Ломаная крыша своими руками чертежи и фото пошаговая инструкция

Популярность ломаных крыш обусловлена экономичностью строительства и возможностью рационально применить чердачное пространство. Именно они используются для организации утепленных и неутепленных мансард. Технология сооружения кровельных конструкций с переменным углом наклона скатов отличается от традиционной двухскатной схемы.

Потому желающим обзавестись мансардным этажом и успешно проявить себя на поприще кровельщика необходимо знать, как устроена стропильная система ломаной крыши и каким образом вычисляются размеры материалов для ее сооружения.

Расчет ломанной стропильной системы

Самый яркий и выразительный представитель класса ломаных крыш – пятиугольная конструкция с явной разницей в углах наклона скатов. Даже не углубляясь в специфику ее сооружения, можно понять, что устроена она из двух водруженных друг на дружку ярусов. В нижнем солидном ярусе располагается мансарда, подарившая второе название ломаным крышам. Менее объемный ярус-верхушка, венчающий нижнюю часть, определяет форму конструкции в районе конька.

Кратко о специфике стропильной конструкции

Стропильный каркас для обеих частей мансардной крыши сооружают по правилам, которые диктует обычная технология строительства скатных крыш. Нижнюю часть каркаса ломаной крыши строят путем установки наслонных стропильных ног. В устройстве верхней части могут использоваться как наслонные, так и висячие стропилины. Низ наслонных стропилин имеет право опираться на мауэрлат или на балки перекрытия. Опорой для верха чаще всего служит деревянная рама, одновременно играющая роль каркаса одной из стенок мансарды. В устройстве верхнего яруса ориентируются в основном на удобство работы для исполнителя.

По традиции угол наклона скатов нижней части ломаной крыши значительно круче, чем верхней. Они-то и создают излом – наглядный показатель применения ломаной технологии в строительстве крыши. Однако крутизна верхней и нижней частей скатов может быть равной, из-за чего ломаная конструкция будет выглядеть, как обычная двускатная. Но стоят ее стандартным для ломаных крыш методом, потому что каркас нижнего яруса обязан обеспечить возможность организации эксплуатируемого пространства. Т.е. стропильная система должна обладать необходимыми элементами с заданной несущей способностью для устройства стен и потолка утепленной или холодной мансарды.

Виды нагрузок и их совокупность

Мудреные формулы, согласно которым производится расчет стропильной системы ломаной крыши проектировщиками строительных предприятий, мы приводить не будем. Строители их знают и без нас. Тем, кто решил соорудить одну-две крыши на загородном участке, столь фундаментальные сведения вовсе не нужны. В интернете предостаточно программ, совершающих за пару секунд сложные математические операции по вычислению сечения стропил, опор и балок. Лучше разберем, какие данные потребуются для ввода в программу, а также какие виды нагрузок на перекрытие, стропила верхнего и нижнего яруса следует учесть.

Саму программу качайте здесь — по этой ссылке (для работы нужен только Excel). Дальше мы будем приводить примеры работы конкретно с ней.

Зачем нужны пределы

На каждый элемент стропильной системы ломаной крыши будут действовать различные виды нагрузок. Сумма нагрузок не должна приводить к деформациям и повреждениям, требующим обязательного ремонта. Несущие конструкции по правилам рассчитываются с учетом двух предельных значений, это:

• Предельная прочность – состояние, превышение которого приводит к разрушению строительной конструкции, к потере выносливости или устойчивости.
• Предельная деформация – состояние, превышение которого приводит к недопустимым прогибам, в результате которых не только изменяется геометрия сооружения, но нарушаются узловые сочленения.

По обоим видам указанных предельных состояний проектировщиками производятся вычисления. Самостоятельному кровельщику эти тонкости не слишком нужны. В имеющихся в интернете расчетных программах с заложенными в них формулами уже учтены пределы. Они введены в расчетный алгоритм в виде сигнальных значений типа:

• Н_{тр. прочность} – размер элемента стропильной системы, уменьшение которого приведет к состоянию потери прочности.
• Н _{тр. прогиб} – размер элемента, уменьшение которого повлечет угрожающую деформацию.

Обращаясь к автоматической вычислительной помощи, на подобные значения необходимо обращать пристальное внимание. Это предельный минимум, указывающий на то, что реальные проектные значения должны быть больше.

В списке нагрузок, действующих на кровлю, значатся вес зимних осадков, сила ветра, собственная масса, вес мебели и людей, эксплуатирующих мансарду. Нагрузки могут действовать одновременно, поочередно или в любом сочетании типа снег + мебель + человек; снег + ветер и т.д. Расчеты проводят по максимуму в стремлении предусмотреть вероятность воздействия наибольшей нагрузки.

Как определить вес снегового покрова

Для определения веса снегового покрова особых познаний не нужно. Выполняется оно путем выяснения принадлежности площадки строительства к конкретному «снежному региону». Нашли на карте регион с присвоенной ему цифрой, затем посмотрели в табличке, сколько снега будет давить на горизонтальную поверхность.

Для стропилин верхнего и нижнего яруса ломаной крыши показатели веса снега будут различными. Скаты ломаной крыши в большинстве случаев неравнозначны по углу наклона. У твердых осадков больше возможности задержаться и полежать на близкой к пологой верхушке, чем на крутых скатах нижней части. Следует учесть, что на скатах крутизной до 30º вес снега принимают равным единице среднестатистического значения, принятого в регионе на основании многолетних наблюдений метеослужбы. Считается, что на скатах крутизной 60º и более снег не задерживается совсем, т.е. равен нулю. Значение веса снега в интервале между указанными наклонами находят методом интерполяции. Например, если угол наклона 45º, то табличный показатель следует умножать на коэффициент 0,5, для 50º на 0,33 и т.д.

Как найти ветровую нагрузку

Ветровая нагрузка нужна для расчетов устойчивости стропильной системы. Для ее определения опять же используем карту районирования, но уже составленную по значениям давления ветра. Этот показатель необходим для стропильных ног обоих ярусов крыши, потому что пологую часть порывистый ветер способен сорвать и унести, а крутую банально опрокинуть. Определенные по карте сведения о силе ветра корректируют посредством умножения на коэффициент, разработанный для разных типов местности.

В регионах с высокой ветровой нагрузкой увеличивается частота крепления стропильных ног к стенам, т.е. они крепятся проволочными скрутками чаще, чем через одну. Для устойчивости увеличивается количество ветровых связей – подкосов, опор, досок или реек, прибитых к трем и более стропилинам. Их вес необходимо учитывать при расчете общего веса кровельной конструкции.

Нагрузка от массы кровли

Вес кровли – сборная характеристика с индивидуальными параметрами. По сути, это масса кровельного пирога конкретной утепленной или холодной конструкции с определенным видом покрытия и устроенной специально под покрытие сплошной либо разреженной обрешеткой. Рассчитывается она на метр кровельной площади.

Усредненные значения веса покрытий можно найти по табличке. Нужно учесть, что при использовании рельефных кровельных материалов вес снегового покрова следует увеличить на 10%. К примеру, если производится монтаж шифера или профнастила с крупной волной, следует помнить, что снеговой покров в углублениях может скапливаться и долго лежать.

Вес обрешетки зависит от вида покрытия. Устройство мягкой кровли требует сплошного настила из доски, листов влагостойкой фанеры или плит ОСП. Профилированную жесть, шифер, глиняную черепицу монтируют на установленные с определенным шагом бруски. Вес обрешетки увеличится за счет установки диагональных ветровых связей в регионах с высокой ветровой нагрузкой. Массу утепления и самой стропильной системы с подкосами, опорами, прогонами и прочими элементами также рассчитывают в индивидуальном порядке.

Для предварительных расчетов есть ориентировочные усредненные показатели:

• вес деревянной обрешетки от 10 до 12 кг/м²;
• вес наслонных стропильных ног с прогоном от 5 до 10 кг/м²;
• вес висячих ног стропильной фермы от 10 до 15 кг/м².

Вычисленные с помощью программ показания не слишком сильно должны отличаться от приведенных цифр. Для утепленных мансард список нагрузок следует пополнить весом обшивки. В случае применения утеплителя с коэффициентом теплопроводности мало отличающимся от 0, 04 Вт/м×°С, его массой разрешается пренебречь.

Мы показали, где и как найти значения для ввода в расчетные системы. Все остальные сведения для математического определения сечения стропильных ног, балок, опор вводятся согласно проектным данным. В случае если расчетная система предупреждает о том, что «условие не выполнено» или не обеспечена несущая способность, размеры элементов следует увеличить.

Сооружение ломаной стропильной системы

Перед тем, как приступить к устройству стропильной системы для будущей ломаной крыши, надо сделать проект и произвести расчеты элементов конструкции. Будем считать, что этап проектирования пройден.

