Расчет стропил своими руками - изготовление и монтаж пошагово!

Общие сведения по результатам расчетов

Угол наклона боковых стропил
– Угол наклона бокового (более крутого) ската, наслонных стропил. Программа дополнительно подскажет, подходит ли данный угол для выбранного кровельного материала.
Угол наклона коньковых стропил
– Угол наклона верхнего (пологого, конькового ската), висячих стропил.
Площадь поверхности крыши
– Общая площадь всей поверхности кровли, с учетом длины свеса. Соответствует количеству необходимого кровельного и подкровельного материала
Количество рубероида
– Количество подкровельного материала в рулонах шириной 1 метр и длиной по 15 метров, с учетом нахлеста.
Площадь мансардного этажа
– Площадь мансарды без учета площади под боковыми скатами.
Длина боковых стропил
– Длина стропила бокового ската, наслонных стропил.
Длина коньковых стропил
-Длина стропила конькового ската, висячих стропил.
Рекомендуемое сечение стропил
– Рекомендуемое сечение стропил с учетом выбранных параметров и нагрузок. По умолчанию указаны нагрузки для московского региона.
Количество и объем стропил
– Общее количество и объем стропил при заданном шаге на всю стропильную систему.
Количество рядов обрешетки
– Общее количество рядов обрешетки по заданным размерам на всю кровлю
Равномерное расстояние между досками обрешетки
– Рекомендуемое расстояние между досками обрешеток, для использования материала без подрезки.
Количество и объем досок обрешетки
– Общее количество и объем досок для обустройства обрешетки всей кровли.

Нагрузка на стропила по схеме

Различают три типа нагрузки:

Постоянная. Это значение, которое не будет изменяться на протяжении всего срока эксплуатации кровли. К этой категории относят массу кровельного материала, утеплителя, гидро- и пароизоляции, обрешетки, доборных деталей кровли, а также внутренней отделки мансарды. То есть, суммированное значение массы элементов и будет ожидаемой нагрузкой. Ее средняя величина составляет 40-45 кг/м2, но не более 50 кг/м2. Желательно предусмотреть запас прочности, равный 10 % от общей массы.
Переменная. Имеется в виду интенсивность выпадения осадков, нагрузка от снега и ветра, которые могут существенно варьироваться в зависимости от времени года или погодных условий.
Особая. К данной группе относят экстремальные природные явления – землетрясения, торнадо, сильные ветры. В этих случаях запас прочности делают существенно больше обычного.

Как крепить нарожники

Укороченные стропила опираются одним концом на накосные стропила, другим на мауэрлат или ендову. Узел примыкания нарожника к стропилу выполняется следующим образом:

оба торца зарезаются под углом в соответствии с проектом;
элементы устанавливаются в проектное положение;
к накосному стропилу верхний край временно прибивается гвоздями длиной 120 мм (пристреливается нейлером);
окончательно узел фиксируется «глухарем» — толстым шурупом с широкой шайбой.

Есть старый, но очень надежный способ крепления с помощью черепных брусков. Они представляют собой обычные бруски сечением 50х50 мм или доски 50х100 мм длиной 20-30 см. Прибиваются к накосному стропилу гвоздями на 100-120 мм в нижней части нарожника. Верхний край будет раскрепляться обрешеткой или скобами.

При устройстве примыкания укороченного стропила к ендове принцип остается прежним. Черепной брусок прибивается снизу, а сверху можно установить скобу.

Бруски создают распор между нарожником и стропилом, что увеличивает жесткость соединения. Таким способом можно крепить и другие элементы — стойки, подкосы и т.д.

Угол наклона двухскатной крыши

Выбор приемлемого угла наклона крыши является значимой задачей, но у многих строителей она отходит на второй план, что неверно. Стандартными считаются так называемые щипцовые сооружения, имеющие прямые скаты. Оптимальный угол наклона двухскатной крыши составляет в среднем 30°-45° (за основу берется угол в основании равнобедренного треугольника).

