Особенности расчета стропил мансардной крыши

Последнее обновление статьи 15.05.2022

Требования к стропильной системе крыши мансардного типа традиционно высоки: каркас кровли должен выдерживать высокие нагрузки, при этом образуя просторное помещение под крышей.

Элементы и узлы каркаса мансарды

Совокупность элементов и узлов стропильной системы и их взаимное расположение позволяет обеспечить передачу снеговых и ветровых нагрузок с мансардной кровли на несущие стены и фундамент постройки.

Необходим точный расчет параметров всех элементов, чтобы конструкция имела высокую прочность. Стропильная система представляет собой каркас крыши, к которому крепятся составные части кровельного пирога и внутренней обшивки мансарды.

К основным элементам несущей конструкции можно отнести:

• мауэрлат;
• стропила (наслонные и/или висячие);
• прогоны (коньковый, боковые);
• дополнительные элементы (распорки, стойки, подкосы и т.д.).

Выполняя расчёт стропил и других элементов каркаса мансардной крыши, требуется учитывать, что стропильная система данного типа испытывает повышенные нагрузки, которые в среднем составляют 200 кг/м². В соответствии с этим выполняется расчет сечения стропил, шаг их установки – данные значения превышают показатели обычной двухскатной крыши.

Стропила должны не только выдерживать расчетные нагрузки на мансардную крышу, но и иметь определенный запас прочности, чтобы успешно противостоять ураганному ветру или обильному снегопаду.

Расчет каркаса мансарды дает возможность максимально точно определить параметры элементов (профиль, сечения и длину), выбрать принципы монтажа узлов стропильной системы – от того, как выполнены сопряжения деталей, во многом зависит прочность и долговечность мансардной крыши.

К наиболее распространенным типам соединения деревянных элементов относится гвоздевое, шпунтованное, болтовое. Металлическая конструкция возводится с использованием сварных соединений.

Разработка проекта: расчет нагрузок

Чтобы рассчитать стропильную систему, следует в точности определиться с выбором конфигурации мансардной крыши, ее типом и дизайном. Следует учесть, что стропила выполняют две функции: обеспечивают необходимую жесткость и надежность каркаса, плюс к тому формируют пространство мансардного помещения.

Чтобы мансарда была комфортна для использования в качестве жилого помещения, высота потолка должна составлять не менее 2 метров (в высокой части), а длина мансарды – не менее 3 метров.

На первом этапе проектирования выбирается тип стропильной системы, исходя из особенностей и размеров постройки. Стропила мансардной кровли могут быть наслонными и/или висячими. Для монтажа наслонных стропил необходима дополнительная опора, установленная на внутренней несущей стене или колоннах.

Висячие стропильные фермы представляют собой жесткую конструкцию, которая опирается только на боковые стены постройки. Использование таких элементов, как подкосы и опорные прогоны необходимо, если стропильные ноги перекрывают длинные пролеты (более 4,5 метров).

Выполняя расчет каркаса мансардной крыши, следует обратить внимание на некоторые специфические моменты. К примеру, монтаж коньковой балки оправдан в случае, если длина крыши превышает 7 метров и проектируемый каркас получается достаточно тяжелым.

Кроме того, на этапе проектирования необходимо предусмотреть наличие, расположение и конфигурацию оконных систем мансарды. Это могут быть мансардные окна в плоскости крыши или слуховые окна – в этом случае предстоит рассчитать их собственные стропильные системы.

Расчёт снеговых и ветровых нагрузок выполняется с учетом климатических особенностей местности, где ведутся строительные работы. Если мансардная крыша возводится на дачном доме, рекомендуется внимательно отнестись к выбору угла наклона скатов: в зимнее время сложно регулярно очищать от снега кровлю дачного дома, следовательно, желательно установить мансардную крышу с крутыми скатами.

Помимо атмосферных нагрузок (их расчет выполняется на основании табличных данных, приведенных в СНиП) следует учитывать вес кровельного пирога. Расчет данного параметра прост – суммируется вес 1 м² каждого слоя исходя из веса материала изготовления (кровельное покрытие, обрешетка, гидроизоляция, утеплитель, пароизоляция, обшивка потолка).

Чтобы рассчитать стропильную систему с запасом прочности, необходимо использовать повышающий коэффициент: умножить получившийся результат на величину от 1,5 до 3,0, в зависимости от особенностей эксплуатации мансардной крыши.

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.