Рассмотрим один из типичных примеров сооружения мансарды с двумя ярусами наслонных стропилин, водруженными над кирпичной коробкой. Крепить стропильную систему будем к мауэрлату – деревянной раме из бруса 150×200мм, уложенной заподлицо с внутренним периметром стен. Вдоль наружного края коробки уложен ряд кирпичей, маскирующих мауэрлат и снимающий часть распорной нагрузки. Верхняя плоскость мауэрлата должна быть выше кирпичной обвязки на 2-3 см.

Установка балок перекрытия

Сооружение перекрытия начинаем с установки крайних балок, выносá которых определяют ширину карнизных свесов. Далее по натянутой между крайними балками шнурке устанавливаем промежуточные элементы с шагом, равным расстоянию между стропильными ногами. Для утепленных крыш шаг рекомендовано сделать равным ширине плиты теплоизоляции, чтобы утеплитель плотной сидел в предназначенном для него межстропильном пространстве. Для неутепленных конструкций шаг рассчитывается так, чтобы поместилось цельное количество стропильных ферм с одинаковыми расстояниями между ними.

Размер бруса для сооружения перекрытия 100×200мм. При укладке балок выравниваем их верхнюю плоскость, если не получается выставить в строго горизонт. Выравнивание производим путем подтески мауэрлата или подкладки щепы под балку. После крепления балок к мауэрлату крепим к их торцу короткий брус, так, чтобы они сформировали плоскость для торцовых карнизных свесов. Шаг между короткими балками не имеет значения, может быть 1м или около того.

Строительство стенок мансарды

Отмечаем на устроенном перекрытии линии расположения ряда опор для стропильных ног нижнего яруса. Одновременно с опорной функцией они играют роль каркаса для стенок мансарды.

Действуем следующим образом:

• Устанавливаем угловые опоры, для изготовления которых используем брус 100×150мм длиной на 10см больше, чем чистовая высота мансардного потолка. Выверяем вертикальность опор отвесом, крепить будем только после того, как убедимся в безупречности установки. Для устойчивости фиксируем их положение временными раскосами. По аналогии монтируем опоры посередине фронтонных стенок.
• Угловые опоры соединяем шнуркой, чтобы обозначить место установки промежуточных стоек. Для изготовления промежуточных опор подойдет материал 50×150мм с равной угловым опорам высотой.
• Поверх двух рядов опор укладываем прогоны, изготовленные из доски 50×150мм. Временные распорки более не понадобятся, построенные стенки будущей мансарды устойчивы и без них.
• На прогоны ребром устанавливаем доску, она сформирует потолочное перекрытие мансарды.
• Поверх потолка строящейся мансарды укладываем доску 25×150мм. Ее не нужно устанавливать по оси строения. Лучше проложить параллельно, отступив от оси 20-30см.

Результат приложенных усилий – готовый каркас мансарды и опоры для установки верхнего яруса стропильных ног.

Монтаж стропилин нижнего яруса

Стропилины нижнего яруса ломаной крыши изготавливаются и устанавливаются стандартным наслонным методом:

• Доску 25×150мм необходимой длины прикладываем к торцу сооружаемой конструкции и карандашом по факту отмечаем линии верхнего и нижнего запила. Это шаблон, который можно применять для изготовления всех стропилин нижнего яруса, если отклонений в геометрии стропильной системы нет.
• Если есть сомнения в безупречности предшествующей работы, устанавливаем только крайние ноги и натягиваем между ними шнурку. По шаблону на остальных стропилинах делаем только верхний запил. Нижнюю линию отмечать будем по факту, совмещая верхнюю плоскость заготовки со шнуровым ориентиром.
• Устанавливаем стропильные ноги. Крепим их к балкам перекрытия скобами или металлическими уголками, а вверху к прогонам двумя-тремя гвоздями.

Бывает, что для перекрытия нижнего ската по всей длине, одной доски не хватает. В подобных ситуациях стропилину монтируют из двух коротких досок, сшитых обрезком материала аналогичного сечения длиной от 1м и более. Правда, желательно все же заказать пиломатериалы необходимой длины, чтобы не ослаблять конструкцию сшитыми участками.

Установка стропильных ног верхних скатов

Для изготовления и установки верхних стропилин сначала надо отметить центральную ось. Для этого обрезок дюймовки следует прибить к крайней потолочной доске мансарды строго вертикально. Одно из ребер обрезка должно в точности совпадать с обозначенной на схеме центральной оси стропильной системы ломаной крыши, далее:

• Примеряем к торцу дюймовку для производства шаблона и отмечаем на ней линии запилов, верхнюю из которых проводим прямо вдоль обозначенной обрезком оси.
• Изготавливаем по шаблону пару стропильных ног верхних скатов. Если не сомневаемся в геометрии сооруженного каркаса, делаем сразу несколько заготовок. В противном случае поступаем так же, как и с нижними собратьями.
• Устанавливаем первую пару стропилин, призвав к содействию две пары рабочих рук. В одиночку с установкой не справиться, верхней опоры ведь у них нет. Чтобы только что водруженная стропильная ферма не упала, подпираем ее подкосом.
• Монтируем остальные стропильные фермы верхнего яруса. Подпираем их подкосами через 3-4 штуки. Угол наклона подкосов должен быть более 45º. Направление их наклона следует чередовать.

Заметьте, для того чтобы предотвратить растяжение и прогиб потолочных досок мансарды, каждую верхнюю стропильную ферму необходимо оснастить подвеской из доски примерно 25×150мм.

Со спецификой узловых соединений стропильной системы крыши ломаного типа ознакомит фото подборка:

Обшивка фронтонов и сооружение обрешетки

Вдоль линии конька и линий перелома скатов обрешетку делают сплошной, независимо от запроектированного типа и шага ее установки. Поперек направления стропильных ног прибиваются две доски с зазором 2-3мм между ними. Аналогичный сплошной настил устраивается в ендовах, если они имеются, вокруг мансардных окон и отверстий для проходки дымоходной трубы. В случае применения мягких разновидностей кровельных покрытий обрешетка устраивается сплошная по всей площади скатов.

Если толщина утеплителя равна или больше ширины стропилины, вперед обрешетки устраивается контробрешетка, сооружаемая путем установки дистанционного бруска. Необходим он для формирования зазора между гидроизоляцией и кровельным материалом. Прибивают дистанционный брусок с наружной стороны системы к ребру стропилины. Если толщина плит теплоизоляции позволяет оставить вентиляционный зазор без дистанционных ухищрений, в установке дистанционного бруска необходимости нет. Не нужен он также в строительстве неутепленной крыши.

По завершении работ по устройству стропильной системы обшиваются карнизы, фронтонные стенки, именуемые в деревянном домостроении щипцами. Обустраиваются прилегающие к фронтонным стенкам короткие свесы, после чего наступает время укладки кровельного покрытия.

Видео подборка для самостоятельных строителей

Желающим наглядно представить процесс сооружения ломаной крыши в помощь три ролика с пошаговым производством работ:

Рассмотреть в рамках одной статьи все варианты сооружения стропильных конструкций для ломаных крыш невозможно. Различаются типы кровли, архитектурные параметры, регионы. Есть немало нюансов, применяемых в конкретных условиях строительства. Однако приведенные нами примеры отлично демонстрируют общий технологический принцип. Эти сведения о правилах расчета и схемах строительства должны помочь и домашним мастерам, и хозяевам, контролирующим работу наемной бригады. Ваши вопросы, если таковые будут, оставляйте в комментариях.

---

Любой, наверное, хозяин загородного участка старается использовать свою территорию с максимально возможной полезностью. Хочется, чтобы и дом был вместительным, и чтобы было где гостей принять, и для мастерской отвести место. В то же время, на выделенных «сотках» особо не разгуляешься – необходимо оставить территорию для своих «сельхозугодий», для уютного двора, для гаража или автостоянки, для хозяйственных построек. Выход очевиден – «расти вверх». Двухэтажные полноценные здания – это доступно далеко не каждому, но можно постараться задействовать под полезную площадь чердачные помещения. Одним словом, оптимальным решением становится строительство дома с мансардой.

Ну а если возводить мансарду, то лучше всего обратить внимание именно на ломаную конструкцию крыши. При равных размерах в плане с двускатной, такая система дает значительный выигрыш в полезной площади, пригодной в том числе и для полноценных жилых помещений. Безусловно, подобный подход в определённой мере отражается на возрастании сложности расчётов и монтажа стропильной конструкции, но для трудолюбивого, умелого и старательного хозяина это не должно стать препятствием.

Итак, настоящая публикация призвана показать, что, если выбрана ломаная крыша стропильная система, расчет с размерами вполне можно провести собственными силами, чтобы получить гарантированно прочную конструкцию. Причем, для такого самостоятельного проектирования не потребуется знаний специальных прикладных программ. Предлагаемый алгоритм, безусловно, упрощен, и не может сравниться по точности с профессиональными расчетами, и если затевается строительство крупного здания со сложной конфигурацией крыши – так или иначе, придется обратиться к специалистам. Но для типичной мансарды ломаного типа над среднестатистическим жилым загородным домом или гаражом – он вполне оправдан.