От выбора угла наклона будет зависеть, насколько хорошо верхняя часть дома станет противостоять следующим факторам:

нагрузка от ветра и дождя;
давление выпавшего снега;
вес отдельного объекта, находящегося на крыше, например, человека.

Первые два пункта необходимо учитывать с особой тщательностью, так как просчет в выборе наклона крыши может стоить больших финансовых потерь и здоровья в случае обрушения.

Пример: чем больше угол, тем меньше нагрузка на кровлю от осадков, однако возрастает угроза повреждения ветром из-за создаваемой парусности (крышу просто может сдуть). Также повысится шумовой эффект, если кровельным материалом выбран металл.

Важно обратить внимание на рекомендации производителей, касающиеся использования того или иного продукта. Взгляните подробнее:

Рулонные материалы: предварительно рассчитывается количество слоев. Чем их больше, тем ниже можно делать крышу. Двойной настил — от 10-15°;
Наборные элементы: к ним относится черепица (в том числе мягкая) и шифер. Угол наклона стропил выставляется от 20°;
Металлочерепица: придерживаться следует уклона от 14°;
Профнастил: его листы должны размещаться под углом от 12°;
Ондулин: разрешается придерживаться показателя от 6°.

Таким образом при проектировании крыши и выборе угла наклона важно заранее знать каким кровельным материалом вы будете ее покрывать. Как видно, минимальный угол наклона двухскатной крыши может быть 6°

Воздействие на стропила и кровельное покрытие

Расчет нагрузок на стропила и кровлю складывается из двух слагаемых:

Постоянная нагрузка. Это — собственный вес стропил и кровельного покрытия, утеплителя и гидроизоляции, всех элементов крыши.
Временная нагрузка. Учитываются длительные или кратковременные усилия разной направленности, вызываемые весом снега в зимний период, воздействием ветра и т.п.

Постоянная нагрузка определяется суммированием веса всех элементов, присутствующих на крыше, причем учитывается и полезная нагрузка — вес расширительных баков, обшивки чердака, окон или иных предметов, нагружающих крышу и подкровельное пространство.

Если для постоянных нагрузок расчет не выглядит чем-то сложным, то учесть природные факторы будет сложнее. Потребуются данные о преобладающих направлениях и силе ветра, случаях ураганных шквалистых проявлений, количество снега в зимнее время, его качественные показатели — сухой снег намного легче, чем мокрый.

ОСТОРОЖНО!
Для того, чтобы расчет оказался корректным, необходимо учитывать предельные состояния, поскольку именно они являются самыми опасными и разрушительными.

Расчет снеговой нагрузки производится по формуле:

S = Sg * µ

где Sg — вес снега на 1 кв м плоскости, выпадающий в данной местности.

µ — поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона кровли (для плоских крыш до 25° он равен 1, для более крутых — 0,7).

При наклоне кровли от 60° и выше вес снега не учитывается.

Ветровая нагрузка вычисляется так:

W = Wo * k

Wo — нормативный показатель силы ветра для данной местности.

k — поправочный коэффициент, учитывающий тип местности и высоту над землей.

Обе формулы показывают нагрузку на 1 кв.м., для получения полного значения надо результат умножить на площадь крыши.

Следует также понимать, что данные расчеты не всегда учитывают предельные нагрузки или частные случаи — например, скопления снега или единичные сильные порывы ветра, нетипичные для данной местности, но иногда случающиеся. Для того, чтобы иметь гарантию прочности, надо принимать нагрузку с запасом в 15% — 20% от расчетной.

Стропильная система

Виды стропил

Перед тем, как положить стропила, необходимо узнать об их конструктивных особенностях и определиться с вариантом установки.

Существует два вида стропил: наслонные и висячие.

Висячие стропила – это наклонные балки, установленные на опоры с различной высотой. Опорой могут быть наружные стены дома (в случае односкатной крыши) или одновременно внутренние и наружные стены (при двухскатной крыше). Стропильные ноги не обязательно укладывать в одной плоскости противоположнее скатов. Их можно монтировать попеременно на коньковый прогон. Попеременная укладка стропил в области конька дает возможность создавать стропильную ферму. С этой целью все детали висячих стропильных систем связывают между собой в единую жесткую конструкцию.

