Расчеты крыши мансарда стропильная система
Зачастую при устройстве большинства видов крыш чердачное пространство, становится настолько неудобным, что годится только для складывания в него ненужных бытовых предметов и строительных материалов.
Вместе с тем одна лишь маленькая доработка в проекте и докупка материала способны превратить подкровельную часть дома в чудесную мансарду с балконом и прекрасной отделкой.
Такие крыши стали популярными достаточно давно, особенно в тех местах, где стоимость земли достаточно высока, однако только с развитием строительных технологий стали использоваться как полноценное жилье.
Такой способ организации может быть выполнен в двух видах:
- Мансарднаядвускатная. При таком устройстве высота от нулевого уровня крыши до конька составляет до 4-х метров, а угол наклона крыши достигает 55 градусов. Однако ввиду сильной скошенности стен, полезным оказывается лишь пространство в середине.
- Мансардная ломаная — это разновидность двускатной крыши. Такое устройство кровли отличается от обычного двускатного устройства наличием стыков на плоскостях. Плоскость каждой стороны, спускаясь под определенным углом делится на две части. Вторая часть, более низкая, при этом приобретает еще больший угол падения. Визуально геометрия такой кровли получается ломаной.
Основное преимущество ломаного мансардного типа состоит в том, что позволяет избежать значительных финансовых издержек и при этом существенно увеличить полезное пространство дома.
Ведь организовать такое устройство легче и дешевле, нежели построить дополнительный этаж с последующим укрытием кровлей.
Кроме того, при помощи крыши мансардного типа можно существенно преобразить уже имеющийся дом со старой крышей.
Двускатная мансардная крыша
Для кровельного настила применяются самые разные виды кровли: плоские и профильные, рулонные, мягкие, жесткие, штучные.
Разберем основные виды кровли, используемые при строительстве крыш мансардного типа:
- Металлочерепица — холоднокатаный стальной оцинкованный лист, покрытый полимерным покрытием. Применяют металлочерепицу повсюду — в качестве кровли частных домов, производственных зданий, гаражей, киосков, дач.
- Кровельный профнастил. Состав материала аналогичен металлочерепице. Используется чаще всего при строительстве промышленных зданий, однако в силу низкой стоимости может быть применен для строительства мансарды;
- Ондулин. Один из самых дешевых материалов. Состоит из волокон целлюлозы с применением битума и полимерных добавок. Окрашен термостойкой краской. В качестве кровельного покрытия выбирается достаточно редко из-за выцветания на солнце.
- Мягкая черепица — шинглас. Изготавливается из стеклохолста с применением битума, поверх которого наносится каменная крошка, противостоящая солнечным лучам и предохраняющая от выгорания.
- Черепица керамическая. Один из самых старых видов кровли. Для ее изготовления обжигается глина при высокой температуре, вследствие чего она приобретает твердость и прочность.
- Песчано-цементная черепица. Внешнее схожа с глиняной черепицей, однако дешевле в производстве. Изготавливается из раствора цемента и песка методом прессовки. Поверхность — гладкая, либо с фактурой. Используется в строительстве частных домов, коттеджей, дач.
- Сланцевая кровля. Крайне редко встречается. Характеризуется очень высокой стоимостью при высочайших технических характеристиках. Используется при строительстве уникальных элитных домов и коттеджей. Такую кровлю можно встретить на старинных европейских замках.
Прежде чем рассчитать стропильную систему, выделим ее основные системообразующие элементы:
- Стропила;
- Стойки;
- Мауэрлат;
- Подкосы;
- Обрешетка;
- Конек;
- Кровля;
- Элементы соединения.
Также следует запомнить несколько правил:
- Для строительства составляющих каркаса необходимо использовать балки сечением 100*100 мм;
- Влажность дерева должна составлять не более 15 %;
- Деревянные элементы необходимо обработать антисептиком.
Для расчета всех элементов первым делом определяются постоянные и временные нагрузки, которым подвергается стропильная система.
К таким относятся: собственный вес кровли и явления природы в виде ветра, дождя и снега.
В зависимости от этого и выбора соответствующего кровельного материала вычисляется угол наклона скатов.
После определения уровня требуемого наклона скатов, рассчитывают общую нагрузку на стропила. Для этого суммируют вес стропил, обрешетки и кровельного покрытия в расчете веса элемента на 1 м.кв.
Значение, которое получилось вследствие этого умножают на повышающий коэффициент 1.1 -1.4. Получаемая цифра нагрузки, в зависимости от материала кровли и утеплителя составляет от 35 до 50 кг. на 1 м.кв.
Это постоянная величина нагрузки, к которой прибавляются периодические нагрузки в виде снега или ветра.