Особенности стропильной системы ломаного типа 

Принцип устройства мансардной крыши ломаного типа

Итак, что же из себя представляет стропильная система ломаного типа?

С некоторой долей условности ее можно отнести к разновидностям двускатной. Но главное отличие в том, что каждый из скатов не представляет собой единой плоскости от конька до карнизного свеса. По определенной горизонтальной линии она «ломается» на две, причем верхняя часть ската имеет куда меньший угол крутизны по сравнению с нижней.

Для чего это делается? Ответ очевиден. Если организовывать жилую мансарду под обычной двускатной крышей, слишком большая площадь приходится на «мертвые зоны» — по краям чердачного помещения вдоль линии карнизов. Безусловно, предпринимаются определенные меры, чтобы полезно использовать и эти участки, но возможности все же весьма ограничены, а сделать полноценный потолок, который не будет создавать «давящего» на голову ощущения, то есть с нормальной, привычной для человека высотой, получается только в центральной области чердака. Казалось бы, можно увеличить крутизну скатов – но это приводит к совершенно не оправданному росту высоты конька – такая крыша труднее в монтаже, требует большего количества материалов, и при всем этом – чрезмерная высота всегда становится причиной роста уязвимости конструкции от ветровой нагрузки, снижения общих прочностных характеристик. Одним словом, хлопот с возведением такой стропильной системы (тем более, если это планируется делать самостоятельно) – не оберешься!

А выход прост – повысить крутизну скатов только на «обитаемом» уровне чердачного помещения, до нормальной высоты потолка, а затем перейти к малому углу уклона, чтобы крыша не получалась слишком высокой. Давайте для наглядности посмотрим на один характерный пример.

Для «чистоты эксперимента» возьмем два здания, с совершенно одинаковыми размерами в основании, например, с шириной стены по фронтонной части в 6 метров (как показано на иллюстрации). Высота стены до линии перекрытия – 4 метра, и такое же расстояние отложено по вертикали от перекрытия до высшей точки крыши – конька. Различие – в конструкции крыши: слева обычная двускатная, справа – ломаного типа.

Примем, что желательная нам высота потолка в жилой мансарде должна составлять 2,5 метра, и попробуем «вписать» это помещение в пространство чердака. Если даже не обращать внимания на проставленные размеры, то результат, как говорится, виден «невооружённым глазом».

Ну а если оперировать языком цифр, то видно, что даже при весьма большой крутизне скатов в двускатной крыше (а здесь она составляет около 53 градусов), ширина пространства, удовлетворяющего требованию комфортной высоты потолка – чуть больше 2 метров. Иное дело – в мансарде со стропильной системой ломаного типа – ширина «обитаемой зоны» возросла практически вдвое. Еще показательнее это будет выглядеть, если вычислить площадь такого помещения – очевидно, что при довольно скромных размерах здания, скажем, при длине дома в 8 метров, только выигрыш в площади составит порядка 16 м². А это, согласитесь, размер вполне приличной комнаты в городской многоэтажке!

Так что, несмотря на повышенную сложность в возведении крыши ломаного типа, такая затея выглядит вполне оправданной.

Основные элементы конструкции мансардной ломаной крыши

Теперь давайте взглянем, из каких же элементов состоит конструкция стропильной системы ломаного типа. Сразу оговоримся о том, что схем существует немало, и все их рассмотреть – в масштабе одной статьи просто нет возможности. Поэтому выделим две основных, наиболее часто применяемых при самостоятельном строительстве.

На схеме показаны следующие детали:

Стены здания (поз.1) в которые еще при их возведении вмурованы балки чердачного перекрытия (поз. 2). Обратите внимание – в данном случае они расположены даже несколько ниже верхнего обреза стен, что дает определенный выигрыш в высоте мансардного помещения. Но нередко они укладываются и вровень с верхним окончанием стен.

По стенам (по их карнизным сторонам) установлен мауэрлат (поз. 3) – брус, который станет опорой для основных, так называемых мансардных стропильных ног (поз. 4). Чаще всего эти стропила исполняются по наслонной схеме, то есть имеют в верхней части упор на вертикальную стройку (поз. 5). Вся «анфилада» таких стоек по все длине крыши связана общим брусом — прогоном (поз. 6). В верхней части противоположные стропильные ноги, закрепленные на стойках с прогонами, соединены затяжкой (поз. 7). Эта затяжка играет роль усиливающего элемента конструкции, но кроме этого – становится основой для подшивки потока мансардного помещения. То есть ее расположение в данной схеме обычно принимается с учетом комфортной для хозяев высоты потолка.

Как правило, крутизна этого ската, сформированного основными, мансардными стропилами, выдерживается в диапазоне от 60 до 70 градусов, хотя может быть даже больше. Это, кстати, дает еще один «плюс» – на плоскости, расположенной с таким уклоном, зимой не будут задерживаться снежные массы, и их при расчете данных стропил можно не принимать во внимание.

Верхние скаты формируют коньковые стропила (поз. 10). Они, безусловно, значительно короче, и обычно располагаются под углом к горизонту от 15 до 30 градусов. Здесь можно применить и висячую схему расположения стропил, без центральной опоры. Но для надёжности нередко и на коньке устанавливается стойки или бабки (поз. 11) с пущенным по ним коньковым прогоном, и тогда, по сути, стропила превращаются также в наслонные.

Еще один нюанс данной схемы. Так или иначе, но создавать карнизный свес крыши над стенами, чтобы защитить их от прямого попадания влаги, придется. Значит, мансардные стропила должны иметь определённое удлинение (поз. 12) для формирования этого свеса планируемой ширины. Другой вариант – использование дополнительных деталей – так называемых «кобылок», с помощью которых наращивается длина стропильных ног. Это будет несколько подробнее рассмотрено ниже.

Цены на крепления для стропил

крепления для стропил

Пример такой конструкции крыши показан на иллюстрации ниже.

Теперь рассмотрим вторую схему, обратив внимание на принципиальное отличие.

В целях максимально полезного использования объёма чердачного помещения, очень часто мансардные стропильные ноги крепят не на мауэрлате, а на балках перекрытия, уложенных на верхних торцах стен здания и вынесенных наружу на необходимое расстояние (поз. 2а). Выигрыш в ширине получающейся комнаты – очевиден. Кроме того, решается еще одна проблема. Вынос балок перекрытия сразу формирует карнизный свес необходимой ширины (поз. 12а). Впоследствии останется лишь подшить его снизу досками или панелями-софитами.

Основные требования, учитываемые при проектировании ломаной стропильной системы

Чтобы закончить вопрос с общим устройством и перейти вплотную к расчетам стропильной системы, имеет смысл перечислить основные требования, которые к ней предъявляются.

• Как правило, высота потолка в мансардном помещении принимается не менее 2200 мм – в противном случае неизбежно постоянное давящее ощущение от близкорасположенной потолочной поверхности. Отсюда и начинаются основные расчеты других деталей системы.
• При определении типа кровельного покрытия стремятся выбрать материал с небольшой удельной массой – тяжелую кровлю разместить на крутом скате мансарды будет значительно сложнее, да и надежность установки может быть не гарантирована.
• Стопила, в особенности – основные, мансардные, нередко получаются весьма большой длины, и, скорее всего, потребуется установка усиливающих элементов конструкции (подкосов или затяжек). Промежуточные вертикальные стойки под круто расположенными стропильными ногами становятся малоэффективными.
• Необходимо иметь в виду, что мансарда, если она задумывается жилой и «всесезонной», всегда отличается выраженно большим количеством теплопотерь, так как, по сути, вообще не имеет со стороны скатов кровли никакой термоизоляционной преграды. Все это налагает особые требования к утеплению, которые также могут сказаться и на линейных параметрах деталей стропильной системы. Вместе с тем, слой термоизоляции кровли в большинстве случаев потребует еще и качественной вентиляции утеплителя, иначе он быстро напитается конденсационной влагой и потеряет свои качества.

• Для строительства мансарды ломаного типа следует употреблять только качественный пиломатериал хорошей степени просушки (остаточная влажность не более 20%) – никому не нужны деформации этой сложной конструкции при усыхании древесины. Не следует приобретать древесину с обилием сучков, с продольными трещинами, с синевой или другими признаками биологического разложения. Перед монтажом элементов системы все они должны получить полноценную обработку специальными составами, защищающими дерево от гниения, поражения плесенью, грибком или насекомыми, повышающими противопожарные качества материала.

Вот теперь, познакомившись с особенностями стропильной системы ломаного типа, можно перейти к ее самостоятельным расчетам.

