Основы проектного составления и расчета чердачного этажа

Мансардный этаж считается последним в доме. Для конструктивного облегчения и нагрузки, для его сооружения применяют более легкие материалы. Планировка мансарды отличается от этажей снизу. У нее могут быть собственные эксклюзивные окна и отделка внутри. Все это можно сделать, если правильно составить проект мансарды и провести нужные вычисления.

Разновидности мансард

Помещение мансардного этажа в своем доме имеет достаточно много плюсов, из которых ключевым считается наличие добавочной площади жилого помещения. Оборудование чердачных конструкций в помещение мансардного этажа можно провести как в доме который строится, так и в уже готовом. Для этого нужно віполнять требования нормативных документов во время строительства мансарды и составить нужные чертежи.

Мансарда должна находиться в границах несущей стены строения и не превосходить это расстояние. Чертежи помещений могут иметь любой вид, в зависимости от назначения помещений. Есть три типа мансардных конструкций:

1. С оборудованием отдельного этажа в одном уровне.
2. С двухярусным развитием.
3. Со свободным оборудованием этажа.

Исходя из высоты, отличают 3 вида мансарды:

1. Полумансарда. При высоте стен до 0.8 метра.
2. Мансарда. При высоте фронтальной стены от 0.8 до 1.5 метра.
3. Полный этаж. При высоте фронтальной стены от 1.5 метра.

Ломаная щипцовая крыша и ее детали

Есть пару вариантов крыши для оборудования строений. Они друг от друга отличаются не только формой, но и типом конструкции и разделяют на: 2-ух, трех и вальмовые, ломаные щипцовые, полувальмовые и четырехскатные.

Щипцовая кровля выделяется легкостью монтажа и способностью выдерживать большие нагрузки. Имеет симметрические скаты и треугольный фронтальный вид. При ширине строения до 6 метров скаты могут иметь наклонный угол до 45 градусов. Если ширина превосходит расстояние 6 метров, то требования нормативных документов позволяют сделать больше указанный угол до шестидесяти градусов.

Трех и вальмовые кровли имеют скаты различного размера, с различными углами монтажа. Благодаря этому их, очень часто, называют асимметричными. Наличие подобных конструкций из дерева прибавит зданию необычности. Однако монтаж аналогичной кровли просит подробных расчетов и немалых материальных затрат.

Мансардная мансардная ломаная крыша выделяется тем, что ее скаты монтируются под различным углом в отношении к основе. Важным хорошим моментом подобной крыши считается экономность конструкции стропил и возможность максимально применять внутреннюю площадь помещения чердака.

Полувальмовые и четырехскатные крыши являются разновидностями простой двускатной. Они создают дополнительные скаты с фронтальной части крыши и ее боковых сторон.

Составляющие стропильной фермы

Несущие детали конструкции стропил обязаны быть прочными. Как правило для них подбирается древесина хвойных пород. Она почти гниению не поддается и проста в отделке, выдержит резкую смену температуры и обладает маленьким удельным весом. Подготовленный к монтажу материал должен быть прошел обработку жаропрочным раствором и жидкостью в целях защиты от деревянных вредителей и грызунов. Конструкция стропил в себя включает несколько древесных и иных элементов: стропильные ноги, прогоны, мауэрлат, обрешетку, конек, опорную стойку либо же подкос, лежень, затяжку и кобылку.

Стропильные ноги являются каркасом всей конструкции и монтируются на мауэрлат. Стропильные ноги между собой соединяются прогонами и фиксируются затяжками. Внешняя каркасная рама фиксируется на стропильные ноги и на нее устанавливается материал для кровель. Помимо внешней обрешетки еще есть внутренняя. Между ними ложится материал для изоляции. Обрешетки выполняют дополнительную вентиляционную функцию. Скаты соединяются в конек. Лежень ставится от фронтальной стены к перекрытию, а на него чтобы придать прочности устанавливаются подкосы и стойки. Для увеличения длины стропильных систем конструкций используют кобылки, которые делают больше карниз крыши.

