Строительство мансардной крыши своими руками

Строительство мансардной крыши своими рукамиСтроительство мансардной крыши своими руками.

Мансардная крыша позволяет расположить обитаемое пространство непосредственно под кровлей дома. Таким путём достигается значительная экономия строительных материалов. Для обустройства мансарды требуется тщательный расчёт, подробная схема и строгое выполнение пошаговой технологии строительства. Защита от температурных перепадов требует внимательного подхода к термоизоляции мансардного помещения. Вентиляция кровли и подкровельного пространства оградит стропильные конструкции от воздействия конденсата и обледенения крыши. Анализ типичных ошибок при строительстве позволит избежать грубых просчётов при монтаже и качественно выполнить работу своими руками.

Особенности конструкции мансардных крыш.

Конструкция мансардных крыш, независимо от типа, подчиняется требованию сохранения баланса между прочностью и максимальным объёмом жилого подкровельного пространства. Крыша и стены здания испытывают постоянные нагрузки в виде суммарного веса стропильной конструкции и кровельного покрытия и переменные нагрузки, обусловленные ветровым воздействием и весом снегового покрова. Максимальный объём жилого пространства достигается путём повышения угла наклона скатов, а также изменением конструкции мансардной крыши. Например, изменение угла наклона двускатной крыши ведёт к увеличению подкровельного пространства, и в итоге мы получаем двускатную ломаную стропильную конструкцию. Для того чтобы создать собственный проект мансарды, которая будет отвечать вашим требованиям, необходимо знать типы мансардных крыш, а именно:

Шатровый тип крыши, обладает высокой устойчивостью к внешним нагрузкам, но имеет небольшую полезную площадь, которую можно несколько увеличить за счёт щипцов, врезанных под прямым углом к скату. Небольшой объём подкровельного помещения увеличивают путём повышения угла наклона скатов и врезки щипцов.

Двускатная крыша позволяет увеличить объём мансарды за счёт повышения угла наклона скатов и является наиболее экономичной, прочной и простой в изготовлении конструкцией.

Большой угол наклона скатов позволяет избавиться от скопления снега за счёт его соскальзывания, а жёсткая конструкция противостоит ветровым нагрузкам.

Вальмовые или полувальмовые крыши имеют европейский вид и достаточное жилое пространство.

Полувальмовая конструкция позволяет получить просторное обитаемое пространство и красивый внешний вид.

Мансардная крыша многощипцового типа даёт значительный выигрыш полезного пространства, но отличается сложной конструкцией стропильной системы.

Многощипцовый вариант позволяет построить мансарду больших размеров за счёт щипцов, врезанных перпендикулярно друг другу.

Ломаная двускатная мансардная крыша весьма популярна в загородном строительстве, поскольку при сравнительно небольших затратах обладает максимальным жилым объёмом. Кроме того, углы наклона скатов обеспечивают минимальную снеговую нагрузку на стропильную систему.

Ломаная стропильная конструкция даёт возможность получить полноценный второй этаж.

Смешение типов мансардных крыш даёт эффект увеличения жилого пространства, но отличается сложностью и дороговизной стропильной системы и слабой стойкостью к ветровым нагрузкам.

Увеличение объёма мансарды за счёт применения разных стилей является интересным, но дорогим архитектурным решением.

Каждый тип мансардной стропильной конструкции обладает своими особенностями, которые определяются расположением, формой и углом наклона скатов, а также способом соединения стропильных ног в узлах крепления. Одной из особенностей мансардных крыш является стык в верхней точке нескольких стропил, сходящихся под разными углами и монтирующихся между собой через прогон или друг с другом. Для их стыковки используется временная опора в виде вертикальной стойки, которая убирается после окончания сборки. Такое соединение характерно для шатровых, щипцовых, вальмовых и полувальмовых крыш.

В случае соединения нескольких стропил в один узел используются боковые подкосы или вертикальные стойки.

Особенностью сборки ломаной мансардной крыши является соединение в пределах одной фермы пяти составляющих стропильной системы. Это два узла сочленения наслонной и висячей стропил, продольного прогона, затяжки и стойки.

Для прочного соединения нескольких стропильных элементов необходимо использование врезок, болтов, металлических пластин и уголков.