Как выполнить самостоятельный расчет ломаной стропильной системы

В интернете можно, при желании, отыскать программы расчета стропильных систем, выполненных как в виде специальных приложений, так и по типу алгоритма для использования, скажем, в Microsoft Excel. Мы же предлагаем упрощенную систему расчета, которой, впрочем, будет вполне достаточно для самостоятельного проектирования ломаной крыши для собственного дома небольших размеров или хозяйственной постройки.

В отличие от предлагаемых программ, когда у пользователя только запрашиваются данные, а сама процедура расчета для него остается «за семью печатями», мы проведем вычисления поэтапно, с объяснением каждого выполняемого шага. Это, кстати, поможет и глубже разобраться в конструкции системы и в основных взаимосвязях ее элементов.

Взаимосвязь «крутизна ската – высота помещения мансарды – ширина помещения»

В качестве исходных данных у хозяина дома всегда будет ширина здания (Вд)– размер той стены, над которой станет формироваться фронтон крыши. Кроме того, наверняка имеются пожелания о высоте потолка в мансардном помещении (Нм). Значит, необходимо отследить взаимосвязь – как будет влиять крутизна нижнего ската мансардной крыши (угол а) на вместимость образующегося помещения с заданной высотой потолка, то есть его ширину (Вм). Если затем эту величину Вм разделить на два, то полученное значение покажет еще и расстояние между центром (продольной осью мансарды) и местом установки вертикальных стоек.

На схеме хорошо показаны те данные, которыми мы будем оперировать при расчетах. Правда, если стропильная система будет делаться по принципу выноса балок перекрытия наружу, потребуется еще один размер – величина этого выноса (Вв).

Итак, по законам геометрии в прямоугольном треугольнике наши стороны (катеты) соотносятся следующим образом:

Вг = Нв / tg а

Вг – это длина «глухого» участка, то есть между внутренней поверхностью стойки и вершиной угла а (между скатом и балкой перекрытия).

Чтобы не «мучить» читателя самостоятельными подсчетами, постараемся каждый шаг расчетов снабдить соответствующим калькулятором.

Калькулятор зависимости крутизны мансардного ската и ширины образующегося помещения

Для удобства, в поле ввода сразу предусмотрена возможность расчета для обоих случаев – с опорой стропил на мауэрлат и с выносом балок перекрытия наружу. Просто в случае, если выноса балок нет, необходимо оставить в этом поле значение по умолчанию – «0».

Перейти к расчётам

При необходимости калькулятор позволяет решать и обратную задачу, когда известны желательные параметры комнаты, и необходимо вычислить, какой же крутизна ската должна быть при этом. Изменяя значение угла (градация сделана с точностью до 1 градуса), с ранее заданной шириной здания и высотой потолка, можно быстро прийти к необходимой ширине помещения. Такой подбор займет всего несколько лишних секунд.

Высота и крутизна конькового отдела ломаной крыши

Теперь у нас есть все необходимые величины для того, чтобы «прикинуть» общую высоту крыши, которая складывается из высоты мансардного помещения (Нм) и высоты треугольника, который можно назвать «коньковым» (Нк). Для расчета необходимо еще только определиться с углом крутизны установки коньковых стропил (b) – как уже говорилось, здесь обычно применяют скаты небольшого уклона, от 15 до 30 градусов.

Итак, высота «конькового треугольника» будет равна:

Нк = 0,5 × Вм × tg b

Калькулятор расчета высоты «конькового треугольника» мансардной ломаной крыши

Полученный результат остается суммировать с известной высотой мансардного помещения, чтобы получить суммарную высоту крыши. Для этого, наверное, уже не требуется калькулятора.

И опять же, вполне решается обратная задача. Например, необходимо узнать какую крутизну конькового ската необходимо задать, чтобы получилась крыша, допустим, общей высотой в 4 метра, при том, что потолок в мансарде планируется высотой в 2.3 метра. Простым арифметическим действием находим высоту «конькового треугольника»: 4 – 2,3 = 1,7 м, а затем, варьируя значения угла b, добиваемся нужной высоты в выдаваемом калькулятором ответе.

Расчёт длины стропильных ног

Пришла пора определиться, какой же длины, при полученных выше параметрах, будут стропильные ноги. Опять на помощь идет тригонометрическая формула:

L = Н /sin a = H / cos (90º — a)

Понятно, что для расчета длины мансардного (нижнего) стропила принимается значение высоты, соответствующее выбранной высоте мансардного помещения Нм и угол крутизны ската а, а для конькового стропила – высота «конькового треугольника» Нк и свой угол крутизны b. В остальном же различия нет, так что для поочередного расчета можно воспользоваться одним калькулятором, предлагаемым ниже.

Калькулятор расчета длины стропильной ноги

Если применяется схема с вынесенными балками перекрытия, и карнизный свес сформирован за счет этого, то на этом расчет общей длины стропильных ног закончен. Но в том варианте, когда требуется удлинение стропила для создания свеса, придётся выполнить еще одно вычисление.

Обычно ширина карнизного свеса, для полноценной защиты стен от прямого попадания осадков, задается по горизонтальной оси, то есть расстоянием от стены до края карниза. А при больших углах крутизны, характерных именно для нижних мансардных стропил, даже незначительная ширина свеса потребует довольно большого удлинения стропильных ног.

Для экономии материала, это удлинение часто делают и из досок, наращивая стропила кобылками. Значит, предлагаемый ниже расчет поможет определиться с тем, какая рабочая длина кобылок (без учета соединительного нахлеста) потребуется.

Цены на опоры для стропил

опоры для стропил

Калькулятор расчета необходимого удлинения стропила для создания карнизного свеса

Для расчета необходимо знать уже известный угол крутизны нижнего, мансардного ската а и планируемую ширину карнизного свеса k.

ΔL = k / cos a

Это соотношение заложено в расположенный ниже калькулятор:

Расчет основных нагрузок, выпадающих на стропильные ноги, определение их оптимального сечения

Следующим важным моментом становится определение нагрузок, которые будут выпадать на стропильные ноги. Этот параметр поможет определиться с сечением пиломатериала, которое обеспечит стабильность возводимой системы.

Для подбора сечения пиломатериала мы будем оперировать распределенной нагрузкой, выпадающей на стропильные ноги. Она зависит от шага установки стропил – чем он меньше, чем ниже нагрузка, выпадающая на каждый погонный метр этой несущей детали.

А общая нагрузка складывается из нескольких составляющих – это масса самой системы с кровельным покрытием, ветровое воздействие, давление снежных масс на крышу. Плюс к этому, закладывается еще и определенный эксплуатационный запас – на случай непредвиденных нагрузок, например, стихийного или даже техногенного плана.

Ниже предложен калькулятор, который позволит быстро рассчитать распределённую нагрузку на стропильную ногу. Он, безусловно, требует некоторых пояснений по работе с ним – они также будут приведены.

Калькулятор расчета распределенной нагрузки на стропильные ноги.

Итак, для расчета потребуется ввести:

• Угол ската крыши. Обычно расчет проводится для более длинных мансардных стропил, так что вводится значение угла а. Впрочем, при желании, для сравнения можно провести вычисления и для коньковых – тогда указывается угол b. Угол ската необходим для правильного подсчета снеговой и ветровой нагрузок.
• Планируемый материал кровельного покрытия. В программу расчета, вместе с массой конкретной кровли, сразу занесено среднее значение массы характерной для нее конструкции обрешетки. Сюда же внесено примерный удельный вес  утеплителя кровли мансарды. То есть, выбирая кровлю, пользователь сразу вносит и все весовые нагрузки стропильной системы.
• Для определения уровня снеговой нагрузки необходимо указать номер зоны своего региона проживания. Узнать свою зону можно по карте-схеме, расположенной ниже. Значение средней снеговой нагрузки для каждой из зон уже внесено в алгоритм расчета.

• Для учета ветровой нагрузки придется ввести несколько параметров:

— Во-первых, по аналогии со снежной нагрузкой, необходимо определить по соответствующей карте свою зону по уровню ветрового давления (данные систематизированы по итогам многолетних метеонаблюдений). Показатели ветрового давления для зон – внесены в базу данных калькулятора.

— Во-вторых, необходимо определиться со своей «локальной зоной», то есть с особенностями расположения дома на местности, наличием или отсутствием естественных или искусственных преград для ветра. Тут подразумевается градация по трем типам – все они достаточно понятно изложены в интерфейсе калькулятора.

Правда, есть одна тонкость. Преграда для ветра только в том случае принимается в расчет, если она расположена в пределах круга с радиусом 30H, где Н – это высота дома над уровнем земли по линии конька. К примеру, для дома высотой в 6 метров учитываются препятствия, расположенные не дальше 180 метров от него.

— Наконец, следует указать и саму высоту будущего дома (по уровню его конька).