Для определения данных нагрузок пользуются соответствующими картами для отдельно взятых регионов. Снеговая нагрузка может варьироваться от 80 до 150 кг на м.кв.
Ее следует умножить на значение 0,7 если уклон крыши от 25 до 60 градусов. От этого значения зависит, следует ли устанавливать двойные тропила и сплошную обрешетку.
После расчета нагрузки на площадь кровли и на квадратный метр рассчитывают сечение стропил. Количество стропил определяется длиной пролета крыши и составляет от 70 до 120 м, в зависимости от длины пролета скатов.
Расчет стропильной системы
Основными факторами, влияющими на уклон кровли при ее устройстве, являются:
- Природные факторы — климатические условия, где планируется строительство (ветровые и снеговые нагрузки);
- Характеристики кровельного материала.
Наиболее оптимальным наклоном крыши является угол в 20-30 градусов. В снежных широтах предлагается делать уклон не менее 45 градусов.
В таком случае снег будет легко сходить с крыши. Поскольку конструкция мансардной крыши — двускатная либо ломаная двускатная, будем рассматривать угол уклона в этом аспекте.
Геометрическая форма двускатной крыши — равнобедренный треугольник, поэтому для вычисления высоты конька в зависимости от наклона скатов, следует использовать формулу тригонометрического выражения для прямоугольного треугольника.
Поэтому здесь имеется два уклона — верхний, строится в соответствии с общепринятыми нормами; нижний — крутой, в зависимости от размеров дома и полезного чердачного пространства.
Угол наклона нижней плоскости чаще всего составляет 70 — 80 градусов.
В расположенную под таким уклоном кровлю удобно монтировать чердачные окна, которые в силу своего расположения будут надежно защищены от осадков.
Расчет площади зависит от ее устройства.
Когда мы имеем дело с обычной двускатной крышей, ее поверхность представляется в виде двух прямоугольников, подсчитать площадь которых можно путем умножения длины на ширину. Умножив значение на 2 получим общую площадь плоскости крыши.
Как рассчитать мансардную крышу? В случае с определением мансардной ломаной крыши дело обстоит сложнее в силу того, что в таком устройстве, помимо разделенного на две части ската, могут присутствовать дополнительные элементы (окна, балконы, террасы, выходы на крышу).
В таком случае следует разделить поверхность кровли на составные элементы и подсчитать их площадь отдельно. Сумма всех площадей элементов, полученная при этом и будет являться площадью крыши
Например: При длине основания дома 10 м., ширине основания 8 м., планируется построить мансардное помещение полезной шириной 5 м., высотой до ребер скатов 2,5 м. и высотой в середине до конька 3,5 м. Ширина свеса кровли планируется 50 см.
Длина боковых стропил при этом получается 3,42 м., длина коньковых стропил — 2,69 м.
Теперь следует вычислить площадь верхних и нижних граней.
Умножаем длину боковых стропил на длину основания крыши. Получается 34,2 м.кв. Сумма двух нижних граней — 68,4 м.кв
При умножении длины коньковых стропил на длину крыши получаем 26,9 м.кв. Складываем две верхние грани. Получаем 53,8 м.кв
Соответственно общая площадь крыши получается 122.2 м.кв.
Расчет площади крыши необходим нам для точного расчёта необходимого количества кровельного материала.
Для того чтобы произвести расчет требуемого материала следует знать размеры материала, а также способ крепления его между собой.
Рассмотрим самые распространенные:
- Керамическая черепица. Расход на 1 м.кв. около 10 шт.;
- Металлочерепица. Длина может быть любой, ширина — от 1190 мм;
- Профнастил. Длина любая, ширина — от 750 до 1100 мм.;
- Ондулин. Длина 2000 -2400 мм. Ширина 950 — 1250 мм
- Мягкая кровля шинглас. Длина от 317 мм. Ширина 1000 мм.
Пример расчета для металлочерепицы
Покупать кровельный материал следует с запасом в 7-8 % от общей площади.
Таким образом, проектирование и монтаж мансардного типа крыши — задача не из легких. Необходимо ответственно подойти к выбору материала, расчету угла наклона, возможной нагрузки на стропильную систему, осуществить гидроизоляцию, шумоизоляцию и утепление.Только правильное и надлежащее выполнение работ поможет добиться обустройства уютной мансарды.
Существует два типа конструкций мансард: с покатой крышей, как правило, это переделки нежилых чердачных помещений и с ломаной крышей, которая предусмотрена конструкцией дома и проектируется изначально. Применение второго типа предпочтительнее, так как это дает больше полезного пространства. Однако, конструкция и расчёт мансардной крыши ломаного типа значительно сложнее. В этой статье будет показано, как при помощи специальных онлайн калькуляторов получить основные параметры мансардной крыши: количество и сечение основных несущих элементов, угол наклона бокового и висячего ската, вид кровельного материала, а также приблизительную стоимость и количество стройматериалов.
