Как сделать стропила из дерева: от выбора материала до инструкции по запилу

Устройство стропил для чердачного помещения

Чердак двухскатной крыши имеет самую простую висячую систему.

Для чердачного перекрытия целесообразно изготовить готовые фермы на земле, а затем их поднять на крышу, предварительно установив мауэрлат.

Фермы состоят из стропильных ног, прочно закрепленных затяжкой у нижнего основания. Можно дополнительно использовать подкосы или бабки.

Большое значение имеет закрепление затяжек на стропилах. Рекомендуется устанавливать затяжки так, чтобы их брусья располагались за линией стены на полметра, тогда отпадет необходимость дополнительно устанавливать свес.

Как изготовить стропила самостоятельно вы можете прочитать здесь.

Фермы закрепляют с помощью верхних и нижних прогонов.

Стропильная система для чердачного помещения

Материалы

Стропильная система – обязательный элемент скатных кровель любой формы и конфигурации, состоящий из вертикальных опор, горизонтальных затяжек и стропильных ног, обеспечивающих поддержку и надежное крепление кровельному материалу. Материал, используемый для изготовления каркаса, должен обладать легким весом, высокой прочностью, несущей способностью, а также устойчивостью к воздействию влаги. Наиболее подходящими вариантами считают:

1. Древесина. Дерево – природный, экологически безопасный материал, который отличается легким весом и прочностью. Для изготовления каркаса применяют бруски квадратного сечения 100х100 мм или 150х150 мм, доски сечением 50х150 мм твердых пород. Существенным недостатком деревянных элементов каркаса является то, что они прогибаются под собственным весом при большой длине, а также обладают слабой устойчивостью к воздействию влаги.
2. Металл. Металлические стропильные системы дороже деревянных, они используются в основном при большой площади скатов и большом весе кровельного материала. Высокая несущая способность металлического профиля или уголка позволяет увеличивать шаг между элементами каркаса без потери прочности конструкции. Чтобы снизить вероятность распространения ржавчины, применяются коррозионностойкие виды металла.

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

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 местеВид 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 стропилКоньковые 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.

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Если будет строиться двухскатная крыша своими руками, необходимо заранее выполнить тщательные расчеты. Стропильная система простой двускатной крыши состоит из совокупности треугольных ферм – такая форма дает конструкции максимальную жесткость. Такие фигуры рассчитать проще всего. Однако если у скатов разная форма, получаются неправильные прямоугольники. В таком случае их разделяют на более простые формы и проводят расчеты для каждого элемента отдельно. В конце все данные суммируются.

Обратите внимание, что чем сложнее форма крыши, тем большее количество стропильных ферм и прочих деталей потребуется для обеспечения ее прочности. Все они увеличивают общую массу крыши, которая при неправильном расчете может повредить несущие стены.

Проектирование системы

Чтобы правильно создать макет системы, важно учитывать:

• шаг установки стропил;
• нагрузку на строение и конструкцию;
• сечение стропил;
• материал, который будет использоваться для создания кровли;
• тип конструкции;
• углы скатов крыши
• размеры строения в целом;
• климатические условия региона.

Схема расчета стропил

Чем точнее будет произведен расчет и правильнее будет спроектирована система стропил, тем прочнее и надежнее получится вся конструкция. Для удобства можно воспользоваться существующими онлайн-калькуляторами, что актуально для тех, кто не дружит с точными науками, или для начинающих мастеров.

Стропильная система двускатной крыши

С наслонными стропилами

В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Простейший вариант наслонных стропил

Безраспорные схемы и узлы врубок

Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.

Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.

Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки

Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.

Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.

Такую схему без наличия опыта делать не рекомендуется: при малейшей неточности выполнения появляются распорные силы и конструкция становится нестабильной.

Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.

Вариант крепления стропил без распора на стены

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.

Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках

Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.

Варианты стропильных систем со схватками

Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.

Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками

К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.

Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу

Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.

Расчет (угол, нагрузка, длина)

Расчет стропильной системы двухскатной крыши строиться на том, что в фронтальном размере она имеет форму равностороннего треугольника, вычислить стороны которого легко можно с помощью простых тригонометрических формул.

