Конструкция из стропил - это скелет крыши, обязанный принимать на себя и равномерно распределять вес кровельных материалов. Если правильно собрать деревянный костяк под утеплитель, гидроизоляционную плёнку и финишное покрытие, то получится добиться заметного увеличения грузоподъёмности стропильной системы.
Основные элементы стропильной системы
Деревянный каркас крыши собирается из таких частей, как:
- мауэрлат - своеобразное основание под элементы кровли, прикрепляемое по всему периметру здания к верхней кромке наружных стен, чтобы рассредоточить давление кровельного пирога;
Мауэрлат служит основанием для каркаса кровли
- стропильные ноги - незаменимые детали деревянного костяка крыши, определяющие угол наклона скатов и вид верхней части дома;
- коньковый прогон - брус, зафиксированный в горизонтальном положении и, словно позвоночник, соединяющий все стропила каркаса кровли в их верхней части;
Коньковый прогон располагается ровно посередине здания
- боковой прогон - горизонтальный брус, который отличается от конькового прогона тем, что закрепляется в середине стропильных ног каждого ската крыши;
- затяжка - распорка, объединяющая два противоположных стропила, чтобы они не разъезжались;
Затяжка и подкосы необходимы для правильного распределения нагрузки на мауэрлат
- стойки - вертикальные элементы каркаса, размещённые под коньковым и боковыми прогонами с целью поддержки стропил и конькового бруса, а ещё, если есть необходимость, подставленные под среднюю часть стропильных ног;
Стойки могут поддерживать не только конёк кровли, но и стропила
- подкосы - детали, упирающиеся в лежень, за счёт чего стропильные ноги становятся более устойчивыми;
- лежень - брус, размещённый на верхней кромке внутренней стены здания параллельно коньку и служащий площадкой для крепления стоек и подкосов;
Лежень располагается на внутренней стене параллельно брусу мауэрлата
- конёк кровли - область совмещения двух скатов, вдоль которой устанавливается сплошная обрешётка, необходимая для упрочнения описываемой части крыши;
Конёк образуется в самой высокой зоне стропильной системы
- кобылки - элементы, используемые при обустройстве свеса, когда стропильные ноги недостаточно длинные;
Кобылки удлиняют стропильные ноги
- свес крыши - зона деревянного каркаса, оберегающая стены дома от контакта с большим количеством атмосферных осадков;
Карнизный свес сооружается, чтобы защитить стены от дождя
- обрешётка - брусья или доски, прибиваемые перпендикулярно стропилам и служащие платформой для крепления кровельных материалов.
Доски обрешётки выкладывают перпендикулярно стропилам
Главные соединительные узлы
Главными узлами стропильной системы выступают:
- стропильная ферма - соединение стропильной пары, растяжки, а также стоек и раскосов;
- коньковый узел - совмещение двух противоположных стропил;
- звено из мауэрлата и опирающегося на него стропила;
- модуль, включающий в себя прогон, стойку и лежень;
- соединение стропила с подкосом и стойкой.
Наиболее сложное звено каркаса кровли, как считает автор, это стропильная ферма, которая отличается тем, что:
Коньковый узел тоже имеет несколько особенностей:
Стропила и мауэрлат становятся единым звеном, для которого характерно следующее:
Модуль из прогона, стойки и лежня формируют, вбивая в места их соединений строительные скобы, стальные нагели или накладки из полос стали.
Узел из лежня, стойки и прогона позволяет разделить нагрузку между внешними и внутренними стенами здания
Подкосы, стойки и стропила собирают в единый модуль, создавая вырубки. Чтобы их соединение не было слабым, применяют строительные скобы.
Узел из подкосов, стойки и стропил позволяет смягчить давление на внутреннюю стену дома
Способы крепления стропил
В нижней части стропила могут быть соединены как с мауэрлатом, так и с балками перекрытия. Иногда, например, при каркасном строительстве, их закрепляют прямо на стене. А в верхней части стропильные ноги совмещают с коньком. Каждый обозначенный узел можно создать несколькими способами.
Соединение с мауэрлатом
Жёсткое крепление стропил на мауэрлате гарантирует отсутствие любых смещений элементов узла. Оно выполняется путём врубки в определённой последовательности:
- Для ускорения работы из куска доски или толстого картона делают шаблон. На заготовке проводят линию, отступив от бокового края расстояние, равное 1/3 ширины стропила, а затем отмечают точку прилегания к брусу мауэрлата, по которой чертят вторую линию, перпендикулярную первой.
Если ширина стропила составляет более 200 мм, то запил делают на глубине 70 мм
- Под углом наклона кровельного ската шаблон подставляют к краю мауэрлата, следя за тем, чтобы отмеченная на куске дерева точка находилась строго напротив угла бруса. От неё карандашом ведут две черты - вертикальную и горизонтальную, в результате чего получают на заготовке треугольник, который аккуратно выпиливают.
