Мансардная крыша: устройство и строительство своими руками, варианты конструкции

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.

Виды конструкций крыш

Для индивидуального строительства характерно использование различных вариантов кровельной системы.

Особое внимание уделяется возведению мансардной крыши, которая различается по основным видам конструкций:

одно- или двускатная (ломаная, щипцовая);
вальмовая и полувальмовая.

Характерные особенности для каждого вида определяют возможность обустройства мансарды.

На сегодняшний день, помимо традиционных, используются более современные формы:

односкатная мансардная крыша с наклонной площадью (крепится на несущих стенах);
жесткая двускатная мансардная крыша, имеющая скат по противоположным сторонам;
ломаная крыша (монтаж варианта двускатной кровли);
вальмовая или полувальмовая кровля, имеющая четыре ската (торцевые скаты вальмовой кровли отличаются формой в виде скошенных треугольников (у полувальмовой кровли защищена фронтонная область);
пирамидальные (еще их называют шатровыми) виды кровли, которые не имеют широкого распространения, отличаются многоугольностью форм.

Форма кровли – не единственная отличительная черта современной мансардной крыши. Значение имеет высота постройки и характер покрытия (профнастил, металл, можно сделать пластиковую черепицу).

Отдельно стоит выделить универсальные отличительные черты мансардной крыши:

это не только крыша, но и стены дома;
максимальная высота постройки не составляет более 2,5 м;
возможность установки металлопластиковых окон с закаленным стеклом;
многослойная структура;
стоимость мансардной крыши в итоге больше, чем обычной.

Как рассчитать параметры мансардного этажа

Необходимо придерживаться определенной последовательности при расчете двухскатной стропильной крыши с мансардой. Правила проведения следующие:

На первом шаге вам нужно выбрать схему стропильной конструкции.
Теперь понадобится рассчитать параметры мансардной комнаты.
Проводите расчет количества материалов и предельно допустимых нагрузок.
Составляете подробный план проведения строительных работ.

Обязательно нужно ко всем расчетам подходить предельно внимательно, чтобы все показатели были вычислены правильно. В противном случае может нарушиться целостность конструкции при эксплуатации.

Расчёт стропильной системы мансардной крыши

Стропильная система является основой крыши, поэтому важно выбрать ту конструкцию, которая наиболее подходит климатическим условиям региона и имеющимся требованиям к размерам жилой мансарды. После выбора конструкции производится расчёт угла наклона скатов и высоты конька для требуемых размеров мансардного помещения. Вычисления производятся с учётом размера карниза по следующим формулам:

Вычисления производятся с учётом размера карниза по следующим формулам:

L_bc = L_a_c∙ tg A, где L_bc − высота конька, L_ac − половина ширины дома с учётом карнизного свеса, A − угол наклона ската.
L_c = L_bc /sin A, где L_c− длина стропильной ноги.

Значение тригонометрических функций можно найти в справочных таблицах.

Таблица: значения тригонометрических функций для различных углов наклона ската

Угол наклонаската A, град.	Значениеtg A	Значениеsin A
20	0,36	0,34
25	0,47	0,42
30	0,58	0,5
35	0,7	0,57
40	0,84	0,64
45	1	0,71
50	1,19	0,77
55	1,43	0,82
60	1,73	0,87

Самым сложным при проектировании мансардных крыш является подсчёт пиломатериала. Рассчитать количество необходимых стропил и увязать их со стандартной длиной в 6 м иногда бывает довольно сложно. Допустим, что мы выбрали самую сложную в расчётах вальмовую крышу размером 10Х13 м с учётом карнизных свесов длиной 80 см и углом наклона скатов 45о. Тогда боковые стропила будут иметь длину 5 / sin 45о = 7,04 м. Поэтому стандартный шестиметровый брус придётся удлинять. Обычно для стропил длиной чуть больше 6 м используют брус 100Х200 мм или доску 50Х250 мм.