Мауэрлат и его элементы крепления

Мауэрлатом именуется часть стропильной фермы, которая держит крышу. Мауэрлат устанавливается по всему несущему контуру чердачного этажа и служит основой всей стропильной фермы. Монтаж частей сделанных из дерева мауэрлата проходит конкретно на железобетонный пояс. В этом варианте мауэрлат приобретает большую жесткость. По мимо этого, он служит соединительным элементом между крышей и поверхностями стен строения.

Элементы крепления для мауэрлата должны содержать большой прочностный запас. Очень часто крепление мауэрлата осуществляется с использованием резьбовых шпилек, которые при помощи вязальной проволки фиксируются к железной арматуре, расположившейся в середине опалубки. Диаметр шпильки должен быть не менее 10 мм. Длина шпильки должна превосходить толщину мауэрлата на 20-30 мм. Отверстие под шпильку нужно выполнить в том месте мауэрлата, на которое не будут опираться стропильные ноги, в совершенстве – по самому центру между стропильными ногами. При этом шаг отверстий должен быть менее 1 метра. Чтобы это сделать нужно перед монтажем провести профессиональный расчет тех мест, которые будут просверливаться под крепежную шпильку.

Расчет ломаной мансардной крыши

Ломаная щипцовая крыша ломаной конструкции является самой популярной. Это вызвано тем, что конфигурация крыши дает возможность максимально высвободить полезную площадь. На примере подобной крыши можно провести вычисления составляющих чердачного уровня. Прежде чем их провести, нужно составить проект и чертежи к нему.

Расчет ломаных конструкций проходит по составляющим:

• вычисление площади покрытия для кровли;
• обозначение углов установки кровли, в соответствии с тем, как они были нанесены на чертежи;
• расчет суммарной массы строительных материалов для оборудования кровли;
• расчет стропил из дерева;
• вычисление габаритов боковых, коньковых стропильных систем;
• обозначение величины обрешетки;
• выбор теплоизолятора, подсчет нагрузки у стропильной фермы.

Теперь рассмотрим каждый пункт по элементам.

Расчет размеров крыши и углов ее наклона

Для того, чтобы высчитать общую площадь кровли, ее следует разбить на фигуры. Чтобы это сделать нужно составить чертежи разреза помещения мансардного этажа. В результате получаются трапеции, с прямыми углами и треугольные фигуры. Расчеты подобных конструкций и чертежи для них очень просты. Площади фигур рассчитываются в отдельности. После чего данные всех фигур складываются в общее значение.

Площадь прямоугольника определяется, как: S = A x B, где Но и В – исходя из этого длина и ширина.

Площадь треугольника вычисляется по формуле: S = (A x h)/2, где А – ширина основания, h – высота треугольника

Площадь трапеции рассчитывается: S = ((A + B)/2) x h, где Но и В – исходя из этого длина верхнего и нижнего основания трапеции, h – высота трапеции.

Углы монтажа скатов ломаных конструкций определяются специализированными формулами. Чертежи и расчеты углов установки крыши обязаны входить в единый проект чердачного этажа.

Угол установки боковых стропильных систем подобной крыши меняется от 55 до 65 градусов, а угол монтажа части сверху кровли будет примерно 30 градусов. Сделанные, согласно расчетам чертежи, с указыванием размеров, площадей и углов монтажа конструкции, могут быть применены за основу проекта.

Монтаж мансардных стропильных систем и кровли

Расчет нагрузки и веса материала для оборудования кровли проходит в первую очередь. От данной величины зависит сечение стропил, а еще расстояние между ними при установке. Расчет массы материалов проходит из соотношения на 1 метр квадратный. После чего, зная общую площадь крыши, определяется вся масса кровли. Если в качестве кровельного материала используется асбестоцементный волнистый кровельный лист, то примерный вес будет составлять 11-14 кг/кв.м. Для кровельной плитки этот вес будет составлять 9-16 кг/кв.м, цинковой жести – 3-6 кг/кв.м, керамочерепицы – 50-70 кг/кв.м.

