Особенности создания стропильной системы

Стропильная система мансардной крыши загородного дома

Мансарда – способ увеличения жилой площади за счет чердачного помещения

Мансарды являются изобретением француза-архитектора Франсуа Мансара и завоевали широчайшую популярность во всех странах мира, включая и Россию. Достоинством мансардных этажей является снижение себестоимости жилплощади на 30 % сравнительно с обычным жильем. Используя чердак под жилье, можно достичь увеличения общей площади дома на 20-30 % при сокращении тепловых потерь через кровлю до 7 %. Хотя назначение мансард со времени их появления в XVII веке осталось прежним, их качественные характеристики по сравнению с прежними временами существенно улучшились.

В домах с мансардами можно четко разделить помещения на зоны дневного и ночного использования, причем чаще всего мансардный этаж эксплуатируется именно вечером и ночью. Но самым главным достоинством загородных домов с мансардами является то, что при одинаковом наборе помещений они занимают на 30-40 % меньшую площадь земли и, соответственно, имеют меньшую протяженность фундаментов.

Эффективный объем мансарды у крыш разных типов существенно отличается

Эффективность эксплуатации мансарды в немалой степени зависит от соответствия формы ее крыши основному зданию и от определяющей эту форму конструкции стропильной системы мансардной крыши.

Конструктивное разнообразие мансардных крыш

По сути мансарды представляют собой каркасные конструкции, но каркасы мансардных помещений – стропильные системы – приспособлены под формы мансардных крыш, а функция обшивки возложена на кровлю крыши. Оборудование мансарды возможно под крышей, имеющей любую конфигурацию, но полезная площадь будет использоваться с разной эффективностью. Можно ознакомиться с материалом о стройке мансардной крыши самостоятельно .

Мансардные крыши могут быть:


  • треугольными (двускатными);
  • ломаными;
  • четырехскатными (вальмовыми);
  • комбинированными из разных типов крыш;
  • симметричными или нет и т.д.

«Ломаная» крыша позволяет использовать чердачное помещение с минимальными «мертвыми» зонами

В зависимости от ширины дома конструкция узлов стропильного каркаса мансарды может значительно отличаться. Если дом шириной до 8 м, то мансардная крыша зачастую делается двускатной, а ее каркас обычно собирается из стропильных ферм с висячими стропилами, опирающимися на мауэрлаты. Ломаные мансардные крыши конструируются обычно из стропильных ферм с наслонными стропилами, конструкция которых описана ниже. Можно ознакомиться с материалом о конструктивных особенностях мансардной крыши .

Схема стропильной системы мансардной крыши в упрощенном виде

Подстропильное пространство, образованное наклонными скатами мансардной крыши, неизбежно содержит "мертвые зоны" (боковины), которые непригодны для жилья. В этих зонах за счет правильного проектирования с успехом можно организовать различные вспомогательные помещения (кладовки, встроенные шкафы и т.п.). Для этого используют легкие вертикальные стены, которые уменьшают полезную площадь мансардного помещения. Строительные нормы требуют, чтобы площадь любого мансардного помещения была не менее 7 м2 при соотношении высота/площадь пола примерно 1:2.

Мансардные ломаные крыши обустраивают, когда габариты мансардного помещения не вписываются в форму двускатной крыши. При таком конструктивном приеме уменьшается доля "мертвых зон" и с наибольшей полнотой используется полезная площадь чердака. Однако стропильная система такой крыши сложнее, а расходы на ее устройство не всегда оправдываются. Дело в том, что если соблюдать определенные пропорции дома, то высота потолков в мансарде с ломаной крышей заведомо получается заниженной. В то же время наклоненные к полу стены мансарды позволяют преодолеть классическое проклятие "кубизма" помещений и создают дополнительные возможности для оригинального дизайна интерьеров.

Узлы дома, испытывающие основную несущую нагрузку, должны быть надежно укреплены

Так, часто наклонные стены мансард выносят за пределы периметра дома, однако при этом нужно дополнительно утеплять пол и учитывать затенение нижних частей дома.