- Изготовленный шаблон оценивают на правильность, насаживая на мауэрлат в нескольких местах. Если сделанный паз оказался меньше или больше чем нужно, то лекало изготавливают заново, исправляя допущенную ошибку.
- Шаблон кладут на горизонтально расположенное стропило. Треугольник в лекале обводят карандашом. То же самое делают с другими стропильными ногами. При этом следят за тем, чтобы горизонтальная линия паза в лекале каждый раз находилась в одном и том же месте стропила. В противном случае выемки будут созданы на разных расстояниях от конька.
- Начерченные на стропилах треугольники выпиливают ручной ножовкой. Инструментом действуют не спеша, дабы случайно не увеличить глубину паза в стропильной ноге. Обладая навыками работы с электрической пилой, выемки можно делать и этим прибором. Правда, надо иметь в виду, что инструмент, работающий от электросети, намного хуже слушается руки и способен уйти в сторону.
Треугольный запил позволяет стропилу упираться в мауэрлат
- Правильность размера сделанных пазов проверяют лекалом. При обнаружении несоответствий выемку корректируют ножовкой.
- Наверх дома ставят две крайние стропильные ноги. Пазами их вставляют в мауэрлат, фиксируя с боковых сторон металлическими уголками или скобами.
- По нижнему краю между двумя установленными элементами протягивают верёвку. Затем к мауэрлату одну за другой прикрепляют оставшиеся стропильные ноги.
Технологию крепления стропильных ног к мауэрлату нашивкой упорного бруска могут взять себе на заметку строители без опыта. При таком методе создания узла, как заметил автор статьи, существует возможность изменять положение стропил до тех пор, пока оно не станет совершенно правильным.
Чтобы соединить главные элементы кровельного каркаса с мауэрлатом нашивкой упорного бруска, делают следующее:
При строительстве каркаса крыши для деревянного сруба, который всегда даёт усадку, предпочитают использовать скользящий метод крепления стропил на мауэрлат. Благодаря ему можно избежать деформации стропильной конструкции и ухудшения устойчивости верхнего ряда брёвен, который заменяет мауэрлат.
Выбор скользящих стропил обоснован только тогда, когда для главных элементов каркаса кровли предусмотрен коньковый брус, в который они могли бы упираться своей верхней частью.
Когда стропила закрепляют на мауэрлате скользящим методом, предпринимают определённые шаги:
Наслонный метод крепления стропил к мауэрлату берут на вооружение, когда купленные пиломатериалы оказались короче, чем нужно. Также этот способ фиксации главных элементов стропильной системы используют во время ремонта крыши сложной конфигурации.
При закреплении стропил на мауэрлате наслонным методом выполняют всего 3 задачи:
Видео: установка стропил
Совмещение с балками перекрытия
Крепить стропила к балкам перекрытия можно только будучи уверенным, что стены здания выдержат давление каркаса кровли. Всё-таки при отсутствии мауэрлата нагрузка на дом получается не равномерной, а точечной.
Без страха и сомнений стропила крепят на балки перекрытия, если строят лёгкую мансардную крышу. При этом в качестве потолочных балок используют доски сечением 5x15 см.
Стропила соединяют не с мауэрлатом, а с балками чердака, если точно знают, что они выдержат оказываемое давление
Чтобы прочно закрепить стропильные ноги на балках перекрытия, выполняют следующие задачи:
Крепление к стене
Если по неким причинам стропила приходится фиксировать прямо на стенах, то их обязательно потребуется соединить затяжкой. Она, как лично убедился автор статьи, помогавший строить крышу хозяйственного помещения, снимет с дома часть напряжения, передаваемого стропильными ногами.
Стропила ни в коем случае нельзя напрямую соединять с внешними стенами здания, если они построены из пено- или газоблоков. Эти материалы беспрепятственно передают свою влагу древесине и неспособны удержать в себе крепежи.
На стене стропила можно закрепить скользящим методом, однако это не самое разумное решение
Чтобы надёжно зафиксировать стропильные ноги на стенах, необходимо принять определённые меры:
- Под нужным углом сделать на стропилах запил с одним зубом.
- Торцом установить стропила на стены и вбить в них по гвоздю длиной 10–12 см.
- При необходимости по бокам стропил прикрепить металлические уголки.
Поскольку конёк кровли испытывает серьёзное давление всей стропильной системы, кровельщики с большим опытом создают коньковый узел пятью способами: встык, на балку, внахлёст, в паз, в полдерева.
Чтобы создать коньковый узел, соединив противоположные стропила встык, делают следующее:
При креплении стропил на балку, а точнее, на специальный коньковый прогон, действуют особым образом:
Когда стропила соединяют с балкой, конёк получается не остроконечным, а плоским.
