Мансардная крыша — расчет

Содержание:

Особенности многих архитектурных проектов частных домовладений зачастую становятся более привлекательными и интересными благодаря включению в проект устройство мансардного этажа. Такая идея, как использование пространства под кровлей в качестве жилого помещения, кроме архитектурной и дизайнерской привлекательности таит в себе и ряд проблемных моментов, например, таких как правильный расчет и устройство кровли.Мансардная крыша расчет

Особенности мансардной крыши

Ввиду того, мансарда — это специфическое сооружение здания, приспособленное для нормального проживания, то есть полноценное жилое помещение, то и крыша такого здания имеет свои особенности:

  • особая форма кровельной конструкции крыши;
  • устройство полноценного теплоизоляционного покрытия, обеспечивающего комфортное нахождение внутри;
  • наличие в крыше большого количества оконных конструкций;
  • устройство внутренних коммуникаций в мансарде.

Особенности стропильной системы крыши

Наиболее важным во всех отношениях элементом мансарды является стропильная система крыши. Правильное исполнение данного элемента конструкции здания позволяет не только реализовать решение относительно устройства мансарды, но и обеспечить правильную эксплуатацию всего здания.

Как показывает практика, сегодня возможно устройство мансардного помещения практически при любом типе кровельной конструкции. В зависимости от проекта здания, мансарда может с успехом оборудоваться как под односкатной крышей, двускатной, вальмовой или многощиповой крышей.

Однако, наиболее приемлемым является вариант мансардной кровли, основным отличием которого является наличие увеличенного пространства под кровлей за счет изменения угла наклона ската.

Такое решение наиболее оправданно с архитектурной точки зрения, но в то же время оно более затратное по количеству материалов и несколько сложнее в техническом плане, чем обычная двускатная кровля.

Мансардная крыша расчетВ целом стропильная система мансардной кровли состоит:

  • боковые торопила;
  • коньковые стропила;
  • обрешетка боковых стропил;
  • обрешетка коньковых стропил;
  • стойки;
  • подкосы;

Различают два вида стропил — наслонные и висячие. Первые применяются там, где есть в проекте промежуточная несущая стена. Проще говоря, одна сторона стропила упирается в мауэрлат по наружной стене, а второй во внутреннюю стенку.

Висячие стропила имеют два яруса: нижний – боковые стропила и верхний – коньковые стропила. Для создания жесткости конструкции висячих стропил, как правило, устраиваются перемычки и стойки.

С чего начать строительство мансардной крыши?

Строительство мансардного этажа, как правило, происходит как этап строительства здания в целом, однако, в случае, если мансардный этаж оборудуется из здания старой постройки или перестраивается в процессе реконструкции кровли, то план строительства разрабатывается с учетом существующих особенностей здания.

Как правило, для правильной организации строительных работ разрабатывается план и рабочий чертеж, по которому производится расчет необходимых материалов и прорабатываются этапы строительства.

Правила расчета мансардного этажа

При построении плана строительства и рабочего чертежа пользуются основными правилами последовательности расчета:

  • выбор схемы стропильной системы крыши;
  • расчет мансардного помещения;
  • расчет нагрузки и количества материалов;
  • план проведения работ.

При этом главную роль играет правильный расчет показателей.

Расчет показателей

При расчетах плана мансардного этажа и последующем строительстве огромную роль играет правильный выбор расчетов показателей.
Первоначальным действием в расчете показателей мансарды проводится расчет полезной площади мансарды.

Оптимальным является минимальный учет следующих показателей: высота потолка мансарды – 2 метра, ширина — 3 метра. Такие параметры считаются необходимыми для комфортного нахождения в помещении. Кроме того, определяется глухая площадь мансардного этажа.

Основным правилом расчета полезной площади является учет расстояния от пола до потолочного изгиба равного 90 сантиметров и более.
Остальная площадь мансарды является глухой зоной, использование которой в качестве жилого помещения нерационально.