Ещё одной особенностью мансардных крыш является то, что внутренняя граница мансарды проходит по вертикальным стойкам, которые являются основой для укладки утеплителя и монтажа внутренней отделки, а также создают дополнительный узел прочности для стропильной системы наряду с подкосами и схватками.

Очень важно выбрать наиболее подходящую к конкретным условиям конструкцию стропильной системы, которая обеспечит большой объём мансардного помещения, простоту возведения и приемлемые затраты на строительные материалы.

Подготовка проекта.

Подготовка проекта начинается с выбора типа мансардной крыши, подбора угла наклона скатов и вычисления параметров мансардной крыши. Все эти расчёты основываются на размерах здания, а выбор сечения несущих элементов зависит от переменных и климатических нагрузок в вашем регионе. Профессионально рассчитанный проект включает все эти параметры, но является весьма дорогостоящим, и работа над ним занимает много времени, поэтому самостоятельно изготовить чертежи будет значительно проще.

При выборе типа крыши важно учитывать снеговые и ветровые нагрузки, сложность стропильной системы и максимально возможный объём мансарды, который предоставляет та или иная конструкция. Из иллюстрации видно, что наиболее предпочтительным является вариант с ломаной крышей (3) или двускатная крыша с приподнятыми стенами (2).

Схема стропильной конструкции включает в себя выбранный вид крыши, где длина стропильных ног рассчитывается с учётом угла наклона скатов, который подбирается экспериментально с помощью мерного шнура и строительного угломерного инструмента. Далее вписываем в получившийся чертёж мансардное помещение высотой не менее 220 см согласно СНиП. Корректируем длину стропил и угол наклона скатов с учётом длины карнизного свеса. Предположим, что наш дом 6х6 м, карнизный свес 0,5 м, а тип мансардной крыши выбран двускатный ломаный. Получаем схему фермы в виде чертежа, на котором отражена общая ширина крыши равная 6 м + 0,5 м + 0,5м = 7м.

Подготовка проекта начинается с расчёта основных параметров мансардной крыши.

По полученной схеме можно рассчитать все необходимые данные для вычисления параметров мансардной крыши, например, для подсчёта объёма жилого подкровельного пространства достаточно умножить высоту мансарды на полезную ширину и на длину здания: 2,3 м х 4,5 м х 6 м = 62,1 м 3 . При длине здания равной 6 м для монтажа крыши понадобится семь ферм, поскольку допустимое расстояние между стропильными ногами от 80 до 120 см.

Расчёт мансардной крыши.

Расчёт размеров крыши для создания полноценного проекта даёт возможность определить площадь скатов, фронтонов, расход пиломатериала, угол наклона стропильных ног и вспомогательных элементов. Наличие расчётных данных позволяет изготовить проектные чертежи, которые являются основой для определения стоимости строительных материалов, их веса и способа оптимального раскроя.

Расчёт уклона.

Уклон ската определяется с помощью строительных инструментов со шкалой, отградуированной в градусах, либо вычисляется по известным размерам стропильных элементов. Использование оптимальных углов наклона для различных кровельных материалов регламентируется СНиП II-26–76 «Кровли» и СО-002–02495342–2005 и в этих документах используются значения как в градусах, так и в процентах.

Рассчитать уклон можно путём вычислений, как в градусах, так и в процентах.

Поэтому вычислим уклон по следующей формуле: i = a : b х 100, где i − уклон в процентах, a − высота конька, b − половина ширины здания. Получаем 2 : 3 х 100 = 67%, для перевода в градусы используем следующую таблицу.

Таблица: уклон крыши в процентах и градусах.

Из таблицы видим, что 67% составляет 34°. Таким же способом можно подсчитать угол наклона других элементов крыши в процентах и градусах.

Расчёт площади крыши и фронтона.

Для подсчёта необходимого количества кровельного материала или отделочных элементов нужно определить площадь скатов и фронтонов мансардной крыши. Эти части являются простыми геометрическими фигурами. В случае двускатной или ломаной мансардной крыши скаты представляют собой прямоугольники, площадь которых вычисляется по формуле S = A х B, где A − длина ската, B − ширина ската. Площадь шатровых скатов и вальм вычисляется, как площадь треугольников по формуле S = A х H : 2, где A − основание ската, H − высота ската.