Если коньковый узел делать, скрепляя стропила внахлёст, то потребуется выполнить несколько простых задач:
Для соединения стропильных ног в коньковый узел при помощи паза совершают несколько искусных плотницких действий:
Выбрав метод соединения стропил в полдерева, делают следующее:
Видео: строительство каркаса крыши с соединением стропил коньковым прогоном
К строительству стропильной системы не стоит приступать до тех пор, пока не удастся разобраться в особенностях крепления стропил к другим элементам несущей конструкции крыши. Кстати, среди различных способов фиксации стропильных ног существуют варианты не только для опытных строителей.
В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.
Конструкция стропильной системы двускатной крыши
В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).
Теперь о составляющих системы и их назначении:
- Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
- Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
- Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
- Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
- Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
- Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
- Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.
В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».
Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.
С висячими стропилами
Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.
Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.
Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами
Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов
Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.
Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).
На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.
Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы
Для мансардных крыш
Вариант с установкой ригеля — используется при . В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.
Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.
При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.
Для больших домов
При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.
При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).
Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.
Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки
При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.
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.
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.
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.
Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают 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.
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.
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.
Системы наслонных стропил с подкосами
В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).
Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.
Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса
Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.
Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.
Система для домов с двумя внутренними несущими стенами
Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни, нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.
В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.
В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.
Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.
Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона
Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.
Кроме правильно произведенных расчетов и чертежей, немаловажное значение в устойчивости конструкции имеет крепеж для стропил и всех ее элементов.
Помимо нагрузки атмосферных осадков, стропила должны выдержать вес обрешетки и общий вес кровельного пирога, что необходимо учитывать при подборе крепления.
Стропильная система является пространственной конструкцией, состоящей из следующих элементов:
- мауэрлат;
- стропильные ноги;
- ендовы;
- коньковые балки;
- прогоны;
- обрешетка.
Для того чтобы понять, каким образом все части стропильной системы крепятся между собой, нужно разобраться, из каких узлов она состоит, какие крепления в каждом случае используются и что они собой представляют. При сборке несущей конструкции кровли применяются крепежные элементы, как стальные, так и деревянные.
Основные узлы соединения стропильной системы
Прежде чем соединять между собой мауэрлат и стропильную ногу, первый потребуется прочно соединить со стеной. Мауэрлат представляет собой толстую балку (15х15), уложенную по оси стены и параллельную коньку балки, на которую опираются стропильные ноги. Возложенные функции на данный элемент несущей конструкции заключаются в распределении нагрузки от стропил, веса кровельного пирога и атмосферных осадков по всей стене, включая внутренние опоры. Иными словами, фундаментом для всей крыши является мауэрлат. Его укладывают на ось стены и закрепляют к ней. В данном случае имеется несколько способов соединения.
Способ первый. При устройстве крыши большой площади по всей длине стены заливается армопояс, куда сразу же вмуровывают металлические штыри под резьбу м12 через каждые 2 м. В данном способе в качестве крепежа мауэрлата со стеной будут шпильки, которые насквозь проходят через балку и притягиваются к стене с помощью гайки и шайбы. При небольшой площади крыши, где нет большой нагрузки на стену, обходятся без мауэрлата и стропила крепятся непосредственно на вмурованные в процессе кладки шпильки.
Способ второй. Еще один вполне доступный способ сделать стропильную систему устойчивой – это крепить мауэрлат к стене с помощью проволоки. Для этого понадобится за 3 ряда до конца кладки уложить середину проволоки между рядами кирпичей. Ее длина должна быть достаточной, чтобы хватило обвязать и притянуть мауэрлат к стене. Также можно обойтись без мауэрлата и закрепить стропило проволокой прямо к стене. Но такое соединение даст точечную нагрузку на стену, что может повлиять на ее целостность
Схема крепления стропильной ноги к мауэрлату может быть жесткой и скользящей. Тип соединения зависит от формы крыши и вида стропил, которые могут быть висячими или наслонными.
Жесткое и скользящее соединение нижней части стропил с мауэрлатом
Узлы соединения в данном случае будут выполнены из дерева и могут иметь несколько видов:
- Зуб, имеющий только упор.
- Зуб, имеющий шип и упор.
- Упор непосредственно в балку.
Врубка одинарного зуба используется для крыши с большим углом наклона, где угол между мауэрлатом и стропильной ногой более 35º. Для этого в стропильной ноге потребуется вырезать зуб с шипом, а в мауэрлате создать под него гнездо. Применение шипа позволяет избежать бокового смещения стропила. Врубка двойного зуба используется при монтаже более пологих крыш. Последний способ применяется крайне редко.
В последнее время все чаще деревянное крепление для стропил заменяется металлическим, поскольку позволяет не только получить более надежную , но и значительно сократить работы по ее монтажу. Поэтому в качестве дополнительных крепежей используются металлические стропильные болты, скобы, пластины, хомуты, петли и различные уголки.