Расчет площади кровли происходит вычислением площади каждого отдельного элемента скатов крыши. То есть если крыша имеет два ската имеющего один излом то вычисляется площадь каждого элемента отдельно, сначала бокового ската, после конькового ската, полученные значения суммируются и умножаются на 2.

Следующим из расчетов показателей является расчет стропильной конструкции:

  • расчет угла наклона боковых стропил;
  • расчет угла наклона коньковых стропил;
  • расчет количества материалов для стропил;
  • расчет обрешетки;
  • расчет кровельного материала.

Угол наклона боковых стропил

Мансардная крыша расчетВ зависимости от полезной площади мансарды проводится расчет угла наклона боковых стропил. При проведении расчета минимальным углом наклона принимается угол в 60 градусов.

Расчет угла наклона боковых стропил проводится в основном тремя способами:

  1. Геометрический, самый простой и надежный способ, используется известная со школы теорема Пифагора.
  2. Справочный, этот способ позволяет определить угол наклона стропил по специальным справочным таблица;
  3. Метод геометрических построений – метод, при котором производится масштабное построение плана стропильной системы с последующим вычислением необходимых параметров;
  4. Использование строительного калькулятора – данный способ хорош для пользователей интернета, многие строительные сайты предлагают онлайн-калькуляторы расчета различных параметров.

Угол наклона коньковых стропил

Учитывая то, что коньковые стропила несколько меньше боковых стропил, и то что конструкция коньковых стропил, как правило, поддерживается стойками угол наклона выбирается в 30 градусов.

Площадь поверхности крыши

Для удобства расчета поверхности крыши вся поверхность разбивается на простые геометрические фигуры – прямоугольники и треугольники. Отдельно производится вычисление площади каждого участка впоследствии найденные значения суммируются.

К примеру, ломаную двускатную крышу разбивают на четыре участка – по два нижних боковых и два верхних – коньковых. Находят площадь бокового и конькового участков крыши, после чего умножают на 2.

Площадь мансардного этажа

Чаще всего мансардный этаж определяется площадью мансардного помещения. В таком случае определяется линия стен и уже вычисляется непосредственно площадь помещения. Когда стены мансарды будут проходить по линии стоек, то длина здания умножается на расстояние между противоположными стойками.

В случае, когда помещение будет иметь потолочный изгиб (в качестве части потолка будет использована кровельная конструкция), площадь мансардного этажа вычисляется нахождением площади фигуры поверхности мансарды ограниченной условной линией прохождения по поверхности пола линии изгиба потолка на высоте 90 сантиметров.

Примерный вес кровельного материала

Проводя расчеты кровли, следует иметь в виду, что необходимо учитывать в расчетах вес кровельного материала.

Так, следует учитывать, что 1 квадратный метр может иметь массу:

  • шифер – 11 — 13 кг;
  • мягкая черепица – 9 — 15 кг;
  • оцинкованная жесть – 3 — 6,5 кг;
  • керамическая черепица – 50 — 60 кг;
  • металлочерепица – 5 — 6кг;

Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом

При расчете изоляционного материала следует знать, что нахлест полос покрытия должен составлять 10 сантиметров.
Стандартный размер многих производителей рулонных изоляционных материалов составляет длина 10 или 15 метров, ширина 100 сантиметров.

Однако, при выборе конкретного производителя и конкретного материала нелишне узнать фактические размеры рулона. Не секрет, что у разных производителей могут быть использованы свои технические условия и параметры продукции.

Нагрузки на боковую/коньковую стропильную систему

Рассчитывая нагрузки на боковую и коньковую части кровли, следует брать во внимание при расчете среднюю нагрузку в 200 кг на погонный метр.
Такая нагрузка вполне выдерживает снеговую и ветровую нагрузку на кровельную систему.

Производство расчетов снеговой и ветровой нагрузки на кровлю производится с помощью специальных справочников и таблиц, в которых указываются коэффициенты снеговой и ветровой нагрузки.

Так, к примеру, в различных регионах снеговая нагрузка может достигать 220 килограмм на метр квадратный.