• Последнее поле ввода исходных значений – это планируемый шаг установки стропильных ног.

Варьируя этот параметр, оставляя неизменными все остальные исходные данные, можно наблюдать, как изменяется распределенная нагрузка, чтобы выбрать оптимальное значение.

• Итоговый результат будет выдан в килограммах на погонный метр стропильной ноги.

Располагая этим значением, можно войти в таблицу, предложенную ниже, чтобы выбрать брус или доску необходимого сечения.

Расчетная величина распределенной нагрузки (килограмм на погонный метр стропильной ноги)	Сечение пиломатериала для изготовления стропильных ног
75	100	125	150	175	доска или брус	кругляк
толщина доски (бруса), мм	диаметр, мм
40	50	60	80	100
Планируемый пролет стропила между точками опоры, м	высота доски (бруса), мм
4	3.5	3	2.5	2	160	150	140	130	120
4.5	4	3.5	3	2.5	180	170	160	140	120	120
5	4.5	4	3.5	3	200	190	180	160	140	140
5.5	5	4.5	4	3.5	—	210	200	180	160	160
6	5.5	5	4.5	4	—	—	220	200	180	180
6.5	6	5.5	5	4.5	—	—	—	220	200	200
—	6.5	6	5.5	5	—	—	—	240	220	220

В левой части таблицы находят ячейку на пересечении округленной (в большую сторону) распределенной нагрузки с длиной пролёта стропил (расстояния между точками опоры или усиления). Затем из этой строки в правой части таблицы выписываются рекомендуемые сечения бруса (или диаметр бревна, если стропила будут изготавливаться из кругляка).

Кстати, при подборе материала для изготовления стропил обычно учитывают еще и толщину утеплителя, который укладывается между ними. Плюс к этому – необходимо оставить вентиляционный зазор между утеплителем и расположенной над ним паропроницаемой мембраной кровельного «пирога» (еще 20-30 мм). Поэтому имеет, наверное, смысл сразу определиться и с необходимой толщиной утепления, при котором в мансарде будет поддерживаться комфортный для всесезонного проживания микроклимат.

Давайте проведем и этот расчет.

Толщина необходимого утепления мансарды

Расчет толщины утепления скатов мансарды строится на том, что суммарное термическое сопротивление создаваемого «пирога» не должно быть ниже нормированного значения, установленного СНиП.

Найти это значение можно по размещенной ниже карте-схеме. При этом необходимо брать значение «для покрытий» (показано красными цифрами). Оно всегда – самое большое, так как через кровельные покрытия происходят максимальные утечки тепла.

Цены на клееный брус

клееный брус

Для утепления мансарды чаще всего применяют минеральную вату. Однако, это не догма, и можно встретить массу примеров, когда используется пенополистирол (обычный «белый пенопласт» или более безопасный и качественный экструдированный). Кроме того, в последнее время всё шире применяются напыляемые материалы – пенополиуретан или эковата.

Не будем сейчас рассматривать достоинства и недостатки каждого из утеплителей, а просто скажем, что их теплотехнические характеристики, необходимые для проведения расчета, уже внесены в программу калькулятора.

Какие материалы используются для термоизоляции частного дома?

Ассортимент подобных материалов – достаточно велик, и каждый из них обладает своими особенностями. Подробнее об основных утеплителях для дома рассказано в специальной публикации нашего портала.

Наконец, свою роль в термоизоляции мансарды может сыграть и внутренняя отделка помещения. В калькуляторе указаны основные типы материалов для обшивки стен мансарды – необходимо выбрать нужный и указать его планируемую толщину.

Калькулятор расчета толщины утепления скатов мансарды

Перейти к расчётам

Результат выдается в миллиметрах, и его можно затем округлить – привести к стандартным толщинам выпускаемых утеплительных матов или плит.

Кстати, для многих регионов России толщина утепления может оказаться весьма значительной, и для установки плит или матов такой толщины придётся неоправданно, в принципе, увеличивать сечение стропильных ног, что приводит и к удорожанию общей сметы, и к очень серьезному утяжелению конструкции.

Но выход есть – это практика двухслойной укладки термоизоляции. Вначале плиты укладываются между стропильных ног. А затем, для достижения необходимой расчетной толщины термоизоляции, монтируется второй слой, для установки которого достаточно вспомогательной обрешетки из легкого пиломатериала небольшого сечения.

Площадь кровли ломаной крыши

При планировании строительства крыши такого типа обязательным параметром, который необходимо узнать, является суммарная площадь получаемых скатов. Это важно в плане приобретения кровельного материала, утеплителя, требуемых по технологии гидро- и пароизоляционных мембран, для расчета обрешетки, разреженной или даже сплошной – под мягкие битумные покрытия.

(Про обрешетку в данной статье не говорилось намеренно, так как у каждого кровельного материала есть своя специфика в этом вопросе, и общих «рецептов» просто нет).

Подсчет площади скатов стандартной ломаной крыши, которая рассматривалась в публикации – задача буквально для начальной школы, и нет смысла облекать ее в какой-то онлайн-калькулятор. Просто воспользуйтесь следующей формулой:

S = 2 × D × (Lм + Lк)

где:

S – суммарная площадь скатов ломаной мансардной крыши;

D – длина кровли по линии карнизного свеса;

Lм – длина мансардного стропила. Если для формирования карнизного свеса применялось удлинение стропильной ноги или использование кобылки, то это тоже обязательно принимается в расчет – длина стропила принимается суммарная, с учетом ΔL;

Lк – длина конькового стропила.

Все значения указываются с максимальной точностью в метрах, ответ получается, естественно, в квадратных метрах.

Вместо заключения

Конструкция ломаной мансардной крыши на небольшом по размерам загородном доме (с шириной по линии фронтона в пределах 6÷7 метров) – настолько широко опробованная на практике, что встречается масса рекомендаций по выбору сечения пиломатериалов, даже не проводя расчетов. Так, для стропильных ног советуют использовать доски сечением 50×150 мм (если требуется толстое утепление – то его лучше провести в два слоя). Для стоек и перекрывающих их сверху балок применяют брус сечением от 80×80 до 100×100. Затяжки и подкосы – обычно выполняют из тех же материалов, что и стропильные ноги. Про обрешетку было сказано – в зависимости от выбранного кровельного материала и крутизны скатов.

Правда, при этом часто оговариваются, что такие сечения будут справедливы для районов с не слишком высокой снеговой и ветровой нагрузкой. А вот как уловить эту грань? Может, лучше все же не полениться и провести самостоятельный расчет? Дело ваше.

В завершение публикации – два видео сюжета, посвященные монтажу такой стропильной системы. Хотя  вопрос практического монтажа выходит за рамки рассмотрения данной публикации, такое знакомство с одной из существующих технологий  возведения ломаной конструкции крыши поможет лучше представить ее устройство для проведения необходимых проектировочных работ.

Видео: Вариант монтажа ломаной стропильной системы – часть 1

Видео: Вариант монтажа ломаной стропильной системы – продолжение

Ломаная крыша, по сути, это разновидность скатной кровли. Её выбирают, когда хотят получить дополнительное свободное пространство на мансардном этаже или кому-то такие конструкции больше по душе, чем обычные двускатные, трёхскатные, четырёхскатные. Обустройство ломаной крыши — нелёгкий процесс, но с лихвой окупается красивым внешним видом, повышенными функциональными возможностями и уютной комнатой, пригодной для жилья. Рассмотрим подробно строение ломаной крыши и как её сделать самостоятельно.

Проекты крыш частных домов — составляем самостоятельно

Что представляет собой ломаная крыша

Название ломаная крыша получила благодаря своей форме. Она имеет большое число линий с изломами и пятиугольную (а не треугольную, как у классических скатных) проекцию фронтона здания. Многие застройщики намеренно выбирают её ради формы, поскольку дом с ломаной крышей смотрится добротно, солидно, а с помощью доборных элементов, да ещё контрастных тону основной отделки крыши и фасада, можно получить настоящий шедевр.

Но по большей части она идеально подходит, когда желаемый размер мансарды не вписывается в обычную скатную крышу, которая не обеспечивает достаточную высоту чердачного помещения для комфортного там пребывания. Ломаная же конструкция благодаря перелому ската существенно уменьшает «мёртвые зоны» — неподходящее для обитания пространство.

Кстати, не всегда крышу с изломом выбирают для обустройства именно жилой комнаты. Это могут быть и «холодные» помещения — винный погребок для виноделов, тренажёрный зал для любителей спорта.

В мансарде можно устроить гардеробную или просто чуланчик для хозяйственных нужд, оборудованный различными шкафчиками и полочками.