Площадь вальмовой крыши рассчитывают, как сумму площадей двух треугольников и двух трапеций.

Площадь многощипцовых и вальмовых крыш вычисляется с помощью формулы площади трапеции S = (A + B) х H : 2, где S − площадь трапециевидного ската, A и B − длина верхнего и нижнего основания трапеции, H − высота трапеции. Для получения общей площади крыши необходимо суммировать площадь всех скатов.

Фронтоны могут быть треугольной, трапециевидной формы или, в случае ломаной кровли, содержать в себе обе геометрические фигуры. Для примера рассчитаем площадь фронтона ломаной мансардной крыши. Произвести расчёт можно, суммируя площади трапеции и треугольника, по приведённым выше формулам, а можно рассчитать, как сумму площадей трёх треугольников и двух четырёхугольников. Например, S 1 = (B — C) х H, где S 1 − площадь боковых треугольников, B − ширина фронтона, C − ширина мансарды, H − высота мансарды. S 2 = C х D : 2, где S 2 − площадь верхнего треугольника, D − высота верхнего треугольника, C − основание верхнего треугольника. S 3 = C х H, где S 3 − площадь мансардной части фронтона, C − ширина мансарды, H − высота мансарды. S 4 − площадь окна.

Площадь фронтона ломаной крыши подсчитывается, как сумма площадей геометрических фигур.

Общая площадь фронтона равна: S = S 1 + S 2 + S 3 − S 4 , для подсчёта площади двух фронтонов вычисленное значение умножается на два.

Расчёт пиломатериала.

Количество пиломатериала рассчитывается по проектной схеме, на которой показаны размеры стропильных ног и вспомогательных крепёжных элементов. Расчёт производится начиная с мауэрлатов, и при размерах здания 6х6 м понадобится четыре бруса 150х150 мм, длиной 6 м, закреплённых по периметру здания. Кроме того, необходимо заготовить два шестиметровых прогона из бруса 100х150 мм и два шестиметровых лежня из бруса 50х100 мм.

Пиломатериалы рассчитываются по схеме, на которой указаны размеры стропильной группы.

После этого производим расчёт фермы начиная с затяжки, которая опирается на мауэрлат, в нашем случае нужен один брус 50х150 мм длиной 6 м. Далее понадобится две стропильные ноги 50х150 мм с припуском на стыковку 245 мм, длиной 4940 мм. Вспомогательные стойки и верхняя затяжка делается из бруса 50х100 мм, их общая длина составляет 4 м. Это количество материала уходит на изготовление одной фермы и при длине здания 6 м необходимо семь таких ферм. Каждый проект обладает индивидуальностью, поэтому необходимо корректировать расчёт материалов в зависимости от мансардной конструкции.

Температурно-влажностный расчёт мансардной крыши.

Температурный и влажностный анализ производится для того, чтобы грамотно организовать утепление, вентиляцию подкровельного пространства, гидроизоляцию и парозащиту мансардной крыши. Разница температуры между наружной средой и внутренним помещением в средней полосе может достигать 50°, поэтому так важно определить необходимую толщину утеплителя и отвести излишнюю влагу из кровельного пирога. Защита утеплителя и деревянных конструкций от влаги со стороны внутренних помещений производится с помощью пароизоляционной плёнки и удаляется за счёт естественной вентиляции жилого помещения.

На мансардную крышу воздействуют атмосферные факторы, которые необходимо нейтрализовать.

Воздействие осадков и перепада температур приводит к образованию конденсата на внутренней поверхности кровельного покрытия. Влага удаляется из этого пространства путём отвода в водосточную систему через гидрозащитную плёнку и капельники, а также организацией вентилируемых зазоров с помощью контробрешётки и обрешётки.

Удаление излишней влаги производится с помощью вентиляционных зазоров.

Приток воздуха происходит через перфорацию карниза, а также через зазор между кровельным покрытием и обрешёткой. Влага удаляется через коньковые элементы или специальные вентиляционные аэраторы.

Толщина утеплителя зависит от теплоизолирующих свойств и подбирается путём расчёта разницы температур между жилым помещением и внешней средой. На иллюстрации разница между уличной и внутридомовой температурой достигает 28° ( от -9 до +19°), а в средней полосе различия могут достигать и больших величин. По СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий» и СП 23–101–2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» производятся расчёты для мансардных крыш и на их основании можно утверждать, что экономически целесообразно использовать для кровельного пирога минераловатные плиты.