Наиболее используемый метод жесткого соединения – это вбивание гвоздей с боковых сторон под углом в мауэрлат. Таким образом происходит внутреннее скрещивание внутри него. Далее для окончательной фиксации соединения вбивается вертикально третий гвоздь. Еще один способ предотвращения поперечного смещения стропильной ноги – это закрепление ее по бокам металлическими уголками.
Схема для подвижного крепежа стропил в нижней части применяется для домов, построенных из оцилиндрованного бревна или бруса. Так как в процессе эксплуатации стропильная система находится в движении из-за изменения своих физических свойств, т. е. происходит усадка здания.
Схема жесткого крепления в данном случае недопустима, поскольку такие подвижки могут привести разрушению стены. Это значит, что узлам крепления требуется обеспечить подвижность. В таких случаях используются специальные шарнирные соединения, которые называются салазки либо уголки с продолговатым отверстием под крепеж. Скользящее сопряжение в данном креплении достигает двух уровней свобод путем свободного движения одного из элементов крепежа.
Узловое коньковое соединение
Коньковое соединение стропильной системы можно получить тремя способами: встык, внахлест и на коньковую балку.
Встык. Верхнюю часть стропильной ноги нужно обрезать под углом, равным уклону крыши. Противоположную ногу также подгоняют под соответствующий угол, но с наклоном в другую сторону. Далее они между собой соединяются в верхней точке с помощью гвоздя, который должен быть забит в торец стропил с захватом противоположного конца. Кроме гвоздей, для более прочного соединения стыков используются специальные пластины. В качестве такого крепежа может выступать как деревянная доска 30 мм, так и металлическая фиксирующая двусторонняя накладка. Для ее установки используются болты или гвозди.
Следующие два способа будут подобными первому, но имеют небольшую разницу. При креплении внахлест верхние части стропильной ноги будут соединены между собой своими боковыми сторонами. Последний вариант осуществляется путем соединения каждого стропила непосредственно к коньковой балке. В данном случае в качестве крепежей используются резьбовые шпильки с шайбами и болты.
Если для придания жесткости стропильной системе используются фермы, то для обеспечения хорошей устойчивости к ветровым нагрузкам потребуется установить необходимое количество диагональных связок. Наличие раскоса и подкоса (подстропильной ноги) в несущей конструкции помогает фронтонам дома быть более устойчивыми. Установка раскоса осуществляется путем упора верхней части в , а нижней частью он упирается в основную балку перекрытия. Подкос помогает снизить нагрузку на стропила по центру. Его монтаж ведется под углом 45º. Закрепляются диагональные связи с использованием хомутов, уголков, пластин.
Виды и особенности металлических крепежей для стропил
Если ранее в качестве таких крепежей мастера использовали деревянные элементы (бруски, накладки, нагели, металлические скобы, деревянные штыри, клинья), то сейчас такие способы уступают более современным видам. Строительный рынок имеет большой модельный ряд металлических крепежей, которые теперь намного прочнее и позволяют процесс сделать намного проще. В технологии изготовления данных элементов используется металл, толщина которого варьируется от 1.5…3,0 мм, что позволяет изделию быть более устойчивым к нагрузкам в сравнении с любым другим материалом. Кроме того, крепежи стропил представлены любых размеров и позволяют с большой точностью осуществлять технологический процесс.
К металлическим крепежам стропил, которые могут быть перфорированными и гвоздевыми, относятся:
- лента монтажная перфорированная;
- уголки;
- пластины;
- опора балки;
- опора бруса;
- проволочная стяжка;
- саморезы;
- болты с гайками;
- уголки КР;
- кронштейны WB;
- крепежные элементы LK.
Применение перфорированных изделий позволяет достаточно прочно со всеми частями системы и обеспечить хорошую жесткость и прочность под любым углом. Для них характерно наличие множества отверстий под болты, шурупы и саморезы, с помощью которых и осуществляется крепление к дереву. Размер изделия регулируется обрезкой на нужную длину и ширину.
Также крепежные элементы могут быть гвоздевыми. Однако использование такого вида возможно только в заводских условиях методом просечки, которая отгибает конусовидную часть. Эта операция осуществляется специальными станками под давлением.
Уголки КР имеют большое количество модифицированных видов, снижающие риск обрыва болтового соединения при естественной осадке конструкции. Крепление осуществляется без применения специального оборудования с помощью шурупов и гвоздей.
Кронштейны WB используются для крепления консоли несущей балки при устройстве деревянных перекрытий в домах из оцилиндрованного бревна или бруса. При этом врезка на стропильной ноге не производится, что не ослабляет ее несущей способности. Соединение ведется с использованием анкерных болтов, гвоздей либо шурупов.
Крепеж стропила LK применим в , где требуется соединить стропила и балки. Обладает теми же достоинствами, что и крепеж WB, но процесс осуществляется только шурупами либо гвоздями. Используется при строительстве деревянных домов.
