Как сделать расчет и монтаж мансардной крыши своими руками

Иногда для реализации задумки архитектора требуется использование материала, который конструктивно не подходит для данного проекта. Конечно, это в большей степени относится к странам с устоявшимися традициями, но и в России такое встречается очень часто. Только у нас традиции и идеи архитекторов уступают свое место желаниям заказчиков. В любом случае, в наше время неразрешимых ситуаций не бывает.

Типы мансардных крыш

Сегодня трудно удивить архитектурными изысками в частных застройках, люди стремятся к комфорту и эстетике своих домов. Дизайн мансарды поражает размахом: высокие и низкие, ломаные и обычные скатные, башенки и купола, сложные многоуровневые и самые обыкновенные мансардные крыши венчают строения, придавая каждому свой неповторимый индивидуальный стиль.

Односкатная мансардная крыша самая простая по конструкции, опирается стропильной системой, или фермой, на внешние несущие стены, находящиеся на разном уровне. Обычно такие крыши устраиваются при возведении мансард на небольших дачных домиках, веранд.

Двускатная или щипцовая мансардная крыша — классическая конструкция, которая возводится с помощью наклонных или висячих стропил. Углы уклонов скатов могут быть равномерными или неравномерными.

Вальмовая крыша – это четырехскатная конструкция, не имеющая фронтонов. Два больших ската — трапеции, скаты с торцевых стен – треугольники-вальмы. Полувальмовые – это крыши, у которых с боков трапеции, а с фронтов сначала идет вертикальная стена, а к коньку она срезана под углом.

Шатровая мансардная крыша – это почти вальмовая, но все скаты представляют собой равнобедренные треугольники, которые смыкаются в одной точке. Такая конструкция симметрична и не имеет конька, подходит для квадратных строений.

Типы мансардных крыш

Многощипковая мансардная крыша – это, по сути, комбинация нескольких двускатных крыш. Конструкция устраивается на домах со сложной геометрией, с изломами и многоугольным основанием. Подобная крыша имеет много ребер и скатов, поэтому требует сложных расчетов и профессиональных навыков, сделать такую крышу своими руками представляется очень сложной задачей.

Ломаная крыша – это классика мансардного строения, форма крыши мансарды позволяет значительно увеличить полезную площадь, и обустроить внутри полноценную жилую комнату, спальню, детскую, кабинет и пр. Конструкция подразумевает наличие нижнего крутого от 60 до 80о, и верхнего пологого 20-30о скатов. Конструкция кровельной системы мансарды усложняется до фермы, скаты состоят из двух стропил, укрепленных стойками и усиленных в местах излома растяжками. Нижний пояс фермы одновременно является основой пола.

Сводчатые, конические, купольные крыши мансарды применяются в элитном частном домостроении, дизайн таких мансард поражает своими изысками. Стропильная конструкция таких мансардных перекрытий достаточно сложна и изготавливается из материалов, поддающихся изгибам.

При комбинировании нескольких типов крыш получаются сложные и необычайно эффектные, красивые мансардные строения. Такой нетрадиционный подход к проектированию мансардной крыши необходим, если дом сложной формы: с выступами, перепадами высоты, достройками. Несмотря на эстетику и завораживающий вид, сложные мансардные крыши имеют существенные недостатки — это множество внутренних углов (ендовых) с малым уклоном, скатные изломы, которые являются зоной риска для целостности кровли, и становятся причиной протечек и сборища снега. Расчет мансардной крыши этого типа требует специальных навыков и знаний, при намерении сделать такую крышу мансарды своими руками, постарайтесь свести к минимуму наличие сложных элементов.

Простая двускатная или ломаная крыша мансарды не произведет такого эффекта как комбинированная, зато такая конструкция мансардной крыши много надежней, ее можно рассчитать и построить своими руками. Выбор типа мансардной крыши зависит от архитектурного замысла и плана дома, от того, какой уклон скатов заложен в проекте, характеристик несущей конструкции и выбора материалов для кровли.

Расчёт элементов кровли

Расчёт односкатной крыши – это в основном расчёт стропил и обрешётки. Со стропилами все проще. В зависимости от нагрузок выбирается сечение досок или брусов и шаг их установки. Второй показать варьируется в диапазоне 60–100 см. При этом используются доски толщиною 50 мм, а также сдвоенный пиломатериал.

Здесь необходимо понимать, что чем толще стропильные ноги и меньше расстояние между ними, тем сильные нагрузки односкатная крыша будет выдерживать. Но при этом увеличится себестоимость конструкции. Хотя при таком соотношении кровельные односкатные конструкции встречаются редко. В основном это стропильная система из досок 50х150 мм с монтажным шагом 60–70 см.