Мансарда является практичным и экономичным решением получения дополнительной жилой площади
В интернете можно найти множество онлайн калькуляторов, при помощи которых можно рассчитать мансардную крышу. Они могут быть специализированными – для расчёта сечения основных несущих элементов, полезной площади помещения, угла наклона скатов или распределения нагрузки на стропильные ноги или универсальными. Пользоваться второй разновидностью онлайн калькуляторов для неспециалистов в строительной сфере довольно сложно, так как эти программы потребуют для расчёта гораздо больше изначальных данных и оперируют такими специфическими терминами как мауэрлат, подкосы, стропила и т.п.
Внутренние пространство мансардной комнаты
Выделим основные элементы конструкции, размеры и количество которых должен выдать калькулятор крыши мансарды:
Основной несущий элемент конструкции крыши. Для жилых домов, чаще всего, в качестве материала изготовления стропил применяются балки круглого или квадратного сечения. Допускается использование? как массива древесины, так и клееного бруса. Различают два типа стропил:
Наслонные (от слова прислоняться) нижние концы устанавливается на стену здания, в средней части опираются на промежуточные опоры. Применяются в конструкциях ломаных крыш, если ширина пролета между несущим основанием превышает 4,5 м;
Висячие – применяются, если в строении не имеется внутренних несущих элементов: колонн, стен, балок, на которых могут расположиться дополнительные опоры. Максимальная ширина пролета составляет 6,5 м. Висячие стропила формируют покатые крыши и не слишком удобны для создания мансардных этажей.
Конструкции наслонных и висячих стропильных систем
Дополнительные несущие элементы (столбы), дающие конструкции крыши дополнительную прочность. В мансардах небольшой площади с упрощенной конструкцией они опираются на плиты перекрытия и поддерживают непосредственно стропильные ноги. В более сложных конструкциях мансардных крыш стойки опираются на лежни и являются несущим основанием для прогонов;
Один из наиболее важных элементов стропильной системы. Предназначен для перехода от бетонной или кирпичной стены к деревянным конструкциям. Проще говоря, это брус сечения от 150х100 мм до 200х200 мм, который укладывается на несущую стену вдоль нее и является основной опорой для стропильных ног. В качестве материала изготовления используются хвойные породы древесины. Особое внимание необходимо уделить вопросам защиты элемента от влаги и плесени, а также гидроизоляции между стеной и мауэрлатом.
Фактически, это тот же мауэрлат, но расположенный не на стене, а на чердачном перекрытии. Его основное назначение распределение нагрузки от стоек по большей площади. То есть стойки не будут давить на пол чердака в одной точке размерами 150х150 мм (что чревато повреждением перекрытия). Лежень распределяет давление от стоек на большую площадь, аналогично тому, как лыжи распределяют вес человека, и он не проваливается в снег.
Несущий элемент, предназначенный для поддержки стропил. Применяется, если скат крыши имеет большую длину и/или кровельный материал имеет значительный вес.
Внешний вид, названия и расположение основных элементов стропильной конструкции мансардной крыши На нашем сайте Вы можете ознакомиться с самыми популярными в Подмосковье участками для строительства загородного дома. В фильтрах можно выставить желаемое направление, наличие газа, воды, электричества и прочих коммуникаций.
Произвести расчёт площади мансардной крыши можно на калькуляторах двух типов. Первый, представляет собой приложение, написанное в какой-либо программе для расчётов, наиболее популярна – Microsoft Excel. Данный тип калькулятора довольно сложен, так как требует не только знаний в строительной сфере, но и определённого опыта использование Excel. Однако с его помощью можно произвести довольно точные вычисления.
Второй тип приложений, это небольшие онлайн калькуляторы, выложенные на сайтах компаний занимающихся строительством или реализацией строительных и кровельных материалов. Точность таких расчетов относительна, но они могут сориентировать покупателя, на какую примерно сумму ему нужно рассчитывать при постройке мансарды.
Калькулятор вычисляет угол наклона нижних мансардных стропил при определенной ширине дома и планируемой высоте потолков. Для того чтобы рассчитать мансардную крышу необходимы следующие данные:
Размер стены под фронтоном – Вд;
Ширина «глухой» площади мансарды – Вг;
Калькулятор вычисляет угол наклона нижних мансардных стропил
Расчет осуществляется по простой геометрической формуле Вг=Нв/tg α. Как правило, такие приложения специально ограничивают возможность введения некорректных данных.
