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.
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.
Узлы крепления стропил должны обеспечивать необходимую прочность каркаса кровли. Важно правильно выбрать технологию монтажа элементов стропильной системы между собой и их крепления к несущему контуру, чтобы готовая крыша была способна выдержать расчетные нагрузки.
Особенности кровельных конструкций
Задача наслонных и висячих стропильных систем кровли – максимально равномерная передача нагрузки подстропильной конструкции, которая, в свою очередь, распределяет нагрузку на несущие стены и фундамент постройки. Подстропильная конструкция обычно является мауэрлатом (балкой, уложенной вдоль на каждой несущей стене). Также это могут быть опоры перекрытия (укладываются на стене поперек) или верхний венец сруба из бруса или бревна.
Выбор способа крепления стропил к мауэрлату зависит от их типа. Наслонная конструкция заставляет мауэрлат работать на срез, в то время, как висячие фермы – на сжатие, направление которого совпадает с ориентацией несущих стен.
Установка затяжки
Монтаж двускатной кровли требует установки стропильной системы наслонного или висячего типа. Чтобы смонтировать жесткую висячую стропильную ферму, не передающую распорные нагрузки на стены, требуется правильно выполнить узлы крепления горизонтальных перемычек – затяжек и ригелей .
В зависимости от того, какая была выбрана конструкция крыши, затяжка может монтироваться у основания стропил и выполнять функцию балки перекрытия. Стропильную ферму, которая крепится к мауэрлату, для придания жесткости оснащают ригелем – перемычкой, расположенной ближе к коньку. В мансардных крышах ригели служат основой для обшивки потолка.
Узел соединения при установке затяжки рекомендуется выполнять методом «врубки в стропило полусковороднем» с использованием крепежного винта. Данный способ монтажа требует точной подгонки элементов, так как при больших зазорах, в местах сопряжения, узел крепления под нагрузкой может разрушиться .
Более простой способ – монтаж внахлест. В этом случае перемычка выполняется из доски либо двух досок, установленных с обеих сторон стропильной ноги. В качестве крепления используются гвозди. Узел может представлять собой и болтовое соединение, но это снизит несущую способность стропил на 20%.
Еще один вариант – установка ригеля враспор. Монтаж узла такого типа стал возможен после изобретения гвоздевых пластин. Конструкция способна выдержать высокие нагрузки – надежность обеспечивается за счет плотного примыкания деталей и прочной фиксации с двух сторон благодаря большому количеству зубьев на пластине.
Сечение бруса или доски для изготовления распорного ригеля должно совпадать с сечением стропила.
Мауэрлат: узлы крепления стропильных ног
Опирание деревянных стропил на мауэрлат может выполняться по двум технологиям :
- жесткое крепление к мауэрлату;
- скользящее крепление к мауэрлату.
При жестком креплении полностью исключаются любые виды смещения стропильной ноги, которая упирается в мауэрлат (изгибы, сдвиги, кручение). С этой целью при монтаже стропильной системы кровли установка стропил может выполняться с применением подшивного бруска, который предотвращает соскальзывание стропильной ноги в месте опирания. Боковые сдвиги при этом методе соединения исключаются благодаря установке металлических уголков.
Во втором варианте жесткого крепления стропильной ноги на мауэрлат необходимо выполнить запил (седло) в нижней части стропильного бруса или доски. Плоскость опирания должна быть горизонтальной, для этого запил в стропилах производится под углом, соответствующим наклону ската. Для фиксации узла с обеих сторон стропила под углом вбивается по гвоздю (внутри мауэрлата они должны быть скрещенными), сверху вертикально через стропило в мауэрлат вбивается третий гвоздь.
Скользящее крепление обычно используется при возведении стропильной системы на доме из бруса или бревна. Основанием для опирания стропильных ног в этом случае служит не мауэрлат, а верхний венец сруба. Чтобы избежать деформации крыши при усадке дома, необходимо выполнить узел с определенной степенью свободы для стропильной ноги. Нередко с этой целью используется специальный крепежный элемент из металла – скользящая опора («салазки»). Его верхняя часть представляет собой петлю, которая смещается по направляющей, закрепленной на стропильной ноге, при изменении геометрии сруба.