Деревянную ферму для крыши обязательно укладывают на две крайние опоры. Благодаря тому, что внутренняя опора отсутствует, стропильные ноги упираются друг в друга в коньковом соединении, из-за чего создается достаточно сильное горизонтальное давление. Если технология стропильной системы была соблюдена неправильно, то на стены может передаваться слишком большая нагрузка, достаточная для их разрушения.

Чтобы такого не произошло, специалисты рекомендуют внизу у стропильной фермы делать пояс-затяжку. Его назначением является погасить возникающий распор.

Количество материала

Правильно рассчитав углы наклона стропильно-обрешёточного каркаса (и кровельного настила), сечение (поперечный размер) стропильного бруса, расчёт количества экземпляров доски для стропил выполняют по несложной схеме.

Если конструкция вальмовая, здесь учитывают и протяжённость 4-х направляющих, и основной настил крыши элементов.
Полученные значения отличных друг от друга по длине элементов складывают между собой. Сумма боковых направляющих для вальмовой крыши умножается на 2, так как с каждой из обеих сторон их длина и число одинаковы.
Этот общий результат прибавляют к величине, равной произведению числа одинаковых стропильных элементов, располагающихся параллельно крыше.
Учитывают количество остальных разных по длине стропил, лежащих спереди и сзади крыши. Полученные значения складывают.

Расчёт простой двускатной крыши упрощён. Общая длина стропил равна сумме длин одинаковых элементов с 2-х сторон крыши.

Какие программы для проектирования крыш существуют

Раньше строители перед тем, как приступить к работе по оборудованию крыши домов, должны были нарисовать схему. На основании рисунка осуществлялись замеры необходимых параметров, которые переносились на предварительно подготовленный план, нанесенный на лист бумаги. Людям современности повезло.

Интерфейс программы для расчета стропил кровли

Ведь есть специальные утилиты, которые самостоятельно все просчитают, главное корректно указать параметры. Стоит понимать, какие функции возможно выполнить с тем или иным софтом, чтобы подобрать для себя тот, который максимально комфортен.

Автокад

Программа с начала своего выхода начала пользоваться высокой популярностью.

В видео показывается процесс расчета кровли в программе Автокад.

Преимущества

В программное обеспечение вшиты объекты различной формы, с помощью которых можно сконструировать структуры, которые подойдут под конкретный случай.
Утилита позволяет просмотреть созданные объекты в 2D и в 3D режиме архитектурной визуализации.
Также, можно распечатать созданный чертеж, чтобы обустроить крышу по всем параметрам.
Внутри утилиты имеется набор всех необходимых инструментов, которые понадобятся для создания самых разнообразных объектов.
С помощью программы Автокад можно создавать презентационные и рекламные ролики, которые помогут заказчику в совершенстве понять, как будет выглядеть кровля его дома.
В программу можно загрузить подготовленные файлы, созданные в программе Excel или же заснятые на фотоаппарат. После загрузки файлов, можно работать с ними, совершенствуя с помощью утилиты Автокад и добавляя необходимые для создания проекта элементы.
Интерфейс программы Автокад для расчета кровли дома
Работать в софте достаточно просто, панель задач создана таким образом, что она будет понятна и профессиональным проектировщикам, и начинающим пользователям подобной утилитой.
Пользоваться программой можно с любого компьютера, телефона или планшета. Поэтому софт может быть использован потребителями услуг любого уровня.

Недостатки

Для того чтобы программа полноценно и без сбоев работала, необходимо уточнить, совместима ли выбранная версия с программным обеспечением, установленным на компьютер.

Кровля Профи

Данная утилита чаще всего используется компаниями, которые указывают услуги строительства разным потребителям.

Интерфейс программы Кровля Профи

На этапе подготовки к строительству, не зависимо от того 1 или 3 этажа в здании планируется возводить, Кровля Профи поможет подсчитать, какое количество материалов необходимо для осуществления миссии, в частности, для крыши сооружения.

