами.

1. После того как монтаж стропил завершён, переходят к укладке обрешётки. Тип её определяется в соответствии с выбранным кровельным покрытием. Обрешётка может быть установлена с определённым шагом или сплошной. В качестве материала для неё используют обрезные и необрезные доски, а также листы фанеры и ОСБ-плиты.
2. Нельзя игнорировать монтаж гидро- и пароизоляции. Эти мероприятия позволят увеличить срок эксплуатации кровли.
3. Укладка теплоизоляционных материалов для мансардного этажа позволит сохранять тепло зимой и не перегреваться воздуху внутри помещения летом.
4. Укладка материала кровли. Он должен быть одинаковым для всей крыши, это обеспечит общую эстетическую привлекательность.

Функции

Перед тем, как сделать кукушку на крыше, необходимо тщательно разобраться в ее устройстве и функциях

Важно понимать, что этот элемент отнюдь не выполняет чисто декоративные задачи. Грамотно спроектированная кровля с кукушкой решает сразу несколько проблем в конструкции:

• Увеличивает полезную площадь мансардного или чердачного помещения. За счет ее монтажа можно значительно увеличить свободное пространство под кровлей, более рационально разместив туалет, кладовку или ванную комнату.
• Помогает организовать естественное освещение. Наличие естественного освещение – основное требование, которое предъявляется к жилым помещениям. Кукушка, которая заменяет собой дополнительный фронтон, помогает использовать более дешевое вертикальное остекление.
• Улучшает внешний вид дома.

Обратите внимание! Недостатками крыши с кукушкой считают достаточно высокую стоимость, складывающуюся из затрат на материалы и оплаты работы мастеров, а также более низкую устойчивость к протечкам. Схема устройства слухового окна кукушки

Схема устройства слухового окна кукушки

Создание уклона двухскатной кровли

Выбор уклона кровли зависит от региона строительства (снеговая и ветровая нагрузки), а также от типа кровельного покрытия. Функционал чердачного (мансардного) помещения также играет роль. Минимальный угол, а это 12 градусов – для необслуживаемого чердака. Максимальный – 60 градусов для всех видов конструкций.

В зависимости от кровельного материала угол наклона я выбираю следующим образом:

• обычный шифер – от 12 до 60 градусов;
• битумная черепица – от 12 и выше;
• металлочерепица – от 20 градусов;
• штучная черепица (полимерпесчаная, керамическая) – от 26 до 60 градусов;
• ондулин – от 15 градусов.

Для нормальных эксплуатационных характеристик следует принимать оптимальный угол, а это 35 – 45 градусов. В этом случае возможно устройство мансарды. Снег не будет задерживаться на крыше. Применять можно любой кровельный материал.

Формирование угла наклона провожу с помощью стропильных ног. После определения угла наклона, первую пару стропил собираю на земле и фиксирую угол при помощи ригеля. Впоследствии эта сборка может служить кондуктором (шаблоном) для сборки других пар стропильных ног.

Что такое кукушатник или скворечник?

«Кукушка» — это архитектурный элемент кровли, который представляет собой небольшой выступ, расположенный на мансардном этаже. Этот выступ имеет свою собственную стропильную систему, сопряженную с главной, а также покрывается крышей. Кукушкой такую конструкцию называют мастера из-за внешнего сходства с ходиками, из которых каждый час вылетает эта маленькая птичка. По форме крыши «кукушки» различают на следующие типы:

1. Двухскатная. При монтаже двухскатной крыши кукушка будет выглядеть как маленький дом, действительно напоминая старинные ходики.
2. Односкатная. Кукушатник с односкатной крышей выглядит попроще, чет двускатный, зато и монтируется намного проще.
3. Вальмовая. Кукушка с вальмовой крышей венчается тремя скатами, один из который напоминает козырек.
4. Арочная. Конструкция с арочной крышей часто используется при строительстве домов в стиле альпийских шале, она выглядит очень оригинально, но для ее создания используются только гибкие кровельные материалы

Что такое кукушатник либо скворечник?

