Расчет мансардной крыши – определение уклона, веса и площади

Расчет мансардной крыши – определение уклона, веса и площади

Мансардой называют жилое, отапливаемое помещение, оборудуемое в подкровельном пространстве, которое позволяет увеличить жилую площадь дома с минимальными затратами. Конструкция такой кровли отличается повышенной сложностью, так как она должна выдерживать высокие весовые нагрузки, поэтому рассчитать ее самостоятельно достаточно трудно. Чтобы выполнить расчет мансардной крыши быстро и правильно, можно использовать онлайн-калькулятор. В этой статье мы расскажем, какие вычисления необходимо произвести, чтобы избежать ошибок в проекте.

Онлайн-калькулятор мансардной (двухскатной) крыши поможет вам рассчитать углы наклона боковых и коньковых скатов, размер и количество боковых и коньковых стропил, количество обрешётки, а также объём нужных материалов в режиме онлайн. В расчётную базу заранее внесены наиболее популярные кровельные материалы, такие как металлочерепица, шифер, ондулин, черепица из керамики, битума, цемента и другие материалы.

Перед проектированием мансардного этажа крайне важно ознакомиться со СНиП 2.08.01-89 «Жилые Здания», где содержатся нормативные сведения о строительстве, в том числе мансардных этажей.

Обратите внимание! Расчёты производятся, исходя из СНиП «Нагрузки и воздействия» и ТКП 45-5.05-146-2009, с учётом нормативов, содержащихся в данных документах.

Мансардная крыша (также встречаются термины «ломаная крыша», «покатая крыша») с каждой стороны имеет два ската, наклонённых под разным углом. Таким образом скаты формируют расширенное чердачное помещение, которое называется мансардным этажом или просто мансардой.

Мансардная крыша может быть построена изначально или надстроена к уже существующему зданию. Так можно выиграть полезное пространство, не достраивая дополнительных этажей.

Первые мансардные крыши современного типа известны с XVII века. Сегодня существует множество вариаций исполнения мансардного этажа, где могут располагаться хозяйственные или жилые помещения.

Особое внимание следует обратить на выбор материалов для кровли. Для максимизации площади мансардного этажа боковые скаты делаются довольно крутыми. Поэтому обустройство кровли может потребовать дополнительных затрат. Если помещения мансардного этажа предназначены для жилья, им потребуются увеличенные окна и улучшенная теплоизоляция.

Заполняя поля калькулятора, обратите внимание на значок «Дополнительная информация» , под которым скрываются пояснения по каждому пункту.

Внизу страницы вы можете задать вопрос или оставить комментарий по улучшению данного калькулятора. Будем рады вашим отзывам!

Какие параметры учитывают при расчете крыши для мансарды

Расчет количества и определение размеров необходимых для возведения крыши материалов представляет определенные трудности. Это в большей степени обусловлено особенностями ее конструкции.

Выполняя расчет мансардной крыши необходимо учитывать размерные параметры всех составных элементов стропил и кровельной конструкции:

  • длина и количество стропил;
  • параметры их продольного сечения;
  • шаг укладки стропил;
  • площадь плоскостей элементов;
  • шаг и размер досок обрешетки;
  • размеры кровельного покрытия и нахлеста его листов;
  • вид тепло-, гидро- и пароизоляционных слоев.

Строительство дома с четырехскатной крышей

Точный расчет и составление проекта при возведении мансардного этажа является ответственным этапом, обеспечивающим ее безопасность и долговечность. Это во многом определяет прочность всего здания.

Мансардная крыша способна украсить любое строение, придав ему некую элегантную завершенность

Устройство Схема Расчёт мансардной крыши

Устройство подстропильных балок

Устройство и расчёт мансардной крыши, производиться после полного монтажа колодца сруба на фундамент. Следующий этап-врезка потолочных (подстропильных) балок на стены рубленного сруба и устройство мансардной крыши.

Подстропильные балки распределяют на равное расстояние между собой. Среднее расстояние между подстропильными балками не должно по возможности превышать 1-метра. Для удобства расчёта расстояний между балками, работы следует выполнять в такой последовательности. Две крайние балки это брёвна стены сруба,остальное расстояние делиться поровну между остальными балками.Не забываем про лестничный пролёт, в месте где у вас будет лестница(если планируется), балки разносим на большее расстояние 1.5-1.6 метра.