Преимущества

Удобный интерфейс.
Четкое понимание того, сколько сырья требуется закупить для качественного выполнения работы.
Программа четко просчитает, каким образом максимально экономно использовать материал, чтобы даже отрезки были пущены в дело.
После создания проекта, программа для расчета крыши выдает готовый чертеж, на основании которого можно осуществлять возведение конструкции кровли здания.

Программы для проектирования и расчета стропильных систем

Расчет системы стропильной в специальной компьютерной программе

Как видно из вышесказанного, произвести расчет строительных систем крыш довольно сложно. Нужно обладать достаточным запасом теоретических знаний, обладать навыками рисования и черчения. Естественно, что далеко не каждый человек обладает такими профессиональными навыками.

К счастью, сегодня задача проектирования значительно облегчена, поскольку имеются очень удобные компьютерные программы позволяющие разрабатывать проекты различных строительных элементов.

Конечно, некоторые программы рассчитаны на профессионалов (например, Автокад, 3D Max и пр.). Неопытному человеку достаточно сложно разобраться с этим софтом.

Но существуют и более простые варианты. Например, в программе Аркон очень просто можно создавать разнообразные эскизные проекты, чтобы наглядно посмотреть, как будет выглядеть та или иная крыша.

Есть там и удобный калькулятор для расчета стропил, который позволяет эффективно и быстро произвести расчеты. Программа Аркон прекрасно подходит для профессионалов, но может быть использована и частными пользователями.

В сети можно найти и калькулятор расчета стропил, работающий в режиме онлайн. Однако произведенные на нем расчеты – это исключительно рекомендательные величины и не могут заменить разработки полноценного проекта.

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.

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.

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

Какие размеры выбрать

Если древесина выбрана, то перед покупкой следует разобраться с еще несколькими параметрами. Чтобы сделать стропила правильно, нужно определиться с их сечением и длиной. Оба параметра определяются путем расчетов.

Чтобы определить длину стропил, следует узнать высоту расположения конька и ширину дома. Кроме того, следует определиться и с конструкцией крыши. В двухскатной стропильной системе все стропила будут одинаковой длины. Но если используется четырехскатный или вальмовый вариант, то элементов с разными размерами будет очень много. Прежде всего, следует составить чертеж. После этого можно легко посчитать, сколько стропил понадобиться и какие у них будут размеры.

Для расчета сечения элементов нужно узнать, какая нагрузка будет оказывать влияние на крышу. Эту информацию можно узнать, сложив следующие значения:

вес кровельного материала. При этом следует учитывать фактор утепления. Если теплоизоляционный слой использовался, то его вес также следует прибавить;
масса всего оборудования, которое будет смонтировано на стропильной системе крыши. Это может быть система вентиляции, различные трубы, антенны и телевизионные тарелки;
также следует прибавить нагрузку от атмосферных осадков. Тут, главным образом, высчитывается вес снегового покрова. Этот параметр будет зависеть от количества выпадающих осадков в зимний период, и угла наклона скатов;
еще один вид нагрузки – это влияние ветра.

Чтобы посчитать последние два параметра правильно, следует воспользоваться специальными погодными картами. В них указывает и сила ветра, и его преобладающее направление, а также толщина снегового покрова, подробнее читайте здесь и тут.

Узнав, какую нагрузку должны выдерживать стропила, можно высчитать их сечение. В интернете есть множество таблиц. В них указываются несущие возможности стропил, в зависимости от используемого при изготовлении материала, длины и сечения. С их помощью можно легко подобрать искомый параметр. Единственное, что еще нужно учитывать при расчетах – это шаг установки стропил. Чем они ближе расположены друг к другу, тем меньше сечение можно использовать.

Количество кровельного покрытия для односкатной крыши

Расчет кровельного покрытия базируется на индивидуальных характеристиках материала

Простой подсчет площади крыши в данном случае будет весьма приблизителен, так как не примется во внимание величина продольного, поперечного нахлеста, размер листа

То есть, площадь листа кровельного материала не используется полностью, при расчете учитывается только полезная часть. У каждого типа материала она своя, определяемая размерами волны или шагом ребристости.

