мансардная крыша

Секреты мансардной крыши

В современном частном строительстве всё большую популярность приобретают мансарды, которые позволяют расширить полезную площадь дома. Они представляют собой полноценные жилые помещения, устроенные непосредственно под крышей. Правильное обустройство мансардной кровли позволяет сделать ограничиваемую ей часть жилого пространства удобной и комфортной.

Содержание

История, характерные особенности мансарды и её крыши

Впервые мансарду в жилом доме предложил сделать в XVII веке французский архитектор Франсуа Мансар. От его фамилии и образовалось название этого помещения. Отличительной чертой мансарды является то, что её фасад представляет собой часть крыши. При строительстве мансарды необходимо, чтобы линия пересечения плоскости фасада и крыши проходила на уровне выше 1,5 м над полом. Подкровельному помещению можно придать любую конфигурацию в зависимости от технических условий и пожеланий заказчика. Оно может занимать всё здание или его часть.

С точки зрения конструкции, мансардная (ломаная) крыша отличается от других тем, что её верхняя часть пологая, а нижняя — крутая.

Преимущества и недостатки мансарды

По сравнению с обычным чердачным помещением устройство мансарды позволяет получить значительные преимущества:

  • при оборудовании мансарды в уже существующем здании используется его инфраструктура;
  • увеличивается жилая площадь;
  • снижаются затраты по сравнению со строительством полноценного этажа;
  • улучшается внешний вид дома;
  • уменьшаются теплопотери.
    Дом с мансардной крышей
    Устройство мансардной крыши значительно улучшает внешний вид здания, увеличивает его жилую площадь и делает его более тёплым

Мансарда — это, конечно, не полноценный жилой этаж, поэтому ей присущи следующие недостатки:

  • скаты крыши снижают высоту стен;
  • невысокие стены уменьшают используемую площадь;
  • сложная система тепло-, гидро- и пароизоляции увеличивает затраты на строительство;
  • мансардные окна стоят довольно дорого;
  • на мансардных окнах может скапливаться снег, что уменьшает количество солнечного света, проникающего в помещение.

Видео: как обустроить помещение под крышей дома

Типы мансардных крыш и их особенности

В зависимости от архитектурных особенностей дома в целом и мансарды в частности существует несколько видов мансардных крыш: двускатная, ломаная, полумансардная и другие. При проектировании крыши следует учесть, что точки опоры системы стропил должны совпадать с соответствующими точками и линиями размещения несущих конструкций этажа, находящегося ниже. Учитывается ширина дома, наличие дополнительной несущей стены в центре, а также ветровые нагрузки, обильность и виды осадков в регионе строительства. В целом двускатную крышу можно оборудовать в сооружениях любого размера, а другие виды кровель требуют определённых размеров опорных конструкций.

Двускатная крыша

Преимуществом двускатной мансардной крыши является хорошая защита от дождя, ветра и снега. Достигается это за счёт острого угла наклона, благодаря которому осадки не задерживаются на поверхности. Кроме того, двускатная крыша относительно проста в обустройстве и строится довольно быстро и недорого.

Недостаток двускатной мансардной крыши заключается в не самом рациональном использовании внутреннего подкровельного пространства.

В разрезе двускатная крыша представляет собой треугольник, углы которого могут имеет разную величину. Чаще всего угол соединения скатов делают равным 45о, хотя бывают и остроконечные крыши с углом наклона до 60о.

Двускатная мансардная крыша
За счёт значительного угла наклона на двускатной мансардной крыше не задерживается снег и дождевая вода

Такая форма крыши применяется в небольших постройках (например, в дачных домиках). Острый угол делает крышу менее устойчивой, поэтому строить крупные объекты с такими кровлями нельзя.

Конструкция двускатной крыши

Двускатная крыша состоит из следующих элементов:

  • фронтон — торец кровельных скатов;
  • мауэрлат — опорный брус, который передаёт нагрузку от стропил стенам строения;
  • стропила — доски, образующие основной контур крыши;
  • стропильная нога — балка, предназначенная для крепежа обрешётки;
  • конёк — верхнее ребро, которое образуется в месте стыковки скатов кровли;
  • стойки — вертикальные опоры, поддерживающие стропильную систему;
  • лежень — брус, на который монтируются стойки. Расположен горизонтально;
  • прогоны — горизонтальные элементы, необходимые для обеспечения надёжности стропильной системы;
  • затяжки (ригели) — балки, скрепляющие стропильные ноги. Стягивают скаты крыши и монтируются горизонтально;
  • подкосы — опоры, монтируемые на затяжку или лежень. Соединяют стропильную систему мансарды в ферму;
  • обрешётка — настил из досок или фанеры. Закрепляется на стропила сверху и предназначается для укладки покрытия кровли.
    Элементы двускатной крыши
    Несущий каркас двускатной мансардной крыши состоит из треугольных стропильных ферм, укреплённых рёбрами жёсткости и связанных коньковым прогоном и обрешёткой

