Мансардную крышу устраивают в двух случаях — при строительстве нового здания или при реконструкции существующего. В обоих случаях принцип устройства, функциональное назначение и конструкция похожи. В современной практике различают три основных вида устройства мансардного этажа.
Прямой скат на стойках
В этом варианте мансарду устраивают, не внося коррективы в двускатное строение кровли. Стропила остаются прямыми, стенки помещения устраивают по ряду промежуточных стоек, а потолок — по подстропильной затяжке (ригелю). При этом внутренние плоскости стен и потолка могут быть «ломаными», т. е. сопрягаться под разными углами.
Преимущества:
Устройство мансарды не влияет на несущую способность стропильной системы.
Боковые «карманы» держат воздух и служат утеплителем.
При большой площади перекрытия комната может сохранить ровную прямоугольную геометрию.
Недостатки:
Неполная реализация площади — 50–75%.
Боковые пазухи либо не используются, либо доступ к ним затруднён (из-за тесноты). В половине случаев их просто «глушат».
Прямой скат на стенах
Дома с таким устройством называют «1,5 этажа». Несущие наружные стены такого здания подняты примерно до половины второго этажа и служат опорой для кровли. Стропильные фермы в данном случае выполняются без нижней затяжки, только с подстропильным ригелем. Стены комнаты выше середины будут повторять угол ската, но такая компоновка позволяет использовать площадь второго этажа на 100%. Подкрышевое помещение легче и быстрее отапливается за счёт меньшего объёма.
Преимущества:
Капитальные стены второго этажа (50%).
Возможность отрегулировать высоту потолка и объём воздуха в верхнем помещении на стадии проектирования.
Возможность установить вертикальные окна, частично расположенные в стене*.
Полноценное использование площади.
Недостатки:
Больший расход материала стен.
Большая нагрузка на фундамент.
Зачастую армопояс «разорван» — нагрузка передаётся на стены неравномерно.
* Вертикальная установка окон может ослабить надёжность армопояса здания.
«Ломаная» крыша
В этом случае линия скатов преломляется и разделяется на два участка — верхний под максимально острым, а нижний под максимально тупым углом к горизонту. Нижний участок ската зачастую делают почти вертикальным, до 80°. К такой конструкции чаще всего прибегают при надстройке или на домах малой площади. Перекрытие используется на 80–85% и это хороший показатель, если невозможно (или невыгодно) поднимать стены до «1,5 этажа».
Преимущества:
Простая и лёгкая конструкция из дерева.
Относительно высокая эффективность реализации жилого пространства.
Меньшее скопление снега на скатах.
Более удобное расположение окон и их проще монтировать.
Стропильные фермы для небольших пролётов можно изготовить на полигоне или в цеху.
Сохраняется возможность устройства чердака.
Недостаток: неказистый (стандартный, узнаваемый) внешний вид.
У всех вышеперечисленных видов есть общий признак — в мансардных этажах можно использовать только мансардные окна.
Примечание. В строительстве нет нерешаемых задач. Можно добиться вертикальной (стандартной) установки окон, но это приведёт к существенному усложнению конструкции и удорожанию работы.
При выборе мансардного устройства стропил достигаются следующие цели:
Надстройка жилого этажа на существующем здании.
Лёгкая конструкция жилого помещения.
Комбинированная функция (кровля и комната) экономит время на возведение.
Наружные стены — элементы кровли — выполнены из каркаса стропил, который обычно дешевле стенового материала.
Относительная лёгкость готовой конструкции не требует существенного усиления фундамента.
Уменьшается площадь скатов, расположенных под острым углом к горизонту, т. е. уменьшается площадь скопления снега.
Ввиду того, что конструкция кровли напрямую зависит от расположения несущих стен, ширины или асимметричности пролётов, площади перекрытия, мы приведём только общие правила монтажа. Все рекомендации по применению врубок и затяжек вы можете найти в статьях «Стропильная система», «Двускатная стропильная система», «Стропильная система двускатной крыши своими руками», «Вальмовая стропильная система». Методы крепления и сочленения элементов справедливы для любого вида кровли на основе деревянной рамы.
Правило № 1
При прямых скатах проекция рабочей части стропил (расстояние от опоры до опоры) не должна превышать 2 метра.
Таблица нормы пролёта (длины стропилы) для разной толщины стропильной ноги
Толщина, мм Предельная длина, мм
40 600
50 800
60 1200
75 1500
100 1800
В данном случае подстропильная затяжка (ригель), которая соединяет стропилы в средней или верхней части, считается опорой.
Правило № 2
Шаг стропил мансардной стропильной системы зависит от толщины и конструкции стропильных ферм.
Таблица зависимости шага от толщины
Толщина, мм Максимально допустимый шаг, мм
40 500
50 600
60 800
75 1000
100 1200
Примечание. Все приведённые величины и пропорции зависимости взяты из нормативно-справочной литературы.
Правило № 3
При ширине пролёта пологой (верхней) части ската более 3 метров обязательны промежуточные опоры. Пологий скат будет так или иначе аккумулировать снег, который весной и осенью имеет вес воды. Даже хорошо раскреплённая ферма со временем будет деформироваться на значительных пролётах под действием гравитации (от своего веса).
Внимание! Не пренебрегайте дополнительными усилениями. Они играют решающую роль (после основных) в распределении нагрузки. Отсутствие промежуточных опор может привести к деформациям скатов и конька — провисанию и образованию ступеней в течение 5 лет после монтажа.
Правило № 4
Даже короткие стропильные ноги следует обязательно усиливать откосами и тягами везде, где это возможно. Любая стропильная система работает как одна сплошная рама и таким образом держит форму. Чем больше элементов раскрепления, тем выше её устойчивость к деформации. Особенно это актуально для пологих скатов и «карманов» стен.
Правило № 5
Старайтесь избегать креплений «внакладку», особенно если нагрузка передаётся не через силу трения на поверхность другого элемента, а на стержень, предназначенный для затяжки.
Цель стяжки элементов резьбовыми тягами и турбовинтами не в том, чтобы усилить деревянный узел металлическими стержнями, а в том, чтобы сильнее прижать плоскости, создав максимальную силу трения, которая и будет удерживать их в связке. Так же работают саморезы и турбовинты. Идеально, если на плоскости нанести столярный клей.
Постоянные вертикальные стойки устанавливайте на врубки. Это займёт больше времени на монтаж, но прибавит 5–7 лет жизни конструкции. Самые слабые места мансардной фермы — соединения переломов ската. Они обязательно должны иметь вертикальную опору.