Кроме того, необходимо учитывать размеры козырьков или свесов, на которые тоже идет расход кровельного материала. Если нет полной уверенности в качестве самостоятельного расчета, рекомендуется использовать наш калькулятор односкатной крыши.

Кровельный набор для металлочерепицы

Разновидности стропильных систем

Различают два основных типа стропильных систем для крыш с двумя скатами – висячие и наслонные. Опишем каждый из них по отдельности.

Висячие стропила

Устройство двухскатной крыши с висячими стропилами целесообразно лишь при ширине кровли в пределах 6 метров. Такие стропила крепятся на коньковый прогон с одной стороны, и на несущую стену с другой. Они испытывают распирающие усилия, в чем и состоит основная особенность двухскатной крыши с висячими стропилами. Затяжку для них можно изготавливать как из дерева, так и из металла. Если установить затяжки снизу, то они исполняют функцию несущих балок

Крайне важно прочно закрепить затяжку, поскольку она также испытывает распирающее усилие. Затяжка нужна, в первую очередь, чтобы предотвратить повреждение несущих стен – иначе они могут упасть под давлением тяжелых стропильных ног

Наслонные стропила

В данном случае размер крыши не имеет значения. Сборка стропильной системы данного типа предполагает наличие лежня и опорных стоек. На лежень, который укладывается параллельно мауэрлату, переносится часть нагрузки. Получается, что стропила прилегают друг к другу в верхней точке и дополнительно поддерживаются стойкой. В такой системе стропильные ноги испытывают усилие только на изгиб. Они монтируются намного проще, чем висячие. Правда, требуются опорные стойки.

Комбинированный тип

Нередко крыше придают довольно сложную форму, что требует сооружения стропильных систем смешанного типа. Профессионалы рекомендуют составлять подробную схему с расчетами на каждый элемент стропильной системы, чтобы в процессе работ данные всегда были под рукой.

Для чего нужны такие программы

Программа для проектирования крыши пригодится по многим причинам. Самые важные из них следующие:

Возможность рассчитать точное количество необходимого материала для кровли.
Благодаря просчетам можно понять, какая сумма средств нужна для осуществления миссии.
Программы позволят владельцу дома увидеть, каковой будет завершенная форма конструкции.
Также, с помощью подобных утилит можно определить, какая форма кровли лучше всего для конкретного здания.
Создание проекта и планировки крыши поможет существенно ускорить процесс постройки или реконструкции здания. Ведь когда известно количество необходимого сырья, скорость работы значительно повышается.
Пример расчета кровли здания в специальной программе
Когда сконструирован проект, который поможет создать кровлю, сводится к минимуму возможность допущения погрешностей в процессе установления крыши.
Также, создание чертежей поможет незамедлительно распечатать часть будущего строения. Это поможет сократить время, потому что отпадет необходимость рисовать проект вручную.

Все эти факторы значительны и должны быть взяты во внимание. Отсюда можно сделать вывод, что программы, предназначенные для черчения кровли, важны и их стоит использовать на этапе планирования строительства или реконструкции здания

Сечение стропил

Определить сечение стропил можно на основе таких данных:

шаг;
тип древесины;
разновидность материала – бревна, брусья и так далее;
нагрузка;
длина стропила.

Приведем примерные размеры пиломатериалов для стропильной системы под двухскатную крышу:

мауэрлат, сечением 10×10 или 15×15 см;
затяжки и стропильные ноги, толщиной 10×15 или 10×20, в некоторых случаях применяется брус сечением 5×15 или 5×20 см;
для подкосов и прогонов – балки 5×15 или 5×20 см, исходя их ширины стропил;
стойки – сечение 10×10 или 15×15 см;
лежни, сечением 5×10 или 5×15, исходя из толщины стоек;
обрешетка, сечением 2×10 или 2,5×15 см – значение определяется типом кровельных материалов.