Для выбора сечения и шага монтажа стропильных систем существенную роль играет средняя нагрузка. Она должна обеспечить стойкость всей конструкции при очень больших снежных осадках и сильных ветрах. Для ломаных конструкций из дерева величина средней нагрузки должна превосходить 200 кг/м.п. Для снижения нагрузки на крышу используют поправочный показатель. Он используются при вычислении наклонных углов крыши. Если уклон до 20 градусов, то показатель составляет 1,5. При угле до 55-65 градусов показатель станет меньше до 1,25. Для крыш с уклоном от 65 градусов и выше поправка не используется. Рассчитывать такие нагрузки легче, когда составлены подходящие чертежи.

Для вычисления общей нагрузки на здание, помимо массы материала для кровли, формируют массу конструкции стропил. За основу берут самый маленький размер сечения стропильных систем, который составляет 5х10 см, и плотность дерева с влагой 18 процентов. Масса стропильной фермы при подобных параметрах будет в границах 500-600 кг/м.куб.

Из-за разницы в весе кровли будет меняться шаг монтажа стропильных систем. При минимальном сечении 5х10 см шаг установки станет иметь расстояние 80 см, если материалом кровли будет асбестоцементный волнистый кровельный лист или керамочерепица. При использовании в качестве кровли кровельной черепицы из металла или еврошифера, шаг монтажа стропильных систем будет составлять расстояние в 60 см, а во время использования профилированого настила – не больше 90 см. Очень часто шаг стропильных ног подбирают под размер теплоизолятора.

Выбор теплоизолятора и расчет обрешетки

Для кровельные утепления мансарды используют вату на основе стекловолокна, искусственный латекс, пенополистирол экструдированный, пенопласт (пенополистирол).

Минеральная вата очень часто применяется для утепления крыши мансарды. Она обладает прекрасными противопожарными критериями, экологично чиста, не поддаётся гниению, может принимать необходимую форму, обладает не тяжёлым весом и с ней легко работать. Пенопласт (пенополистирол) и его разновидности имеют высокие характеристики теплоизоляции, обладают малым весом, из-за чего можно сделать больше толщину теплоизолятора.

От материала теплоизолятора и кровли зависит шаг монтажа обрешетки и ее плотность. Каркасная рама осуществляется из элементов из дерева. Если кровля будет сделана из мягкого материала, то для обрешетки применяется фанера. Для полужесткого или жёсткого материала для кровли ставится каркасная рама с шириной доски 20 см и шагом 25-35 см.

Обозначение размеров боковых и коньковых стропильных систем

Расчет боковых и коньковых стропильных систем проходит по конкретным формулам. Для коньковых – это формула равностороннего треугольника:

В = В зат/2cosinus С,

где В – длина конькового стропильные ноги;

В зат – длина основания или затяжки;

С – наклонный угол стропильных систем у самого основания.

Предположим, что длина основания около 4 метров, а наклонный угол у самого основания около 30 градусов. Подставив данные в формулу, получаем результат:

В = В зат/2cosinus С = 4 / 2х0.86 = 2.3.

Длина коньковых стропил из дерева составляет 2.3 метра.

Для вычисления длины боковых стропильных систем используется абсолютно другая формула:

В = (В карн + Н)/cosinus У,

где В – длина бокового стропильные ноги;

В карн – длина карниза;

Н – высота опорной стойки;

У – наклонный угол стропильных систем.

Возьмём за основу длину карниза 0.5 м, высоту опорной стойки 2.5 метра и наклонный угол около 60 градусов. Вставив исходники в формулу, проведем вычисление:

В = (В карн + Н)/cosinus У = (0.5 + 2.5)/0.5 = 5.5.

Длина боковых стропил из дерева будет 5.5 метров.