Вариантов ломаных крыш много:

1. Односкатные — самая простая конструкция, которую с лёгкостью можно сделать самостоятельно.
2. Двускатные — дают возможность обустроить большое чердачное помещение.
3. Трёхскатные — издавна известные на Руси и популярные сегодня.
4. Четырёхскатные — сложные в постройке, но красивые внешне и лёгкие, благодаря особенностям конструкции. Это позволяет обустроить большое чердачное помещение, не нагружая излишне фундамент. Поэтому четырёхскатные ломаные крыши весьма востребованы в частном домостроении.
5. Вальмовые, шатровые ломаные, щипцовые, комбинированные и т. д.

То есть излом крыши, позволяющий увеличить чердачное пространство, применяется почти везде. По мнению строителей — если что-то можно нарисовать, значит, это можно и построить. Так-то оно так, но важно рассчитать смету заранее, чтобы впоследствии не получилось «я его слепила из того, что было».

Специфика строения ломаной крыши

Наличие особой стропильной системы из довольно внушительных элементов отличает возведение ломаной крыши от строительства типичной скатной. Однако не стоит этого опасаться. Крыши с изломом не так уж и сложны в установке, как это может показаться изначально. Их вполне реально сделать самостоятельно.

Главное преимущество ломаных крыш в том, что, несмотря на впечатляющие величины опор, большинство стропильных систем монтируются по модульной схеме. Многие составляющие собирают на земле и уже готовые поднимают наверх. Поэтому тяжёлая строительная техника не понадобится. Стойки и стропила в местах переломов обрезаны под определённым уклоном. Вся стропильная система закрепляется особыми соединениями.

Лучшая ширина строения для обустройства ломаной крыши — 6 м. При большей ширине пролётов целесообразно использовать другие технологии, поскольку способность стропил ломаной крыши выдерживать усиленную нагрузку значительно сокращается. Если ширина дома меньше, тогда балки подстропильные и усилительные потолочные будут опираться на мауэрлат из бруса сечением 90х140 мм.

Основой ломаной крыши являются либо несущие стены, либо стропильная система из висячих стропил и наслонных, которую лучше делать деревянной, чтобы не утяжелять конструкцию. Использование металла и железобетонных изделий нежелательно. Доска должна быть толстой, не менее 50 мм в поперечном сечении, до 18% влажности, обработанная олифой. Чаще используют для создания несущей конструкции ломаной крыши хвойные породы древесины, как недорогие.

Характерной особенностью крыш с изломом является разбивка ската на две части, каждая из которых (верхняя или нижняя) монтируется под своим углом — верхние части обычно 15–30°, нижние 60–70°. Собирается изломанная конструкция с помощью кронштейнов. Их количество и места установки зависят от типа и площади крыши. От этого зависят и элементы конструкции, тем не менее в основных видах обязательно присущи:

• мауэрлат из бруса сечением 90х140 или 140х140 мм;
• балки для усиления потолка и подстропильные (50х150 мм);
• пол чердачного помещения;
• стойки для выделения мансардного помещения;
• обшивка стен и потолка;
• доска необрезная (20–22 мм) для крепления теплоизоляции и обрешётки;
• обрешётка с шагом через доску и стропила для скатов кровли (40х100 мм);
• основной укрывной материал, тепло-, гидро- и пароизоляционный;
• ригели 15–16 штук (40х100 мм), конёк крыши и стойки к нему.

Созданная правильно конструкция крыши с изломом в готовом виде состоит из:

• отделочного материала, гипсокартона, паро-, тепло- и гидроизоляционного слоя;
• обрешётки, контробрешётки и кровельного настила.

Расчёт ломаной кровли

Расчёт выполняется с учётом вида основного покрытия кровли, а также углов наклона стропил. Высчитать необходимый объём укрывного материала на ломаную крышу просто:

• замеряют длину и ширину скатов, перемножают, получают площадь каждого ската;
• суммируют обсчитанные площади и полученный результат делят на площадь кровельного настила (листы металлочерепицы, ондулин и прочее) + 10–15% на нахлест и запас.

Аналогично рассчитываются изоляционные материалы.

Перед тем как обсчитать стропильную систему, нужно составить план дома и посмотреть карты снеговых нагрузок и ветровых нагрузок по областям. Тот, кто знаком с ArchiCad или SolidWorks и знает азы строительства, может создать проект крыши своего дома в этих программах, где все элементы имеют вес и размер. На основании чего можно сразу же составить смету и узнать, какие предстоят затраты на обустройство выбранной крыши.

Видео: стропильная система крыши, проектирование в ArchiCad и в SolidWorks

Рисуем на клетчатом листочке эскиз дома, где отображаем особенности стропильной системы ломаной крыши — форма, ширина стены, углы наклона скатов и т. д. Возьмём за пример эскиз с фотографии.

Отправные данные: ширина стены, на которой сформирован торец крыши (В_д) 6,4 м, строится, например, в Тюмени, высота коробки по эскизу 2,3 м, расстояние от перекрытия до конька крыши 3,5 м, углы скатов — угол _а 60° между перекрытием и скатом и угол _б в месте излома скатов 30°, желаемая высота помещения (Н_м) 2,5 м, выноса балок перекрытия за пределы стены (В_в) нет, шаг стропил примем равным 0,6 м.

Находим на карте месторасположение строительства и узнаём величину снеговых нагрузок для данной местности. При этом если строительство ведётся на границе регионов, то предпочитают большее значение. В нашем примере снеговая нагрузка (Тюмень) равна 180 кг/м².

Определяем значение мощности ветров по карте ветровых нагрузок и умножаем на поправочный коэффициент (k) из представленной ниже таблицы, поскольку здесь имеют значение тип местности и высота будущего строения. В нашем примере ветровая нагрузка для Тюмени равна 24 кг/м², k 0,65 (колонка «Б»). Итого получаем 24 х 0,65 = 15,6 кг/м².

Таблица: коэффициент (k) для типов местности

Высота строения, м	А открытые побережья озёр, морей, водохранилищ, степи, пустыни, лесостепи, тундра	Б лесные массивы, городские территории и прочие участки, равномерно покрытые препятствиями, высотой более 10 м	В городские районы с плотной застройкой зданиями, высотой более 25 м
не более 5	0,75	0,5	0,4
5–10	1,0	0,65	0,4
10–20	1,25	0,85	0,55

Если дом строится в городской черте, но возле моря, то берут значение колонки «А».

В нашем примере взято значение колонки «Б» — высота дома свыше 5 м и строится он в городской черте (Тюмень) в коттеджном посёлке, где нет высотных домов.

Видео: ломаная крыша с мансардой, часть 1 — расчётная схема, нагрузки, РСУ

Проводим расчёты.

1. Рассчитываем зависимость ширины мансарды от крутизны мансардного ската (угол _а) по законам геометрии — В_м = В_д – {2 х (Н_м : tq _а)} = 6,4 — {2 х (2,5 : tq 60°)}= 3,51 м. Расчёт произведён без выноса балок, когда стропила опираются на мауэрлат. С выносом балок перекрытия наружу, допустим, на 0,5 м, ширина мансардного помещения увеличится до 4,01 м. Отсюда вывод — чем больше вынос балок перекрытия, тем шире можно сделать помещение мансарды.
2. Рассчитываем общую высоту крыши: Н_м + Н_к (высота конькового треугольника), где Н_к = 0,5 х В_м х tq _б = 2,5 м + (0,5 х 3,51 х tq 30°) = 2,5 м + 1,01 м = 3,51 м.
3. Рассчитываем длину стропильных ног: для расчёта нижних стропильных ног Н_м : sin угла _а = 2,5 : sin 60° = 2,89 м длина стропильной ноги; для расчёта конькового стропила Н_к : sin угла _б = 1,01 : sin 30° = 2,02 м. Если конструкция формируется с вынесением балок перекрытия, т. е. свес крыши образуется за счёт выноса, то на этом расчёты стропильных ног закончены. Если же выноса балок нет, тогда потребуется удлинение стропил, значит, нужно провести дополнительный расчёт.
4. Рассчитываем удлинение стропил — рабочую длину кобылки — на планируемую величину карнизного свеса по формуле — желаемая длина карнизного свеса (k): cos угла _а = 0,5 м, к примеру: cos 60° = 1 м.
5. Узнаём уклон скатов и величину нагрузки на стропила, ориентируясь по таблице «Рекомендуемые уклоны скатных крыш», расположенной ниже.
6. Рассчитываем нагрузку на стропила. Для этого воспользуемся исходными и расчётными данными. Нагрузка за счёт уклона ската (например, металлочерепичной кровли) + снеговая нагрузка, согласно карте снеговых нагрузок + ветровая нагрузка (определена по карте с корректировкой на коэффициент). Итого: 5 кг/м² + 180 кг/м² + 15,6 кг/м² = 200,6 кг/м² х заданный шаг установки стропил (у нас 0,6 м) ≈ 110 кг/погонный метр.