Сращивание встык досками

Работы намного удобнее делать на земле, подготовьте ровную площадку. На землю подложите бруски – стропилины придется подрезать, нужен просвет для дисковой пилы. Перед сращиванием точно узнайте длину стропилин. Замерять ее нужно на строении, используйте любые тонкие длинные доски, веревку или строительную рулетку. Если появится ошибка в несколько сантиметров – не проблема. Во время соединения стропильных ног на крыше эта ошибка без проблем устраняется.

Подготовка всего необходимого

Шаг 1. Положите одну доску на бруски, ровно под прямым углом отрежьте торец. Отрезать лучше ручной электрической циркульной пилой.

Отрезается торец доски

Доски для стропил довольно тяжелые, во время отрезания придайте им такое положение, чтобы они не зажимали полотно пилы или преждевременно не разламывались во время дорезания. Таким же способом подготовьте и вторую доску

Обращайте внимание, чтобы срез был только под прямым углом. Торцы сращиваемых досок должны плотно прилегать друг к другу по всей поверхности, это нужно для увеличения прочности сращенной стропилины

Дело в том, что даже при ослаблении соединения шпилек торцы во время изгиба будут упираться друг в друга по всей длине среза и держать нагрузку. Шпильки и накладные доски будут удерживать конструкцию лишь от расползания по длине.

Шаг 2. Установите рядом две подготовленные доски для стропилины. Заготовьте доску для накладки. Мы уже упоминали, что ее длина должна быть примерно в четыре раза больше ширины доски. Если скаты крыши имеют небольшой уклон, расстояние между стропилами большое, а крыша будет утепляться минеральной ватой, то нагрузки на изгиб значительно возрастают. Соответственно, длину доски для сращивания надо увеличивать.

Две доски устанавливаются рядом

Шаг 3. Положите накладку на две рядом лежащие доски для сращивания. Довольно часто толщина и ширина досок даже из одной партии отличаются на несколько миллиметров. Если у вас такой случай, то ровняйте доски с той стороны, к которой будет прибиваться обрешетка.

Обрезка доски для сращивания

Накладка уложена на доски

Шаг 4. В шахматном порядке и на нормируемых расстояниях просверлите отверстия под шпильки. Для того чтобы во время высверливания отверстий отдельные элементы не смещались, нужно их временно между собой закрепить. Используйте в этих целях длинные и тонкие саморезы, сколачивать гвоздями не рекомендуется. Они разрезают или разрывают волокна древесины, прочность доски немного уменьшается. Саморезы не режут волокна, а раздвигают их в стороны, после выкручивания доски почти полностью восстанавливают свои первоначальные характеристики прочности.

Доски стягиваются саморезами

Шаг 5. Высверлите отверстия, не располагайте их на одной линии, а то доски могут треснуть во время эксплуатации.

Сверление отверстий

Отверстия готовы

Можно встретить рекомендации после высверливания отверстий разъединять доски и укладывать между ними джут для исключения появления мостиков холода. Это не только напрасный труд, но и вредный. Почему? Во-первых, никакие мостики холода в местах сращивания не возникают, наоборот, они имеют самую большую толщину и, соответственно, самую низкую теплопроводность. Но даже если они появятся, то никаких негативных последствий не будет, это стропильная система крыши, а не комнатное окно или дверь. Во-вторых, джут уменьшает усилие трения между элементами сращивания, а это очень негативно сказывается на их прочности. В-третьих, если на материал попадает конденсат, что весьма вероятно, то удаляться из него влага будет очень долго. К каким последствиям приводит длительный контакт деревянных конструкций с влагой рассказывать нет необходимости.

Джут укладывать не стоит

Шаг 6. Вставьте в подготовленные отверстия шпильки, оденьте с двух сторон шайбы и прочно стяните гайками. Рекомендуется стягивать до тех пор, пока шайбы не вдавятся в дерево. Лишнюю длину шпилек можно отрезать круглошлифовальной машинкой с диском по металлу.

Забиваются шпильки

Закручиваются гайки

Лишняя длина шпилек отрезается

Аналогичным образом сращиваются все остальные стропилины.