Расчет стропил своими руками - изготовление и монтаж пошагово!

Стропильная система – «скелет» любой кровельной конструкции. От правильности его изготовления и установки напрямую зависит надежность, качество и долговечность сделанной крыши. При желании с обустройством стропильной системы можно справиться самостоятельно. Хотите узнать как? Изучите следующее руководство!

Стропила своими руками

Элементы стропильной системы крыши

Разновидности стропильных систем

Существуют наслонные и висячие стропильные системы. По статистике чаще всего применяются конструкции наслонного типа. При обустройстве такой системы стропила упираются в мауэрлат. Функцию центральной части выполняет простой коньковый прогон. Для увеличения прочности системы монтируются поддерживающие балки.

Разновидности стропильных систем

Устройство стропильной системы двухскатной крыши

В случае же с висячими стропилами конструкция системы комплектуется дополнительными стойками, способствующими оптимальному распределению нагрузки по всей площади кровельной конструкции.

Виды стропил

Изготовление и монтаж стропил обеих разновидностей осуществляется в аналогичной последовательности, но с учетом перечисленных выше особенностей и различий.

Видео — Стропильная система

Конструкция стропильной системы

Конструкция стропильной системы
Любая стропильная система состоит из таких основных компонентов:

стропильные ноги. Монтируются параллельно по отношению к скатам. Предотвращают прогиб кровельной конструкции;
прогон. Представляет собой поперечный брус, устанавливаемый продольно сверху;
лежни и стойки – поддерживают прогоны стропильной конструкции;
подкосы – компоненты подстропильной фермы, благодаря которым обеспечивается дополнительная устойчивость стропил.

Схема стропил

Для расчёта используйте калькулятор расчета длины стропильных ног.

Создание запила

Фиксация балок без запила применяется для скользящего соединения. Уголок для крепления стропил к мауэрлату позволяет надёжно закрепить балки. Способ фиксации не позволяет конструкции кровли выдерживать значительные нагрузки, поэтому его используют для перекрытия четырехскатной крыши с небольшими пролётами.

Получить надёжный узел опирания можно при помощи пропила или блокирующего зуба. Врезку делают в стропильной ноге на четверть толщины изделия. На практике применяют несколько вариантов устройства запила:

Жёсткое крепление – работает на сжатие внутренней стороны опорной балки.
Подвижное крепление получают в том случае, когда зуб образуется на внешней стороне бруса (чтобы стропила не смогли соскользнуть из мауэрлата, их дополнительно закрепляют скобами или уголками).
Вместо запила может использоваться упорный брус, который прибивают к балке.

Из чего делать стропила?

Из чего делать стропила

Узел крепления к балке
Чаще всего стропила изготавливаются из хвойной древесины. Это сравнительно недорогой, достаточно прочный и простой в обработке материал

В случае самостоятельного изготовления стропил лучше всего использовать брус сечением 10х10 либо 15х15 см.

Также при выборе древесины нужно обращать внимание на ее влажность. Максимально допустимый показатель – 20%. При более высоких значениях материал даст усадку, что приведет к нарушению конфигурации всей кровельной системы.

Цены на различные виды бруса

Брус

Видео — Ошибки строительства крыши

Выбор кровельного покрытия

Крыша из бруса является универсальной, позволяя выбрать для нее любой тип кровельного покрытия. В частном домостроении популярностью пользуются следующие варианты кровли:

Фальцевая кровля.
Металлочерепица.
Ондулин.
Профнастил.

Все эти виды кровельных материалов отличаются высокой прочностью и долговечностью. Самым доступным по цене является ондулин, сделанный из целлюлозы и полимеров. Металлочерепица более дорогая, но имеет презентабельный вид и требует минимального ухода. К недостаткам кровли из этих материалов относят необходимость шумоизоляции, т.к. каждый удар, осадки и порывы ветра будут слышны в доме. Также такая крыша обязательно требует утепления.

Отдельно стоит упомянуть мягкую черепицу — это относительно новый кровельный материал на основе синтетического битума. Материал имеет красивый дизайн, бесшумен, не подвержен коррозии, гниению. Существенный минус гибкой черепицы — относительно высокая стоимость.

Предварительные расчеты

Стропильная система крыши
Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.

Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:

длину стропил;
шаг монтажа элементов;
расчетные показатели будущих нагрузок.

Необходимая информация приведена в следующей таблице.

Таблица 1. Выбор шага установки стропил в зависимости от их длины и сечения

Длина стропил, м	Расстояние между стропилами, см	Размер сечения бруса стропил, см
До 3	120	8х10
До 3	180	9х10
До 4	100	8х16
До 4	140	8х18
До 4	180	9х18
До 6	100	8х20
До 6	140	10х20

Остальные элементы кровельной системы должны иметь такие сечения:

мауэрлат – 10х10 либо 15х15 см. Также допускается монтаж мауэрлата из бруса сечением 10х15 см;
диагональные стропильные ноги и ендовы – 10х20 см;
затяжки – 5х15 см;
прогоны – 10х10, 10х20 см;
подкосы – 10х10 или 15х15 см;
подшивочные доски – 2,5х10 см;
ригели – 10х15 или 10х20 см.

Расчет нагрузки на стропила

Зная длину и сечение стропил, а также шаг их монтажа, вы с легкостью рассчитаете нужное количество элементов, ориентируясь на длину стены строения.

Расчет стропильной системы

Дополнительно должен быть выполнен расчет стропил на прогиб. То есть нужно узнать, насколько стропила смогут прогнуться, пока не сломаются. К примеру, при конструировании мансардной кровельной конструкции расчет фермы надо сделать так, чтобы прогиб составлял не более 1/250 от протяженности участка, который подвергается давлению.

Расчет стропильной системы

Исходя из вышесказанного, если длина стропил равна 500 см, максимально допустимое значение прогиба составит 0,2 см. Показатель кажется несущественным, но в случае его превышения прогиб кровли будет зрительно заметен, да и на надежности конструкции это отразится не лучшим образом.

Стропила односкатной крыши

По возможности, проектируя дом, желательно сделать так, чтобы длина стропил не превышала 6 метров

Для определения длины стропила воспользуйтесь теоремой Пифагора

Расчет сечения стропил зависит от материала кровли

Видео — Расчет стропил своими руками

Варианты крыш

Красота архитектурного облика во многом зависит от формы крыши. Красивые дома увенчивают ломаные многосложные конструкции с башенками, оконными проемами, арочными элементами. Возведение таких конструкций требует инженерных знаний, специальных навыков и опыта.

Существуют несколько типов крыш:

односкатные, использующиеся в основном для хозяйственных построек, гаражей;
двускатные, самые распространенные и не сложные в обустройстве;
двускатные, щипковые, с отдельным островерхим элементом, напоминающим скворечник;
четырехскатные, в их числе вальмовые;
ломаные, многоуровневые с жилым внутренним помещением, мансардой.

Каждый тип имеет свои варианты, к примеру, четырехскатные могут быть шатровыми, полувальмовыми, шпилевыми. Для всех конструкций используются разные типы кровли.

Важно! Для жилого дома однозначно не может быть использован односкатный тип, это не только испортит, сделает примитивным, упростит его внешний облик, но и сузит жизненное пространство (нет чердака), усложнит задачу создания качественного микроклимата необходимого для комфортного проживания.

Посмотрите готовые бани по ссылке, чаще в таких небольших строениях используют одоскатный вариант. Который более удобен в транспортировке.

Преимущества двускатной крыши для дома из бруса в сочетаемости материалов, простоте конструкции, относительной легкости монтажа. Увенчать дом двускатной конструкцией можно без привлечения строительных бригад, удобно и просто производить её утепление. Чердачное помещение довольно просторное, может быть использовано как жилая площадь или как склад. Бюджет не велик, особенно при самостоятельном возведении, кроме того возможность использования буквально всех существующих кровельных материалов делает двускатную крышу наиболее популярной. К недостаткам можно отнести сложное обслуживание в процессе эксплуатации, парусность.

Более удобной в плане эксплуатации и ремонта является вальмовая крыша. Четыре ската обеспечивают качественный сход снега и дождевых потоков. Конструкция надежнее и долговечнее всех прочих. Благодаря небольшой высоте она обладает отличной ветроустойчивостью. Чердак большой, утеплять внутри чердачное пространство проще, но обустроить конструкцию вальмовой крыши гораздо сложнее. Потребуются расчеты с использованием формул, точные измерения тщательные и скрупулезные. Сделать вальмовую крышу своими руками можно, но без консультаций со специалистами не обойтись.