Крепеж в стропильной системе играет огромную роль. Именно от него зависит прочность и длительность эксплуатации всего кровельного пирога. Поэтому к выбору типа и способа крепления следует отнестись с большим вниманием.
Для долговечной и надежной кровли важно качественно сделать все узлы стропильной системы. Что это значит, мы и разберем прямо сейчас.
Стропила – это скелет кровли, на котором держатся внутренняя и внешняя обшивка, утеплитель, гидроизоляция и иные элементы. Также очень часто именно их используют в качестве основы под коммуникации. На крышу и, соответственно, стропила приходятся огромные нагрузки, которые могут достигать 200 кг/м 2 . Это вес строительных материалов, снега с листвой и прочего мусора. А чего стоят порывы ветра?
Стропила кровли как основа под коммуникации
При проведении ремонтных работ эта система должна выдержать не только вес человека, но и необходимого оборудования. При этом все эти параметры строго индивидуальны и зависят от ряда факторов, начиная от конфигурации и заканчивая климатической зоной. Однако в любом случае кровля и все ее элементы должны быть достаточно надежными, и только тогда мы сможем себя чувствовать действительно защищенно.
Для начала необходимо ознакомиться с терминологией. Фундаментом всей системы по праву можно назвать мауэрлат. Он представляет собой балку, на которой и крепится конструкция. Его главная функция – равномерное распределение нагрузок на стены. А вот балка, на которой фиксируется обрешетка, называется стропильной ногой. Это важнейший элемент, определяющий угол наклона ската и общий вид кровли. Между собой стропильные ноги скрепляет прогон. Он располагается как сверху, так и сбоку. В зависимости от этого бывают коньковые и боковые прогоны. В нижней части ноги фиксируются при помощи затяжки.
Мауэрлат для крепления стропильной конструкции
Благодаря подкосам и стойкам стропильные балки располагаются максимально устойчиво. Перпендикулярно ногам набиваются обрезные доски – обрешетка. Она служит основой для кровельного материала. А место соединения скатов кровли принято называть коньком. На нем набивается сплошная обрешетка, чтобы сделать эту часть крыши максимально надежной. Продолжение стропильных ног – кобылки. Они располагаются под свесом, защищающим стены от осадков. Очень часто первыми начинают гнить именно эти конструктивные элементы, так как они наиболее подвержены негативному влиянию погоды, при этом сами ноги могут служить еще очень долго. Надежность всей конструкции зависит от того, насколько качественным будет абсолютно каждый узел крепления . О них мы и поговорим более подробно.
Это понятие объединяет в себе ряд конструктивных элементов, так как они состоят из обрешетки, стоек и раскосов . По сути, эта жесткая конструкция и есть скелет кровли. В зависимости от размеров и личных пожеланий выделяют четыре вида ферм. Если ширина дома составляет от 12 до 24 м, тогда наиболее подходящими будет сегментная или трапециевидная форма. Для более габаритных конструкций, шириной до 36 м, подойдет многоугольная. А вот классическая треугольная станет прекрасным решением при строительстве домов шириной 9–18 м.
Стропильные фермы разных размеров
Огромную роль играет и материал. Наиболее часто используется древесина. В этом случае монтаж балок происходит путем врубки и последующей фиксации гвоздями, саморезами и иными крепежными элементами. Однако не во всех случаях актуально применение дерева. Так, если длина пролета превышает 16 м, тогда более подходящими будут фермы с растянутыми металлическими стойками, так как обеспечить надежные крепления деревянных элементов в этом случае будет тяжело. Еще пользуется популярностью комбинированный тип, в котором одновременно используются и деревянные, и металлические детали.
Конек представляет собой горизонтальное ребро в месте соединения двух скатов. Существует наслонная и стропильная система висячего типа. В первом случае конек устанавливается на стойки, расположенные параллельно длинным стенам. Очень важно обеспечить максимальное примыкание стропил к коньку, для этого делаются соответствующие запилы. Фиксация делается посредством гвоздей.
Конек в месте соединения двух скатов
Если речь идет о висячей конструкции, то концы стропильных ног соединяются попарно. Чтобы обеспечить подобное сопряжение, торец каждой балки подрезается под углом, равным наклону кровли. Далее стропила соединяются плоскостями срезов и фиксируются гвоздями, забитыми под углом. Обязательно необходимо закрыть место стыка металлической пластиной либо деревянной накладкой.
Попарное соединение стропильных ног
При соединении врубкой в полдерева достигается максимальная прочность. Для этого в месте сопряжения стропильные ноги соединяют с уступом. Затем сверлится отверстие под болт 14 мм. Дальнейшая фиксация достигается за счет болтового соединения. Когда речь идет о скользящей системе, то в этом случае концы ног соединяются посредством металлических пластинчатых шарниров.