Разница между внешней и внутренней температурой мансарды определяет толщину утеплителя.

На примере теплотехнического расчёта ограждающих конструкций показано, что возможно использовать утеплитель плотностью 145 кг/м 3 толщиной 150 мм. После утепления стена имеет термическое сопротивление 3,32 Вт/(м 2 ·°С), что соответствует предъявляемым требованиям. Утеплённая стена также удовлетворяет требованиям по теплоустойчивости, воздухо- и паропроницаемости. Условия для конденсации влаги в данной конструкции исключены как в её толще, так и на внутренней поверхности.

При условии низких температур от -25° и ниже, а также при малой плотности минеральной ваты, возможно применять утеплитель толщиной до 240 мм.

Важно иметь в виду, что гидроизолирующая мембрана и пароизолирующая плёнка при монтаже отрезков должны быть прочно скреплены между кусками с нахлёстом во избежание намокания утеплителя, поскольку излишняя влажность ведёт к потере теплоизолирующих свойств материала.

Стропильная система.

Система стропил определяет форму мансардной крыши и равномерно распределяет постоянные и переменные нагрузки на стены здания. Для устранения распирающего воздействия используются вспомогательные элементы, которые создают узлы жёсткости в пределах фермы. Но этого недостаточно для прочной связи стен и крыши, поэтому используют промежуточный брус большого сечения, который называется мауэрлат. На этот элемент крепятся брусья затяжек и нижние концы стропильных ног, поэтому мауэрлат должен иметь прочную связь со стеной здания и закрепляется на них с помощью замурованных в стены резьбовых шпилек.

Стропильная система является каркасом крыши и равномерно распределяет нагрузку на стены дома.

Стропильная система представляет собой опору для обрешётки, на которую крепится кровельное покрытие и доборные элементы, поэтому стропильные ноги выставляются по направляющим прогонам без смещений и перекосов и надёжно фиксируются в соединительных узлах.

Армопояс под мансардную крышу.

Армопояс выполняет функцию укрепления стен и предотвращение разрушения в результате разнонаправленных нагрузок. Наряду с фундаментом, эта конструкция представляет собой цельный железобетонный пояс, в который забетонированы вертикальные резьбовые шпильки для крепления мауэрлата. Армопояс также предназначен для выравнивания верхней части стен здания, поэтому опалубка должна быть выставлена строго по уровню и иметь одинаковую высоту на всех стенах.

Армированный пояс проходит по периметру здания и в него замуровываются резьбовые шпильки для крепления мауэрлата.

Армирующий каркас делается непрерывным по всему периметру и состоит из четырёх арматурных прутьев диаметром 12 мм, увязанных между собой проволокой через 500 мм. По центральной оси армопояса должны быть закреплены вертикальные шпильки диаметром 14 мм на равном расстоянии друг от друга и с отступом от краёв будущего мауэрлата на 400 мм. Разметка местоположения резьбовых шпилек должна производиться с учётом положения затяжек и стропильных ног так, чтобы они не совпадали друг с другом.

Монтаж обрешётки.

Обрешётка мансардных крыш делается сплошной под мягкие кровельные материалы и монтируется она из обработанных стружечных плит или из фанеры толщиной не менее 12 мм. Для обрешётки из досок с определённым шагом используется доска 25х100 мм, а для контробрешётки брус 40х60 мм. Нужно обратить внимание на толщину доски и бруса, чтобы она была одинаковой для всей крыши, иначе при монтаже кровельного покрытия могут возникнуть неровности и перекосы. Кроме того, при наличии фронтонных свесов обрешётка должна выступать за пределы крайних стропил на 40−60 см.

До монтажа обрешётки на стропила укладывается гидрозащитная плёнка.