При расчете конкретной кровли следует знать, что существуют поправочные коэффициенты нагрузок в зависимости от угла наклона крыши:

  • коэффициент при наклоне до 25 градусов равен 1.
  • коэффициент при наклоне крыши от 25 до 60 градусов равен 1,025;
  • при углу наклона больше 60 градусов коэффициент не учитывается.

Таким образом, при расчете снеговой нагрузки на крышу при средней в регионе снеговой нагрузки в 220 килограмм и углу наклона коньковой крыши в 30 градусов равен:
220*1,25= 275 килограмм на метр квадратный.

Расчет длин и других размеров мансардной крыши при построении чертежа происходит по формулам известным с курса математики средней школы. Для удобства проведения расчетов поперечный разрез кровли представляется в качестве нескольких простых фигур: пространство мансарды между опорными стойками, балкой перекрытия и затяжкой представляется в виде прямоугольника.

Пространство боковой стропильной ноги отрезком балки перекрытия до мауэрлата и опорной стойкой –прямоугольным треугольником. Коньковые стропила, и затяжка образуют равнобедренный треугольник. Теперь даже без выдающихся способностей можно вычислить основные длины стропил.

Длина боковых стропил

Учитывая то, что боковые стропила представляют собой гипотенузу прямоугольного треугольника, высота опоры до затяжки составляет 2,5 метра, а угол наклона стропила составляет 60 градусов, нетрудно вычислить длину стропильной ноги:
Длина стропильной ноги =0,5 +высота опоры / cos 60 = 0,5+ 2,5/ 0,5 = 5,5 метра
Где 0,5 – это длина карниза крыши, его следует учитывать обязательно, поскольку вынос крыши от стены дома должен быть обязательно.

Длина коньковых стропил

Длина коньковых стропил рассчитывается по формуле расчета для равносторонних треугольников где:

  • в – основание треугольника и равно длине затяжки, то есть как в данном примере 4 метра;
  • угол а, у основания треугольника равен углу наклона коньковых стропил, то есть 30 градусам;
  • угол вершины треугольника равен 120 градусам.

Нахождение длины коньковых стропил производится по формуле:

Длина стропил = Длина затяжки/2cos а

Длина стропил = 4 метра/2х0,866

Длина коньковых стропил равна 2,3 метра

Количество боковых и коньковых стропил

В зависимости от линейных размеров здания и площади кровли предусматривается устройство боковых и коньковых стропил через равное расстояние. Нормальным считается устройство стандартных стропил 50х100 мм через 0,7 — 0,8 метра при длине ноги стропила в 6 метров и 1,2 метра при длине ноги в 3 метра.

Минимальное сечение боковых/коньковых стропил. Вес и объем бруса для стропил

При расчете кровельной конструкции в расчет берутся следующие минимальные сечения стропил:

  • боковые стропила и коньковые стропила  — 50х100 миллиметров.

При расчете веса берется средний показатель плотности древесины при влажности 18 % — 500 килограмм на метр кубический.

Количество боковых/коньковых рядов обрешетки

При расчете обрешетки, в зависимости от выбранного кровельного материала во внимание берется тип необходимой системы обрешетки:

  1. для мягких кровельных материалов устраивается сплошная обрешетка из фанеры или OSB-плиты;
  2. для полужестких кровельных материалов устраивается разреженная или уплотненная обрешетка;
  3. для жестких крупноразмерных кровельных материалов типа шифер устраивается разреженная обрешетка;
  4. для крупноразмерных полужестких кровельных материалов (кровельное железо) устраивается сплошная обрешетка.

При расчете количества рядов обрешетки рекомендуется придерживаться следующих правил:

  1. при расчете обрешетки кровель с малым уклоном до 12 градусов рекомендуется устройство сплошной обрешетки;
  2. для кровли с уклоном до 60 градусов рекомендуется устройство обрешетки с шагом в 20 — 23 сантиметров;
  3. для кровли с большим уклоном более 60 обрешетку рекомендуется монтировать с шагом в 60 сантиметров.