Это следующий узел крепления стропильных систем, на котором нужно остановиться подробнее. Существует две технологии фиксации балок к мауэрлату. Жесткие крепления исключают какие-либо сдвиги, колебания, повороты, кручение и прочие манипуляции. Чтобы добиться подобного эффекта, на ноге делают запил. Далее соединение дополнительно фиксируют гвоздями, проволокой, саморезами и прочими вспомогательными элементами. Обычно несколько гвоздей забивают под углом так, чтобы внутри мауэрлата они скрестились. А потом еще один гвоздь вбивают вертикально.
Запил на ногах для крепления к мауэрлату
Скользящие крепления получаются благодаря специальному крепежу. Бывает одна, две либо три степени свободы этого сопряжения. Такое соединение отлично подходит для деревянных домов, так как жесткая фиксация во время усадки может сильно пострадать. Обеспечить подобное подвижное соединение можно несколькими способами. Нога упирается в мауэрлат подшитым бруском либо выпиленным зубом и жестко фиксируется с помощью металлического уголка. Таким образом достигается жесткость крепления в горизонтальной плоскости. В верхней части ноги соединяются врубками, при этом на горизонтальной площадке делается скос, чтобы обеспечить скользящее соединение.
Скользящие крепления элементов
Если в месте фиксации к мауэрлату вбить только один гвоздь либо использовать специальные гибкие пластины, то сопряжение получится скользящим и в этой части стропильной системы.
Сейчас остановимся на типовых узлах деревянной стропильной системы . Особенность такой кровли – наличие вальм. Подобный тип обладает рядом достоинств. Они более долговечны, так как нагрузка распределяется равномерно по всей поверхности, не боятся сильных ветров и осадков, экономичны. Однако более сложны в технологическом плане.
Типовые узлы вальмовой крыши
Состоит эта крыша из двух длинных трапециевидных скатов, при этом они не закрывают всю площадь, с торцов здания под наклоном устанавливаются треугольные вальмы. В этом случае появляются типовые элементы – дополнительные накосные стропильные ноги, из которых и формируются торцевые скаты. Соединение диагональных балок может быть различным. Пользуются популярностью как висячие фермы, так и наслонная конструкция, фиксирующаяся к мауэрлату.
Кровля из трапециевидных скатов и треугольных вальм
Если стропила скатов опираются на конек, то накосные ноги при этом должны прилегать к консоли конькового прогона. Очень важно, чтобы выпуск консоли был не менее 100 мм, но и не более 150 мм. Нижняя часть диагональных стропил фиксируется к мауэрлату либо специальной балке на стене дома. Иногда для изготовления стропильных ног используют деревянный брус, в этом случае накосные элементы фиксируются к специальной доске (прибоине), закрепленной на ферме. А вот монтаж к крайней висячей ферме делается посредством шпренгеля. При этом обязательно на балках ног делаются запилы под углом соответствующему наклону вальмового ската.
На этапе строительства дома особое внимание нужно уделить кровле. От того, как надежно, правильно и качественно она будет сделана, будет во многом зависеть и надежность всего строения. Одной из важных деталей кровли является стропильная система, держащая на себе отделочный материал, утеплитель, гидроизоляцию и другие элементы. Для двухскатных крыш домов часто используются висячие стропила, конструкция и узлы которых, а также монтаж, описаны в этом материале.
Стропила – это основной несущий элемент скатной крыши, который принимает на себя основную нагрузку, испытываемую этой конструкцией. Система стропил бывает двух типов – висячей или наслонной. Выбирать между ними приходится, исходя из того, имеются ли внутренние стены в строящемся сооружении, которые могут служить опорой для частей крыши. Система висячих стропил применяется, если таких стен нет, и здесь опорой будут служить лишь внешние стены строения. То есть центральной опоры как таковой эти стропила не имеют и опираются с одной стороны на стену, с другой – на противоположно расположенное стропило . Крепление отдельных элементов производится при помощи прорезных шипов, гвоздей, анкеров или пластин из металла.
Висячие стропила обычно используются для покрывания пролетов шириной 7-10 м. Сфера применения может быть различной – такая система применяется для сооружения кровель на складах, промышленных зданиях, жилых домах.
На заметку! Максимальное расстояние между стенами, позволяющее использовать систему висячих стропилин, составляет 14 м.
Несмотря на то, что такие стропила устанавливаются под уклоном, они не действуют на стены как распорки – передают только вертикальные нагрузки. Этого удается достичь благодаря использованию растяжек, изготовленных из бруса, располагаемых в основании кровли.
На заметку! Затяжка между ногами стропил располагается тем выше, чем большую нагрузку она испытывает.
Стропильные элементы изготавливаются из бруса, досок или бревен, металла. В обязательном порядке перед началом монтажных работ материал должен быть обработан специальными защитными составами, которые обеспечат дереву длительный срок службы. Они защитят его от грибка, плесени. Если обработать материал противопожарными составами, то дом обретет дополнительную защиту от возгораний.