Используются и другие методы монтажа скользящего узла. В стропильной ноге выполняется запил, балка устанавливается срезом на верхний венец, после чего закрепляется одним из способов :
- посредством одного вертикально забитого гвоздя;
- с помощью забитых с двух сторон гвоздей, скрещивающихся в мауэрлате;
- посредством скобы;
- выполнив единичную фиксацию стальными крепежными пластинами.
Такой метод крепления оставляет возможность элементам системы смещаться друг относительно друга при изменении геометрии строительных конструкций.
Коньковые соединения
Устройство стропильной системы кровли с двумя скатами подразумевает наличие в верхней части крыши горизонтального ребра, образованного в результате примыкания скатов – конька. Коньковый узел может выполняться несколькими способами, выбор зависит от типа стропильной системы и особенностей самого здания.
Наслонная конструкция подразумевает крепление стропильных ног на коньковый прогон – горизонтальную балку, расположенную на стойках параллельно длинным стенам дома. Верхние концы стропильных ног следует запилить под углом, соответствующим углу наклона скатов. Примыкания срезанных торцов стропил к коньку должны быть максимально плотными. В качестве крепежных элементов используются гвозди. Наслонные стропила применяются, если есть возможность установить на внутренней стене или столбчатых опорах стойки для крепления конькового прогона. Кроме того, стены должны быть оснащены мауэрлатом для опирания стропил.
Сборка стропильной фермы висячего типа требует соединить верхние концы пары стропильных ног. Для этого торец каждого из стропил подрезается под углом, равным углу наклона крыши, балки соединяются плоскостями срезов - требуется обеспечить плотность их примыкания. Фиксируются при помощи двух гвоздей, забитых под углом в верхние плоскости стропил. Затем с каждой стороны прибивается по деревянной накладке или металлической пластине, которые закрывают место стыка.
Чтобы обеспечить коньку необходимую прочность, может выполняться врубка в полдерева: в этом случае вместо плоскости сопряжения соединения встык, стропила соединяются уступом. Далее сверлится сквозное отверстие под шпильку или болт диаметром 12 или 14 мм, для крепления используются гайки с широкими шайбами.
Если на стене сруба предстоит установить скользящие опоры или создать примыкания (сопряжения стропила с мауэрлатом) с некоторой степенью свободы, коньку следует уделить особое внимание . Рекомендуется выполнить подвижный узел соединения, чтобы крыша не деформировалась при неравномерной усадке сооружения. С этой целью концы стропил соединяются металлическим пластинчатым шарниром.
Узлы стропильной системы вальмовой крыши
Особенностью вальмовой кровли является форма ее скатов: длинные скаты имеют трапециевидную форму, торцевые скаты (вальмы) – треугольную. Монтаж такой стропильной системы требует установки диагональных (накосных) стропильных ног, которые формируют треугольные скаты. Принцип крепления диагональных стропил в верхней части зависит от особенности конструкций основной части крыши. Она может быть сформирована из стропильных ферм висячего типа, либо представлять собой каркас с коньковым прогоном и наслонными стропилами, прикрепленными к мауэрлату.
Если наслонные стропильные ноги трапециевидных скатов опираются на коньковый брус (прогон), то накосные стропила требуется опереть на консоли конькового прогона. Выпуски консоли за подстропильную раму должны составлять 100-150 мм. Нижней частью диагональные стропильные ноги крепятся к мауэрлату или балке, закрепленной на стене.
Если накосные стропила необходимо опереть на крайнюю висячую ферму, то принцип создания узла крепления зависит от сечения боковых стропильных ног. Шпренгель со стойкой монтируется в случае, если стропильные ноги выполнены из доски. На шпренгель опираются диагональные стропила. В ситуации, когда для изготовления стропильных ног был использован брус, накосные стропила можно крепить к прибоине - доске толщиной от 5 мм, закрепленной на стропильной ферме.