Таблица: рекомендуемые уклоны скатных крыш

Укрывной материал кровли	Уклон крыши	Масса на 1 м², кг
Металлочерепица	от 1 : 5 и более	5
Цементная черепица	от 1 : 5 до 1 : 0,5	45–70
Керамическая черепица	от 1 : 5 до 1 : 0,5	50–60
Оцинкованная жесть с одинарными фальцами	от 1 : 4 и более	3–6,5
С двойными фальцами	от 1 : 5 и более	3–6,5
Мягкая (гибкая) черепица	от 1 : 10 и более	9–15
Волнистые листы целлюлозно-битумные	от 1 : 10 и более	6
Волнистые листы а/ц среднего профиля	от 1 : 10 до 1 : 2	11
Усиленного профиля	от 1 : 5 до 1 : 1	13

Зная величину нагрузки можно правильно выбрать сечение стропильного пиломатериала.

Таблица: взаимосвязь нагрузки и толщины бруса для стропильной системы

Нагрузка на стропильную ногу, кг/погонный метр	Толщина доски (бруса), мм
75	40
100	50
125	60
150	80
175	100

Примечание: при выборе нагрузки округляем в большую сторону.

Видео: ломаная крыша с мансардой, часть 2 — расчёт в Scad, подбор сечений кровельных элементов

При закупке пиломатериала нужно учитывать утеплитель, а также вентиляционный зазор и паронепроницаемый слой кровельного «пирога» (что составляет 20–30 мм).

Расчёт ломаной кровли объёмный, но несложный. Его под силу сделать самостоятельно вручную или с помощью расчётной программы Scad. Можно также воспользоваться онлайн-калькулятором расчёта стропильной системы на строительных сайтах, где нужно ввести запрашиваемые данные и получить готовый расчёт.

Видео: ломаная крыша с мансардой, часть 3 — конструктив и планировка

Проекты домов с разными видами ломаных крыш

Благодаря конструктивным особенностям, ломаные крыши различаются по внешнему виду:

• с опорой нижних стропил на мауэрлат;
• с выносом нижней части наслонных стропил за пределы стены;
• с использованием только наслонных стропил.

В первом варианте балки перекрытия устанавливают так, чтобы они слегка не доходили до стен нижнего этажа. Нижняя часть скатов состоит из наслонных стропил и крепится к стенам постройки с помощью мауэрлата. Из вертикальных элементов (стоек) делают каркас чердачного помещения. Получаются составные элементы кровли в виде треугольников вдоль стен, соединённых между собой схватками. И уже к ним присоединяют верхние части скатов из опирающихся на затяжку висячих стропил.

Во втором варианте нижние края стропил выводят наружу за пределы дома, что даёт возможность увеличить размеры мансарды. И чем больше вынос, как уже говорилось выше, тем шире можно сделать помещение под крышей. Опорой для стропил в таком случае является не мауэрлат, а балки перекрытия, которые удерживаются мауэрлатом. Поддерживаются стропила подкосами. Стойки заглублены в перекрытия, но не больше чем на 1/3 толщины.

В третьем варианте нет висячих стропил. Верхние скаты состоят тоже из наслонных, опорой для которых являются затяжки.

Конструкция кровли без вертикальных элементов

Имеются также иные версии ломаной кровли, одна из которых довольно интересная — в такой конфигурации отсутствуют вертикальные стойки, а стропила все одной длины. Внешне крыша напоминает восьмигранник. Потолок подкровельного помещения будет в виде четырёхгранного свода.

Ключевой особенностью такого устройства является усиление несущей способности стропил, для чего на каждом из них в месте излома закрепляют по 2 металлические пластины (толщина металла 3 мм) с обеих сторон. Кроме этого, в верхней части конструкции устанавливают ригели, благодаря чему дополнительно снимается нагрузка с более плоской части ломаной кровли. Такое решение даёт возможность усилить стропила, перераспределить нагрузку несущих элементов, убрать стойки и за счёт этого значительно расширить помещение.

Ломаная кровля с мансардой

Домов с мансардой великое множество, поскольку это:

• привлекательный силуэт крыши, а вместе с ней и всего дома;
• увеличение полезной площади через рациональное использование имеющейся;
• быстрое возведение и небольшие затраты.

Особенно необычно смотрятся мансардные дома с ломаной кровлей, где один скат с изломом, а другой прямой. Используется такой архитектурный приём, когда задумана по проекту асимметрия фронтона и нужно сдвинуть помещение мансарды к одной или другой стене. Внешне такой дом выглядит стильно. На асимметричной крыше легко устанавливать солнечные батареи, климатические или отопительные системы и прочее технологическое оборудование.

Ломаная крыша своими руками: пошаговая инструкция

Перед монтажом кровли обрабатывают все деревянные элементы антисептиками, антипиренами и пропитками от гниения. Запасаются основным кровельным материалом, изоляционными и металлическими крепежами для фиксации стропил к мауэрлату.

1. Делают обрешётку из толстого бруса профилированного, которая ляжет в основу стропильной системы. Для этого жёстко сцепляют мауэрлат с перекрытием. Для мягких кровель нужна сплошная обрешётка. Для твёрдых, как металлочерепичная или шиферная, обрешётку собирают с шагом 0,2–0,5 м.
2. Отделяют стойками запланированную мансарду, соединяют стойки долевыми прогонами, а поверх укладывают балки, которые будут затяжками (связующими частями) для висячих стропил.
3. Устанавливают наслонные стропила, проверяя плоскости крутых скатов, а следом — висячие. Внимание нужно уделить правильности компоновки узлов в местах изгиба.
4. Подпирают, если требуется, наслонные стропила подкосами, а верхнюю затяжку, чтобы не провисала, подвешивают при помощи бабки.
5. Подгоняют фасадные составляющие конструкции (оконные и дверные проёмы, если планируются окна и балкон).

Конечно же, это не единственная технология обустройства ломаной крыши. Есть ряд других, и выбор зависит от многих факторов — используемого материала, планировки, вида крыши, условий для проведения монтажных работ и т. д.

Видео: ломаная мансардная стропильная система

https://youtube.com/watch?v=nENtDpL0m5E

Установка стропильной системы самостоятельно

Монтаж ломаной крыши удобен тем, что позволяет, как уже писали выше, собирать многие элементы конструкции на земле.

1. Изготавливают первые 2 фермы, подымают на крышу, устанавливают по краям и закрепляют соединительными брусками.
2. Протягивают между ними шнур, который послужит уровнем для монтажа стропильных ног в одной плоскости.
3. Устанавливают аналогично все фермы по уровню и хорошо фиксируют, придавая конструкции необходимую жёсткость с помощью ригелей, которые в дальнейшем будут основой потолка мансардного помещения. В результате проведённых работ получится вот такая конструкция.

Выровнять все элементы стропильной системы по натянутому шнуру сможет только опытный кровельщик. Даже минимальное отклонение (в 0,5–1 см, например) приведёт к тому, что крыша будет «гулять». А это недопустимо, тем более, когда речь идёт об обустройстве жилого помещения под кровлей.

Видео: простой совет — как установить стропильные ноги ровно и в одной плоскости

Оформление ломаной крыши

Под оформлением кровли понимается обустройство карнизов (свесов), утепление мансарды, обшивка фронтона. Эти работы можно отнести к разряду второстепенных, тем не менее очень важных. Обустройство карнизов — усиление защиты дома от проникания влаги, попадания мусора и пыли в подкровельное пространство. Чтобы сделать карнизы, нижние стропила выводят за пределы здания на 50–60 см. Это минимальный размер свесов, которые при желании можно увеличить.

Кровельные свесы бывают подшитыми и не подшитыми, коробчатыми и укороченными. Оптимальный вариант — подшитые свесы, что значительно увеличивает функциональные возможности кровли и придаёт дому завершённый вид. Для подшивки подходит любой материал — вагонка, доска, металл, пластик, софиты. Всё дело во вкусе хозяев и в дизайне дома.

Кроме карнизов желательно защитить и фронтальную часть крыши, поскольку в ломаных конструкциях фронтон выполняет серьёзные функции — сохраняет и поддерживает тепловой режим в мансардах. Поэтому он должен быть не только прочным, но также хорошо утеплённым и привлекательным. Если по проекту не предусмотрено полное остекление фронтона, то обшивают его обычно тем же материалом, каким облицован весь дом. Нередко используют дерево, если дом кирпичный либо каркасный, по которому наносят резьбу. Умелое оформление фронтона даёт возможность красиво обыграть самую обычную конструкцию ломаной крыши.

Утепление ломаной крыши

В силу особенностей своей конструкции ломаная крыша должна иметь хорошую теплоизоляцию. Если чердачное помещение остаётся «холодным», то будет достаточно теплоизолировать только перекрытие, отделяющее его от самого дома. Что же касается помещений, планируемых под жильё (мансарды), то здесь уже утепляют всё — скаты, фронтон, перекрытия и стены.