Монтаж обрешётки производится в следующей последовательности:

На стропила укладывается гидрофобная мембрана с провисом между стропилами около 15 мм, горизонтальный нахлёст между кусками плёнки должен быть не менее 10 мм, а вертикальный нахлёст 15 мм. На вертикально обрезанные стропила монтируется лобовая доска, на неё крепится капельник, а на капельнике закрепляется нижняя часть мембраны для стока конденсата. Затем на стропила крепятся бруски контробрешётки, которые и создают вентиляционный зазор между плёнкой и кровельным покрытием для испарения влаги. После этого монтируется обрешётка с шагом, который зависит от выбранного кровельного покрытия. В случае металлочерепицы шаг зависит от длины волны, типовые размеры которой бывают 300, 350 и 400 мм. Этот интервал равняется шагу обрешётки, который измеряется от центра досок. На карнизе обрешётка ставится чаще, чтобы обеспечить надёжное крепление нижней части листов Первая доска снизу крепится под обрез стропил, вторая — встык без зазора, а третья укладывается так, чтобы свес кровельного материала за пределы стропил равнялся 5−7 см. Верхняя доска обрешётки должна обеспечить прочное крепление конькового кровельного элемента и её положение высчитывается по месту.

Необходимо отметить, что стропила и элементы обрешётки перед монтажом должны быть обработаны антисептическими и противопожарными составами и просушены.

Кровельный пирог мансардной крыши.

На мансардной крыше кровельный пирог носит неоднородный характер, поскольку на нежилых участках утеплитель и парозащита не используется. В состав холодной части входит кровельное покрытие, обрешётка, контробрешётка и гидрозащитная мембрана. Кровельный пирог жилой части помещения состоит из:

Внешнего покрытия, защищающего от атмосферных воздействий. Обрешётки из досок или брусьев, на которую монтируется кровельный материал. Контробрешётки из брусьев, на которую укладывается основная обрешётка. Гидроизоляционной мембраны, защищающей утеплитель от воздействия влаги и конденсата. Вентиляционного зазора. Теплоизолирующего материала, например, минеральной ваты толщиной 150−200 мм, укладываемого между стропилами. Пароизоляционной плёнки, предохраняющей утеплитель от проникновения тёплого воздуха из помещения и образования конденсата. Внутреннего обшивочного материала: гипсокартона, вагонки, пластиковых панелей. Кровельный пирог жилой части мансарды дополняется утеплителем и парозащитной плёнкой.

Такая структура кровельного пирога обеспечивает сохранность кровельного покрытия, стропильной системы и надёжное утепление при круглогодичном проживании в мансарде загородного дома.

Вентиляция, в том числе через люки и фронтоны.

Смена погодных условий и даже минимальные мостики холода ведут к образованию конденсата в толще кровельного пирога, поэтому крайне важно обеспечить эффективную вентиляцию подкровельного пространства и жилой части мансардного помещения. Для удаления конденсата между кровельными листами и гидрозащитной плёнкой используется канал, по которому наружный воздух забирается через продухи карниза. Поток проходит под кровельными листами, благодаря контробрешётке, и выводится через люки аэраторов и коньковую планку наружу. Для этой цели также используют отверстия или окна во фронтонах, которые увеличивают скорость прохождения воздушных масс и размещаются в зоне холодного треугольника.

Вентиляционная система мансардной крыши должна обеспечивать эффективную циркуляцию воздуха в кровельном пироге.

Эффективность вентилируемых коньковых планок снижается в зимнее время из-за снежных наносов, поэтому лучше использовать трубчатые коньковые и кровельные аэраторы высотой от 360 до 470 мм. Они выполнены из полипропилена, работают в температурном диапазоне от -50 до +130° и легко монтируются на скат или конёк.

Кровельный или коньковый аэратор легко монтируется и обеспечивает эффективную вентиляцию подкровельного пространства.

Один аэратор обеспечивает вентиляцию до 80 м 2 крыши, но на каждый скат нужен отдельный вывод, поэтому более выигрышным является использование коньковых аэраторов высотой 360 мм.

Очень важно обеспечивать хорошую вентиляцию в жилой части мансардного помещения потому, что это способствует удалению излишней влаги из воздуха, ускоряет испарение с поверхности парозащитной плёнки, а значит, и снижает риск увлажнения утеплителя.

Этапы изготовления с пошаговой инструкцией.