На накосных стропилах выполняется запил под углом, соответствующим углу наклона вальмового ската, чтобы обеспечить плотное соединение со шпренгелем или прибоиной. Для прочности гвоздевого соединения дополнительно могут применяться хомуты и проволочные скрутки.
Укороченные стропильные ноги (нарожники) верхней частью опираются на накосное стропило, нижней крепятся к мауэрлату на стене. Узел крепления к диагональной балке может выполняться :
- методом запила с гвоздевым креплением;
- посредством гнездового соединения;
- с помощью крепления брусков сечением 50х50 мм с обеих сторон и по всей длине диагональных стропил и нарожников.
Вспомогательные элементы
Для усиления жесткости и надежности стропильных конструкций нередко требуется установка подкоса, дополнительного прогона или опорных стоек. Прогоны для наслонных стропил позволяют обеспечить стропильной ноге дополнительную точку опоры. Прогон представляет собой горизонтальную балку, закрепленную на вертикальных стойках, расположенную параллельно коньку. Узел крепления выполняется с помощью металлических угловых пластин либо внутреннего металлического стержня и внешней прямой скобы.
Подкосы деревянных стропил позволяют уменьшить пролет стропильных ног (включая накосные стропила). Угол наклона подкоса к горизонтальной плоскости должен составлять не менее 45°. Если стропило изготовлено из бревна или бруса, выполняется врубка подкоса с установкой стального нагеля под углом 90° к площадке примыкания, либо стык снаружи закрывается пластиной.
При необходимости усилить каркас крыши требуется установка подкоса под каждую стойку, на которую опирается наслонное стропило. При этом все подкосы одного ската упираются в общий лежень. Для крепления используются скобы.
Особого внимания требуют подкосы крайних пролетов, на которые воздействует максимальная снеговая и ветровая нагрузка. Узлы крепления при монтаже подкоса к стойке или прогону выполняются с использованием накладок и болтов.
Скатная крыша дома состоит из большого количества деталей, каждая из которых соединяется с другими особым способом. Такое соединение называется узлом кровли. В этой статье будем говорить именно об узлах соединения, как это проводят, какие технологии используют, какие крепежные изделия применяют.
Основные части кровельной конструкции
Перед тем как непосредственно перейти к разбору темы статьи, необходимо обозначить, из каких элементов (деталей) состоит кровельная конструкция. Перечислим все основные детали и обозначим их назначение.
Мауэрлат . Это брус, который укладывают на стены дома, расположенных по периметру постройки. Назначение мауэрлата – равномерно распределить нагрузки, исходящие со стороны стропильной системы. Ведь если мауэрлата не будет, то каждая стропила будет давить на стену точечно. И именно в этом месте произойдет разрушение стеновой конструкции.
Стропильные ноги . Изготавливают их или из досок толщиною не меньше 50 мм, или из брусов. Стропила являются основой крыши, именно они формируют скаты и несут на себе все нагрузки, действующие на кровельную конструкцию.
Коньковый прогон . Это самый верхний брус, установленный горизонтально. Его назначение – поддерживать верхние концы стропильных ног. Именно он формирует конек крыши.
Это три основных элемента крыши, о которых и пойдет дальше речь. Конечно, это не все детали кровли, и нельзя говорить о том, что другие менее важные. Просто эти три элемента формируют саму конструкцию. Единственное надо добавить, что в некоторых конструкциях крыш отсутствует коньковый прогон. Просто стропила верхними концами упираются друг в друга. Такой тип стропил называют висячими, а с коньковым прогоном наслонными.
Чтобы кровельная конструкция была максимально надежной , необходимо чтобы узлы крыши были правильно соединены. При этом обязательно учитывают силу действующих нагрузок и их направление.