Нормальным считается устройство обрешетки из обрезной доски шириной 20 см через 20 — 30 см

Общее количество рядов обрешетки

Исходя из того, что для устройства обрешетки используется обрезная доска 20х2 сантиметров и расстояние между рядами обрешетки берется в 20 сантиметров, на каждый метр кровли приходится 3 ряда обрешетки.

При увеличении расстояния между рядами обрешетки до 30 сантиметров на каждый метр кровли будет приходиться 2 ряда обрешетки.
В расчете количества рядов обрешетки к общему количеству рядов прибавляется еще 2 – коньковый и карнизный.

Равномерное расстояние между боковыми/коньковыми досками обрешетки

Устройство равномерного расстояния между боковыми коньковыми досками обрешетки необходимо не только для достижения необходимой прочности конструкции, поскольку такая конструкция должна выдерживать не только массу кровли, но и выдерживать снеговую и ветровую нагрузку.

Кроме этого, равномерное распределение обрешетки позволяет более качественно проводить установку теплоизоляционного пирога.

Количество досок обрешетки стандартной длины

Согласно сортаменту пиломатериалов промышленность выпускает стандартные размеры пиломатериалов из хвойных и лиственных пород.

Стандартными длинами пиломатериалов считаются:

  • пиломатериалы хвойных пород длиной в 4,5 метра и 6 метров;
  • пиломатериалы лиственных пород – не более 5 метров;
  • пиломатериалы хвойных пород для специальных нужд 9 метров.

Таким образом, для одного ряда обрешетки дома 8х10 метров на скат крыши в 10 метров необходимо 2 доски по 6 метров (при этом следует учитывать, что крыша выступает на фронтон минимум на 20 сантиметров с каждой стороны).

Объем досок обрешетки

Для подсчета объема заказа пиломатериала в кубических метрах необходимо:

  1. подсчитать количество досок, необходимых для обрешетки с учетом обрезков;
  2. перевести линейные размеры доски из сантиметров в метры (доска 20х150 мм длиной 6 метров при пересчете будет 0,02 (толщина доски) х 0.15(ширина доски) х 6 (длина));
  3. перемножить количество досок на размеры одной доски в метрах, в результате получается объем в кубических метрах (0,02х0, 15х6х20= 0,36 кубических метров)

Примерный вес досок обрешетки

Учитывая объективные свойства древесины, для устройства обрешетки, как правило, используется древесина хвойных пород.

Однако следует знать, что при использовании свежераспиленной древесины возможны только изменения самой древесины – коробление, растрескивание, кручение, но и возникновение гниения волокон древесины, появление грибка и плесени.

Поэтому при устройстве обрешетки, а тем более обрешетки крыши мансардного типа использовать сухую древесину.

При расчетах веса деревянной обрешетки за основу берется вес древесины при влажности 18%, что в среднем составляет:

  • древесина ели обыкновенной – 450 кг;
  • сосна обыкновенная – 510 кг;
  • сосна кедровая — 440 кг;
  • пихта сибирская – 380 кг;
  • пихта кавказская – 440 кг.

При проведении расчетов веса стропил и обрешеток, берется усредненный показатель веса пиломатериала 500 кг на кубический метр.

Таким образом, если на обрешетку необходимо 20 досок 20х150 по 6 метров, что составляет 0,36 кубометра ели обыкновенной то, вес такой конструкции будет равен:
0,36х450=162 кг

Рекомендации по расчетам

Мансардная крыша расчетПриступая к проведению расчетов кровельной конструкции мансардной крыши необходимо составить план кровли, при этом нужно на бумаге построить максимально детальный план с учетом масштаба.

При проведении расчетов рекомендуется максимально опираться на стандартные величины изделий стройматериалов, выпускаемые промышленностью. Например, брать стандартные длины досок – 4,5 и 6 метров.