Важно! Крыша дома из бруса не должна обременять большим весом несущие стены и фундамент. Чем сложнее конструкция, тем больше вес. Расчет общей нагрузки крыши, состоящей из собственного веса с учетом воздействия ветра задача первостепенная.

Превращаем деревянный брус в стропила

Изготавливаем шаблон, с помощью которого будет выполняться дальнейшая работа. Стропила имеют однотипную конструкцию, так что шаблон позволит вам сэкономить силы и время.

Для разметки и подрезания стропил используйте шаблон

Соединяем две доски по одному краю гвоздем. В результате вы должны получить конструкцию, напоминающую ножницы.

Изготовление шаблона

Схема шаблона

Ставим свободные края «ножниц» на опоры в точках будущего размещения стропил. Это позволит определить уклон кровельного ската.

Берем дополнительную пару гвоздей и фиксируем угол, установленный между досками. На этом шаблон готов. Дополнительно зафиксируйте его поперечной перекладиной. Чтобы установленный угол уклона кровельного ската не менялся под воздействием нагрузок, перекладину крепите саморезами.

Будьте предельно внимательны при создании шаблона. Даже из-за малейших отклонений вся конструкция может испортиться.

Далее делаем новый шаблон для подготовки монтажных зарезов на элементах системы. Используйте фанеру толщиной 0,5 см. Для укрепления применяйте 2,5-сантиметровую доску. Размеры зарезов подбирайте с учетом сечения используемых стропил.

С помощью готовых шаблонов делаем зарезы и начинаем собирать ферму.

Разметка противоположного конца стропил

Полноразмерный шаблон стропил

Видео — Стропильная система двускатной крыши

Требования к материалам

Типы древесины, используемые для строительства, зависят от их доступности в данной местности. Но, как правило, для изготовления используются три основных вида древесины: ель, желтая сосна и красный кедр. Эту древесину можно укрепить путем нанесения клея или ламинированием более тонких частей, склеенных вместе, чтобы сформировать брус увеличенного, против стандартного, размера поперечного сечения.

Перед применением брусья тщательно просушивают: влажность пиломатериала не должна превышать 20%.

Важно: допустимо применение планок из клееного шпона. Их длина может быть до 5 раз длиннее, чем стандартного деревянного бруса.

Помимо дерева, иногда встречаются рекомендации по установке металлических ферм, элементы которых изготовлены из строительных марок сталей.

Несмотря на заверения производителей, такие прутки не являются адекватной заменой дереву, поскольку они не только увеличивают массу всей конструкции, но и усложняют процесс монтажа стропильной системы.

Неудачи со стальными конструкциями объясняются тем, что
металл не является материалом, который может противостоять нагреванию так эффективно, как дерево. Ещё хуже дело обстоит с коррозией и электробезопасностью. Поэтому, чтобы избежать проблем в будущем, лучше выбрать дерево вместо металла.
Для изготовления напольной обрешётки и контробрешётки используются доски из массива древесины. Преимущественно используются хвойные породы, причём сосна лучше, чем ель. Более дорогой вариант – лиственница. Эти породы уже естественным образом (выделяющейся смолой) защищены от гниения. Доски кладут бок о бок, чтобы затем соединить их с брусьями стропильной системы. Затем элементы можно надёжно закрепить с помощью гвоздей или стальных скоб.

Основную обрешётку рекомендуется выполнять из досок прямоугольного поперечного сечения 30×100 мм, контробрешётку чаще делают из квадратных брусьев размерами 50х50 мм.

Порядок сборки фермы

Для удобства можно соорудить леса
Конструкция включает в себя опорные ноги и соединяющие компоненты. Ферма напоминает треугольник. Выполните работу в указанной последовательности, и готовая конструкция сможет достойно переносить все поступающие нагрузки.

Установка коньковой балки и первых стропил

Воспользуйтесь калькулятором расчёта высоты конька стропильной системы.

Ферму можно делать на земле с дальнейшим подъемом наверх либо же прямиком на крыше. Первый вариант более прост и удобен в выполнении.