«Кукушка» — это архитектурный элемент кровли, который представляет собой маленький выступ, расположенный на мансардном этаже. Данный выступ имеет собственную стропильную систему, сопряженную с основной, и покрывается крышей. Кукушкой такую конструкцию именуют мастера из-за внешнего сходства с ходиками, из которых любой час вылетает эта маленькая птичка. По форме крыши «кукушки» различают на следующие типы:

1. Двухскатная. При монтаже двухскатной крыши кукушка будет смотреться как мелкий дом, вправду напоминая старинные ходики.
2. Односкатная. Кукушатник с односкатной крышей выглядит несложнее, чет двускатный, но и монтируется существенно проще.
3. Вальмовая. Кукушка с вальмовой крышей венчается тремя скатами, один из который напоминает козырек.
4. Арочная. Конструкция с арочной крышей довольно часто употребляется при постройке домов в стиле альпийских шале, она выглядит весьма уникально, но для ее создания употребляются лишь гибкие кровельные материалы

Не забывайте, любой элемент на поверхности кровли сокращает прочность стропильной системы, и довольно часто делается обстоятельством проникновения воды вовнутрь каркаса, исходя из этого строительство крыши со сложной конструкцией лучше доверить специалистам.

Окна для мансардной крыши

Мансарда отличается от обычных помещений тем, что ее стенами является стропильный каркас, который состоит из определенных кровельных поверхностей, что наглядно показано на чертежах мансардных крыш. Это влияет и на конструкцию окна для данного помещения, которое должно хорошо пропускать естественный свет, и одновременно удерживать нагрузку в виде сильных порывов ветра или обильных атмосферных осадков. Это связано с тем, что влияние погодных условий на наклонную часть крыши намного сильнее, чем на массивные несущие элементы здания.

Окно в мансардной крыше, фото наглядно это отображают, может располагаться в плоскости крыши, наклонно или вертикально, или быть в торце мансарды. Вертикальные окна в плоскости крыши могут быть выступающими над ней (дормер), или утопленными в помещение.

При монтаже и обустройстве кровли, стоит уделить особое внимание утеплению окон чтобы избежать образования «островков холода»

Наиболее популярным и простым в установке является наклонное окно в плоскости крыши. Оно способно пропустить максимальное количество естественного дневного света. После его монтажа поверхность крыши не меняется, а остается ровной. Однако такой вариант требует создания должной гидроизоляции примыкания. Здесь следует использовать специальные модели с армированным стеклом и усиленной металлопластиковой рамой.

Площадь оконного проема подбирается пропорционально углу наклона кровли. Ширина окна должна быть подобрана таким образом, чтобы элемент вписывался в расстояние между стропилами, не нарушая целостность конструкции. Если окно будет намного шире, тогда придется установить усиленную балку, которая будет соединять разрезанные стропила для установки окна. В этом случае, если одного неширокого окна недостаточно, лучше установить два соседних нешироких элемента, что обеспечит целостность стропильного каркаса.

Для установки окна-дормер требуется усложнение геометрии крыши, а именно требуется монтаж боковых и верхних ендов с последующей их тщательной гидроизоляцией. Также усложняется укладка кровельного покрытия.

Установку и утепление мансардного окна следует проводить по инструкции, чтобы избежать конденсата и появления влажности внутри помещения

Вертикальное окно, утопленное в помещение, целесообразно устраивать лишь, когда через него будет осуществляться выход на балкон. В остальных случаях это неоправданные значительные финансовые затраты (усложнение геометрии крыши) с получением минимального эффекта (недостаточное естественное освещение).

Самым простым, практичным и дешевым вариантом является установка окна в торце крыши. Это особенно актуально для дачных домов с мансардной крышей.

Стропильная система мансардной крыши. Чертежи классического варианта

Когда возникает вопрос, как сделать мансардную крышу дома своими руками, следует выбирать наиболее простой в исполнении и практичный для дальнейшей эксплуатации вариант. Поэтому для частных домов отдается предпочтение ломаным крышам.

Данная конструкция позволяет не только создать значительное по площади мансардное помещение, но и благодаря свесам, которые опускаются довольно низко, защитить верхнюю часть стен здания и фундамент от атмосферных осадков. К тому же это хорошее решение для создания оригинального экстерьера частного дома.

Угол наклона ломаной крыши зависит от региона, климатических условий и выбора кровельного материала. Классическая ломаная мансардная крыша, чертеж которой наглядно это отображает, имеет соотношение наклона верхних скатов к плоскости пола в 30 град., а нижних – 60 град. Угол наклона боковых поверхностей может колебаться от 45 до 80 град.

Классическая схема устройства стропильной системы мансардной крыши

Взяв за основу эти данные, параметры дома, и то, что высота потолка в мансардном помещении не должна быть меньше, чем 2 м, можно выполнить расчет всех параметров. В классическом варианте можно не учитывать нагрузку на боковые поверхности от осадков, поскольку они будут удерживаться в верхней части крыши.