Расчёт высоты конька двускатной крыши

Выбрав угол наклона крыши, мы можем определить высоту её конька. Это делается по формуле: А=В ∙ tg C, где А — высота конька, В — половина ширины крыши, С — угол наклона ската. Для удобства вычислений существуют специальные таблицы значений тригонометрических функций наиболее часто встречающихся углов наклона двускатных крыш.

Таблица: значения тангенса и синуса углов наклона двускатной крыши

Угол наклона C
в градусах
tg C sin C
5 0,09 0,09
10 0,18 0,17
15 0,27 0,26
20 0,36 0,34
25 0,47 0,42
30 0,58 0,5
35 0,7 0,57
40 0,84 0,64
45 1 0,71
50 1,19 0,77
55 1,43 0,82
60 1,73 0,87

Поясним описанный порядок расчёта на примере. Пусть ширина крыши равна 9,5 м, а угол её наклона — 50o:

  1. Вычисляем половину ширины здания: B = 9,5 / 2 = 4,75 м.
  2. Из таблицы выбираем значение тангенса угла наклона: tg 50o = 1,19.
  3. Рассчитываем высоту конька: F = 4,75 ∙ 1,19 = 5,65 м.

Гораздо большее количество данных для строительства двускатной крыши можно получить, используя специальные онлайн-калькуляторы, которые можно без особого труда найти в интернете. Они позволяют рассчитать угол наклона, стропильную систему и обрешётку крыши.

Этапы строительства двускатной крыши

  1. Расчёт веса и нагрузки на наружные и несущие стены. Это очень важный этап, так как при несоблюдении требований к размерам и сечению элементов кровли, обусловленных действующими на неё нагрузками, вся конструкция может обрушиться. Работа эта довольно сложная и требует профессиональных навыков. Поэтому лучше поручить её инженеру-строителю.
  2. Монтаж мауэрлата. Есть несколько способов закрепить мауэрлат к стене:
    • вмуровать в кирпичную кладку проволочную катанку. При установке мауэрлата продеть проволоку сквозь отверстия в брусе и затянуть её;
    • замуровать в кладку шпильки из металла диаметром от 12 мм. Расстояние между ними не должно превышать 120 мм. Длину резьбы рассчитывают таким образом, чтобы она выступала на 20–30 мм над гидроизоляцией и брусом. Сверху накручиваются гайки с широкими шайбами. Этот способ подходит для стен из бетона или строительных блоков;
      Монтаж мауэрлата на резьбовые шпильки
      На стене из бетонных блоков мауэрлат проще всего закрепить при помощи шпилек с гайками
    • в кладку из кирпича или блоков заранее заложить деревянные вставки, к которым прикрепить мауэрлат скобами.
      Крепление мауэрлата скобами
      Для крепления мауэрлата к стене из строительных блоков в кладку можно заложить деревянные вставки, в которые затем вбить металлические скобы
  3. Возведение стропильной системы. Её особенностью является непрерывность стропил. Сверху их опорой служит конёк, а снизу — мауэрлат. Стропильная система двускатной крыши может быть висячей или наслонной:
    • висячая система применяется для небольших построек. Она довольно проста: стропильные ноги попарно соединяются затяжками. Опора производится на боковые стены;
    • наслонная система используется, если ширина сооружения превышает 6 м. Здесь дополнительно устанавливаются прогоны и стойки (схватки). Прогон служит вспомогательной опорой стропил. При монтаже прогона ставятся стойки, опирающиеся на лежень. Лежни и стойки выступают в роли каркаса.
      Виды стропильных систем мансардной крыши
      В зависимости от ширины пролёта для устройства стропильной системы мансардной крыши применяются висячие или наслонные конструкции
  4. Изготовление фронтона. Фронтон продолжает стену и располагается между скатами кровли. При двускатной крыше он треугольный, а его каркасом являются крайние фермы стропильной системы. Фронтоны должны быть установлены строго вертикально и иметь равную высоту. К верхней части фронтонов крепится коньковый прогон, который соединяет все стропильные конструкции. Во фронтонах часто оборудуются окна, особенно если строится эксплуатируемая мансарда. В дальнейшем фронтон утепляется.
    Каменный фронтон мансардной крыши
    Фронтон является продолжением стены, а его форма образуется крайними стропильными фермами
  5. Устройство тепло-, гидро- и пароизоляции мансардной крыши. Одно из основных требований к теплоизоляционному материалу — огнестойкость. Поэтому чаще всего применяют минеральную вату. Нельзя использовать пенопласт и другие горючие полимерные материалы. Под воздействием высокой температуры они выделяют ядовитые пары. Толщину слоя утеплителя рекомендуется делать в 150–200 мм. Теплоизоляцию монтируют на дополнительный каркас, прикрепляемый к стропилам. При настиле утеплителя в несколько слоёв они монтируются в шахматном порядке с перекрытием мест стыка плит. Гидро- и пароизоляция для облегчения конструкции выполняется изоляционными плёнками, предназначенными для этих видов работ.
    Кровельный пирог мансардной крыши
    При устройстве тёплой мансардной крыши необходимо уложить слои тепло- гидро- и парозащиты в необходимой последовательности
  6. Монтаж кровли. Мансардная конструкция имеет довольно большой вес. Для снижения нагрузки на стены и фундамент выбирается лёгкий кровельный материал. Кроме того, важно, чтобы кровля обладала хорошей теплоизоляцией и низкой звукопроводимостью. Этим характеристикам в полной мере соответствует мягкая кровля. Можно также использовать ондулин (еврошифер).
    Схема монтажа двускатной мансардной крыши с мягкой кровлей
    Мягкая кровля в комплексе с другими элементами кровельного пирога мансардной крыши позволяет сделать подкровельное помещение тёплым и тихим
  7. Установка оконных проёмов. Есть два способа обустройства окон: вертикальный и наклонный. Наклонный вариант лучше: его легче монтировать, и он пропускает больше света. Площадь окон должна составлять примерно 12,5% от площади стен.