Устройство стропильной системы

Устройство стропильной системы производиться на балки перекрытия, или подстропильные балки сруба.Балки врезаются по уровню, на стены бревенчатого сруба, они будут основанием для пола мансарды. Расчет ширины второго этажа, производиться от размера деревянного сруба дома.

Существуют два типа расчёта мансардной крыши для устройства второго этажа, с вертикальными и скошенными стенами. Последние обладают преимуществом, так как расположенные на скошенных стенах окна пропускают на 40% больше естественного света, чем вертикальные, что делает такие помещения весьма комфортными для пребывания в любое время года.

Мы рекомендуем выбирать для расчёта мансардной крыши легкие и прочные материалы. Ведь фактически он является добавочными, и дают дополнительную нагрузку на стены и фундамент. Как показывает практика, для устройства мансардной крыши, и устройства в ней полноценного жилого помещения, на рубленном срубе из бревна, надо применять обрезной материал следивших сечений.

  • Для устройства стояков и стропильной системы брус 100*100 мм.
  • Для балок перекрытия мансарды(потолочные) брус 150*100 мм.

Окна для мансардной крыши

Повышенные требования по прочности и герметичности, предъявляются и к мансардным окнам. Из-за своей конструкции они испытывают дополнительную нагрузку и должны быть устойчивы и к сильным осадкам и повышенной влажности. Вдоль окон для отвода осадков прокладываются специальные желоба, снаружи они прикрыты кровельным материалом, это позволяет не портить внешний вид сруба из бревна.

Строительство жилого помещения в мансарде

При строительстве жилого помещения в мансардной крыше, важно помнить, что оно будет комфортным для постоянного проживания, только в том случае, если его в достаточной степени утеплить. В холодное время года теплый воздух внутри помещения стремится в сторону более холодного и образует на внутренней части крыши конденсат, который необходимо отводить, иначе в комнате появится сырость.

Поэтому при расчёте строительства мансардной крыши необходима качественная тепло- гидроизоляция. Обычно в качестве наружного утеплителя применяют минеральную вату, с внутренней стороны утеплитель закрывают плёнкой пароизоляции, с внешней стороны утепляющий слой закрывают гидроизоляционной мембраной , а между ними вентиляционное пространство, обеспечивающее свободную циркуляцию воздуха. Для обеспечения условий вентиляции, и сохранности утеплителя необходимо применять качественные мембраны.

Устройство для постоянного проживания, требует утепления не только скатов но и каркаса мансардной крыш.

Расчёт материала для строительства мансарды

  • Для расчёта устройства мансардной крыши сруба бревенчатого, используется обрезной пиломатериал.
  • Брус 100*100 мм на стойки.
  • Потолочные балки мансарды, брус 100*150 мм.
  • Боковые скосы(стропила) из бруса 100*100 мм.
  • Верхняя часть стропильной системы мансарды выполняется из бруса 100*100.
  • Ширина мансарды рассчитывается от размера сруба, мансарда должна быть по размеру на 0.5 метра больше, чем размер сруба дома в осях.
  • Высота стоек ,это высота расчёта устройства мансардного этажа, то есть размер от пола до потолка.
  • Стандартная высота срубов домов h=3 метра,высота мансардной крыши, обычно h=2.3-2.4 метра.
  • Стандартная высота срубов бань h=2.5 метра, высота до потолка будет обычно h=2-2.1 метра.

Высота устройства крыши ,рассчитывается в прямой пропорции к высоте строения, чтобы с эстетической стороны ваше строение выглядело красиво, и радовало глаз.Мансардная крыша ,выглядит привлекательно при одном обязательном условии.

Подстропильные балки на которые будет рассчитываться мансардная крыша должны выступать наружу за край рубленного сруба минимум на 0.5 метра. Верхняя часть стропильной системы крыши, по высоте выполняется в соотношении 1/3 от высоты основной крыши. Соблюдении условия равенства углов, это максимальный эффект внешнего вида дома, в частности в привлекательном виде устройства мансардной крыши. Устройство для постоянного проживания, требует утепления не только скатов но и каркаса мансардной крыш.

Читайте также  Как подшить карниз

Отделочные работы второго этажа, мансардной крыши в отличии от рубленного сруба, можно проводить сразу после монтажа, при условие если пиломатериал достаточно сухой.Относительная влажность сухого материала составляет 12-18%.