Эти несложные вычисления помогают определить оптимальное расстояние между стропилами, их толщину и длину. Расчет конструкции выполняют в следующей последовательности:

• Определяют конструкцию и уклон кровли. Существуют различные способы выбора вида и уклонности кровельной конструкции. Этот параметр зависит от климатических условий и эксплуатационных характеристик выбранного кровельного материала.
• Определяют совокупную нагрузку на конструкцию. Для этого суммируют постоянные нагрузки (вес кровельного покрытия, свой вес каркаса, термоизоляции и перекрытий) с временными нагрузками (снеговая нагрузка, ветровая нагрузка), умножают на поправочный коэффициент, учитывающий уклон скатов, а затем прибавляют к этой цифре 10-15%, чтобы каркас имел некоторый запас прочности.
• Вычисляют длину стропильных ног. Для этого пользуются теоремой Пифагора, ведь стропильная ферма представляет собой равносторонний треугольник. Получатся, что квадрат длины стропильной ноги равен сумме квадратов высоты крови и половины длины заложения. Зная, как рассчитать длину стропил, можно вычислить высоту конька.
• Определяют сечение элементов. Оптимальное сечение элементов выбирают по таблицам в соответствии с длиной стропильных ног и расстояния между ними. Чем это показатели больше, тем толще должно быть стропило.

Формула расчета высоты конька двухскатной крыши

Выбор сечения стропил

Расчет нагрузок

Выбор материала

Рассчитываем угол наклона

Угол наклона склонов подбирается не в зависимости от эстетических предпочтений, а ориентируясь по погодным условиям, с учетом кровельного материала. Более крутые скаты 40-45 градусов сооружаются в районах с большим количеством снежного покрова, а более пологие 10-20 градусов в местах с сильным порывистым ветром.

Учитывайте, что чем круче склон, тем выше расход материалов, тем больше итоговая стоимость кровли

Обязательно во внимание принимают требования материала:

1. Черепица, шифер требуют уклона не менее 22 градусов, в противном случае, через стыки между элементами просачиваются осадки.
2. Металлочерепицу укладывают под углом не менее 14 градусов, так как она сильно страдает при порывах ветра, она может деформироваться или вообще слететь.
3. Мягкая кровля допускает угол наклона до 5-10 градусов, делая возможным покрытие ею склоны любой геометрии.
4. Ондулин считается одним из самых надежных материалов и может использоваться даже для крыши с уклоном менее 6 градусов.
5. Профлисты нельзя укладывать под углом менее 15 градусов, однако склоны даже с допустимым уклоном желательно обработать герметиком для лучшей гидроизоляции.

Угол наклона скатов двухскатной крыши

Общее устройство

Прежде чем изучать устройство стропильной системы шатровой крыши, нужно узнать, что такое вальма. Вальмой называют наклонный фрагмент многоскатной кровли в форме треугольника, где её сторонами являются накосные или диагональные стропила, основанием служит мауэрлат (деревянные балки, уложенные по периметру верха внешних стен дома), а в качестве опорной основы под кровельное покрытие выступают укороченные стропила – нарожники.

Объединив 4 или более вальм в единое сооружение, получают шатровую кровлю. Кровли такого типа возводят на зданиях и сооружениях, которые в плане имеют форму квадрата, равностороннего многоугольника или круга. Помимо стропил, каркас усиливают такими элементами, как шпренгели, стойки и подкосы.

Нижние концы стропил и нарожников должны выступать за периметр дома на 300 – 400 мм. В противном случае их удлиняют отрезками из того же пиломатериала для формирования свесов. Эта архитектурная деталь играет большую роль в защите фасадов и окон от негативных атмосферных явлений.

О том, какая крыша лучше, вальмовая или шатровая, мы писали здесь.

О прочности

Для односкатной крыши важно понятие – длина ската. Ведь на постройке прямоугольной формы сами стропила можно разместить вдоль или поперёк здания

Поэтому, выбирая направление необходимо учитывать возможность устройства промежуточных опор. Общепринятая практика – ограничивать свободные пролёты без поддержки длиной 4.5 м. ведь даже не разрушившись стропило может элементарно прогнуться.