На бумаге с помощью карандаша, линейки и транспортира рассчитать возможные варианты устройства стропильной системы. Поскольку вносить изменения на этапе строительства чаще всего приходится в сторону увеличения количества материалов.

Строительные материалы

При строительстве мансардной кровли особое внимание в расчетах уделяют правильному подбору материалов, поскольку неправильный подбор и устройство стройматериалов может привести к ошибкам в установке кровли, ее утяжелению конструкции.

Параметры материалов для возведения мансардной крыши

Для устройства стропильной конструкции рассчитываются бруски различного сечения, из хвойных пород древесины, при выборе материала, его осмотре обращается внимание на наличие сучков и их количества, нормальным считается наличие не более 3 сучков на 1 погонный метр материала.

Для устройства обрешетки берется в расчет стандартная длина доски в 4,5 или 6 метров.

При расчете кровельного покрытия берутся за основу стандартные размеры кровельных материалов, при этом в случае если боковые стропила имеют длину в 2,5 листа шифера, то в расчете берется 3 ряда, то есть округляется в большую сторону.

Какого сечения требуются стропила?

При возведении мансардной кровли в расчете берут стандартные размеры брусков для устройства стропил – 50х100 миллиметров или 50х150 миллиметров.

Расчет ветровой нагрузки

Ветровая нагрузка является временной нагрузкой на плоскость крыши. Расчет ветровой нагрузки производится согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», это старый добрый советский СНиП, однако, сегодня он действует не во всех регионах России, многие субъекты разработали свои региональные нормы.

Проведение расчета ветровой нагрузки кровли связано с тем, чтобы задать необходимый запас прочности при кратковременном воздействии сильных порывов ветра. Такая необходимость связана с тем, что ветровая нагрузка имеет существенные отличия даже в одной местности.

Всего же на силу ветра в основном влияют:

  • регион расположения постройки;
  • наличие городской застройки;
  • высота здания и угол наклона крыши.

Расчет снеговой нагрузки

В отличие от ветровой нагрузки снеговая нагрузка является более продолжительной и относится к разряду долговременных нагрузок. На определение снеговой нагрузки влияют несколько факторов – наклон кровли, количество скатов крыши, наличие дымоходов, перепадов крыши, парапетов и слуховых окон.

Кроме этого, важную роль играет примерное количество снегового покрова, зависящее от местности расположения.

Как и ветровая нагрузка, снеговая нагрузка рассчитывается по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» при этом берется поправочный коэффициент, зависящий от угла наклона крыши:

  • коэффициент при наклоне до 25 градусов равен 1.
  • коэффициент при наклоне крыши от 25 до 60 градусов равен 1,025;
  • при углу наклона больше 60 градусов коэффициент не учитывается.

Расчет ломаной мансардной крыши

Расчет ломаной мансардной крыши производится поэтапно с учетом основных параметров, в которых рассчитываются:

  • угол наклона крыши;
  • длина и сечение конькового и бокового стропил, их усиление;
  • сечение и шаг обрешетки;
  • площадь боковых и коньковых скатов;
  • масса кровельного материала, расчет нагрузок и масса утеплителя;
  • расчет расстояния между стропилами.

В конце расчета производится расчет необходимого материала.

Расчет двускатной мансардной крыши

Расчет двухскатной крыши практически не отличается от расчета ломаной крыши за исключением, того, что в расчете не проводится расчет коньковых и боковых стропил, боковых и коньковых скатов крыши.

Основные ошибки в расчете мансардных кровель

При расчете мансардных кровель довольно часто допускаются следующие ошибки:

  • неправильно рассчитывается угол наклона и длина стропил;
  • допускаются ошибки в расчете снеговой нагрузки, не учитываются поправочные коэффициенты угла наклона кровли;
  • не берется во внимание вентиляционный зазор при устройстве теплоизоляционного пирога;
  • часто пренебрегают особенностями устройства крыши из различных материалов, вследствие чего производится неправильный монтаж и дальнейшая эксплуатация крыши.
Оставить комментарий

очиститьОтправить

Нажимая "Отправить" вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности