Мансардные крыши

На протяжении многих столетий мансардные крыши прошли длительный период своего развития и продолжают приобретать своё современное «лицо».

Эта форма сложилась вследствие преобладающего храмового и дворцового строительства в Европе и жилищного строительства в России.

Сегодня строительство мансардных крыш является таким же неотъемлемым атрибутом современного строительства и архитектуры, как и прочие крыши, поскольку стоит задача эффективного освоение чердачного пространства, экономии средств и повышения комфорта.

С точки зрения конструктивного исполнения двух и односкатные крыши аналогичны мансардным, стой лишь разницей, что плоскость крыши ломается. Если нижний угол плоскости велик, то верхний же имеет меньший наклон.

Компоновка опорного каркаса по основному принципу аналогична крышам с вертикальными стойками. Приводимые схемы мансардных крыш соответствуют современным тенденциям максимального использования чердачного пространства.

Прежде чем приступить к проектированию, важно выяснить, какими дополнительными площадями мы будем располагать при оборудовании чердачного пространства, при этом следует помнить, что:

- дополнительное сечение фундамента составит 5-15%

- при возведении средней несущей стены, дополнительная нагрузка от мансардного этажа возрастает и потребует увеличения толщины стены на 20-30%

- нагрузка на перекрытие возрастает в среднем на 10-15%

- изменение конструкции крыши потребует в среднем 10-15% увеличения расходов

- суммарные затраты по сравнению с неотделанным чердаком возрастут до 35%

- потребуются дополнительные затраты и на обогрев помещений

При выполнении экономических расчётов необходимо чётко представлять, как изменится в целом периметр ограждающих конструкций, как изменится объём здания и наконец – ожидаемая прибавка полезной площади.

Рис.126

Где, а – здание с неиспользуемым чердаком, б – здание с используемым чердаком,

F₁ – F₅ размеры поперечного сечения здания, V – V₂ соответствующие объёмы здания.

С точки зрения функционального назначения мансарда может состоять из жилых и вспомогательных помещений. К жилым помещениям относят спальни, гостиные, рабочие кабинеты и столовые. Вспомогательные помещения – это сантехнические, кухни, гардеробные, коридоры, прихожие и лестницы. На мансардных этажах могут размещаться как одни, так и другие помещения, каких либо ограничений не существует. Главные условия, которые необходимо соблюдать: это функциональность, комфортность и удобства для проживающих в таких помещениях людей.

Фото 76

Согласно нормативам, всякое отдельное помещение, имеющее самостоятельное назначение, должно проектироваться как самостоятельная единица, отвечающая требованиям функционально-технологического назначения.

Жилая комната должна проектироваться как минимум одна в квартире:

- при центральном или поквартирном отоплении должна иметь площадь не менее 17 м²

- при индивидуальном отоплении – не менее 18 м²

Помещение квартиры, предназначенное для дневного пребывания, т.е. жилая комната, должна непосредственно выходить в прихожую, холл или тамбур. Жилые комнаты, имеющие площади менее 12 м , считаются половинными. Гостиные и прочие жилые комнаты не должны проектироваться менее 3,2 м^ю

Спальня для одного человека должна иметь площадь не менее 6 м², для двоих – 12 м², хотя оптимальной площадью следует считать всё-таки 14-16 м²

Детская комната должна быть оборудована в соответствии с требованиями трёх периодов жизни – младенчества, дошкольного и школьного периодов , с таким расчётом, чтобы границы владений не нарушались.

Что касается столовой, то следует иметь в виду, раньше в дворянских семьях пищу принимали в столовой, в буржуазных семьях – на кухне, а в крестьянских семьях готовили в сенях, а питались уже в жилой комнате. В современных тенденциях прослеживается стремление к дворянскому образу жизни в выходные дни, и к буржуазному – в будни.

При обустройстве чердака необходимо учитывать возможности для свободного перемещения и удобного использования жилого пространства.

Рис.127

Где, А – оптимальная внутренняя высота, В – минимальная внутренняя высота, необходимая для траектории движения людей, С – зона для установки мебели.

Следовательно, использование внутреннего пространства чердака зависит в большой степени от угла наклона крыши. На рис. 128 для приблизительной ориентации по использованию чердаков в зависимости от угла наклона приведены необходимые данные.

При угле наклона крыши в 25⁰ возможно использовать чердачное пространство только как не жилое. При угле наклона крыши 38⁰ удастся использовать максимум 55% площади. При угле наклона крыши 42⁰ возможно использовать около 75% площади. Следовательно, увеличение использования площади напрямую зависит от величины наклона крыши, с этой целью применяют ломаные профили крыши или поднимают на необходимую высоту стену парапета. Минимально возможная высота парапета зависит от функционального назначения помещений мансардного этажа и зависит от антропометрических данных человека среднего роста.

Рис. 128

Рис.129

Рис.130

На практике, чаще всего используется вариант устройства мансардного этажа по площади меньше, чем ниже лежащий, но не менее 2/3 и не более 3/4. Это обусловлено тем обстоятельством, что парапетная стена испытывает значительные усилия на опрокидывание, а следовательно требуется дополнительное усиление стены или увеличение её поперечного сечения, что не всегда является возможным.

Среди наиболее употребляемых схем мансардных крыш особо следует отметить французский и северогерманский варианты, наиболее полно отвечающие требованиям по компановке и надёжности конструктивных решений. В представленных ниже вариантах мансардных крыш прослеживается современная тенденция максимального, если не полного использования чердачного пространства – расширять пространство за счёт внешних конструкций, в то время как традиционная конструкция предусматривает максимально использовать пустующее пространство, находящиеся под каркасом крыши.

а) мансардная крыша с тремя вертикальными стойками (французский вариант)

б) мансардная крыша из одинарных подвесных конструкций с удвоенным соединением (французский вариант)

в) мансардная крыша с двумя вертикальными стойками и поддержкой верхней плоскости крыши (северогерманский вариант)

г) крыша мансарды со стропильной фермой и связующими чердачными балками и вертикальными опорами с подкосами, при таком варианте весьма затруднительно использовать чердачное пространство (применяется чаще всего при храмовом строительстве).

Рис. 131

Варианты простейших мансардных крыш, такие как, например, с опиранием прогонов на фронтоны, отдельно стоящие столбы и другие возможные схемы здесь не приводятся, так как они в какой – то степени являются разновидностью ранее представленных конструктивных решений крыш, возведение которых технической сложности особой не представляет.

Среди традиционных крыш следует отметить конструкции со связующими балками.

Такие конструкции могут иметь как простые решения в виде вертикальных или наклонных опор, так и более сложные, например, со связующими затяжками.

Простой вариант связующей балки

стропильной конструкции

Рис.132

Стропильная связь конструкции со

связующей балкой и вертикальными

стойками

Рис. 133

На рис. 133 представлена стропильная ферма с затяжками, опирающаяся на связную (чердачную) балку, где стрелками показаны направления возникающих усилий.

При использовании данной конструкции необходимо помнить о том, что древесина, работающая на растяжение подвержена хрупкому разрушению, т.е. контролировать процесс возникновения чрезмерных напряжений не всегда предоставляется. Это обстоятельство является одним из сдерживающих факторов по более широкому использованию конструкции.

К числу традиционных стропильных конструкций относят и системы, не имеющие перекрытия, к таким зданиям можно отнести, например, сооружения сельскохозяйственного или производственного назначения, спортивные комплексы, крытые рынки и автостоянки, выставочные комплексы и манежи, которые могут иметь как прямолинейные, так и криволинейные элементы. Клееные криволинейные конструкции чаще относят к современным.