Теперь, что касается размеров обрешётки. На это опять-таки влияет вес кровельного материала, а также его несущая способность. К примеру, если крыша покрывается профнастилом Н40, то шаг обрешётки не превышает 1 м. Если укладывается марка Н140, то шаг можно увеличить до 3 м. Все дело в том, что несущая способность у первого в несколько раз ниже, чем у второго.

Для штучных покрытий или металлочерепицы используется обрешётка, элементы которой укладывают так, чтобы профили кровельного настила ложились верхним и нижним краем на рейки. Для мягких материалов требуется сплошная обрешётка из досок или листовых изделий (фанера, ОСП, ДСП и прочее).

Кровельный пирог односкатной крыши

Чтобы защитить односкатную крышу от жарких солнечных лучей, ветра, холода и влаги, её необходимо покрыть несколькими специальными слоями. Защитные покрытия, именуемые кровельным пирогом, устанавливаются на стропильную систему в строгом технологическом порядке. Кровельный пирог включает в себя такие элементы и слои как:

  1. Отделочные материалы внутреннего покрытия.
  2. Обрешётку.
  3. Пароизоляционную мембрану или плёнку.
  4. Контробрешётку.
  5. Утеплительный слой.
  6. Гидроизоляционное покрытие.
  7. Вентиляционный зазор между внешним покрытием и гидроизоляцией.
  8. Кровельный материал.
Кровельный пирог односкатной крыши

Состав слоёв кровельного пирога для холодной или тёплой крыши имеет некоторые различия. В варианте с холодной кровлей отсутствует утеплитель, но добавлен дополнительный слой гидроизоляции. При использовании мягких кровельных материалов обрешётку делают сплошной. Для этого используют плиты OSB или толстую влагостойкую фанеру.

Читайте также:  Изготовление стропильной системы для полукруглой и стрельчатой крыши

При возведении кровли все слои кровельного пирога нужно укладывать в строго определённой последовательности

Ошибки при изготовлении кровельного пирога

При нарушении очерёдности укладки материалов кровельного пирога их эффективность значительно снижается.

Кровельный пирог односкатной крыши
  1. Частой ошибкой неопытных строителей является то, что они путают место расположения пароизоляционной мембраны и гидроизоляционного слоя. Если сначала установить гидроизоляционную плёнку, то испарения будут скапливаться под кровлей, а накопившись, впитываться в стены. Пароизоляционная мембрана, размещённая на месте гидроизоляции, не будет задерживать влагу, которая в итоге проникнет в утеплитель. В свою очередь, утеплительные слои потеряют свои качества из-за намокания.
  2. При монтаже слоёв кровельного пирога некоторые строители пренебрегают изготовлением вентиляционного зазора между внешним покрытием и гидроизоляционным слоем. Такое решение чревато тем, что поднимающиеся из помещений пары будут скапливаться под кровлей, не найдя выхода наружу. В результате этого влага начнёт впитываться в элементы деревянного каркаса и утеплитель. В таких условиях кровельный пирог потеряет свои теплоизоляционные качества, к тому же деревянные элементы стропильной системы начнут гнить. Всё это приведёт к дорогостоящему ремонту, который самому сделать будет не под силу.

    Если в кровельном пироге не сделать вентиляционный зазор, влажный пар, поднимающийся из помещения, будет проникать в утеплитель, а образующаяся при этом влага быстро разрушит всю кровельную конструкцию

  3. Функциональность кровельного пирога в большой степени зависит от аккуратности и качества укладки материалов утеплителя. При недобросовестной работе утеплитель в нишах размещают не встык или неравномерно. Разная высота наполнения или наличие зазоров приведёт к образованию пустот и полостей, в которых будет скапливаться холодный воздух и пар, образуя обледеневшие области кровли.
  4. Если пароизоляционные мембраны или гидроизоляционные плёнки имеют неправильные нахлёсты, то влага будет попадать внутрь утеплителя. Чтобы этого избежать, необходимо использовать специальную склеивающую ленту, которая надёжно изолирует края и стыки материала.
  5. В процессе монтажа любая из перечисленных ошибок может создать большие проблемы, так как устранить их получится, лишь разобрав часть крыши. В этом случае без привлечения специалистов не обойтись. На всё это уйдёт масса времени и денежных затрат.

Видео: фатальные ошибки по кровле

Как рассчитать угол уклона кровли?