Расчет мансардной крыши

На специализированных сайтах можно найти чертеж ломаной мансардной крыши своими руками для небольшого дома. Его можно взять за основу для выполнения будущих расчетов, куда входит расчет мансардного помещения, нагрузок, элементов стропильной конструкции и количество строительных материалов.

Для расчета мансардной крыши можно воспользоваться многолетним опытом специалистов, которые неоднократно возводили классическую ломаную крышу и могут подсказать, какой материал необходимо использовать. Именно от этого зависят многие параметры стропильного каркаса. Расчет необходимого количества пиломатериалов для создания стропильной системы сводится к определению высоты и ширины пролетов, и соответственно количеству деревянных брусков, которое умножается на их высоты.

Точное планирование и расчет схемы строительства — залог надежности и долговечности как самой крыши, так и всего здания

От ширины утеплителя зависит шаг между стропилами, который должен быть на 3 см меньше ширины теплоизоляционного материала, чтобы снизить количество отходов и упростить его монтаж. Доски для стропильных ног также подбираются с учетом толщины утеплительного материала. В случае использования базальтовой ваты, толщиной 200-250 мм и создания требуемого вентиляционного зазора в 20-30 мм, минимальная ширина доски составляет 230 мм. Толщина стропил должна быть более 50 мм.

Для балок и стоек следует выбирать брус с параметрами 100×100 мм, что позволит создать прочную и надежную конструкцию даже для зон, находящихся в сложных погодных условиях.

Для расчета количества изоляционных и кровельных материалов используются математические формулы определения площадей геометрических фигур, из которых формируется определенный тип мансардной кровли.

Сегодня в сети Интернет можно выполнить онлайн-расчет мансардной крыши. Для начала указывается тип мансардной крыши, схема стропильной системы, утеплительный и кровельный материал и вводятся запрашиваемые геометрические параметры. Для получения более точного результата следует воспользоваться услугами специалиста, который не только выполнит расчет всех нагрузок и размеров строительных элементов, но и подскажет какой материал лучше выбрать.

Для расчета мансардной крыши и количества необходимых материалов можно воспользоваться онлайн-калькулятором в сети Интернет

Что представляет собой ендова крыши ↑

Ендова – это соединение, образующее внутренний угол между двумя плоскостями кровли. Ее функциональное назначение – отвод воды с поверхности, то есть она выполняет роль желоба, по которому стекает вода.

К устройству ендовы нужно подходить со всей ответственностью, так как на нее приходятся основные нагрузки под действием снега, здесь же собираются потоки воды во время весенних оттепелей и летних дождей. Технология устройства ендовых узлов, начиная с монтажа стропильной системы, должна отвечать определенным требованиям и правилам во избежание протечек и провисаний кровли в местах соединения скатов.

Диагональные стропильные ноги вальмовых крыш

На вальмовых крышах и крышах с ендовами необходимо устанавливать стропила направленные к углам стен (внешним или внутренним). Эти стропильные ноги называются диагональными или накосными. Диагональные стропила длиннее обычных, кроме того, на них опираются укороченные стропила скатов (стропильные полуноги), которые называются нарожниками. Поэтому накосные стропила, как правило, несут нагрузку примерно в полтора раза большую, чем обычные стропила. Длина диагональных стропил превышает стандартную длину досок, поэтому стропила делают спаренным. Спаривание накосной стропильной ноги решает сразу три задачи: во-первых, удвоенное сечение способно нести увеличенную нагрузку; во-вторых, сплачивание досок позволяет получить длинную неразрезную балку; в-третьих, спаривание стропил унифицирует типоразмер применяемых деталей. Сдваивание стропил позволяет применять для устройства накосных стропил те же доски, что и для обычных стропил. Иными словами, применение досок одной высоты для изготовления всех видов стропил упрощает конструктивные решения узлов крыши.

Для получения многопролетности под накосную ногу устанавливают одну или две опоры. По сути, накосные стропила, это раздвоившийся и наклонившийся коньковый прогон. Сращивание досок по длине делают так, чтобы стыки получались на расстоянии 0,15L от центра опор, таким образом, длину досок для изготовления накосной стропильной ноги нужно подбирать в зависимости от длины пролетов, следовательно, от количества опор. Например, для вальмовой крыши нужно сделать накосную ногу длиной 10 м, для этого можно использовать доски длиной по 5,5 м и установить одну опору посредине. Получим двухпролетную неразрезную балку. Однако расположение опоры под средней частью стропила не отвечает схеме приложенной к нему нагрузки, поэтому ее устанавливают на расстоянии 1/4 пролета от верха стропила. Тогда для десятиметрового стропила логичнее использовать доски 7 и 3 м.