Стропильная система мансардной крыши

Узлы стропильной системы, из которых образуется каркас мансардной ломаной крыши, являются достаточно массивными. Тем не менее, используя модульную технологию монтажа, ее можно установить своими руками без использования тяжелой грузоподъемной техники.

  1. Основным модульным узлом стропильного каркаса ломаной крыши является стропильная ферма, представляющая комбинацию двух геометрических фигур – трапеции и поставленного на нее равностороннего треугольника. Большее основание трапеции – это стяжка всей конструкции фермы. Физически такой стяжкой является балка потолочного перекрытия дома. Несущая способность потолочных балок должна соответствовать нагрузкам на них. К примеру, для 6-метрового перекрытия балки должны иметь сечение не менее 150 х 150 мм. Балки с меньшим сечением могут прогнуться даже под своим весом, а ведь они предназначены для поддержания потолка и восприятия всех эксплуатационных нагрузок мансарды.
  2. Стороны трапеции стропильной фермы образуют стропила основные. Их обычно делают из обрезных досок сечением 25 х 100?150 мм. 
  3. Места соединений основных стропил и потолочной балки образуют узел «стропило основное – потолочная балка». 
  4. Верхнее основание трапеции – это балка-стяжка мансардного перекрытия. 
  5. От мест соединений стропил основных с балкой-стяжкой мансардного перекрытия вниз отходят вертикальные стойки, которые являются основой конструкции легких стен мансардного помещения. От этих же мест вверх отходят стропила коньковые, соединяющиеся в верхней точке фермы – коньковом узле. Таким образом, в местах излома мансардной крыши образуется узел «стропило коньковое – стяжка – стойка», в котором соединяются четыре элемента стропильных ферм. 
  6. Между серединами коньковых стропил для большей жесткости устанавливается ригель.

Стропильная система ломаной крыши (видео)

Советы по установке мансардной крыши

  • Красоту крыши и ее пространственную жесткость обуславливает полная идентичность геометрии всех стропильных ферм каркаса и узлов их сопряжения. Обеспечить эту идентичность в процессах монтажа крыш можно только путем "пакетной" обработки однотипных элементов ферм. Для этого все технологические операции выполняют либо на целой серии одинаковых элементов, либо используется шаблон фермы, по которому и изготавливаются все ее элементы. Но размечать детали по шаблону и скреплять их в узлы способом врубки является делом хлопотным и трудоемким. Любые просчеты, допущенные при этом, могут испортить отдельные элементы или ферму в целом. Поэтому врубку выполняют специалисты, имеющие большой опыт практической работы.
  • Менее опытные строители обычно используют накладные металлические крепежные детали, которые позволяют собрать стропильную ферму  без особых трудозатрат и при высоком качестве сопряжения ее элементов. К таким соединителям относятся пластины, в которых выштампованы зубья, и которые соединяют все сходящиеся элементы фермы при забивании их с двух сторон. Такие пластины имеют различные типоразмеры в зависимости от сечения соединяемых деревянных элементов и воздействующих на них усилий. Обычно такой технологический прием используют при изготовлении стропильных ферм в условиях серийного производства каркасно-щитовых домов.
  • Если стропильные фермы собираются прямо на стройплощадке загородного дома, то при скреплении их элементов чаще используют металлические накладки с отверстиями, через которые ввинчивают саморезы или забиваются гвозди. В каждую из деталей фермы должно ввинчиваться как минимум два самореза или забито два гвоздя на глубину более двух третей толщины бруса.
  • Начинающие строители, которые решатся своими руками смонтировать мансардную крышу, для облегчения процесса сооружения ее ферм должны вначале сделать шаблон фермы, предварительно выполнив простейший расчет и сделав чертежи ее элементов. Шаблон должен быть точной копией фермы, в которой каждый элемент выполнен в натуральную величину.

К основным недостаткам стропильных ферм относится то, что их дополнительные элементы жесткости (стойки, раскосы и т.п.) занимают заметную часть полезной площади мансарды. Поэтому довольно часто встречаются конструкции мансард со стропильными ногами, опирающимися не на балки потолочного перекрытия, а на мауэрлаты, а также подстропильные или коньковые балки. В каркасных домах вместо мауэрлатов используют бруски верхней обвязки.

По материалам сайта: http://roofor.ru