Еще одно стропило на месте

Вид установленных стропил

Стропильную ферму собираем в следующем порядке. Сначала обрезаем заготовленный материал до нужного размера, стыкуем бруски верхними краями и скрепляем с помощью шурупов. Для предотвращения появления трещин в местах скрепления предварительно просверливаем в брусках отверстия диаметром немного меньше размера крепежных элементов.

Установка стропил

Коньковые балки

Также для соединения стропильных ног используем ригель. Фиксацию выполняем на полметра ниже верхней точки скрепления элементов. Ригели будут способствовать повышению жесткости конструкции и исключат риск прогиба. Крепление ригеля выполняем в выемках, предварительно обустроенных в стропилах посредством вырубки.

При необходимости стропила срезаются под углом, если этого требуют особенности обустраиваемой кровельной конструкции.

Словарь терминов

Чтобы лучше понимать процесс и разговаривать со строительной бригадой на одном языке, перед началом работ рекомендуется изучить терминологию.

крыша верхняя часть конструкции здания в сборе; кровля верхнее покрытие крыши; мауэрлат опорный брус, по периметру стен дома; лежень опорный брус, на внутренних несущих стенах здания; стропила (стропильные ноги) конструктивные элементы крыши, несущие кровельное покрытие; прогоны горизонтальные продольные балки, поддерживающие стропила изнутри; затяжки горизонтальные поперечные балки, связывающие ноги одной стропильной пары; ригель затяжка, установленная непосредственно перед коньком конструкции; конёк горизонтальное ребро, расположенное на стыке скатов в самой верхней части кровли; стойки вертикальные балки, выставленные на лежень или другую опору, предназначенные для поддержки прогона; подкосы (подстропильные ноги) наклонные балки, соединяющие стропила с опорными элементами и расположенные под углом в 45°; контробрешетка ряды досок, уложенные вдоль стропила поверх гидроизоляционного материала; обрешетка ряды досок, уложенные на стропила/контробрешетку под углом в 90°; карниз свисающая часть кровли, которая прикрывает верхнюю часть наружных стен от негативного воздействия атмосферных проявлений; кобылки доски, посредством которых можно удлинить стропильную ногу; ендова внутренний угол, образованный на стыке двух скатов в многощипцовых крышах; вальма треугольный скат крыши в торцах / крытый фронтон с уклоном; фронтон верхняя часть фасада здания, которая ограничена двумя скатами.

Установка стропильной фермы

Варианты врубки стропил в балку

Измерения и разметка вальмового стропила
Установку стропильных ферм выполняем в следующей последовательности:

монтируем крайние фермы;
фиксируем центральные фермы.

При установке крайних ферм придерживаемся следующих важных правил:

основание треугольника устанавливаем на мауэрлат либо же верхний сруб в случае обустройства крыши деревянного строения;
предварительно делаем в основании несколько отверстий для его последующего скрепления со срубом;
обязательно контролируем прямолинейность установки фермы. Для этого используем отвес, закрепленный на ригеле;
основание стропильной фермы закрепляем только после подтверждения ровности его установки;
для обеспечения дополнительной устойчивости фермы закрепляем укосины от сруба к стропильной ноге. Длину подбирайте по ситуации, принципиального значения она не имеет;
прежде чем затягивать укосину шурупами, повторно убеждаемся в прямолинейности ее размещения.

Стропильная система

Изготовление нижних поясов стропильных ферм

Сборка стропильной фермы

Сборка стропильной фермы

Стропильные фермы установлены в проектное положение

После завершения монтажа крайних ферм переходим к фиксации центральной и последующих конструкций, если их размещение предусмотрено проектом. Оптимальный шаг установки ферм – 100 см.

Для закрепления центрального стропильного треугольника используем временные укосины. После того как будет установлен козырек, укосины можно убрать. Рекомендации по креплению центральных и остальных ферм такие же, как и в случае с крайними конструкциями.

После установки всех элементов конструкции приступаем к креплению обрешетки и дальнейшему обустройству кровельной системы: влаго-, тепло- и пароизолированию, а также монтажу выбранного финишного покрытия.

Каркас дома со стропилами

Удачной работы!

Сборка коньковой фермы

Монтаж коньковой фермы

Монтаж стропил