Видео: установка стропильной системы двускатной мансардной крыши в доме из газобетона

Ломаная крыша

Ломаная крыша представляет собой двускатную конструкцию с изломами на скатах. Такой способ устройства кровли имеет ряд достоинств:

  • увеличивается полезное пространство мансарды;
  • улучшается внешний вид;
  • появляется возможность сооружения двухуровневой мансарды;
  • снижаются теплопотери.

Основным недостатком ломаной крыши является уменьшение высоты стен за счёт скошенных потолков.

Дом с ломаной мансардной крышей
Ломаная крыша придаёт дому привлекательный внешний вид и позволяет увеличить полезное пространство мансардного помещения

Характерные особенности конструкции ломаной крыши

Ломаная крыша имеет два вида стропил: верхние и нижние. Угол установки нижних стропил — 60о или больше, верхних — 25–30о. При правильном выборе углов наклона скатов можно сделать потолок необходимой высоты. Если для нижних стропил берётся угол больше 60о, то снеговая нагрузка на крышу в расчётах не учитывается, так как она ничтожно мала. Ширину ломаной крыши рекомендуется делать 5–6 м. В таком случае можно избежать неоправданного усложнения конструкции. Элементная система ломаной крыши практически сходна с соответствующей системой двускатной крыши. Меняется только расположение элементов, их количество и сочленение.

Схема стропильной системы ломаной крыши
Характерной особенностью ломаной крыши являются два вида стропил с разным уклоном

Расчёт ломаной крыши

Расчёт ломаной крыши проводится в два этапа: сначала считается площадь покрытия кровли, а потом несущая способность стропильной системы.

  1. Расчёт площади кровли. Он производится довольно просто:
    • перемножаем длину и ширину каждого ската, получаем его площадь;
    • складываем полученные значения и вычисляем таким образом общую площадь крыши;
    • делим эту величину на площадь одного элемента кровельного покрытия. В результате определяем необходимое количество таких элементов;
    • прибавляем запас на раскрой и случайные ошибки (5–10%), свесы и нахлёсты при укладке кровли и получаем итоговое необходимое количество кровельного материала.
  2. Проверка несущей способности стропил. Этот этап довольно сложен и требует определённых знаний и опыта, но задача значительно упрощается при использовании онлайн-калькуляторов, которые предоставляют полные расчёты угла наклона, стропильной системы и обрешётки ломаной крыши.

Материалы для обустройства ломаной крыши

Для строительства ломаной крыши применяют пиломатериалы, крепёжные элементы, материалы для тепло-, гидро- и пароизоляции, кровельное покрытие.