Измерение склона кровли производится в градусах или процентах. Уклон плоской кровли имеет минимальный угол наклона 1 градус или 1,7 процента. Уклон остроконечной крыши может иметь, например, угол наклона 31 градус, тогда в процентном соотношении ее склон будет составлять 60 процентов. Максимальный угол наклона составляет 45 градусов и это равняется 100 процентам. Для того чтобы быстро определить показатели в процентах и градусах используют специальные таблицы. Измерение в градусах представляет собой определение угла, который образуется между плоским основанием и кровельным перекрытием. Уклон кровли в процентах часто используется в строительных чертежах.

Вычисления угла наклона можно произвести несколькими несложными способами. Если представить крышу в форме треугольника, то высота конька и основание крыши — это катеты, а скат кровли — гипотенуза. Необходимо определить угол между гипотенузой и одним из катетов — основанием крыши. Для этого необходимо разделить высоту конька на ширину второго катета. Ею в двухскатной крыше является величина, равная половине ширине дома. Полученное значение умножается на 100 и, таким образом переводится в проценты.

Сделаем для примера расчет угла склона двухскатной крыши при высоте конька 3 метра:

  • высота конька 3 метра, катет равен 3 метрам.

  • ширина дома 20 метров, катет равен 20/2 метра.

3/10=0,3

Коэффициент равен 0,3, что соответствует 30%. Угол наклона кровли равен примерно 22 градуса.

Также угол наклона кровли можно рассчитать с помощью электронных калькуляторов для расчета ската крыши, в которые задаются параметры высоты конька и ширины здания. В таком случае можно поучить не только коэффициент угла, но и расчеты стропил. Также можно использовать угломер,

инструмент, который безошибочно определяет нужный угол кровли в градусах или процентах непосредственно на месте строительства.

Чтобы достичь заданного угла наклона кровли можно менять высоту конька крыши или ее форму. В случае, если выбрана мансардная форма крыши, расчет уклона кровли производится обычным способом, но для этого необходимо разбить зоны крыши на треугольники и просчитать угол наклона для каждого в отдельности.

Угол наклона крыши из профнастила

Выбор оптимального угла скатов для кровли – вопрос не только эстетический, но, в определенной мере, практический. От этого параметра будет зависеть функциональность покрытия, защита постройки от разного рода атмосферных воздействий (осадков), долговечность конструкции и расход кровельных материалов.

Выбор уклона для кровли в зависимости от покрытия и формы.

Важным критерием выбора наклона крыши является климат района вашей постройки. В регионах, где выпадает много осадков, а в зимнее время бывают обильные снегопады, логичнее выбирать большой уклон кровли (от 45 до 60 градусов).

Такой угол позволит уменьшить нагрузку снега на кровельную систему, так как большие массы снега не будут скапливаться, а начнут сползать с нее на землю, набрав критическую массу.

В случае если для региона, где происходит строительство, характерны сильные ветра, следует выбирать минимальный уклон крыши, в результате чего будет снижаться ее парусность. В данном случае следует выбирать угол наклона кровли в диапазоне от 9 до 20 градусов.

Во-вторых, при выборе угла наклона ската немаловажно учитывать свойства самого материала кровли. Поэтому следует подробнее посмотреть, как определить минимальный уклон для различных материалов кровли.

Третьим критерием выбора угла является само назначение постройки. Т.е. если планируется, что крыша будет играть роль еще и мансарды, то уклон придется значительно увеличить.

Наиболее “ходовым” кровельным материалом является профлист. У этого материала есть ряд преимуществ: он имеет небольшой вес, монтируется достаточно легко и быстро и служит долго.

В качестве кровельного материала основное применение профлист нашел в промышленном строительстве при изготовлении кровель цехов, ангаров, торговых павильонов и других объектов производственного назначения. Стальная основа профлиста и ребра жесткости обеспечивают крыше и несущим конструкциям необходимую жесткость. Профлист не утяжеляет здания и обладает отличной герметичностью.

Листы профнастила для кровли изготавливают из металла толщиной 0,4-1 мм, затем формуют методом холодной прокатки. От других разновидностей кровельный профлист отличается наличием гидрозатвора (бороздки по краю листа, которая препятствует затеканию воды под продольные стыки). Профлист для кровли в своей маркировке имеет индекс «R».

Угол наклона крыши из профнастила

Минимальный наклон кровли из профнастила по рекомендации производителей составляет 12 градусов. Следует помнить, что при небольших углах необходимо дополнительно производить проклейку стыков герметиками во избежание протечек.