Расчет ширины мансардной комнаты
Калькулятор дает возможность рассчитать сразу несколько величин: вынос балок перекрытия и угол наклона мансардных стропил. Расчет может производиться как при внесении высоты помещения и угла наклона боковых стропил, так и в обратном порядке. Указав требуемые габариты помещения, можно получить угол наклона – α, боковых (нижних) стропил.
Данный расчет ломаной крыши необходим для получения общей высоты дома. При этом необходимо учитывать, что угол наклона стропил конькового ската, как правило, принимается в пределах 15°-30°.
Формула расчёта будет иметь следующий вид: Нк=Вм×tg β
Калькулятор потребует указать ширину мансардного помещения и планируемый угол наклона коньковых стропил. Также возможно решение обратной задачи, указал общую высоту всего строения и планируемую высоту потолка мансардного этажа программа рассчитает углы наклона коньковых и боковых стропил.
Расчет высоты «конькового треугольника» ломаной крыши Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте о проектах гаражей с мансардой: преимущества и особенности.
Независимо от того является ли стропило частью нижнего или конькового скота формула расчета одинакова в обоих случаях: L=H/sinα(β), где
L – длина стропильной ноги;
Н – либо высота мансардного помещения Нм, либо высота конькового сегмента Нк.
α/β – соответствующие углы наклона стопил.
Расчет длины стропильной ноги
Основную нагрузку на несущие элементы крыши оказывает материал кровельного покрытия, а также снеговые и ветровые нагрузки. При этом закладывается запас прочности на случай стихийного бедствия, к примеру, ураганного ветра нетипичного для данной местности. При подборе сечения оперируют таким понятием как распределённая нагрузка. Эта величина зависит от количества стропил, соответственно от шага их установки – чем он меньше (большее количество стропильных ног используется), тем меньшего сечения будет каждый элемент.
Калькулятор для расчета стропильной системы мансардной крыши более сложный и потребует информации не только об угле наклона кровельных скатов, но и о расположении сооружения на местности, и о регионе строительства, чтобы определить уровень снеговой и ветровой нагрузки.
Расчет распределенной нагрузки на стропила
На данный момент наиболее популярными кровельными материалами для возведения мансардного этажа являются:
Металлочерепица – характеризуется высокой прочностью, устойчивостью к механическим повреждениям, выцветанию, температурным перепадам. Предоставляет широкий выбор рельефов и богатую цветовую палитру;
Кровельный профнастил – основные эксплуатационные показатели аналогичны металлочерепице, однако декоративные возможности сильно ограничены.Преимущественно используется в качестве кровли здание промышленного и технического назначения;
Целлюлозно-битумные листы (ондулин) – имеет ограниченный период эксплуатации (15-20 лет), выцветает на солнце, под влиянием морозов становится хрупким. В нормальном состоянии также демонстрирует довольно низкую механическую прочность;
Керамическая черепица – имеет высокие эстетические и эксплуатационные показатели, однако большой вес кровельного материала приводит необходимости использование усиленной стропильной конструкции.
В видео можно увидеть расчет мансардной крыши:
Зоны снеговой и ветровой нагрузки определяются по специальным картам. В зависимости от того в какой зоне находится дом при расчете в формулу мансарды подставляются те или иные коэффициенты.
Зонирование территории России по уровню снеговой нагрузки Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте о расчете сайдинга и комплектующих для обшивки дома.
Карта-схема раздела территории РФ по уровню ветрового давления
Аналогичным образом рассчитывается толщина теплоизоляционного материала для мансарды. По специальной карте выбирается коэффициент теплосопротивления в регионе строительства – это значение поставляется в программу, после чего указывается тип теплоизоляционного материала, а также материала для внутренней отделки с указанием толщины обшивки.
Карта регионов РФ с коэффициентами теплосопротивления
Расчет толщины утеплителя
Расчёт площади кровли элементарная задача, под которую в универсальности калькуляторах даже не делают отдельную функцию. Как правило, калькуляторы для расчета кровли используется исключительно сайтами по продаже кровельных материалов. Расчет осуществляется по следующей формуле: S=2×D×(Lm+Lk), где
S – общая площадь кровли. При приобретении кровельного материала необходимо учитывать специфику его укладки. Фактически у каждого типа кровли существует коэффициент или процентное отношение, на которое необходимо увеличить количество кровельного материала при покупке.
D – Длина крыши по линии карниза или конька;
Lm – Длина стропила нижнего свеса мансарды;
Lk Длина конькового стропила.
В видно можно увидеть расчетную схему мансарды:
Важно учитывать, что площадь, сечение и тип обрешётки выбираются для каждого кровельного материала индивидуально.
Еще более важно понимать, что данные, предоставляемые онлайн калькуляторами любого типа неточны, они пригодны только для того, чтобы владелец дома смог сориентироваться при выборе строительной фирмы подрядчика.
03 Окт 2019 admin 21