Для строительства мансардной крыши своими руками требуется пройти ряд этапов с выполнением технологических операций и сначала необходимо подготовить рабочее место. Для этой цели монтируются леса и крепятся лестницы, а также подготавливаются страховочные верёвки и пояса. После этого на земле оборудуется место для раскроя материала и изготовления шаблонов. Затем начинаются монтажные работы, которые производятся в следующей последовательности:

На армопояс раскатывается гидроизолирующий материал, на который укладывается мауэрлат с просверленными отверстиями и закрепляется через шайбы гайками на шпильках. Если мауэрлатом служит последний венец деревянной стены, то его следует хорошо скрепить с предыдущими венцами, а углы связать стальными скобами. На мауэрлат крепятся затяжки (7) с шагом от 60 до 120 см и с выносом на величину карнизного свеса. Изготовление мансардной крыши заключается в последовательном выполнении сборочных операций Далее формируются контуры мансардного помещения и для этого на затяжки устанавливаются стойки (6), которые соединяются с нижним (узел Б) и верхним (узел Г) прогонами. Верхняя часть стоек соединяется верхней затяжкой (4), которая является потолком мансарды. По шаблону заготавливаются боковые стропила (5) и соединяются с затяжкой (узел А) и со стойкой (узел Г). Затем верхние стропила (1) соединяются между собой (узел В), скрепляются металлической полосой (2) и ригелем (3), а затем с затяжкой (4), узел Г. Аналогичным образом собираются следующие фермы, которые скрепляются между собой постоянным коньковым прогоном и временными связками для устойчивости. Обрешётка монтируется с учётом фронтонных свесов и с применением шаблонов Формируется карнизный участок, когда на обрезанные стропила прикрепляется вертикальная лобовая доска, а на неё монтируется планка капельника для стока конденсата с гидроизолирующей мембраны. На следующем этапе на стропила настилается гидроизолирующая плёнка с нахлёстом 15 см и провисом 1,5 см, затем монтируется контробрешётка, на которую крепится обрешётка с применением шаблона равного шагу между досками. Далее, производится монтаж кровельного покрытия снизу вверх и нижние листы крепятся со свесом 70 мм так, чтобы вода попадала в водосточный жёлоб.

При наличии правильных расчётов, чертежей и монтажных схем изготовить мансардную крышу можно своими руками, нужно обладать некоторой квалификацией и следовать технологической цепочке. При установке одинаковых ферм желательно установить две крайние конструкции, закрепить их и натянуть между ними шнур, по которому устанавливаются остальные стропила. Дело в том, что пиломатериал не обладает идеальными геометрическими размерами и излишняя поспешность может привести к браку.

Видео: монтаж мансардной крыши.

Типичные ошибки при строительстве мансардных крыш.

Изготовление мансардной крыши своими руками не исключает ошибок, особенно когда работа делается в первый раз. Общей и наиболее частой ошибкой является желание сэкономить время и обойтись без тщательных расчётов, как правило, это приводит к порче материала. Наиболее типичными являются следующие просчёты, а именно:

выбор дешёвого и некачественного пиломатериала с повышенной влажностью или сучковатостью; слабое крепление мауэрлата к стенам и затяжек к мауэрлату, в этой связке на стены воздействуют максимальные нагрузки и небрежность недопустима; отсутствие подкосов, бабок и других вспомогательных креплений, которые обеспечивают дополнительную жёсткость стропил и затяжек; недостаточно прочное крепление в критических узлах, таких как конёк, карниз, ендова и место перелома ломаных крыш; недостаточная прочность в местах стыков при удлинении затяжек и стропил; пренебрежение антисептической обработкой древесины, что вызывает гниение пиломатериала, а экономия на гидроизоляционной мембране или пароизоляционной плёнке приводит к потере теплоизолирующих свойств утеплителей; несоответствие шага обрешётки выбранному кровельному материалу и непрочное крепление листов к обрешётке, что может привести к их отрыву, поскольку при порывистом ветре нагрузка достигает 150 кг/м 2 .

Нужно отметить, что любое необоснованное желание сэкономить время и деньги ведёт к ещё большим временным и материальным затратам, а нарушение технологической последовательности приводит к серьёзным ошибкам.

Видео: ошибка установки стропил мансардной крыши.

При сооружении мансардной крыши своими руками необходимо правильно подобрать её вид, рассчитать основные параметры и стропильную систему, выбрать кровельный пирог и организовать вентиляцию. Описание сооружения с пошаговой инструкцией на этапах монтажа поможет избежать типичных ошибок, связанных с нарушением технологии строительства.

Добавить комментарий