Если здание имеет большие размеры, то для него требуются стропила длиннее стандартного размера в 6 м, поэтому брус приходится удлинять

Что касается горизонтального бруса перекрытия, то поскольку ширина здания равна 10 м, затяжки должны состоять из двух частей, которые либо опираются на внутреннюю стену здания, либо стыкуются между собой усиливающими элементами и опираются на прогон. Для затяжек и прогонов используют брус сечением не менее, чем 50Х200 мм. По периметру здания проходит мауэрлат, для которого используется брус 150Х150 мм или 200Х200 мм. По выбранной нами схеме периметр здания составляет 39,6 м, поэтому для монтажа мауэрлата потребуется семь шестиметровых брусьев. Размеры всех остальных элементов стропильной системы не будут превышать 6 м.

Вес пиломатериала стропильной системы рассчитывается путём суммирования длин всех элементов с определённым сечением и пересчёта их количества в кубические метры. Это необходимо для определения массы всей крыши, а также бывает нужным при закупке и транспортировке материала. Подсчёт производится по таблице, а затем полученные значения умножаются на вес 1 м3 пиломатериала.

Таблица: расчёт количества пиломатериала в 1 м3 и объём одной единицы материала

Сечениепиломатериала, мм	Количество единицв 1 м3 при длине 6 м	Объём единицыдлиной 6м, м3
25Х200	33,3	0,03
50Х200	16,6	0,06
50Х250	13,3	0,075
150Х150	7,4	0,135
100Х200	8,3	0,12
200Х200	4,1	0,24

Сосновый пиломатериал при 12% влажности весит 505 кг/м3, при транспортной влажности 25% − 540 кг/м3. Вот некоторые примеры расчётов:

Если в 1 м3 материала сечением 50Х200 мм содержится 16,6 досок, то вес одной доски будет равен 540 / 16,6 = 32,5 кг.
Если закупается 25 м3 пиломатериала, то весить он будет 25 ∙ 540 = 13 500 кг.
Если требуется 100 досок 25Х200, то необходимо купить 100 / 33,3 = 3 м3 древесины, которая будет весить 3 * 540 = 1 620 кг.

Важно отметить, что обрезной пиломатериал желательно приобретать с наименьшей влажностью, чтобы после монтажа он не коробился и не растрескивался, особенно это касается бруса большого сечения. Для строительства стропильной системы влажность древесины не должна превышать 18%

Стропильная система мансардной крыши: особенности конструкции

Перед возведением мансарды необходим хороший проект. Внешний вид будущей кровли должен гармонировать с общим видом здания. Существует несколько разновидностей конструкции стропильного каркаса, которые зависят от типа кровли, шага стропил и варианта мансардной крыши. Остановив свой выбор на конкретной конфигурации, следует точно знать, из каких конструктивных элементов состоит стропильная система. Она является опорным скелетом кровли, и выдерживает не только ее вес, но и воздействие атмосферных осадков.

Стропильная система мансардной крыши имеет свои особенности конфигурации, которые важно учитывать при планировании и строительстве

Правильный монтаж стропильной системы обеспечивает ее надежность, функциональность и долговечность.

При создании проекта мансардной крыши следует:

выполнить правильный расчет нагрузки на опорные несущие стены и фундамент, не допуская ее превышения;
подобрать качественную теплоизоляцию, чтобы избежать неравномерного обогрева помещения;
выбрать хорошую звукоизоляцию благодаря правильно подобранному кровельному материалу;
подобрать хорошую гидроизоляцию;
выбрать легкие по весу облицовочные материалы для отделки мансардного помещения.

Схемы мансардной крыши

Стропильная система может иметь наклонную или висячую конструкцию. В висячих конструкциях стропила опираются на мауэрлат и коньковый прогон. Для распределения нагрузки на стропила устанавливаются нижние и верхние затяжки. Когда длина ската более 4 м, для предотвращения провисания в нижней части конструкции стропильные ноги подпираются при помощи стоек и подкосов. Главным достоинством такой конструкции является то, что все ее элементы размещаются в неиспользуемых местах мансарды, что создает больше свободного пространства.

Правильный и точный расчет мансардной крыши позволяет получить надёжную и долговечную конструкцию

Наклонная конструкция используется в домах, где посередине здания располагается несущая перегородка, на которую опираются строительные ноги. На внутреннюю несущую конструкцию настилается лежень, который играет роль мауэрлата, и на него монтируются стойки, удерживающие коньковый прогон. Данная система используется для больших площадей мансардной крыши частного дома, устройство которой можно увидеть на фото. Здесь можно использовать кровельные материалы с большим весом, такие как шифер или керамическая черепица.

Существуют проекты мансардных крыш частных домов, где используется оба варианта стропильных систем. Для освобождения свободного пространства элементы каркаса можно сместить в одну из сторон, где они будут использоваться в качестве основы для отделки стен, а ригель подойдет для облицовки потолка. В некоторых архитектурных стилях балки и стойки могут быть использованы в роли элементов декора.

Для обустройства большого карнизного свеса, мансардная крыша выполняется с упором за пределы несущих стен. Здесь не устанавливается мауэрлат. Система монтируется с использованием балок. Обязательно устанавливается подкос, специальные стойки врезаются в балки перекрытия, а стропила закрепляются, используя надежное анкерное соединение и проволочные скрутки.

Схема стропильной системы мансардной крыши

Требования к конструкции

Мансарда является дополнительным жилым помещением в доме, а потому ее сооружение жестко регламентируется строительными нормами, без соблюдения которых она будет называться чердаком. Чтобы использовать подкровельное пространство для размещения дополнительной спальни, детской, кабинета или сада, оно должно соответствовать следующим критериям:

Минимальная высота от пола до потолка в жилой мансарде согласно санитарным нормам должна составлять не менее 2,3 м, то есть расстояние между полом и коньком крыши будет составлять 2,5 м или более.
Для оборудования двухуровневой мансарды расстояние между полом и потолком должно быть более 5 м. Двухуровневыми помещениями называют мансарды, состоящие из двух комнат, расположенных одна над другой и соединенных лестницей.
В мансарде обязательно должно присутствовать естественное освещение. Для этого выполняется монтаж вертикальных или мансардных окон, устанавливаемых прямо в скат. Стоимость мансардных окон выше, но при правильном расположении они позволяют использовать солнечный свет в течении всего дня, что снижает затраты на электричество.
Жилое мансардное помещение утепляют с помощью эффективных теплоизоляционных материалов. Они монтируются на фронтоны и скаты крыши, чтобы снизить теплопотери при отоплении дома.
Мансарду обязательно оборудуют системой принудительной вентиляции, работающей по принципу конвекции. Она заставляет прогретый, затхлый воздух подниматься к коньку крыши и выходить наружу через аэраторы, впуская через карнизные продухи свежий. Благодаря постоянной циркуляции воздуха в помещении создается комфортный микроклимат, решается проблема сырости и духоты из-за нагрева поверхности кровельного материала.

Мансардная кровля вносить «изюминку» в дизайн дома, делает его запоминающимся и самобытным, без серьезных затрат увеличивая жилую площадь.

Способы монтажа мансардной крыши

Устройство стропильной системы мансардной крыши может осуществляться двумя способами. Первый вариант предполагает сбор стропильного каркаса на земле с последующим подъемом его в готовом виде наверх дома и основательного закрепления. Способ эффективен для малогабаритных конструкций.

Фермы удобнее всего собрать прямо на земле и потом поднять их и закрепить

Как правильно сделать мансардную крышу со сбором части стропильной системы на земле? Предварительно наверху здания вертикально выставляются и закрепляют крайние конструкции, которые будут впоследствии фронтонами. Временно закрепить их можно при помощи длинных брусьев, прибитых к стене. В мауэрлате создаются углубления с заданным шагом, куда будет монтироваться собранная конструкция. Для обеспечения правильной геометрии и создания жесткости конструкции, ее элементы можно закрепить распорками. Когда будет окончен монтаж боковых балок, и вся система приобретет необходимую жесткость, распорки можно убрать. Видео монтажа стропильной системы двухскатной мансардной крыши наглядно покажет все особенности данного варианта.

Второй вариант более традиционный. Он предполагает устройство мансардной крыши на месте с соблюдением строгой последовательности действий. Этот метод наиболее удобен и эффективен при возведении крупногабаритной стропильной системы. Потому как для поднятия собранной конструкции наверх понадобиться привлечение специализированной техники.

Как построить мансардную крышу традиционным способом?

Некоторые тонкости в технологии возведения мансардных крыш частных домов зависят, непосредственно, от ее вида. Однако последовательность действий схожа для всех видов мансардных крыш.

Деревянные стропильные фермы крепятся с помощью металлических зубчатых гвоздевых пластин

Перед тем, как сделать мансардную крышу, необходимо уложить в продольном направлении на несущие стены мауэрлат, и закрепить его на кладке или армопоясе при помощи шпилек или катанки. Стропильная конструкция мансардной крыши деревянного дома может крепиться на верхний венец, который будет исполнять роль мауэрлата.

Строительство мансардной крыши начинают с установки балок для перекрытия. Их крепят на мауэрлат. Затем к балкам крепятся строительные ноги. В центре балок следует отметить места монтажа опор и конькового элемента.

С соблюдением одинакового расстояния следует смонтировать стойки из досок, закрепляя их при помощи уголков. Первая пара стоек скрепляется затяжками из деревянных брусков. На образованную П-образную конструкцию следует монтировать стропила. Они могут устанавливаться на мауэрлат или при помощи вырубки паза на балку перекрытия.

Далее следует перейти к установке коньковых стропил, которые соединяются при помощи металлических накладок или болтов с шайбами. Для создания необходимой жесткости конструкции к центральной части бокового стропила и стойке необходимо прикрепить подкосы, а в центре затяжки смонтировать балки. Аналогичным образом выполняется установка других ферм с расстоянием 60-100 см. Крепятся они между собой при помощи прогонов.

Стропила могут быть соединены при помощи мобильного строительного пресса

С помощью скоб выполняется фиксация всех узлов мансардной конструкции, и придается ей окончательная прочность. После этого следует смонтировать обрешетку, которая может быть сплошной или разреженной, что зависит от варианта кровельного покрытия.

Если используется гибкая черепица, асбестоцементный плоский шифер или рулонный материал, следует выполнить сплошную обрешетку. Она устанавливается в два слоя. Нижний настил состоит из брусков толщиной 20 см, уложенных с шагом в 30 см. Верхний настил, состоящий из досок размером 20×50 см, прибивается по отношению к нижнему слою под углом 30-45 град.

Для глиняной черепицы, азбестоцементного шифера, металлочерепицы, стального, металлического покрытия используется разреженный тип обрешетки. Для этого выполняется монтаж брусков, сечением 5×5 см и шагом в 20-30 см, от карниза вверх перпендикулярно стропилам. На свесе необходимо установить настил из деревянных досок шириной около 70 см. Далее следует закрепить бруски вдоль конька и ребер, которые соединяются встык. Наглядно данный процесс можно увидеть на фото стропильной системы двускатной крыши под металлочерепицу.

Чтобы гвозди при креплении стропил не раскалывали стропильную ногу и кобылку, необходимо соблюдать требования СНиП

Устройство мансардной крыши

Эти знания помогут при расчетах стропильной системы двускатной крыши, благодаря чему помещения станут более удобными, а процесс строительства упростится.

Таблица. Структура мансардной кровли

Элемент кровельного пирога
Характеристики и особенности

Паробарьер

Назначение – минимизация количества пара, попадающего в утеплитель кровельного пирога. К сожалению, сделать защиту абсолютно герметичной невозможно, всегда будут небольшие щели в местах примыканий или нахлеста. Даже теоретически сложно заделать самые маленькие щели, а со временем скотч теряет показатели адгезии и щели увеличиваются в размерах. Такое положение усложняет строительство мансардной кровли, для его устранения необходимо принимать специальные строительные мероприятия, какие именно, мы расскажем немного ниже. В качестве материалов для парозащиты можно использовать дорогостоящие мембраны или дешевые полиэтиленовые пленки. По эффективности между ними никакой разницы нет, но стоимость отличается в разы.

Утеплитель

Для утепления можно использовать эковату, керамзит, напыляемый пенополиуретан и т. д. Но такие материалы не всегда отвечают требованиям застройщиков, а потому применяются реже

Наибольшее распространение получила рулонная или прессованная минеральная вата, и застройщику важно знать ее размеры еще на стадии проектирования стропильной системы. Линейные параметры утеплителя учитываются во время определения шага стропильных ног и их высоты

Есть варианты утепления мансардных крыш плитами пенопласта. Современные его виды санитарными и противопожарными организациями допущены к установке в различных помещениях. Количество выделяемых вредных соединений не выходит за пределы допустимых норм, материал не поддерживает горения. От типа утеплителя зависит ветрозащитный слой.

Ветрозащита

Этот слой устанавливается поверх утеплителя из минеральной ваты. Задач у ветрозащиты несколько: выпускать пар из минеральной ваты, не допускать попадания в нее капель конденсата, уменьшать тепловые потери в результате выдувания. Одновременно такие задачи может выполнять только современная мембрана. Она состоит из нескольких отдельных слоев, каждый из них имеет свое конкретное назначение. Мембрана пропускает пар, за счет чего понижается относительная влажность минеральной ваты, кроме того, она не позволяет каплям воды попадать в утеплитель. Одновременно мембрана герметична для потоков воздуха, что минимизирует тепловые потери из мансардных помещений. Важно знать, что такую сложную защиту требует лишь минвата, это один из ее весомых недостатков. Что касается пенопласта, то он не впитывает влагу и не повышает относительную влажность. Соответственно, защита не требуется, один слой кровельного пирога мансардной крыши можно не монтировать.

Кровельное покрытие

Тип и характеристики кровельного покрытия заметного влияния на эксплуатационные показатели мансардных крыш не оказывают. Существуют особенности изготовления обрешетки и контробрешетки, все остальное касается только дизайнерских изменений.

Так надо строить все мансардные крыши, вне зависимости от их архитектурных особенностей и наличия дополнительных элементов. И последнее. Если обыкновенная холодная крыша прощает незначительные ошибки, их можно исправить во время эксплуатации здания без больших негативных последствий, то мансардные такого не позволяют. Проблемы могут обнаруживаться через несколько лет, когда разрушения несущих элементов стропильной системы достигли критических значений. Требуется не только полная переделка всей крыши, но и новая отделка внутренних стен мансардных помещений. Такие работы стоят намного дороже, чем новое строительство. Всегда помните об этом и очень внимательно относитесь к созданию мансардных кровель.

Нарушение технологии при устройстве мансардной крыше может привести к порче деревянных элементов

Разновидности для частных домов

Высокая цена земли, установленные законодательством ограничения по допустимой этажности, привели к тому, что за городом начали сооружать жилье с мансардной крышей. Такая кровля отличается конструктивными характеристиками, удивляет разнообразием дизайна.

По количеству уровней

В зависимости от расположения помещения, образуемого наверху, крыши делятся на 2 группы:

Просты в исполнении и практичны одноуровневые мансарды, формируемые под двухскатной кровлей, устанавливаемой под уклоном от 35 до 45°.
В верхней части дома под ломаной крышей, образующей 4 плоскости, получают комнату не со скошенными, а вертикальными стенами, что размещается на одном уровне и дополняется выносными консолями.
Разрабатываются вместе с частной постройкой, обладают смешанными опорами, конструкции многоуровневого типа. Жилые комнаты, что создаются в верхней части дома, размещаются под кровлей не на одном уровне, а на разных.

По типу стропильной системы

Крыши мансардные выходят тяжелее обычных, и каркас, удерживающий скаты, требует строгого соответствия конкретным критериям. По типу стропил кровля делится на несколько видов.

В висячих конструкциях мауэрлат и конек, куда устанавливают каркас, укладывают на несущие стены. При большой длине скатов, чтобы не допустить провисания, стропила снизу поддерживают стойками.
В жилых постройках с таким типом каркаса крыши на чердаке получается просторная комната, поскольку элементы конструкции остаются в местах неиспользуемой части помещения.
В доме с 2 пролетами и перегородкой посередине, подпирающей стропила, для кровли подходит наслонный каркас. Основными составляющими конструкции этого вида служат подкосы, лежни, прогоны, схватки. Брус настилают на внутренние стены и ставят стойки, укрепляющие конек.
Иногда в мансардных крышах монтируют оба вида стропил. Для расширения пространства балки и стойки, из которых состоит каркас, сдвигают в стороны и применяют при оформлении дизайна.