полумансардная крыша стропильная система
Стропильная система полумансардной крыши: как правильно установить
Возведение полумансарды позволяет придать дому выразительный, эстетичный облик. Но стропильная система полумансардной крыши требует особого подхода при проектировании.
Преимущества полумансарды
Вопрос увеличения полезной площади дома за счет обустройства дополнительного верхнего этажа – один из наиболее актуальных в частном строительстве. Возведение полноценного второго (третьего и более) этажа требует серьезных финансовых вложений и существенно увеличивает итоговую стоимость строительных работ. К наиболее популярным решениям относится строительство мансардной крыши – это позволяет оборудовать дополнительные жилые помещения непосредственно под кровлей. Стенами и крышей мансардного этажа являются скаты кровли. Если есть желание создать вертикальные стены в мансардном этаже – устанавливаются перегородки.
Полумансарда – это принципиально иной подход к обустройству дополнительного этажа. Под полумансардой подразумевается жилое помещение, боковые стены которого образованы вертикальной строительной конструкцией и скатом крыши.
Вертикальная часть боковой наружной стены полумансарды не превышает 1,5 метров.
В отличие от мансарды, в полумансарде боковые вертикальные стены являются несущими. К преимуществам данной конструкции можно отнести рациональное использование внутреннего пространства, возможность выполнить практичное вертикальное остекление.
Через кровельные конструкции дома происходят значительные теплопотери, поэтому при строительстве мансардного этажа требуется особое внимание уделить теплоизоляции крыши. Утеплить полумансарду значительно проще, так как ее стены возводятся из того же материала, что и вся коробка дома. При этом следует отметить, что конечная стоимость возведения полумансардного этажа выше, чем мансардного. Кроме того, необходимо учитывать некоторые особенности обустройства полумансардной стропильной системы.
Проектирование крыши полумансарды
При разработке проекта каркаса крыши полумансарды, важно правильно выбрать угол наклона кровли. Из-за архитектурных особенностей такой постройки, кровлю редко делают высокой, чтобы не нарушать пропорции здания. Но при этом крыша должна успешно справляться с эксплуатационными нагрузками, включая снеговую. Полумансарда обычно снабжается односкатной или двухскатной крышей. Необходимо учитывать, что стропильная система должна быть безраспорной, чтобы не передавать распорную нагрузку на стены полумансарды.
Подготовленная схема стропильной системы должна отражать не только расположение элементов конструкции, но и принципы их крепления. Чтобы стропила не передавали распор на стены, возводится каркас крыши с наслонными стропилами, причем стропильные ноги должны крепиться особым образом, с определенными степенями свободы. Безраспорная система обычно применяется при возведении зданий из камня, кирпича и других блочных материалов.
Устройство системы с наслонными стропилами требует укладки мауэрлата и монтажа конькового прогона, который должен опираться на фронтоны или специальные строго вертикальные стойки.
Чтобы стропило работало на изгиб и не передавало распор на стены, одна из его опор должна быть закрепленной, но иметь возможность свободно вращаться. При этом вторая опора выполняется подвижной и свободно вращающейся. Такой монтаж стропил может выполняться тремя различными способами.
Монтаж безраспорных наслонных стропил: способ №1
Нижнюю часть стропильной ноги можно подшить опорным бруском, либо выполнить в ней врубку зубом для упора в мауэрлат. При этом в верхней части стропила необходимо сделать горизонтальный запил со скосом. Глубина этого запила не должна превышать а = 0,25h, а площадка опирания в длину не должна быть более h – высоты сечения стропила. Скос подрезки позволяет избежать распорной нагрузки при работе стропила на изгиб – запил без скоса будет жестко упираться в прогон боковой щекой. Длина скошенного запила должна составлять не менее двух а.
Если нет возможности выполнить подрезку верха стропила, его требуется подшить обрезком доски того же сечения, что и стропильная нога и закрепить с двух сторон деревянными прибоинами либо монтажными металлическими пластинами. Стропильные ноги верхними концами свободно укладываются на коньковый брус. В двухскатной конструкции крепеж к прогону выполняется по принципу скользящей опоры, при этом стропильные ноги между собой не скрепляются. Таким образом, данный вариант двухскатной крыши можно рассматривать как комплекс из двух отдельных односкатных конструкций, примыкающих друг к другу.
Подшивка прибоинами верхней части ног стропил или запил выполняются горизонтально. Установка стропил с изменением схемы опирания стропильных ног на прогон ведет к возникновению распорных нагрузок.
Монтаж безраспорных наслонных стропил: способ №2 и способ №3
Установка стропил данным способом является наиболее распространенным вариантом монтажа безраспорной конструкции при строительстве двухскатной крыши. Нижняя часть стропильной ноги выполняется на ползуне, при этом верх требуется закрепить, с этой целью:
Особое внимание уделяется принципу крепления нижней части стропил к мауэрлату. Необходимо закрепить стропила в проектном положении, для чего с обеих сторон в боковую поверхность вбиваются под углом по одному гвоздю. Либо может быть вбит сверху один гвоздь большой длины или установлена гибкая стальная пластина. Также можно применять стальные уголки – в этом случае стропило фиксируется с двух сторон уголками, и в него гвозди не вбиваются. Дополнительно данные элементы стропильной конструкции крепятся гибкими проволочными скрутками – они предотвращают ветровое опрокидывание крыши, не мешая основному креплению работать в качестве ползуна.
Если применить жесткий крепеж с большим количеством гвоздей или саморезов, узел крепления нижней части стропила станет передавать распорную нагрузку на мауэрлат.
Особенности третьего способа монтажа заключаются в жестком защемлении конькового узла, при этом в нижней части крепеж стропил выполняется на ползуне. Следует отметить, что такая конструкция провоцирует возникновение сильного изгибающего момента в коньковом узле, который может вызвать его разрушение. При этом прогиб стропил за пределами конькового узла минимален. Существуют определенные сложности с самостоятельным расчетом максимального изгибающего момента такого конькового узла, поэтому рекомендуется применять формулы расчета для балок с двумя опорами (однопролетных). Устройство узлового соединения с жестким защемлением стропильных ног в верхней части позволяет выполнить стропильную систему с определенным запасом прочности.
Особенности возведения безраспорной стропильной системы
Все три варианта монтажа предусматривают особое крепление стропил: один конец стропила выполняется на скользящей опоре, которая позволяет поворот, а для крепления второго конца используется шарнирное соединение, допускающее только поворот. Современные крепежные элементы (пластины) удобны в применении и позволяют с успехом выполнять фиксацию стропильных ног на ползунах и в шарнирах системы. Также могут применяться традиционные варианты крепежа с использованием скоб, гвоздевого боя, обрезков досок и брусков. Важно правильно выбрать тип крепежа, чтобы он в полной мере выполнял свою задачу: допускал скольжение стропильной ноги в опоре или препятствовал этому.
Расчетная схема, которая применяется при разработке проекта стропильной системы, базируется на допуске равномерно распределенной нагрузки на кровлю, то есть, считается, что на все точки плоскостей скатов крыши воздействует одинаковая сила. В реальности нагрузки на кровельные скаты воздействуют неравномерно, в зависимости от розы ветров, ориентации дома относительно сторон света (с южной стороны сугробы снега быстрее тают) и т.д.
Установка стропил всеми тремя способами обеспечивает необходимую статическую устойчивость стропильной системы, в случае, если соблюдено ключевое условие: коньковый прогон должен быть жестко закреплен.
Чтобы обеспечить необходимую жесткость фиксации конькового прогона, он вводится концами в фронтоны полумансарды. Это позволяет предотвратить его горизонтальное смещение. Если опереть коньковый прогон только на стойки, неравномерная нагрузка на скаты может повлечь за собой смещение крыши, в случае, когда на одном из скатов нагрузка близка к расчетной, а на другом значительно снизилась.
Повышение жесткости конструкции
Для повышения устойчивости стропильной системы можно использовать горизонтальную схватку, которая должна гвоздевым боем крепиться к стойкам, поддерживающим коньковый прогон. В безраспорной конструкции схватка не функционирует при отсутствии высоких снеговых нагрузок, но в предаварийной ситуации она работает на растяжение. К таким ситуациям можно отнести прогиб конькового прогона под повышенной нагрузкой, неравномерную просадку фундамента. Схватки обычно монтируются на высоте около 2 метров от пола полумансарды, чтобы они не мешали свободному передвижению людей по помещению.
При монтаже безраспорной стропильной системы по второму и третьему варианту, можно обустроить ползун (узел опирания стропила на мауэрлат) с выносом конца стропильной ноги за пределы стены. Такая конструкция в большей степени статически устойчива, в том числе успешнее противостоит неравномерным нагрузкам.
Чтобы повысить устойчивость безраспорной системы с наслонными стропилами, низ стоек, поддерживающих прогон, рекомендуется жестко закрепить за счет врубки в лежень и крепления к перекрытиям с целью превратить шарнирный узел опирания нижнего конца стойки в конструкцию с жестким защемлением. Если речь идет о полумансарде из камня или кирпича, в которой коньковый прогон надежно зафиксирован во фронтонах, дополнительного укрепления стоек не требуется, но противоаварийные схватки желательно установить.
