Мансардная крыша — это кровельная конструкция, форма которой позволяет обустроить под ней полноценное жилое помещение. Ее отличительной особенностью является использование ломаных или крутых скатов для максимизации полезного объема чердачного пространства. Такое конструктивное решение позволяет получить дополнительную жилую площадь без возведения полноценного второго этажа.
Расчёт мансардной крыши дома: что нужно знать для проведения расчетов
- Что нужно знать для проведения расчетов
- Расчет различных элементов мансардной крыши
- Зависимость крутизны нижнего ската от высоты помещения
- Расчёт высоты и угла наклона коньковых скатов
- Расчёт длины стропильной ноги
- Расчёт нагрузок на конструкцию крыши и определение оптимального сечения стропильных ног
- Тип кровельного покрытия
- Снеговые и ветровые нагрузки
- Расчёт толщины утеплителя
- Расчет площади кровельного покрытия
- Онлайн калькулятор кровли
- Заключение
Существует два типа конструкций мансард: с покатой крышей, как правило, это переделки нежилых чердачных помещений и с ломаной крышей, которая предусмотрена конструкцией дома и проектируется изначально. Применение второго типа предпочтительнее, так как это дает больше полезного пространства. Однако, конструкция и расчёт мансардной крыши ломаного типа значительно сложнее. В этой статье будет показано, как при помощи специальных онлайн калькуляторов получить основные параметры мансардной крыши: количество и сечение основных несущих элементов, угол наклона бокового и висячего ската, вид кровельного материала, а также приблизительную стоимость и количество стройматериалов.
Что нужно знать для проведения расчетов
В интернете можно найти множество онлайн калькуляторов, при помощи которых можно рассчитать мансардную крышу. Они могут быть специализированными – для расчёта сечения основных несущих элементов, полезной площади помещения, угла наклона скатов или распределения нагрузки на стропильные ноги или универсальными. Пользоваться второй разновидностью онлайн калькуляторов для неспециалистов в строительной сфере довольно сложно, так как эти программы потребуют для расчёта гораздо больше изначальных данных и оперируют такими специфическими терминами как мауэрлат, подкосы, стропила и т.п.
Выделим основные элементы конструкции, размеры и количество которых должен выдать калькулятор крыши мансарды:
- Стропильные ноги
Основной несущий элемент конструкции крыши. Для жилых домов, чаще всего, в качестве материала изготовления стропил применяются балки круглого или квадратного сечения. Допускается использование? как массива древесины, так и клееного бруса. Различают два типа стропил:
- Наслонные (от слова прислоняться) нижние концы устанавливается на стену здания, в средней части опираются на промежуточные опоры. Применяются в конструкциях ломаных крыш, если ширина пролета между несущим основанием превышает 4,5 м;
- Висячие – применяются, если в строении не имеется внутренних несущих элементов: колонн, стен, балок, на которых могут расположиться дополнительные опоры. Максимальная ширина пролета составляет 6,5 м. Висячие стропила формируют покатые крыши и не слишком удобны для создания мансардных этажей.
- Стойки
Дополнительные несущие элементы (столбы), дающие конструкции крыши дополнительную прочность. В мансардах небольшой площади с упрощенной конструкцией они опираются на плиты перекрытия и поддерживают непосредственно стропильные ноги. В более сложных конструкциях мансардных крыш стойки опираются на лежни и являются несущим основанием для прогонов;
- Мауэрлат
Один из наиболее важных элементов стропильной системы. Предназначен для перехода от бетонной или кирпичной стены к деревянным конструкциям. Проще говоря, это брус сечения от 150х100 мм до 200х200 мм, который укладывается на несущую стену вдоль нее и является основной опорой для стропильных ног. В качестве материала изготовления используются хвойные породы древесины. Особое внимание необходимо уделить вопросам защиты элемента от влаги и плесени, а также гидроизоляции между стеной и мауэрлатом.
- Лежни
Фактически, это тот же мауэрлат, но расположенный не на стене, а на чердачном перекрытии. Его основное назначение распределение нагрузки от стоек по большей площади. То есть стойки не будут давить на пол чердака в одной точке размерами 150х150 мм (что чревато повреждением перекрытия). Лежень распределяет давление от стоек на большую площадь, аналогично тому, как лыжи распределяют вес человека, и он не проваливается в снег.
- Прогон
Несущий элемент, предназначенный для поддержки стропил. Применяется, если скат крыши имеет большую длину и/или кровельный материал имеет значительный вес.
Расчет различных элементов мансардной крыши
Произвести расчёт площади мансардной крыши можно на калькуляторах двух типов. Первый, представляет собой приложение, написанное в какой-либо программе для расчётов, наиболее популярна – Microsoft Excel. Данный тип калькулятора довольно сложен, так как требует не только знаний в строительной сфере, но и определённого опыта использование Excel. Однако с его помощью можно произвести довольно точные вычисления.