Схема сборки стропильной системы односкатной крышиИсточник craftingbeer.ru

Помимо утраты привлекательности внешнего облика, это может повлечь более серьёзные проблемы: деформацию, разрыв кровельного материала и, как следствие, трудно устранимую протечку. Поэтому, когда длина стропила превышает норму, принимают меры для усиления конструкции:

• Расстояние между противоположными стенами 4,5-6 м. требует установки подкосов с опорой на оду или обе стены. Не исключается устройство прогона – он позволит снизить число подкосов. При этом появится возможность увязать их с зонированием будущего пространства.
• Расстояние до 12 м. требует обязательной установки прогона, который поддерживают вертикальные стойки с надёжного лежня, перекрытия, колонн или капитальной стены внутри дома. От стоек или стен также рекомендуется установка подкосов. Условия диктует стандартная длина пиломатериала 6 м. – при такой длине пролёта стропила в любом случае будут составными. Даже если конструктивно удастся изготовить крепкие стопила, из соображений безопасности необходима надёжная промежуточная опора.

Для надежности в стропильной системе предусмотрены дополнительные опорыИсточник moidom38.ru

Дальнейшее увеличение длины стропил требует ещё более серьёзных мер по укреплению всей стропильной системы. Хотя ничего сложного в этом нет – можно устанавливать сколько угодно прогонов на надёжных стойках, опираясь на лежни и расшиваясь подкосами. Разберёмся пошагово, как монтируются стропила для односкатной крыши.

В видео пример сборки односкатной вентилируемой крыши для каркасного дома:

Последовательность монтажа

Для обеспечения запаса прочности используются все конструктивные особенности здания. Заранее рассматривается возможность опереться на любую из несущих стен вертикальной стойкой или подкосом. Их количество и местоположение можно скорректировать и увязать с будущим дизайном, однако без фанатизма – прочность при этом пострадать не должна. Монтаж обычно не вызывает сложностей:

Для безопасности сразу монтируются балки перекрытия, по ним устраивается временный настил.

Монтаж балок перекрытия на домеИсточник oooarsenal.ru

• На обе стены крепится мауэрлат. Или устраиваются необходимые для уклона крыши каркасы.
• Устанавливаются крайние стропила и все сопутствующие элементы: стойки, подкосы, по необходимости лежни – создаётся «силовой каркас».

Сборка скелета односкатной крыши для частного домаИсточник th.decorexpro.com

Если строительство каркасное и большие фронтоны открыты, необходимо хотя бы временно их закрыть – принять меры для уменьшения парусности крыши.

Для исключения парусности закрывают временно фронтоныИсточник moidom38.ru

Далее по подготовленному каркасу укладываются промежуточные стропила и дополнительно раскрепляются по мере надобности. Это время для окончательного принятия решения о способе утепления – шаг стропил можно скорректировать под конкретный утеплитель.

Монтаж промежуточных стропилИсточник chrome-effect.ru

Следом монтируется кровельная мембрана, контробрешётка и несущая обрешетка односкатной крыши под конкретный кровельный материал.

На устройство вентиляционного зазора нужно обратить особое внимание – уклон односкатной крыши зачастую невелик. Поэтому зазор должен быть достаточным для эффективного проветривания – его полезно немного увеличить

Завершает работы монтаж кровли. А устройство подшива, водостоков можно совместить с наружной отделкой фронтонов, чтоб дважды не устраивать настилы в одном месте.

Примеры домов с односкатными крышами в видео:

Что в итоге

Таким нехитрым, но эффективным и простым способом можно построить крышу любого дома, независимо от материала его стен и конструктивных особенностей.

Дом с односкатной крышей выходит дешевле, но смотрится по-современномуИсточник 290domov.ru

Однако, односкатная крыша в каркасном доме, где «по умолчанию» заложена экономия бюджета – это одно из рациональных решений. Причём без лишних затрат в проект сразу закладывается функциональность, а довести всё до логического конца – уже дело времени.

Защита бруса

До начала работ по установке стропильной системы и прокладке материала для гидроизоляции необходимо позаботиться о защите бруса от насекомых и огня. Следует упомянуть, что в некоторых СНиП для разных типов крыш прописан пункт защиты перекрытий от огня.