Монтаж схватки имеет свои особенности. При обустройстве узлов с установкой болтов или шпилек требуется внимательно отнестись к изготовлению отверстий под крепеж. Их диаметр должен точно соответствовать диаметру болта или шпильки или даже быть меньше данного значения на 1 мм. При возникновении аварийной ситуации схватка начинает работать только после того, как выберет зазор между болтом и стенкой отверстия. За этот промежуток времени стропильные ноги в нижней части «разъедутся» на некоторое расстояние (его величина зависит от того, на какой высоте установлена схватка), в результате чего мауэрлат может оказаться сдвинутым или поврежденным. В сложных случаях может оказаться поврежденным карниз крыши, а жестко закрепленный мауэрлат заставит раздвинуться легкие стены.
Что представляет собой полумансардная кровля
Мансардные крыши давно получили огромную популярность в нашей стране, а вот о существовании полумансардных знают далеко не все. С одной стороны, они имеют еще более простую конструкцию, чем мансардные, но с другой — их стропильная система имеет много нюансов, не зная которые, можно испортить строение. Поэтому хочу поделиться с вами технологией устройства полумансардных крыш.
Полумансарда является компромиссом между полноценным этажом и мансардой
Что представляет собой полумансардная кровля
В отличие от обычной мансарды, полумансардный этаж образован не только скатами крыши, но и стенами здания. Т.е. стены возводятся выше перекрытия между мансардным и нижним этажом, но ниже потолка мансардного этажа. Это позволяет отказаться от ломаных стропил.
Другими словами, конструкция представляет собой обычную двускатную кровлю. Однако здесь имеется один нюанс — стены, которые возведены выше перекрытия, не стянуты балками или плитой. Поэтому они не терпят распорной нагрузки, которая возникает при укладке висячих стропил.
Наслонные стропильные системы не позволяют использовать полумансарду в качестве жилого этажа
В то же время использование наслонных стропил, позволяющих избежать таких нагрузок, не допускается, так как в этом случае пострадает пространство полумансардного этажа.
Устранить распор на стены позволяет прогиб стропил, однако в таком случае стропильные ноги должны смещаться относительно мауэрлата или конькового прогона.
Существует несколько способов устройства стропильной системы, отвечающей всем этим требованиям. Далее я хочу ознакомить вас с наиболее современной системой, позволяющей свести распорные нагрузки к минимуму.
Технология устройства кровли
Процесс устройства стропильной системы разделим на три этапа:
Далее пошагово рассмотрим устройство от начала и до конца.
Подготовка материалов
Чтобы обеспечить большой изгибающий момент стропильной системы, для ее устройства понадобятся следующие материалы:
После подготовки материалов можно приступать к работе.
Подготовка конструкции к установке стропил
Подготовка конструкции своими руками к установке стропил осуществляется следующим образом:
Такая мера предотвратит проникновение влаги из стен в деревянную конструкцию
Монтаж мауэралата:
Установка конькового прогона. Процесс монтажа балки зависит от типа фронтона:
Теперь конструкция готова к укладке стропильных ног.
На схеме — устройство безраспорной стропильной системы
Монтаж стропильных ног
Теперь можно приступать к самой ответственной части работы — монтажу стропильных ног. Эта операция осуществляется так:
Монтаж верхнего узла. Устройство конькового узла осуществляется в такой последовательности:
Монтаж нижнего узла: Нижняя часть стропильной ноги крепится к мауэрлату следующим образом:
Надо сказать, что верхнюю часть стропил иногда крепят жестко. Для этого между стропильными ногами над коньковым прогоном и под ним устанавливают затяжки, обеспечивающие жесткое защемление балки.
На схеме — жесткое крепление стропил в верхнем узле
Подобный монтаж рекомендуется выполнять в регионах с повышенным уровнем выпадения осадков, т.е. когда снеговая нагрузка на кровлю высокая.
Существует также вариант системы, при которой нижняя часть стропил фиксируется жестко, а верхняя свободно перемещается поперек оси конькового прогона. Но, в этом случае коньковый узел получается нестабильным, что имеет свои минусы. Поэтому выше мы рассмотрели самый оптимальный вариант безраспорной конструкции стропильной системы.
После монтажа конструкции нужно выполнить гидроизоляцию, набить обрешетку и уложить кровельное покрытие. Эта работа осуществляется так же, как и при монтаже любой кровли.