  1. Деревянные элементы крыши делаются из бруса и обрезной доски. Брус необходим для сооружения мауэрлата и стропильных ног. Обрешётка и контробрешётка изготавливается из реек толщиной от 32 до 50 мм. Потребуется также толстая фанера для соединения стропил. Все конкретные размеры можно получить при помощи онлайн-калькулятора.
  2. К крепёжным элементам относятся: стальные кронштейны, саморезы, нержавеющие скобы, шпильки диаметром 8–12 мм. Для монтажа кровельного покрытия (металлочерепица, ондулин), а также для крепления обрешётки к стропилам потребуются гвозди и кровельные саморезы.
  3. Утеплитель. Рекомендуется применять минеральную вату.
  4. Для гидро- и пароизоляции лучше использовать плёночные материалы и рубероид.
  5. Кровельное покрытие — по эксплутационным характеристикам лучше использовать мягкую кровлю или ондулин.

Монтаж каркаса крыши

Поэтапно процесс монтажа каркаса ломаной крыши выглядит следующим образом:

  1. Укладка мауэрлата. На несущие стены в качестве гидроизоляции настилается рубероид. Далее устанавливается мауэрлат. Его делают из бруса, укладывают поверх рубероида и закрепляют анкерными болтами, скобами или шпильками в зависимости от материала стен дома. Монтаж мауэрлата ломаной крыши производится точно так же, как и на двускатной крыше.
  2. Установка балок перекрытия. Их сечение зависит от действующих нагрузок, но обычно это или доски 150х50 мм, или брусья 100х200 мм. При широком пролёте или значительном расстоянии между стропилами они сдваиваются.
  3. Монтаж каркаса мансарды. На балки перекрытия строго вертикально устанавливаются стойки. Расстояние между соседними стойками — не более 2 м. В первую очередь монтируются крайние стойки, между ними натягиваются бечёвки, а затем по ней выравниваются остальные. Далее они укрепляются распорками. Высоту стоек делают на 100 мм больше высоты потолков. Соседние стойки связываются горизонтальными прогонами.
    Монтаж каркаса мансардного помещения
    Каркас мансардного помещения состоит из вертикальных подстропильных стоек, связанных растяжками, и горизонтальных прогонов, соединяющих все будущие стропильные фермы
  4. Установка затяжек. На прогоны крепятся ригели (затяжки) с подпорками по центру для предотвращения провисания. Для этой же цели после установки всех затяжек они скрепляются доской со смещением от центра на 200 мм.
  5. Монтаж стропильных ног. Сначала устанавливаются нижние стропила. На мауэрлате делается разметка и запилы в рассчитанных под их установку местах. Рекомендуемый шаг — 1–1,2 м. Между крайними стропилами натягивается шпагат. Это повышает точность установки промежуточных лаг. Далее закрепляются верхние стропила. При длине крыши более 7 м они ставятся на коньковую балку, в противном случае под них устанавливаются подкосы (растяжки).
    Установка стропил на ломаной крыше
    Верхние и нижние стропила монтируются после окончательной фиксации затяжек и прогонов

После монтажа каркаса крыши переходят к её гидро-, паро- и теплоизоляции.

Видео: монтаж стропильной системы ломаной крыши

Полумансардная крыша

Полумансардой называется изначально жилой этаж, совмещённый с крышей. Торцевые стены являются несущими и имеют высоту от 1,5 м и больше. Боковые стены являются продолжением капитальных стен первого этажа и переходят в скат крыши. Важная особенность полумансардной крыши заключается в устройстве её стропильной системы.

Дом с полумансардной крышей
Полумансарда является эффективным компромисом между полноценным этажом и мансардной (ломаной) крышей

Преимущества и недостатки полумансардной крыши

Способ обустройства помещения с полумансардной крышей определяет несколько важных преимуществ такого решения:

  • возведение полумансардной крыши обходится дешевле, чем сооружение полноценного второго этажа;
  • полумансардная крыша даёт возможность сделать вертикальное остекление, что также экономит средства;
  • появляется возможность более рационального использования пространства.

Есть у этого вида кровли и свои недостатки:

  • полумансардная крыша имеет значительные теплопотери, но эта проблема решается с помощью её утепления;
  • оборудование жилого помещения с полумансардной крышей будет стоить дороже, чем устройство мансардного этажа.

Проектирование полумансардной крыши

Крыша полумансарды не делается высокой, так как это будет нарушать пропорции дома, но при этом важно, чтобы она выдерживала снеговую нагрузку. Количество скатов крыши — один, но чаще два. Для уменьшения нагрузки на стены стропильная система делается безраспорной и наслонной. Стропильные ноги имеют некоторые степени свободы. Это означает, что одна опора стропила закреплена, но может свободно вращаться, а вторая — подвижна и также свободно вращается. Такое устройство даёт возможность стропилам работать на изгиб и не передавать распорную нагрузку на стены. Безраспорная система обычно применяется при строительстве зданий из блочных материалов (камень, кирпич и т. д.).