Из чего состоит система висячих стропил
Система подобного типа имеет несколько составных элементов. И ознакомиться с ними нужно обязательно, чтобы понимать назначение каждого из них и не запутаться в понятиях.
Таблица. Составляющие элементы системы.
| Элемент | Описание |
|---|---|
| Это – основа системы. Именно благодаря им получается сформировать форму крыши, скаты. Создаются они из бруса (либо доски) сечением 50х150, 100х150 мм и ставятся с шагом около 60-120 см. Выбираемые размеры и шаг напрямую будут зависеть от параметров крыши, ее конструктивных особенностей, рассчитываемой нагрузки. |
| Место, где производится соединение двух скатов крыши. Обычно имеется дополнительная коньковая балка. |
| При помощи этих элементов, представляющих горизонтально расположенные между стропилинами балки, производится стягивание и усиление стропильных ног. За счет затяжек происходит компенсация нагрузки, испытываемой стропильными ногами. |
| Своего рода затяжка, которая располагается возле конька крыши. Выполняется из очень прочного бруса, так как испытывает колоссальный уровень нагрузки. |
| Брус, который устанавливается на верхнюю часть несущих стен, на него опираются стропила. Помогает распределять вес всей кровли по периметру здания, что дает возможность фундаменту и стенам испытывать нагрузку равномерно. Для изготовления применяется брус сечением 100х100 или 150х150 мм. Интересно, что он может использоваться не всегда – некоторые типы крыш обустраиваются и без него. |
| Элемент, который устанавливается под коньком кровли и предназначен для поддержки длинной затяжки. |
| Эти детали конструкции используются для строений, которые имеют слишком большие пролеты между несущими стенами. Необходимы для поддержки стропил, обеспечивая им минимальную нагрузку на изгиб, то есть не позволят им прогнуться и провиснуть. |
Цены на брус
Виды конструкций
Существует и может быть использовано в строительстве пять основных типов кровельных конструкций подобного вида, которые могут получиться на основе висячих стропил. Они отличаются наличием некоторых конструктивных элементов, конфигурацией и т. д.
Самый простой вариант – треугольна шарнирная арка . Ее форма треугольная, затяжка здесь испытывает нагрузку на растяжение, а стропилины – на изгиб. Такая схема используется, только если высота конька будет не менее 1/6 от всей длины пролета между стенами, иначе она не будет функционировать правильно. Довольно часто используется при сооружении чердаков. В этом случае две стропилины стыкуются и соединяются друг с другом в коньковой части. Внизу треугольник может быть соединен длинной затяжкой. Система может быть использована только в случае, если ширина пролета между стенами – не более 6 м.
Несколько отличающаяся от вышеописанной система – шарнирная арка с бабкой . В этом случае конструкция имеет опору в виде бабки, установленной под коньком. За счет затяжки она работает на растяжение. Бабка может быть выполнена либо из металла, либо из дерева. Система используется, если пролеты между стенами – 6 и более метров. Бабка не позволит затяжке прогибаться – она выступает в роли своеобразного подвеса и позволяет настроить степень прогиба горизонтальной части.
Шарнирная арка с затяжкой, которая приподнята , используется обычно при планировании строительства мансард и просторных чердачных помещений – то есть там, где важна высота потолка. В этом случае затяжки будут устанавливаться в верхней части стропилин. И чем выше будет расположена затяжка, тем большее усилие на растяжение она воспринимает.
Если опора – неподвижный шарнирный элемент, то конструкция будет именоваться аркой с ригелем . Здесь кровля крепится к мауэрлату за счет формирования зуба на стропилах. Сам ригель напоминает небольшого размера затяжку, но в этом случае работает не на растяжение, а на сжатие. Стропильные ноги закрепляются довольно жестко.
Арка с подкосами и бабкой напоминает собой систему арки с подвеской. Здесь во время монтажа стропилин используются подкосы, которые обеспечивают избавление конструкции от избыточного напряжения. Вариант подходит для закрывания пролетов шириной 9-14 м.
На заметку! Любая схема конструкции висячих стропил подразумевает проведение точных расчетов, которые позволят уточнить все внешние и внутренние нагрузки.
Стропильная система достаточно сложна в монтаже, порой ее части собираются прямо на земле, а потом поднимаются на крышу. Но также стропила могут монтироваться и прямо на месте. В целом, крыша с висячими стропилами является самым простым вариантом, потому нередко изготавливается начинающими строителями или самостоятельно.
Перфорированные пластины, использующиеся для крепления стропил
Цены на различные виды крепежа для стропил
Крепеж для стропил
Способы крепления стропилин
Эти детали конструкции могут быть закреплены двумя методами.
- Болтом и хомутом , где в этом случае торцевая часть стропилины срезается, а сама она ставится на балку в том месте, где изготовлена выемка. Скрепление отдельных элементов производится при помощи болтов. Соединяются они так, что место крепления находится перпендикулярно верхней части стропилины. Иногда для соединения используются системы хомутов.