Второй тип приложений, это небольшие онлайн калькуляторы, выложенные на сайтах компаний занимающихся строительством или реализацией строительных и кровельных материалов. Точность таких расчетов относительна, но они могут сориентировать покупателя, на какую примерно сумму ему нужно рассчитывать при постройке мансарды.
Зависимость крутизны нижнего ската от высоты помещения
Калькулятор вычисляет угол наклона нижних мансардных стропил при определенной ширине дома и планируемой высоте потолков. Для того чтобы рассчитать мансардную крышу необходимы следующие данные:
- Размер стены под фронтоном – Вд;
- Высота помещения – Нм;
- Ширина помещения – Вм;
- Ширина «глухой» площади мансарды – Вг;
- Высота конька – Нк.
Расчет осуществляется по простой геометрической формуле Вг=Нв/tg α. Как правило, такие приложения специально ограничивают возможность введения некорректных данных.
Калькулятор дает возможность рассчитать сразу несколько величин: вынос балок перекрытия и угол наклона мансардных стропил. Расчет может производиться как при внесении высоты помещения и угла наклона боковых стропил, так и в обратном порядке. Указав требуемые габариты помещения, можно получить угол наклона – α, боковых (нижних) стропил.
Расчёт высоты и угла наклона коньковых скатов
Данный расчет ломаной крыши необходим для получения общей высоты дома. При этом необходимо учитывать, что угол наклона стропил конькового ската, как правило, принимается в пределах 15°-30°.
Формула расчёта будет иметь следующий вид: Нк=Вм×tg β
Калькулятор потребует указать ширину мансардного помещения и планируемый угол наклона коньковых стропил. Также возможно решение обратной задачи, указал общую высоту всего строения и планируемую высоту потолка мансардного этажа программа рассчитает углы наклона коньковых и боковых стропил.
Расчёт длины стропильной ноги
Независимо от того является ли стропило частью нижнего или конькового скота формула расчета одинакова в обоих случаях: L=H/sinα(β), где
- L – длина стропильной ноги;
- Н – либо высота мансардного помещения Нм, либо высота конькового сегмента Нк.
- α/β – соответствующие углы наклона стопил.
Расчёт нагрузок на конструкцию крыши и определение оптимального сечения стропильных ног
Основную нагрузку на несущие элементы крыши оказывает материал кровельного покрытия, а также снеговые и ветровые нагрузки. При этом закладывается запас прочности на случай стихийного бедствия, к примеру, ураганного ветра нетипичного для данной местности. При подборе сечения оперируют таким понятием как распределённая нагрузка. Эта величина зависит от количества стропил, соответственно от шага их установки – чем он меньше (большее количество стропильных ног используется), тем меньшего сечения будет каждый элемент.
Калькулятор для расчета стропильной системы мансардной крыши более сложный и потребует информации не только об угле наклона кровельных скатов, но и о расположении сооружения на местности, и о регионе строительства, чтобы определить уровень снеговой и ветровой нагрузки.
Тип кровельного покрытия
На данный момент наиболее популярными кровельными материалами для возведения мансардного этажа являются:
- Металлочерепица – характеризуется высокой прочностью, устойчивостью к механическим повреждениям, выцветанию, температурным перепадам. Предоставляет широкий выбор рельефов и богатую цветовую палитру;
- Кровельный профнастил – основные эксплуатационные показатели аналогичны металлочерепице, однако декоративные возможности сильно ограничены.Преимущественно используется в качестве кровли здание промышленного и технического назначения;
- Целлюлозно-битумные листы (ондулин) – имеет ограниченный период эксплуатации (15-20 лет), выцветает на солнце, под влиянием морозов становится хрупким. В нормальном состоянии также демонстрирует довольно низкую механическую прочность;
- Керамическая черепица – имеет высокие эстетические и эксплуатационные показатели, однако большой вес кровельного материала приводит необходимости использование усиленной стропильной конструкции.
Видеоописание
В видео можно увидеть расчет мансардной крыши:
Снеговые и ветровые нагрузки
Зоны снеговой и ветровой нагрузки определяются по специальным картам. В зависимости от того в какой зоне находится дом при расчете в формулу мансарды подставляются те или иные коэффициенты.
Расчёт толщины утеплителя
Аналогичным образом рассчитывается толщина теплоизоляционного материала для мансарды. По специальной карте выбирается коэффициент теплосопротивления в регионе строительства – это значение поставляется в программу, после чего указывается тип теплоизоляционного материала, а также материала для внутренней отделки с указанием толщины обшивки.