Безраспорная стропильная система
Безраспорная стропильная система работает на изгиб и не передаёт горизонтальную нагрузку на мауэрлат и стены

Монтаж стропил на полумансардной крыше

Рассмотрим вариант монтажа, который чаще всего применяется при обустройстве двускатной полумансардной крыши.

Низы стропильных ног крепятся к мауэрлату подвижным соединением (ползуном). Верхние части соединяются болтами или гвоздями, а иногда связываются деревянными накладками или металлическими пластинами. Упор стропильных ног происходит в прогон или между собой. Для крепления стропильных ног к мауэрлату используют гвозди, которые вбиваются в их боковую поверхность под углом. Для защиты крыши от сильного ветра стропила дополнительно крепятся проволочными скрутками.

Монтаж стропил полумансардной крыши
В верхней части безраспорные стропила соединяются болтами, деревянными накладками или металлическими пластинами и опираются на коньковый прогон

Двускатная, ломаная и полумансардная крыши при строительстве мансарды применяются чаще всего. Другие виды используются реже, поэтому их мы рассмотрим только вкратце.

Вальмовая крыша с мансардой

Вальмовая крыша является четырёхскатной. Она подходит для больших домов.

Вальмовая мансардная крыша
Вальмовая крыша красиво смотрится при обустройстве мансарды в больших домах

Вальмовая крыша с точки зрения устройства мансардного помещения имеет определённые преимущества и недостатки.

Таблица: преимущества и недостатки вальмовой кровли

Преимущества Недостатки
  • хорошая сопротивляемость ветровой нагрузке;
  • жёсткая конструкция, которая снижает возможность деформации;
  • возможность делать большие свесы карнизов для защиты от осадков;
  • малая подверженность разрушениям в местах карнизных навесов;
  • эстетичность — дом с вальмовой крышей смотрится визуально ниже и изящнее.
  • конструкция усложнена;
  • высокая цена строительства;
  • площадь мансардного помещения уменьшается;
  • через мансардные окна может проникать влага.

Многощипцовая крыша

Название многощипцовой крыши происходит от соответствующего архитектурного элемента. Щипец — это верхняя часть стены, которая находится между двумя соседними скатами. Отличие щипца от фронтона в том, что он не отделяется карнизом от кровли. Многощипцовая крыша хорошо подходит большим зданиям, которые состоят из нескольких частей.

Многощипцовая мансардная крыша
Многощипцовая крыша очень хорошо подходит для больших зданий, которые конструктивно разделены на несколько частей

Таблица: достоинства и недостатки многощипцовой крыши

Достоинства Недостатки
  • высокая несущая способность стропильной системы;
  • красивый внешний вид;
  • надёжность и долговечность конструкции;
  • увеличение жилой площади;
  • отсутствие необходимости очищать крышу от снега;
  • хорошая освещённость мансарды.
  • сложный расчёт и монтаж;
  • большое количество отходов кровельных материалов;
  • давление осадков на ендову (ендова — это внутренний угол, образующийся в месте стыка двух скатов);
  • необходимость тщательной гидроизоляции стыков.

Бубновая крыша

Бубновой называется крыша с ромбовидными скатами, которые не имеют изломов. Бубновая крыша применяется преимущественно в одноэтажных домах с квадратным основанием.

Бубновая крыша
Устройство бубновой крыши позволяет получить просторное и хорошо освещенное мансардное помещение

Бубновая крыша относится к экзотическим видам кровли, но смотрится очень эффектно, особенно в сочетании с хорошей отделкой дома и красивым кровельным материалом.

Таблица: преимущества и недостатки бубновой крыши

Преимущества Недостатки
  • эффективно используется площадь мансарды;
  • на всех фронтонах ставятся обычные окна. Это снижает их цену и значительно улучшает освещённость;
  • появляется возможность сделать небольшой чердак и тем самым улучшить теплоизоляцию;
  • отсутствие ендов не даёт возможности снегу скапливаться на крыше и обеспечивает сохранность стропильной системы;
  • расход кровельных материалов получается ниже, чем на обычной мансардной крыше.
  • проектирование крыши должно осуществляться только специалистами для каждого дома отдельно;
  • монтировать крышу должны также только профессионалы;
  • при применении металлочерепицы, профлиста и других материалов с несимметричным профилем образуется много отходов.

Многообразие проектов мансардных крыш даёт возможность оборудовать надёжной кровлей дома практически любых архитектурных форм. Современные мансардные крыши прочны, надёжны, имеют длительный срок эксплуатации и позволяют обеспечить комфорт для проживания и работы.