- Двойным зубом . Метод применим в случае, если наклон ската кровли относительно горизонтали менее или равен 35 градусам. В этом случае на балке делаются два упора, в стропильной ноге делается специальное отверстие, а на месте крайнего упора на балке вырезается шип. По размерам эти элементы должны соответствовать друг другу.
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.
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.
Видео — Cтропильная система крыши, что нужно знать для правильного конструирования
Правила монтажа
Монтаж висячих стропил должен производиться с соблюдением определенных правил. Лишь в этом случае получится изготовить правильную и устойчивую конструкцию. Правила работ следующие:
Монтаж висячих стропил
Для строительства стропильной системы могут потребоваться определенные инструменты и материалы. Список, приведенный ниже, довольно приблизителен, но может использоваться за основу во время подготовке к начал работ.
Инструменты для создания системы стропил:
- молоток;
- топор;
- электролобзик или ножовка;
- уровень строительный, бечевка, рулетка;
- нитка с грузом (отвес);
- карандаш, линейка.
Цены на популярные модели электролобзиков
В качестве необходимых материалов можно перечислить непосредственно сами брусья и доски для стропил, саморезы и гвозди, анкерные болты, гидроизоляционный материал, антисептические составы для обработки древесины.
Сигма-Extra — наружные работы, атисептик для дерева
Рассмотрим процесс монтажа стропильной системы пошагово.
Шаг 1. Весь древесный материал обрабатывается антисептическими средствами, предотвращающими развитие процессов гниения, возникновение грибка и плесени. До момента начала установки материал хорошо просушивается.
Шаг 2. Строительный материал доставляется на верхнюю часть строения.
Шаг 3. По периметру несущей стены прибивается мауэрлат, состоящий из двух досок такой ширины, чтобы они могли собой закрыть всю верхнюю часть стены. Между мауэрлатом и стеной рекомендуется прокладывать слой гидроизоляционного материала (например, рубероида). Это позволит уплотнить соединение, защитить материал от влаги и снизить количество сквозняков в будущем.
Шаг 4. Далее из бруса создаются балки, которые будут крепиться к каждой паре стропил в нижней части. Они крепятся к мауэрлату и соединяют между собой две несущие стены. Временно по ним можно передвигаться во время произведения работ, также на них складываются и доски, которые используются для создания стропил.
Шаг 5. Для формирования верха крыши вырезается коньковая балка. Она должна иметь длину от одной части будущей крыши до другой и располагаться параллельно длинным несущим стенам.
Шаг 6. Определяется требуемая высота крыши – уровня, на котором будет крепиться коньковая балка. Угол наклона ската рекомендуется делать в пределах 25-45 градусов. Узнать угол наклона крыши и длину стропил можно, используя теорему Пифагора. Для этого нужно замерить расстояние от конька, высоту крыши и расстояние до внешней стены.
Шаг 7. Коньковая доска устанавливается в месте будущей стыковки двух стропильных ног.
Шаг 8. Из подготовленного пиломатериала отмеряются и вырезаются будущие стропила нужной длины. Они будут крепиться с выбранным шагом к коньковой доске и мауэрлату.
Шаг 9. Чтобы появилась возможность крепления стропил к другим элементам, делаются специальные вырезы треугольной формы. Для этого доска устанавливается так, чтобы одной стороной лежать на коньковой доске, а второй – на мауэрлате. Наносится разметка распила. Далее производится выпиливание размеченных участков.
Шаг 10. Точно так же подготавливается и вторая стропилина. Теперь они должны быть состыкованы друг с другом. Для этого доски сдвигаются как можно ближе друг к другу, наносится разметка, обозначающая место распила. Производится распил и доски могут быть состыкованы.
Шаг 11. Стропилины крепятся к мауэрлату при помощи металлических уголков и саморезов. При помощи них же доски закрепляются и на коньке крыши.
Шаг 12. Две стропилины между собой соединяются при помощи металлических пластин и саморезов. Таким образом, устанавливаются две первые конструкции, которые будут располагаться по краям крыши.
Шаг 13. Для того чтобы было проще ровно установить другие стропила, между крайними конструкциями натягивается веревка строго по горизонтали.
Процесс монтажа стропил
Шаг 15. При необходимости стропила могут быть усилены затяжками, которые крепятся к двум стыкующимся стропилинам.
Видео – Монтаж стропильной системы
Видео — Монтаж стропил
Видео — Использование ригеля (стяжки) для стропил как элемента интерьера
Висячие стропила считаются достаточно простой конструкцией по сравнению с другими видами стропильных систем. Но спешки во время их установки быть не должно. Важно помнить, что при малейшем перекосе вся работа пойдет насмарку, потому работать нужно внимательно и аккуратно.