Материал обрабатывается также антисептиками, которые защищают его от гниения

При работе надо последовательно обрабатывать все участки, уделяя особое внимание тем, которые будут более подвержены воздействию неблагоприятных факторов. Особенно тщательно надо прорабатывать стыки

Для нанесения составов используют широкую кисть с длинным ворсом. При работе необходимо надевать респиратор, чтобы защитить органы дыхания, и специальные очки для защиты глаз.

Специалисты рекомендуют наносить составы в два слоя.

Перед обработкой древесина должна основательно просохнуть. Сухое дерево лучше всего впитывает антисептик и антипиретик. Кроме того, средства будут действовать очень долгое время.

После полного высыхания бруса и основательного впитывания нанесенных составов можно приступать к установке стропильной системы.

Подготовка к строительству

Взяться за работу по возведению стропильной системы вальмовой крыши можно и самостоятельно, при этом тщательно изучив инструкции и подобрав материалы. Для облегчения процесса лучше пригласить одного-двух помощников: так работа пойдет быстрее.

Перед тем как приступить к работам, нужно подготовить инструменты:

• строительный уровень;
• ножовка, пила, электролобзик;
• молоток, шуруповерт;
• рулетка;
• разметочный шнурок;
• строительный степлер;
• электрическая дрель;
• клепальщик-при работе с металлическими элементами;
• просечные ножницы.

Из материалов необходимо подготовить крепежные элементы, куда входят гвозди, саморезы, анкерные болты и другие металлические крепления. При устройстве стропильной системы часто используют металлические держатели в виде опор для балок и бруса, разнообразные пластины, крепежные уголки, соединители, монтажные профили и регулируемые по высоте анкера.

Также из материалов потребуется:

• Брус с сечением 100 или 150 мм – он пригодится для обустройства мауэрлата, лежней.
• Для стропильных ног будут нужны доски и брусья с определенным сечением, которое будет рассчитано согласно нагрузочным вычислениям.
• Для прогонов, лежаков и конька понадобится брус сечением 100, 150 или 200 мм.
• Для затяжек и ригелей нужны доски.
• Также брус пригодится для обустройства деталей шпренгельной опоры.
• Доски размером 50х100 мм, 25х100 мм необходимы для создания подкосов, ветровых и торцевых балок, обрешетки.

Опытные строители рекомендуют заменить рулетку для измерений на другое приспособление. Они предлагают использовать измерительную рейку. Для этого берут рейку шириной 50 мм и наносят на нее шкалу размеров.

Как выбрать

Доски надо выбирать только у проверенных продавцов, которые могут предоставить всю интересующую информацию

Важно, чтобы к материалу были приложены сопроводительные документы с определенной информацией:

• сортом дерева, из которого изготовлены доски;
• номером стандарта;
• компанией, изготовившей материал;
• параметрами пиломатериалов;
• влажностью древесины.

По породе дерева для стропильных систем предпочтение стоит отдать хвойным. Оптимальным вариантом является лиственница, но стоит учитывать ее немаленькую стоимость. В качестве замены подойдет сосна, кедр или ель.

Лучше всего отдать предпочтение лесу, который заготовлен в зимний период. Качество такой древесины выше, чем заготовленной в весенние и летние месяцы. Для стропильных ног подходит брус с толщиной 5 сантиметров. Что касается ширины, то она зависит непосредственно от конструкции стропил и нагрузки на них. Чаще всего она составляет 10-25 см. При этом длина будет стандартной – 6 метров. При необходимости ее можно нарастить.

Для прогонов лучше использовать брус с толщиной от 10 сантиметров. Для мауэрлата подходит доска 15х15 сантиметров. Стоит отметить, что данный элемент можно собирать из нескольких досок, чтобы он получился еще более крепким. Для вспомогательных частей вроде стоек, подкосов, затяжек, кобылок можно выбрать брус 5х10 сантиметров. Можно взять брус для стропил, но тогда стоимость таких элементов возрастет. Обрешетку можно сделать из доски с сечением 2,5х10 см.

Закупать доски можно кубометрами, на заказ и в виде готовой конструкции. Каждый вариант отличается своими особенностями.