Опора под накосную стропильную ногу — это обычный подкос либо стойка из двух спаренных досок или бруса. Стойку опирают через деревянную подкладку и гидроизоляционный слой прямо на перекрытие, если оно из железобетонных плит и проверено на сосредоточенную силу. Подкос устанавливают под углом к горизонту 45–53°, а низ его упирают в лежень. Угол установки подкоса не играет решающей роли, главное условие, чтобы подкос поддерживал стропило в месте максимального сосредоточения нагрузки (рис. 44).

Стропильная система

Угол наклона

Классический вариант углов наклона крыши

Угол наклона скатов влияет не только на высоту конька. От его величины зависит степень снеговой и ветровой нагрузки. Чем меньше этот показатель, тем большую нагрузку оказывает снеговой покров на несущие конструкции здания. При увеличении угла наклона снеговая нагрузка уменьшается, а вот ветровая увеличивается.

Виды стропильных систем ломаных крыш

Существует два основных типа конструкции стропильных систем.

Висячая конструкция

Виды висячих стропил мансардной кровли

Когда стропильная нога опирается только на мауэрлат (в нижней части), а верхней части стыкуется с зеркальной парной стропилой. Для придания конструкции дополнительной жёсткости такая система фиксируется и распирается специальными элементами: кобылками, нарожниками, бабками, затяжками.

Наслонная система

В наслонной системе стропильные ноги имеют две опоры: внизу – мауэрлет или лаги, в верхней – коньковый прогон.

Как рассчитать ломаную крышу

Принцип расчёта ломаной крыши ничем не отличается от приведённого выше расчёта двухскатной кровли. Единственный дополнительный шаг в этом случае – разбивка сложных звеньев на простые составляющие.

Для определения высоты конька в «треугольнике», образованном висячими стропилами и чердачным перекрытием воспользуемся той же формулой, что в первом случае. Переведём значение угла в относительную величину, по таблице Брадиса, и умножим полученное число на величину равную ½ чердачного основания (половине расстояния между стойками).

Длину стропильной ноги рассчитаем по формуле Пифагора.

А2 + В2 = С2

Где А и В высота в коньке и половина расстояния между стойками, соответственно, а С – длина стропильной ноги.

Наслонную стропилу посчитаем либо по углу и высоте стойки, либо по формуле Пифагора.

Также как в первом случае, путём подбора вариантов, выберем оптимальные габариты мансарды и посчитаем площадь каждого ската.

Какого сечения требуются стропила

Для определения сечения стропильных ног и расстояния между ними кроме постоянной нагрузки, состоящей из веса самой конструкции (массы кровельных материалов, теплоизоляционного слоя, паро и гидробарьера, стропильных ног и обрешётки) потребуется рассчитать величину временной нагрузки (снег, ветер, люди).

Для этого по карте определяют, в какой зоне располагается строение.

По таблице находят расчётный вес снегового покрова для конкретной местности.

Пользуясь формулой, рассчитывают снеговую нагрузку.

S = Sg × μ

Где:

• Sg расчётный вес снежного покрова (по таблице);
• Μ – коэффициент, зависящий от угла наклона кровли.

Если уклон скатов более 60 градусов, то поправочный коэффициент не учитывают. Считается, что на таких кровлях снег не задерживается.

• При уклоне кровли менее 250 поправочный коэффициент равняется 1;
• При уклоне кровли от 250 до 600 поправочный коэффициент равняется 0.7.

Для расчёта ветровой нагрузки также используют специальную карту и таблицы:

№ п\п	Высота строения в метрах	Зона А	Зона Б	Зона В
1	До 5	0.75	0.5	0.4
2	От 5 до 10	1	0.65	0.4
3	От 10 до 20	1.25	0.85	0.55

• зона А – открытая местность (степи, лесостепи, пустыни, тундра или лесотундра, приморские территории);
• зона Б – городские участки с постройками, лесные массивы, искусственные и естественные высотные препятствия;
• зона В – городские участки с плотно расположенными многоэтажными строениями.

Используя формулу Wp = W × k × c определяют ветровую нагрузку для конкретного случая.

Для зданий расположенных в сложных климатических зонах (с обилием осадков и сильными порывистыми ветрами) расчёт снеговой и ветровой нагрузок следует проводить более тщательно. Для ознакомления с основными правилами, посмотрите тематическое обучающее видео.

• Электродрель;
• Шуруповёрт;
• Пила;
• Электролобзик;
• Болгарка с диском по дереву;
• Стамеска;
• Топор;
• Строительный уровень;
• Отвес;
• Измерительные приборы и карандаш.