Расчет площади кровельного покрытия
Расчёт площади кровли элементарная задача, под которую в универсальности калькуляторах даже не делают отдельную функцию. Как правило, калькуляторы для расчета кровли используется исключительно сайтами по продаже кровельных материалов. Расчет осуществляется по следующей формуле: S=2×D×(Lm+Lk), где
- S – общая площадь кровли. При приобретении кровельного материала необходимо учитывать специфику его укладки. Фактически у каждого типа кровли существует коэффициент или процентное отношение, на которое необходимо увеличить количество кровельного материала при покупке.
- D – Длина крыши по линии карниза или конька;
- Lm – Длина стропила нижнего свеса мансарды;
- Lk Длина конькового стропила.
Онлайн калькулятор кровли
Чтобы узнать примерную стоимость мансардной кровли, воспользуйтесь следующим калькулятором:
Видеоописание
В видно можно увидеть расчетную схему мансарды:
Заключение
Важно учитывать, что площадь, сечение и тип обрешётки выбираются для каждого кровельного материала индивидуально.
Еще более важно понимать, что данные, предоставляемые онлайн калькуляторами любого типа неточны, они пригодны только для того, чтобы владелец дома смог сориентироваться при выборе строительной фирмы подрядчика.
Наибольший полезный объем и высоту потолков обеспечивает ломаная двускатная крыша. За счет изменения угла наклона скатов (пологий верх и крутой низ) минимизируются «мертвые зоны» по бокам помещения. Также эффективны полувальмовые конструкции, однако они значительно сложнее в проектировании и монтаже.
Мауэрлат — это опорный деревянный брус, укладываемый по периметру наружных несущих стен здания. Он служит связующим звеном между стропильной системой и стенами, равномерно распределяя точечную нагрузку от стропил на всю площадь кладки. Кроме того, мауэрлат жестко связывает крышу с коробкой дома, предотвращая ее сдвиг под ветровым давлением.
Лежень — это горизонтальный брус, который укладывается на внутренние несущие стены или перегородки параллельно мауэрлату. Он служит прочным основанием для установки вертикальных стоек и подкосов, поддерживающих коньковый прогон. Лежень позволяет эффективно перераспределить вес кровельной системы на внутренние капитальные конструкции здания.
Висячие стропила опираются только на две крайние точки (стены дома) и создают распирающее усилие, которое компенсируется затяжками. Наслонные стропила дополнительно опираются на внутренние стены или столбы, работая исключительно на изгиб без бокового распора стен. Наслонный тип проще в монтаже и требует меньшего расхода древесины, но применим только при наличии внутренних несущих конструкций.
Для классической ломаной мансардной крыши оптимальным является угол наклона нижних скатов в диапазоне 60–70 градусов, а верхних — от 15 до 30 градусов. Угол наклона ската менее 30 градусов для жилой мансарды не рекомендуется, так как это критически уменьшает высоту потолков и полезную площадь. Точный выбор угла зависит от выбранного кровельного материала и ветровых нагрузок региона.
Шаг стропил для мансарды обычно составляет от 60 до 100 см в зависимости от сечения бруса, веса кровли и снеговой нагрузки. На практике шаг чаще всего ориентируют под ширину утеплителя (минеральной ваты) — например, делают просвет 58–59 см для стандартных плит теплоизоляции шириной 60 см. Это позволяет укладывать утеплитель враспор без щелей и лишней подрезки.
Расчетное значение снеговой нагрузки определяется по картам снеговых зон, приведенным в СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Территория страны разделена на 8 снеговых районов, для каждого из которых установлен вес снегового покрова на квадратный метр площади (от 80 кг/м² для I района до 560 кг/м² для VIII района). Итоговая нагрузка на стропила корректируется с учетом угла наклона скатов кровли.
Требуемая толщина утеплителя рассчитывается на основе теплотехнических норм конкретного региона (СП 50.13330.2012) и коэффициента теплопроводности материала. Для умеренного климата европейской части России минимальная толщина базальтовой ваты для жилой мансарды составляет 150 мм, но оптимальным стандартом является 200–250 мм. Утеплитель укладывают в несколько слоев со смещением стыков во избежание образования мостиков холода.
Для мауэрлата используют сухой брус хвойных пород дерева (сосна, лиственница) сечением 150х150 мм или 100х150 мм, а для конструкций с тяжелой кровлей — 200х200 мм. Сечение подбирается так, чтобы его ширина составляла не менее трети толщины несущей стены. Важно использовать древесину не ниже 2-го сорта без сквозных трещин и обязательно обработать ее антисептиками и антипиренами перед монтажом.
2 комментария
Много информации, но вручную считать долго и есть шанс ошибиться, Потому обидно, что используя столько источников, автор не приложил к статье ни одной ссылки на конкретный действующий калькулятор для расчета.
Ответить ПожаловатьсяДолго искала статью типа этой, чтобы муж понял, как рассчитать площадь мансарды. Спасибо вам огромное за подробную информацию!
Ответить Пожаловаться