Лес кубометрами подходит, если хочется сэкономить. В большом объеме будет различный материал, поэтому стоит брать с запасом минимум 10%

При этом важно подравнять доски, при необходимости снять кору, обработать антисептиком. Выбирать следует только ровные материалы, чтобы их не повело

Строганые доски на заказ будут стоить на треть дороже, но точно соответствовать нужным размерам

При этом отходов будет мало. Однако надо следить, чтобы древесина не была порченой, а на полотнах отсутствовали дефекты.

Готовые разборные конструкции привлекают точностью замеров и легкостью монтажа. Перед их изготовлением компании присылают замерщика, который учтет все особенности проекта и пожелания. В итоге покупатель получит грамотную и качественную, но дорогую систему.

Выбор сечения стропил

В конструкциях различных типов стропильная нога называется по-разному (рядовым стропилом, накосной стропильной ногой). В любом случае до ее устройства следует произвести необходимые расчеты.

Расчет на прочность должен основываться на учете нагрузок временного и постоянного характера, которые будут оказывать воздействие на кровлю.

В постоянные нагрузки входят:

• общий вес элементов конструкции стропил;
• вес гидро- и пароизоляционных материалов;
• вес кровельного покрытия;
• в случае устройства мансардного помещения – вес материалов для отделки потолка.

Во временные нагрузки входят:

• максимальная ветровая и снеговая нагрузка для конкретного региона;
• вес обслуживающих кровлю строителей и инструментов;
• вес устраиваемого на кровле инженерного оборудования: дымоходов, вентиляционных систем, зенитных фонарей, аэраторов и т.д.;
• вес ограждений, переходных мостиков, трапов, которые нужны для проведения ремонтных работ и последующей эксплуатации кровли.

Основываясь на полученном значении нагрузок, производят расчет стропильных ног, их длины, поперечного сечения, определяемых выбранным материалом, типом кровли и стропил (висячих или наслонных). Кровли сложных конфигураций иногда включают в себя разные виды стропил.

В кровлях вальмового типа наряду со стропильными ногами применяют также стропила укороченного типа – так называемые нарожники. Для них необходимо производить отдельный расчет. Помимо этого, надо рассчитать также дополнительные детали системы стропил: подкосы, затяжки, ригели. На них также приходится некоторая часть нагрузки, передаваемой от стропил.

Длина стропильных ног в первую очередь определяется размерами здания и величиной угла уклона кровельных скатов, получаемого от выбранной формы кровли. В основном стропила стараются делать максимум 6-метровой длины: имеющийся в продаже пиломатериал обладает именно такими параметрами. В тех случаях, когда размеры строения требуют большей величины, производится наращивание стропил. Значительные по длине стропильные ноги бывают у диагональных (накосных) стропил, используемых при строительстве кровель вальмового или полувальмового типа.

Сечение стропильной ноги выбирается в зависимости от ряда факторов:

• постоянных и временных нагрузок;
• конкретного вида кровельного материала;
• типа кровельной конструкции;
• размеров строения;
• величины уклона скатов;
• особенностей климатического региона;
• качества материала, из которого изготавливаются стропильные ноги.

При устройстве стропильной системы в основном применяется сосновая древесина без больших сучков и синевы. Оптимальная влажность материала – 20-22%. Такое требование обусловлено возможностью изменения формы и размеров дерева по мере усыхания, что может привести к деформации возведенной кровли.

В настоящее время есть множество фирм, предлагающих услуги по проведению расчетов системы стропил. Это можно сделать и самостоятельно, воспользовавшись онлайн калькуляторами. После ввода в программу нужных размеров она выдает готовые результаты сечения, шага, длины стропил.

При возведении частных домов в основном применяют доски, сечение которых составляет 50 х 150 мм. Они подходят для кровель любых конфигураций.

Длина шага стропильных ног составляет приблизительно 1 метр. Величина зависит от типа кровельного покрытия, величины уклона и количества снега.

Следует учитывать также кровельный материал. Наибольшим весом обладает натуральная черепица: при ее выборе в качестве покрытия для кровли величина сечения стропильных ног должна увеличиваться при большей длине стропильных ног и их шага.