Кровля для мансарды какой она бывает

Себестоимость строительства такой крыши значительно ниже, чем постройка капитального второго этажа с несущими стенами

Мансардная крыша — это универсальное решение, так как она выполняет функцию ограждающей конструкции и при этом эксплуатируется как полноценное жилое помещение.

Иллюстрации Разновидности и их описание
Двускатная кровля. На схеме показан каркас симметричной двускатной крыши. Стропильная ферма образована двумя цельными диагональными балками, соединёнными на коньке.

Стены и потолок жилого помещения образованы затяжкой и боковыми стойками.

По периметру прямоугольника надстраиваются верхние и нижние стропила, образующие характерный излом по центру ската.

Какие нагрузки действуют на мансарду

Иллюстрации Виды нагрузок в соответствии со СНиП 2.01.07-85
Снеговая. Выпавший снег оказывает существенное воздействие на конструкцию кровли.

Действие снеговой нагрузки приходится только на участок кровли с уклоном меньше 30°. Если угол наклона больше 60°, снег на боковых скатах практически не задерживается.

Эта нагрузка имеет значение при расчете параметров балок перекрытия.

Нагрузка приходится только на пол жилого помещения, в то время как перекрытие в нижней точке боковых стропил остается ненагруженным.

Расчеты давления снега

Схема мансардной кровли с обозначением вертикальной стойки H и коньковых стропил L, которыми будем оперировать при расчетах

Величину снеговой нагрузки рассчитываем по формуле в таблице 1. Для того чтобы найти коэффициент μ, рассчитываем длину вертикальной стойки фермы и делим это число на длину накосного стропила.

Таблица 1. Формула расчета снеговой нагрузки

Согласно полученному числу, находим подходящее значение в левой колонке таблицы 2. В колонке напротив указан угол наклона α. Далее, если α≤30°, то коэффициент μ = 1; если 30° Расчет давления ветра

Таблица 3. Формула расчета максимального ветрового давления

Давление ветра рассчитываем по формуле в таблице 3. За аэродинамический коэффициент берем максимальное значение 0,8.

Таблица 4. Расчет коэффициента изменения ветра на высоте

Коэффициент изменения находим по таблице 4 с учетом особенностей места, где проводится строительство. Нормативное значение Wo можно определить по СНиПу, а можно найти в карте ветрового давления.

Карта ветрового давления

Вставляя в формулу соответствующие значения, вы рассчитаете параметры ветровой нагрузки для той или иной территории. В соответствии с полученным значением можно будет скорректировать угол наклона скатов или еще на стадии проектирования усилить стропила.

Расчет веса кровли

Таблица 5. Вес конструктивных материалов

Чтобы рассчитать нагрузку, которую окажет кровельная система на несущие стены первого этажа, нужно приплюсовать вес диагональных балок, обрешетки, чернового настила и массу изоляционных материалов, включая утеплитель и гидроизоляцию.

Необходимые данные можно найти в таблице 5. Данные представлены из расчета килограммы на квадратный метр кровельного ската.

Таблица 6. Вес кровельного покрытия

К посчитанному весу прибавляем массу кровельного покрытия. Этот параметр указан в таблице 6.

Кроме перечисленных факторов, определяющих вес, нужно заранее решить, будут ли в системе использованы зенитные фонари. Их вес можно узнать у производителя и приплюсовать к посчитанному весу кровли.

Считаем суммарную нагрузку

После того, как все расчеты выполнены, суммируем вес кровли из расчёта килограмм на кв. метр, снеговое и ветровое давление на тот же кв. метр.

Вес людей и мебели в мансардном этаже учитываем только при выборе сечения балок перекрытия. Непосредственно на подбор стропил этот параметр не влияет.

При суммировании параметров нагрузки, нецелые числа округляем в большую сторону. Учитывая максимум ветрового и снегового давления, вы сможете подстраховаться от прогиба или срыва кровельного материала.

Выбираем шаг между стропилами

Таблица 7. Как соотносится ширина сечения и длина стропила с шагом установки

При расчете кровельного каркаса, особое внимание уделяем шагу, с которым будут устанавливаться стропила. Расстояние между соседними балками зависит от длины бруса и от размеров его поперечного сечения. Чтобы упростить расчеты и не прибегать к формулам, предлагаю таблицу 7, где приведены усредненные соотношения интересующих нас параметров.

