Глава 5. Мансарды

5.1. Общие сведения

Мансардными крышами называются крыши со встроенными в чердаки помещения. Устройство мансарды в доме продиктовано прежде всего практическими соображениями: внутреннее пространство дома в этом случае используется максимально. На рис. 5.1 показана общая схема разреза одноэтажного дома с мансардой. В малоэтажных зданиях несущие конструкции мансардных крыш а подавляющем большинстве случаев выполняются из древесины хвойных пород. Широко распространенные у нас в стране еще 30 лет назад конструкции из круглых бревен практически везде заменены на пиломатериалы с экономичными сечениями. Конструктивно мансардные крыши выполняются в виде наслонных и висячих стропил или стропильных ферм, затяжками которых могут служить балки перекрытия, на которых устраивается пол мансарды.

Простейшая конструкция мансардной крыши – треугольная ферма прямолинейного очертания – применяется в однопролетном доме шириной до 6 м (рис. 5.2). Учитывая, что нижний пояс такой фермы служит одновременно полом мансарды, его конструкцию усиливают и принимают в виде двух параллельных досок сечением не менее 50 150 мм каждая.

Горизонтальные схватки и вертикальные стойки также лучше делать спаренными из более тонких досок, что в дальнейшем упрощает обшивку стен и потолка мансарды. Если можно вдоль здания установить столбы через 6-7 м для поддержания конькового прогона, целесообразно применить наслонные стропила (рис. 5.3, а).

Рис. 4.7. Виды слуховых окон:

а – треугольное; б – полукруглое; в – прямоугольное; г – полигональное;

1 – остекленный переплет; 2 – жалюзийная решетка; д – деталь отделки слуховых окон;

е – конструктивное решение слухового окна

Рис. 4.8. Виды ограждений на крыше:

а – парапет; б – балюстрада; в – стальная решетка; 1 – металлическая стойка;

2 –резиновые прокладки

Конструкция мансардной крыши с изломанными скатами сложнее в изготовлении и ее несущий остов в каждом случае решается различно. Например, в блокированных домах при расположении поперечных стен через 6,0-7,0 м на них можно уложить прогоны, а по ним ‑ стропильные ноги (рис. 5.3, б).

При наличии в мансарде боковых нижних стенок их стойки служат дополнительной опорой стропил, что позволяет уменьшать сечение последних. Схватки над мансардой служат дополнительно верхними затяжками стропил, что также облегчает их работу и уменьшает их сечение. Еще одна возможность уменьшить сечение конструкций (на этот раз балок чердачного перекрытия) появляется при опирании конца стропильных ног на консольный вынос балок перекрытия в карнизе. Так образуется оптимальная схема несущих конструкций мансардной крыши, приведенная на (рис. 5.4), в

которой сечения элементов деревянных конструкций будут минимальными. Для такой схемы в наших условия строительства и эксплуатации крыш можно принимать шаг установки несущих конструкций (стропила, балки перекрытия) в пределах 0,6-1,2 м. Оптимальные сечения несущих элементов конструкции образуют следующий ряд размеров: 60×80; 60×100; 60×120; 60×140; 80×140; 80×160; 100×160 мм.

В зарубежном строительстве есть более сложные конструктивные решения несущих элементов мансардных крыш (рис. 5.5 – 5.7).

Конструктивно покрытие мансарды состоит, как уже отмечалось, из системы стропил, установленных с шагом 600-1200 мм. Пространство между стропилами заполняется теплоизоляционным материалом (утеплителем). В качестве утеплителя необходимо применять высокоэффективные теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности не более 0,06 Вт/(м·ºС). К таким материалам из отечественной продукции можно отнести минераловатные и стекловолокнистые плиты и маты плотностью не более 100 кг/м³; из импортной – маты и плиты из стеклянного волокна или базальтовой ваты URSA, IZOVER, Rockwool и т.п.

Применение эффективных утеплителей из жестких полимерных пенопластов (полистирол, полиэтилен, полиуретан) здесь не рекомендуется по причинам затруднений при плотной укладке плит и, главное, ввиду необеспеченности пожарной безопасности.

Толщина слоя утеплителя даже из эффективных материалов в умеренных климатических условиях Центральной России по современным нормам должна составлять 150-200 мм. Соответственно масса слоя утеплителя будет в среднем около 20 кг/м² ограждения.

Этими двумя показателями и руководствуются при разработке ограждающих конструкций мансарды.

Рис. 5.1. Схема разреза здания Рис. 5.2. Простейшая форма мансарды –

с мансардой треугольная безраскосная ферма

Рис. 5.3. Форма мансардного пространства:

а – наслонные стропила с затяжкой (прогон опирается на столбы через 6-7м);

б –наслонные стропила, опертые на прогоны и поперечные стены; 1 – прогон;

2 – балка перекрытия – затяжка; 3–схватка

Рис. 5.4. Оптимальная схема несущих конструкций мансардной крыши:

1 – стропила; 2 – балка перекрытия – затяжка; 3 – схватка; 4 – стойка; 5 – карниз; 6 - стена

Р ис. 5.5. Мансардная крыша с тремя вертикальными опорами и опорой на несущее

нагрузку перекрытие (со средними возможностями использования чердачного

пространства; французский пример)

Рис. 5.6. Мансардная крыша с двумя вертикальными опорами и поддержкой верхней плоскости крыши (северогерманский пример)

Рис. 5.7. Мансардная крыша с каркасом крыши, созданным из одинарных подвесных конструкций с удвоенным соединением (возможности использования чердачного

пространства – соответствующие; французский пример)

Прежде всего, следует определить места размещения утеплителя для создания так называемого теплого контура. На рис. 5.8, а приведена схема утепления наружных ограждений мансарды в зависимости от ее формы.