Мансардные окна

Конструкции данного типа начали завоевывать свою популярность в России не так давно. Мансардные окна вмонтированы под наклоном в саму крышу и обеспечивают обзор пространства в вертикальной плоскости. Дождь, град и снег заставляет проектировщиков укреплять конструкцию дополнительными изоляционными материалами.

В комплект мансардного окна входит:

• Стеклопакет.
• Откосы и водоотвод.
• Термоизоляция.
• Оклад для рамы.
• Сетка для сдерживания насекомых.

Мансардные окна не ослабляют перекрытия крыши, поэтому их можно добавлять к конструкциям типовых проектов, представленных на нашем сайте.

Преимущества

Среди достоинств мансардного окна, прежде всего, стоит отметить большую вариативность модельного ряда. Вы может заказать строительство типовых зданий с треугольным или квадратным проемом. Оба варианта придадут экстерьеру дома привлекательный вид и обеспечат защиту от любопытных соседей с биноклями.

Увеличение площади освещаемого пространства – еще одно преимущество мансардного окна. Естественного освещения в дневное время суток более чем достаточно.

К числу преимуществ окон данного типа также можно отнести простоту монтажа.

Мансардные крыши, какие они?

Существуют одно-, двухскатные, ломаные, а также многоскатные мансардные крыши. Все они, за исключением, пожалуй, односкатной, довольно привычны нам. А двухскатные крыши можно даже считать символом русской деревни, настолько они популярны.

Типы популярных конструкций

Крыши с одним скатом – самые простые в проектировании и строительстве. Однако при строительстве мансардного этажа особенности конструкции не позволяют рационально использовать все пространство внутри помещения. Односкатные конструкции не приобрели популярности в домостроении на территории России: в зимнее время на них будет скапливаться большое количество снега. Здесь они чаще употребляются для бань и надворных построек: летние кухни, гаражи, сараи и т.д.

Строительство мансардной крыши с одним скатом не имеет большой популярности

А вот двускатные крыши в Росии распространены повсеместно. Такая популярность конструкции обеспечена простотой ее возведения и отличными эксплуатационными качествами в дальнейшем. За счет сильного наклона скатов обеспечивается хороший отток дождевой воды, кроме того, в зимнее время на крыше не так сильно накапливается снег.

Для мансардных этажей крыши с двумя скатами подходят, однако помещение внутри получается небольшое и вытянутой формы. Увеличить пространство можно за счет возведения дополнительных боковых стен. На следующей схеме такие стены отсутствуют.

Каркас мансардной крыши с двумя скатами

Многоскатные мансардные крыши относятся к категории сложных. Их проектирование – довольно трудоемкий процесс. Ошибки, допущенные в проектах мансардных крыш с несколькими скатами, чреваты разрушением мауэрлатов, чрезмерным прогибом стропил мансарды и т.д. Но в остальном многоскатная конструкция будет хорошим решением: большое пространство для мансарды внутри и отличный внешний вид строения снаружи.

Многоскатная мансардная крыша своими руками

Двускатная ломаная конструкция имеет еще название: крыша мансардного типа. Стропильная система сильно отличается от традиционной двускатной крыши, которая описана выше. Самое главное преимущество ломаной конструкции – удобство использования внутреннего пространства – доля «мертвых» зон, которые невозможно использовать рационально, очень невелика. Поэтому при строительстве мансард выбор очень часто падает именно на ломаные конструкции.

Ломаная мансардная крыша своими руками

Важно: ломаные двускатные крыши целесообразно возводить над домами, ширина которых не привышает шести метров. Такое расстояние гарантирует надежность стропильной системы и правильное распределение нагрузок

При работе с большим метражом потребуется изменение обычной для ломаной крыши конструкции.

Установка бетонного перекрытия

Если же планируется использование крыши постройки из бетона или кирпича, то перекрытие должно быть соответствующим. Для организации эксплуатируемой кровли понадобится специальная техника, поэтому лучше доверить это дело профессионалам.

После возведения стен постройки нужно произвести укладку плит на цементно-песчаный раствор, после чего производится бетонная стяжка с организацией небольшого уклона для естественного оттока воды. Бетонное перекрытие нужно утеплить, положив поверх застывшей стяжки веранды пароизоляционную мембрану, поверх которой в два слоя укладывают утеплитель и фиксируют его клеевым составом. Поверх теплоизоляционного материала производится повторная бетонная стяжка, после чего нужно сделать гидроизоляцию из мастики и рубероида.