Обратите внимание на то, что для ломаной крыши, величина шага определяется по длине верхних накосных стропил. Для систем с обычными прямыми скатами учитывается длина от конька до свеса. Шаг между досками обрешетки по всему ломаному скату делается одинаковый.

Расчет стропил с учетом нагрузок

Таблица 7. Формула для расчета давления на погонный метр висячих стропил

Для того чтобы рассчитать сечение пиломатериалов нужно узнать нагрузку на погонный метр каждой балки. Сделать это можно по формуле в таблице 7.

Как рассчитать суммарную нагрузку на площадь ската вы уже знаете, а за шаг стропил условно примем 40 см. Осталось перемножить параметры и получить давление на погонный метр.

На рисунке показано, ширина каких конструктивных элементов нас интересует

Сечение пиломатериалов, которые образуют накосные стропила в верхней части крыши, считаем по следующим формулам:

  • Если α 30°, то H≥9,5×L×√Q/(B×R)
  • Н — ширина сечения стропил
  • В — толщина сечения
  • R — плотность пиломатериалов (в кг/м²)

Для примера, плотность сосны 2 сорта, которая повсеместно используется для сборки стропил, составляет 130 кг/м².

Таблица 8. Промышленные типоразмеры пиломатериалов

Соотношение толщины и ширины хвойных пиломатериалов, выпускаемых отечественной промышленностью, можно найти в таблице 8. Просчитанные по ранее предложенным формулам параметры поперечного сечения будут усреднёнными, поэтому, если числа не будут целыми, округляем их в большую сторону.

Расчет площади мансарды

Прежде всего, для функционального проекта нужно вычислить площадь мансарды. Данный параметр зависит от размеров доме, вместе с тем на него влияет конструкция крыши. Площадь мансарды складывается из 2 показателей:

  • Нужный количество. Под этим термином знают площадь подкровельного пространства, в котором высота потолков выше 0,9 м. Разумеется, что нужный количество занимает не всю площадь мансарды, а лишь срединную часть. Дабы рационально распорядится свободным местом, направляться высвободить пространство под коньком крыши от элементов стропильной системы, сместив их в стороны.
  • «Глухие» территории. «Глухими» территориями мансарды именуют углы, образованные между перекрытиями и нижней частью ската, в которых высота потолка образовывает 0,9 метров и ниже. Для проживания людей эти участки негодны, но в них возможно разместить ниши либо шкафчики для хранения. Лучше, рассчитывать уклон и форму крыши так, дабы «глухие территории» занимали меньшую часть неспециализированной площади мансарды.

Принципиально важно! Дабы программа-калькулятор вычислила площадь мансарды, нужно в свободные поля ввести уклон и высоту конька крыши, размеры дома, и форму и количество скатов. Затем у пользователя появится возможность заметить точный расчет показателя, и визуализировать итог вычислений посредством схемы.

Виды мансардных окон

Согласно рекомендациям СНиПа, площадь мансардных окон не должна быть меньше 10 процентов от площади пола, поэтому в каждом помещении, образованном в результате разделения мансарды, должно быть окно.

Устройство мансардных окон в крыше

На изображении выше представлены разновидности окон для установки на мансарде, при этом наиболее простой разновидностью считается наклонная установка окна. Несмотря на простоту, подобный вариант связан с некоторыми проблемами гидроизоляции стыков. Кроме этого, придется устанавливать окно с усиленной рамой и армированным остеклением из-за повышенных нагрузок на конструкцию окна.

Подобная установка имеет ряд достоинств:

  • Пропускает больше света, поскольку отсутствуют резкие границы света и теней.
  • Не усложняется поверхность крыши, так как она остается ровной.
  • Установка окна требует меньше времени.

Чем меньше угол наклона крыши, тем потребуется большее окно по площади. На изображении ниже указано, как следует расположить окно, в зависимости от угла наклона.

Чем круче наклон относительно пола, тем меньше должна быть высота окна

При монтаже окна следует брать во внимание расстояние между стропилами. Окно должно быть уже на 5 см, по сравнению с расстоянием между стропилами. Это необходимо для того, чтобы не нарушать целостность всей конструкции. В противном случае придется дополнительно усиливать элементы крыши, что не всегда оптимально.