Для оптимальной схемы несущих конструкций крыши (рис. 5.4) можно увидеть три возможных участка для укладки утеплителя (рис. 5.8).

Первый – вертикальный участок на низких стенках мансарды, высотой до 1,2 м, в случае, если стенки предусмотрены. Второй – горизонтальный

участок на чердачном перекрытии мансарды. Третий – наклонный участок, повторяющий уклон кровли, где утеплитель размещается в уровне несущих конструкций крыши. Устройство теплозащиты на вертикальном и горизонтальном участках здесь не рассматривается по причине простоты решения, а также ввиду возможности случаев, когда предусматриваются только наклонные ограждения мансарды – от карниза до конька, что показано на рис. 5.8 разной штриховкой.

Сложность устройства необходимой изоляции этого наклонного участка мансардного ограждения состоит в том, что он представляет собой, по существу, совмещенную крышу, теплотехническая схема которой достаточно сложна и часто решается неудовлетворительно. Это установлено многолетним опытом строительства и эксплуатации совмещенных крыш на многоэтажных жилых зданиях из бетонных конструкций. Главный вывод из этого опыта состоит в необходимости вентилирования наружным воздухом подкровельного пространства в конструкции, что и было установлено в нормативных документах.

Тем более это необходимо в крышах с деревянными конструкциями, которые должны находиться в сухом состоянии во избежание увлажнения, загнивания и разрушения. В скатных крышах вентилирование должно осуществляться сквозным способом, от карниза до конька, через воздушную прослойку, высоту которой желательно определять расчетом. Поскольку последний может провести только хороший специалист по строительной теплофизике, высота вентилируемой прослойки принимается приблизительно, по опыту подобных сооружений. Учитывая значительный уклон воздушного канала (продуха), способствующий движению воздуха, минимальную высоту продуха в скатной крыше можно принимать 40 мм от поверхности утеплителя до поверхности обрешетки (или других слоев, если они будут предусмотрены).

Таким образом, определились два исходных размера, необходимых для размещения теплоизоляции в конструкции скатной крыши, что позволяет представить оптимальную схему ограждающей конструкции наклонного участка «теплого контура» мансарды, которая приведена на рис. 5.9. В состав ограждающей конструкции (особенно неоднородной, многослойной) входит также, как правило, и пароизоляция для предотвращения проникания парообразной влаги в толщу конструкции, особенно утеплителя, поэтому она и размещается с теплой, внутренней стороны слоя утеплителя, между ним и внутренней отделкой (обшивкой).

а) б)

в ) г)

д) е)

Рис. 5.8. Схема утепления наружных ограждений мансарды:

а, е – утепление наклонное от карниза до конька; б, в, г – утепление как наклонное,

так и горизонтальное; д – утепление только вертикальное и горизонтальное

Наличие осушающего вентилируемого продуха в покрытии уменьшает потребность в сильной пароизоляции, поэтому применение таких эффективных материалов, как полиэтиленовая пленка, в данном случае нецелесообразно, тем более что может создаваться ощущение «парника». Поэтому в скатной вентилируемой крыше обычно используются плотные листовые материалы, такие как тонкие асбестоцементные листы, твердые древесноволокнистые плиты, гипсоволокнистые отделочные листы, фанера и подобные им материалы. Иногда применяется пергамин. Указанные листовые материалы желательно покрывать красками или мастиками для улучшения пароизоляции и водостойкости.

В последнее время возникла новая проблема в изоляции ограждающих конструкций, выполняемых из отдельных или слоистых элементов. В зарубежных странах считается почти обязательным устройство специального изоляционного слоя, который можно назвать ветроизоляцией. Предназначенного для предотвращения заноса наружным воздухом атмосферной влаги (в том числе капельной) через неплотности и стыки наружной облицовки и кровельных листов. Такая проблема у нас решилась заделкой швов нахлеста и стыков в асбестоцементных и черепичных кровлях с помощью цементных и известковых растворов с волокнистым наполнителем. Теперь иностранные фирмы и специалисты предлагают для этого специальный рулонный материал из полимерных и синтетических волокон в виде нетканых полотнищ, которые, однако, пропускают парообразную влагу. Таким образом, слой ветроизоляции не допускает увлажнения конструкции атмосферной влагой и не мешает удалению водяных паров, т.е. содействует осушению конструкции. Следовательно, установка такого слоя ветроизоляции у внутренней поверхности кровельных листов (или на поверхности утеплителя) будет способствовать улучшению температурно-влажностного режима ограждающих конструкций мансарды.

При утеплении мансарды нужно помнить, что потери тепла происходят не только через покрытие, но и через торцевую стену. Поэтому фронтон или щипец дома, в соответствии с современными требованиями, также необходимо хорошо утеплить изнутри помещения мансарды: облицовывается гипсокартонными листами, фанерой, досками или вагонкой, которые крепятся к брускам или металлическим профилям, установленным с внутренней стороны стропильных ног.

Рекомендуемая высота стен до наклонной части потолка должна быть при наклоне потолка к горизонту 45˚ и более – Н=1,6 м. Эта высота Н может быть и меньшей (желательно > 0,5 м), но условия пребывания человека в этих случаях недостаточно комфортны и, согласно действующим нормативам, в подобных случаях расчетная жилая площадь учитывается с понижающим коэффициентом.