Согласно СНиП, уклон крыши из профнастила может быть и еще меньше, но не менее 6 градусов. При таких малых углах необходимо надежно загерметизировать продольные и поперечные стыки герметиками, например, силиконовыми, а сами поперечные стыки нужно увеличить хотя бы до 25 см.

Основной принцип здесь такой: размер стыков должен быть таким, чтобы ветер не мог задувать под них воду.

В данном случае появляется ряд минусов: во-первых, профлист будет сложнее смонтировать, во-вторых грязь будет значительно сильнее накапливаться на поверхности, следовательно, уход за такой крышей станет более трудоемким. В данном случае крышу необходимо чаще чистить, иначе срок службы профнастила значительно сократится.

Укладка профлиста осуществляется на деревянное основание. Шаг обрешетки основания меняется в зависимости от угла уклона ската крыши и может составлять от 300 до 4000 мм.

Увеличивая угол наклона профнастила, увеличивают и его шаг. По строительным нормам, уклон может отличаться от заданного уровня не больше чем на 5%.

На крышах с небольшим уклоном рациональнее использовать сплошную обрешетку.

Малый угол наклона крыши упрощает процесс монтажа листов профнастила, т.к. отпадает нужда в дополнительных приспособлениях, таких как передвижные лестницы или другие устройства для закрепления монтажника на кровле.

Соответственно, значительно снижаются трудозатраты и сокращается время выполнения работы.

Кроме того, выбирая малый угол ската, вы делаете ее более устойчивой к механическим воздействиям из-за более частой обрешетки и значительного снижения парусности.

Битумная черепица

Гибкая битумная черепица, покрытая базальтовым или сланцевым гранулятом – одно из самых популярных покрытий, которое часто используется в том числе на кровлях сложной формы и малоуклонных фрагментах крыш. При больших уклонах (более 30 градусов) материал укладывается либо напрямую на сплошное основание (фанера, ОСП, ЦСП), либо частично на гидроизоляционные мембраны. Однако, при уклонах кровли от 6 до 30 градусов, производители рекомендуют использовать гидроизоляционные мембраны по всему основанию. В зависимости от вида мембраны они наплавляются или наклеиваются на сплошное основание.

Подготовка пиломатериала перед монтажом

Время эксплуатации и надежность кровли зависит от качества пиломатериала, используемого при возведении каркаса. Рекомендуется применение сухого бруса из хвойных пород. Древесина не должна иметь сучки и повреждения. Перед монтажом она проходит обязательную обработку антисептиком и антипиреном, эти составы защищают от гниения и пожара. Размер бруса зависит от нескольких факторов:

  • длина пролета;
  • величина нагрузки на крышу (снеговая, ветровая и т. д.);
  • угол ската.
Подготовка пиломатериала перед монтажом

Сечение досок для стропил 50×150 мм, 60×180 мм, бруса для мауэрлата150×150 мм, для обрешетки 50×50 мм.

Предварительное проектирование стропильной конструкции ↑

Предварительный расчет несущих элементов позволит получить достаточно точное представление о количестве стройматериалов и заложить необходимый запас прочности. При этом несложная конфигурация постройки дает возможность рассчитать угол наклона стропильных ног самостоятельно. Зная его величину, вы можете определить параметры стропильной системы и оптимальный способ крепления каркаса к основанию.

Устройство кровельного пирога

Надежность и устойчивость крыши, а также ее способность выполнять свои прямые функции по гидро-, тепло- и звукоизоляции во многом зависят от величины наклона ската. Она в свою очередь взаимосвязана с двумя определяющими факторами:

  • климатическими условиями региона – чем холоднее и ветренее в вашей местности, и чем обильнее снегопады, тем круче должен быть поднят скат (для средней полосы оптимальным считается угол 20 градусов, для районов, где часто бушуют ветры, крутизна должна быть минимальной – в пределах 3–10 градусов);
  • используемым кровельным материалом – ровная и гладкая поверхность практически не задерживает воду и снег, и наоборот, шероховатая кровля медленно очищается от выпавших осадков (для рулонных материалов типа рубероид или полимерные мембраны угол может составлять 5–10 градусов, для шифера – 20 гарусов, для штучного покрытия – 25–30 градусов).