Наиболее востребованным теплоизолятором для мансард является минеральная базальтовая вата, укладываемая слоями. Она отличается почти нулевой впитываемостью влаги, отличной способностью пропускать пар, хорошей сопротивляемостью огню и небольшой ценой.

Если схема утепления имеет полимерную структуру, то лучше использовать пенопласт, который не уступает базальтовой вате. Хотя коэффициент паропроницаемости у минеральной ваты выше, но в пенопласте практически не накапливается пар, а отводится через неровности и стыки утеплителя. Стоит отметить экструдированный пенополистирол, который способен прослужить много лет без потери своих свойств. Ну и, конечно же, опилки, главное достоинство которых — невысокая стоимость, экологическая чистота и превосходные теплоизоляционные свойства.

Изоляционные материалы укладывают между стропилами максимально плотно, оставлять пустоты недопустимо.

Видео: как утеплить опилками крышу мансарды

Строение ломаной мансардной крыши подразумевает единую систему из гидроизоляции, утеплителя и пароизоляции. Все слои укладывают в определённом порядке с обязательными вентиляционными зазорами, что позволит выводить влагу из утеплителя. Следовательно, водяные пары не будут скапливаться в подкровельном пространстве, а значит крыша сможет свободно «дышать».

Изнутри всю конструкцию обшивают гипсокартоном для дальнейшей финишной отделки мансардного помещения.

Видео: утепление ломаной крыши мансарды

https://youtube.com/watch?v=UqWyrNQ4eq0

Настил кровельного материала

Укрытие крыши — один из заключительных этапов кровельных работ, который проводится по следующей схеме:

1. Снаружи каркаса ломаной крыши поверх гидроизолятора набивают контробрешётку.
2. Затем делают обрешётку с шагом соответственно выбранному настилу.
3. Укладывают кровельное покрытие согласно правилам монтажа используемого материала, но в любом случае придерживаясь основного — настил делается от низа кровли кверху.

На этом этапе важно правильно подобрать укрывной материал. Здесь опять возвращаемся к картам снеговых и ветровых нагрузок и смотрим, в какой зоне расположен участок, и каковы нагрузки придутся на кровлю.

Если в данной местности сильные ветра и обильные снегопады, то использовать лёгкие кровельные материалы не рекомендуется, иначе есть риск их срыва. А также не стоит использовать рулонные материалы в климатических зонах с жарким летом.

Самыми распространёнными из кровельных покрытий считаются шифер и металлочерепица.

Обшивка фронтона ломаной крыши своими руками

Фронтон — лицевая часть стены между скатами крыши. Его форма зависит от конфигурации стропильной системы и предпочтений владельцев дома. Чаще всего фронтоном оснащают дома с ломаными крышами и многощипцовыми. Реже — при односкатных крышах и домах из сруба, где фронтон уже вписан в строение.

Зашить фронтон можно самостоятельно. Для этого не нужны особые знания и навыки. Обшивают фронтоны виниловым сайдингом, ПВХ панелями, деревом, профнастилом.

При работе с сайдингом, как более популярным облицовочным материалом, используют разные технологии обшивки — на стропильную систему, обрешётку или заранее обустроенный алюминиевый каркас. Самый простой вариант — крепление сайдинга на обрешётку.

1. По всей площади фронтона делают обрешётку с шагом 35 см. Используют деревянные бруски одинаковой толщины, скрепляя их саморезами или строительными гвоздями.
2. Горизонтально закрепляют стартовую планку, прикручивая её саморезами к каждой составной части обрешётки.
3. Монтируют сайдинг по методу соединения «шип-паз», т. е. паз сайдинга защёлкивается в шип стартовой полосы. Важно чтобы защёлкивание прошло по всей длине, иначе возникнет перекос.
4. Верхние края каждой последующей полосы закрепляют саморезами к близлежащим брускам.
5. Торцы отделочных элементов подрезают под углом, равному склону кровли. Таким методом заполняют всю площадь фронтона до самого верха.

Видео: обшивка фронтона крыши сайдингом своими руками

Как видим ничего сложного, если придерживаться правил и особенностей монтажа, присущих любому укрывному материалу.

Видео: как построить мансарду своими руками

Строительство ломаной мансардной крыши — лучший вариант для частного дома, так как позволяет получить дополнительную жилую площадь, которой иной раз не хватает. Изучив технологию монтажа и придерживаясь несложных правил по установке, обшивке и утеплению кровли, можно сделать ломаную крышу своими руками и с лёгкостью воплотить мечты в реальность. А также получить удовольствие от проделанной самостоятельно работы.

Ломаная крыша: возможности и устройство необычной конструкции

Ломаная крыша не только преображает внешний вид дома, она также необходима для того, чтобы рационально использовать дополнительное пространство. Свое название такая крыша получила благодаря особенности конструкции: она имеет большое количество линий с изломами и пятиугольную проекцию. Под такой крышей может находиться полноценный этаж. А с финансовой точки зрения такая постройка будет гораздо выгоднее, чем возведение дополнительного этажа.

Требования

Особенности кровли

Устройство: элементы

Все работы по возведению крыши необходимо начинать с составление проекта и расчета. Эту работу можно доверить профессионалам или выполнить самостоятельно, если вы обладаете хотя бы минимальным опытом в строительной сфере. Для составления проекта лучше воспользоваться специальными компьютерными программами. На чертеже стоит указать все необходимые элементы кровли.

Конструкция ломаной крыши состоит из множества частей. И чем геометрия постройки сложнее и массивнее, тем больше элементов должно быть.

Стропильные системы

Ломаная крыша позволяет без возведения пристройки с минимальными затратами средств и труда расширить полезную площадь дома. Дополнительное пространство можно использовать для отрытой летней веранды или зимнего сада. Помимо этого, небольшая постройка улучшает внешний вид дома и защищает от холода первый этаж.

Стропильная система ломаной крыши отличается от прочих наличием изломов на скатах.

В конструкции ломаной крыши используются довольно габаритные строительные системы. И лучше всего для нее подходит древесина. Установка стропильной системы производится на этапе возведения стен дома или в процессе эксплуатации. Но при этом всю систему можно собрать без использования крупноподъемной техники, придерживаясь лишь модульной методике.

Строительство мансардного этажа с ломаной крышей обойдется значительно дороже классической двускатной конструкции. И при этом понадобится вникнуть в трудоемкий процесс строительства.

Виды

Варианты проектов

Конструкция крыши позволяет изменить внутреннее пространство мансарды. И перед тем как приступать к строительству, необходимо изучить немало удачных проектов домов с ломаной крышей.

Кроме того, выбор проекта позволит определиться с размером бруса и количеством строительных материалов.

Ломаная крыша отлично подходит для построек со сложной архитектурой. Один из способов оживить конструкцию крыши заключается в размещении скатов на разных уровнях. Таким образом, можно придать дому асимметричный вид.

За счет частичного смещения оси удается значительно расширить подкрышное пространство и улучшить геометрию помещения. А также можно разделить конструкцию на несколько сегментов с разным углом наклона. Такой прием особенно выигрышно смотрится при обустройстве пристроек и для придания завершенного вида дому с крыльцом.

Выбор материала

Как рассчитать?

Чтобы в процессе работы не столкнуться с нехваткой строительных материалов, необходимо предварительно провести детальные расчеты. Для этого понадобятся чертежи дома и крыши, калькулятор и рулетка. Для расчета кровельного материала, исходя из плана, определяется общая площадь каждого ската, а затем все данные суммируются. Полученный результат делится на площадь кровельного листа и прибавляется 10–15% для запаса и форс-мажорных ситуаций.

При расчетах необходимо также учитывать наличие карнизов с коньками. Вычислив общую площадь крыши, можно определить не только количество строительных материалов, но и рассчитать нагрузку всей конструкции.

После этого производится расчет несущей способности по формулам. А также можно воспользоваться специальными программами. При этом необходимо будет учитывать снеговую и ветровую нагрузки, характерные для конкретного региона.

Новичкам в строительстве лучше эту работу доверить профессионалам. Поскольку от расчета зависит выбор и количество строительных материалов.

Защита древесины

Все стыки деревянных элементов после соединения необходимо также обработать защитными средствами. А в процессе эксплуатации дома основные элементы несущей конструкции необходимо также периодически обрабатывать.

Этапы возведения

Оформление

Главное, чтобы выбранный материал был устойчив к воздействию коррозии и ржавчины. И не менее важно, чтобы водоотвод отличался низким уровнем шума.

Готовая конструкция ломаной крыши ничем не отличается от аналогичных построек и ее технология строительства не очень сложная. Но чтобы конструкция была выполнена правильно и качественно, необходимо соблюдать все правила, нормы и рекомендации строителей. И при этом можно не прибегать к услугам дорогостоящих специалистов.

Еще больше об особенностях устройства ломаной крыши смотрите в следующем видео.