Обозначение полезной площади мансарды

Перед тем, как приступить к строительным работам и оборудование чердака, нужно высчитать его площадь. Расчет площади жилого помещения выполняется по формуле:

S = A x В + 0.7 х C

S – площадь мансарды;

A – вся площадь помещений с высотой более 2.5 метра;

В – вся площадь помещений с высотой от 1.1 до 2.5 метров;

C – вся площадь помещений с высотой от 0.8 до 1.1 метра;

0.7 – показатель поправки. Используется для более четкого определения полезных площадей.

Окна для мансарды

Проектирование помещения мансардного этажа обязано иметь раздел, предусматривающий монтаж и оборудование проемов окна. Оборудование мансардных конструкций окнами проходит между стропильными ногами кровли. Ширина проема окна должна быть меньше, чем шаг монтажа стропильных систем на 20 см. В местах монтажа окон, для увеличения жесткости, в конструкции стропил снизу и сверху монтируются поперечные брусья. Мансардные наклонные окна пропускают много света, чем лицевые на 40-50%. Вся площадь проемов окна не должна быть больше 13% от всей поверхности крыши. Расстояние от пола до низа и верха проема окна должно быть на менее 80 см и не больше 220 см, исходя из этого.

Чердачный дымоотвод и необходимость утепления

Важная функция дымоотвода – это вывод за пределы строения дыма и предметов горения при помощи тяги. Предметы горения в себе содержат разные химические соединения, которые после сгорания при соприкосновении с воздухом окисляются. Окисляясь, они оседают на поверхности внутри дымоотвода и по прошествии времени его разрушают. По большей части, подобная реакция происходит от смены температур во время холода, к примеру, ночью. Чтобы этого не случилось, часть дымоотвода, которая расположена в мансарде и над крышей, оснащается тепловой изоляцией. Для оборудования дымоотвода используют керамические трубы или нержавейку. Очень часто для постройки дымоотвода используют шамотный кирпич.

Тепловая изоляция дымоотвода может быть сделана в разнообразных вариантах. Для этого стоит использовать материалы, которые именно для этого предназначаются.

Способы утепления дымоотводов

Главной проблемой во время установки дымоотвода считается то, что во время эксплуатации он нагревается. Стропильная ферма состоит из элементов из дерева. При установке кровли и стропильной фермы нужно выдерживать расстояние между дымоотводом и стропильной фермой, свести до минимума теплопередачу на огнеопасные детали крыши.

Чтобы не позволить нагрева частей сделанных из дерева, в месте выхода трубы за пределы кровли устанавливают двустороннюю защиту, называемую фартуком. Часть находящаяся снизу фиксируется вдоль периметра трубы под материалом для кровли. Верхняя половина устанавливается также вдоль периметра дымоотвода сверху кровли. Для установки фартука применяют оцинковку.

Тепловая изоляция дымоотводов осуществляется в зависимости от типа дымоотвода и проходит любыми способами.

Если дымоотвод кирпичный, то на него наносят парочку слоев извести и штукатурки. Для этого по всей территории трубы закрепляют сетку для монтажных работ, толщиной 2-3 см. Когда сетка поставлена, начинают набрызгивать первый слой известковой массы. После того как застынет раствора проводят набрызгивание второго шара, потом 3-го и дальнейших. После того, как будет достигнута необходимая толщина изоляции, штукатурку затирают до плоской поверхности. Если во время работ образовались трещины, тогда их нужно замазать тем же известковым раствором.

Если в качестве дымоотвода применяется асбестоцементная труба, та на нее сверху ставится кожух с защитной функцией, который в диаметре на 5-7 см больше самой трубы. Доступное пространство между трубой и кожухом заполняется шлаковатой, каменной или ватой на минеральной основе и протрамбовывается.

Аналогичным способом проходит тепловая изоляция дымовой вытяжки, сделанной из нержавейки.

После того, как тепловая изоляция дымоотвода окончена, его есть возможность отделать кирпичом.

Вывод

Чтобы выполнить настоящий проект, следует правильно высчитать все детали и детали мансарды. Если расчет выполнен правильно, выполняется строительная технология и требования нормативных документов, то помещение мансардного этажа долго прослужит.

Устройство мансарды дома