Вместо одного большого окна лучше установить два небольших. Кроме того, что проблем значительно уменьшится, два небольших окна смотрится ничуть не хуже, чем одно большое. Не следует также забывать о нагрузках, которые больше действуют на одно большое окно.

Два окна рядом смотрятся ничуть не хуже, чем одно широкое

Установка окон-дормер связана с появлением ендов, как сверху, так и с боков. Как правило, подобная конструкция становится более сложной в любом случае. Кроме этого, имеются некоторые сложности при укладке кровельного материала, так как подобные места являются вероятными участками протечек влаги. На таких участках приходится укладывать кровельный материал особенно тщательно. В регионах, где выпадает много осадков в виде снега, такие окна подвержены особенно высоким нагрузкам при сходе снега. Решить данную проблему помогают снегозадержатели, которые монтируются над такими окнами. Достоинство подобных окон заключается в том, что возле него допустимо стоять в полный рост. На самом деле, такие окна пропускают меньше света, при этом рельеф крыши становится сложнее, с рядом некоторых проблем.

Устройство вертикального окна-дормера в мансардной крыше

Утопленные окна также используются, но в основном тогда, когда необходимо организовать выход на балкон. Утопленное окно – это не лучший вариант, поскольку света оно пропускает мало, а тени становятся достаточно глубокими. Это не совсем комфортно для глаз человека. Кроме этого, усложняется геометрия крыши, хотя не настолько, как в случае с выступающими окнами.

Если организовать окна в торцевых частях мансарды, то это существенно упростит данную проблему. В таком случае можно вполне обойтись без усиления рамы и стекол, поэтому подойдут самые обычные качественные стекла. Вариант малозатратный и легко реализуемый своими руками, поэтому именно такие окна чаще всего устанавливают хозяева на мансардах.

Основные элементы, составляющие крышу мансарды

Мансардную крышу чаще образуют два боковых ската, расположенные под разными углами наклона. В большинстве случаев она состоит из следующих частей:

  • покрытие кровли;
  • материал для гидроизоляции;
  • обрешетка деревянными досками;
  • стропила с теплоизоляцией;
  • чердачное горизонтальное перекрытие (потолок).

Применяемые стройматериалы могут варьироваться в широких пределах. Это зависит, прежде всего, от разновидности крыши.

Важно! Главной частью стропильной системы являются стропильные ноги. Их укладывают вдоль ската крыши. В дальнейшем по ним крепят обрешетку.

Исходя из количества скатов стропильная конструкция может быть одно- либо двускатной, а также вальмовой, ломаной или шатрового типа. Кровля вальмового типа имеет четыре скатных плоскости. В шатровой кровле треугольные скаты сходятся вместе в одной вершине. В ломаных крышах стропильные ноги располагают так же, как в двускатных, с той лишь разницей, что ломаная конструкция имеет 2 яруса. Стропила соединяют и врезают в так называемую затяжку из нескольких досок или брусья, уложенные по периметру стен. Элементы конструкции, выполняющие вспомогательные функции крепят в соответствии со степенью предполагаемой нагрузки.

Расчет параметров стропил

Возведение мансарды чаще всего выполняется с использованием деревянных стропил и других элементов каркаса. Из-за повышенных нагрузок к сечению стропила предъявляются высокие требования: толщина бруса для изготовления не должна быть менее 70 мм – в этом случае можно избежать опасности прогиба под нагрузкой. Также важно правильно выбрать шаг установки – для мансарды этот показатель в среднем составляет 0,5 метра.

Учитывая, что стропила мансарды располагаются с малым промежутком, а сечение должно быть увеличенным, общий вес мансардной крыши очень высок. Если речь идет о строительстве мансардной кровли на доме большой площади, то целесообразнее использовать металлические стропила. Стропильная система из металла дает возможность уменьшить количество стропил, избежать монтажа многочисленных распорок и подкосов при перекрытии больших пролетов – они значительно увеличивают общий вес конструкции.

Чтобы рассчитать металлический каркас мансарды, следует воспользоваться справочными данными, в которых отражено соотношение сечений металлического профиля для изготовления стропил с устойчивостью материала к нагрузкам на изгиб.