Формула для определения угла ската

Более точно вычислить значение крутизны ската вы можете, если уже установили высоту конька, то есть разницу между высокой и низкой стеной строения. Далее вам поможет знание базовых тригонометрических соотношений сторон в прямоугольном треугольнике ABC:

На схеме: a – высота конька, b – ширина пролета, c – длина ската, A – угол наклона ската

Таблица значений тангенсов для углов от 1 до 60 градусов

Таблица значений синусов

По полученному в результате деления числу в таблице тангенсов найдите соответствующий угол – это и будет искомая величина наклона ската. Теперь, зная угол и имея размеры двух катетов (высоту конька и ширину пролета), легко уточнить длину стропильной ноги. Для этого снова придется заняться тригонометрией, вспомнив формулу Пифагора или соотношение между гипотенузой и углом:

Определение длины стропила

К полученному значению добавьте длину карнизного свеса: не менее 300 мм, если проектом предполагается наличие организованной водосточной системы, или 500 мм и более – при неорганизованном водостоке. Как видите, имея нормальное пространственное воображение и способность выполнить несложные схемы, вы без какого-либо программного обеспечения определили два важных параметра кровельной конструкции.

Схема монтажа

Мало знать, как построить односкатную крышу своими руками поэтапно – важно не допустить возникновение эксплуатационных проблем и при этом желательно не переплатить за материалы с избыточным запасом прочности. Такую задачу вполне по силам решить с помощью методики расчета сечения стропильных ног и расстояния между ними

Карта снегового давления

Прежде всего, необходимо уточнить величину внешней нагрузки, приходящейся на стропильную систему постройки

Если не брать во внимание несвойственные для большинства регионов сейсмические воздействия, характер сил, давящих на стропила, обуславливается снеговыми и ветровыми нагрузками. Сумма этих составляющих с весом кровельного покрытия является величиной, определяющей параметры стропильной системы

Формула вычисления снеговой нагрузки

Силу, с которой снег будет давить на возведенную крышу, вы можете узнать по карте распределения зон снегового давления, умножив найденное значение на коэффициент, учитывающий угол наклона ската. Ее формула выглядит так:

Карта ветровой нагрузки с расчетными значениями

Из-за неравномерности ветровой нагрузки ее расчет более сложен, и для него недостаточно знать среднестатистическое давление ветра

Во внимание следует принять сразу несколько моментов:

  • преобладающие направления ветров;
  • высота здания и окружающих строений;
  • количество препятствий для ветра.

В формуле эти особенности учтены в виде табличных коэффициентов:

Формула расчета ветрового воздействия

Таблицы для коэффициента c

Таблицы для определения коэффициента k

Конечный этап расчета – определение суммарного силового воздействия на крышу по формуле:

Определение внешней нагрузки на стропильный каркас

После этого по таблице можно найти значения допустимой длины стропил между опорами и подобрать сечение бруса из древесины хвойных пород определенного сорта.

Таблица подбора сечения стропил

Таблица расчета сечения стропил

На что влияет уклон крыши

При самостоятельном возведении каркаса крыши большинство застройщиков руководствуется ее дизайном и назначением подкровельного пространства, что в корне неверно. На каркас крутых крыш практически не воздействует снеговая нагрузка, а это значит, что чисто теоретически можно сэкономить на сечении и шаге стропил. Однако ветер, оказывает наибольшее воздействие именно на кровли с крутыми скатами из-за их большой парусности, что уже на практике требует создания прочной стропильной системы.

Все это совершенно не значит, что пологие крыши лучше. На кровлях с малым уклоном снег будет задерживаться дольше, что создает внушительную нагрузку на стропильную систему. К тому же, угол ската крыши влияет на габариты чердачного помещения. Чем круче крыша – тем больше возможности у застройщика для обустройства жилой мансарды. Тем не менее не следует забывать о высокой стоимости конструкций с крутыми скатами, особенно в сравнении с пологими крышами. Сохранить объем чердачного пространства, не увеличивая высоту конька, поможет создание ломаной крыши.

На что влияет уклон крыши

Помимо снеговой и ветровой нагрузки на каркас оказывает влияние и вес кровельного пирога совместно с собственной массой стропильной системы. Если в кровле используются теплоизоляционные материалы, то и их вес учитывается при определении оптимального угла крыши.

Делаем вывод

В принципе, ничего сложного здесь нет, но еще раз напоминаем, что услуги специалистов включают в себя не только проведение необходимых подсчетов геометрических размеров здания, подсчетов расходования материалов, но и профессиональная консультация по любым вопросам, лежащим в сфере деятельности того или иного специалиста. Поэтому пренебрегать их услугами не стоит.

В любой деятельности практические навыки имели немаловажную роль. Так и с типом кровли и углов ее склона. Всегда можно обратить внимание на соседние дома, а затем по образу и подобию сделать у себя так же. Конечно, если соседняя крыша надежно защищает от всех погодных явлений и при этом имеет безупречный вид – в таком случае она может служить хорошим примером.