Как соединять элементы кровельной конструкции
Еще совсем недавно соединение узлов деревянной кровли проводили с помощью врубок. То есть подрезали элементы кровельной конструкции, чтобы соединить их по одной достаточно широкой плоскости. Поэтому, чтобы детали крыши не снижали своих прочностных характеристик, а также несущей способности, их подбирали с достаточно большим сечением. А это не экономно. То есть чем больше сечение пиломатериала, тем дороже он стоит.
Сегодня технологии крепления узлов и деталей кровельной конструкции кардинально изменились. Для этого используют болты, нагели или металлические перфорированные профили. Последние изготавливают из оцинкованной стали, что дает возможность эксплуатировать крепежные изделия долгое время без потери их качества. При этом производители предлагают достаточно широкий их ассортимент для каждого вида узла. На фото ниже показаны некоторые из этих крепежей.
Необходимо отметить, что перфорированные профили постепенно вытеснили все остальные виды крепежей за счет прочности, надежности и простоты проведения крепежных операций. Ведь для этого надо просто профиль установить по требуемому месту и закрепить к разным деталям саморезами по дереву или ершовыми гвоздями.
Давайте теперь рассмотрим, как надо крепить детали кровельной конструкции между собой. В принципе, здесь два вида соединения: мауэрлат-стропила, стропила-коньковый прогон. Остальные детали соединяются параллельно этим стыкам. О них будет также рассказывать.
Соединение мауэрлата и стропил
Вариантов крепления на самом деле огромное количество, начиная обычными гвоздями, заканчивая перфорированными профилями. К примеру, на фото ниже показан вариант, где в качестве крепежа используется обычная проволока. То есть в самой стропиле делают сквозное отверстие, куда вставляют проволоку диаметром 6 мм. Делают отверстие и в мауэрлате или в балке перекрытии.
Затем концы проволоки просовывают в это отверстие и делают скрутку, прижимая стропильную ногу к мауэрлату. Соединение на самом деле прочное и надежное, но процесс трудоемок.
Вместо проволоки можно использовать металлическую ленту толщиною 3 мм. Ею просто оборачивают два соединяемых элемента и через полосу крепят к ними саморезами, чаще гвоздями. В последнем случае нет необходимости высверливать сквозные отверстия в металле. Обратите внимание , что на нижнем фото крепление проведено к армированному поясу анкером, что увеличивает прочность и надежность соединения.
На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу расчета и проведения кровельных работ любой сложности под ключ . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».
Следующий вид крепления – перфорированный уголок из оцинкованной стали. Самый удобный вариант, но максимально надежный. Для этого уголок просто устанавливают так, чтобы он своими монтажными полочками плотно прижимался к плоскости мауэрлата и стропильной ноги. Крепление проводят саморезами или гвоздями.
Крепить уголки можно не только саморезами или ершовыми гвоздями. Есть другой более надежный вариант, где используют болты. Правда, под них придется сделать отверстия, что увеличивает затратное время на проведение этого вида работ. Но в данном случае качество превыше всего. На фото ниже как раз такой вариант крепления показан. Обратите внимание, что к мауэрлату уголок крепится саморезами, а к стропильной ноге болтом. При этом один болт используется для соединения двух уголок, расположенных на противоположных торцах стропилы.
И еще один вариант крепления – на ползун . Это специального вида крепежный элемент, состоящий из двух частей. Одна крепится к мауэрлату, вторая к стропильной ноге. При этом обе части между собой соединяются не намертво. Это сделано специально для того, чтобы стропилы могли относительно мауэрлата смещаться при температурном расширении пиломатериала. А значит, будут отсутствовать нагрузки, которые действуют на стык двух деталей крыши. На фото ниже этот вариант соединения показан.
На нашем сайте Вы можете ознакомиться с самыми популярными проектами домов комбинированного типа от строительных компаний, представленных на выставке домов Малоэтажная Страна.
Соединение стропил с коньковым прогоном
Второй основной узел деревянной крыши – стык между стропильной ногой и коньковым брусом . На самом деле коньковый узел стропильной крыши очень сложен, потому что на нем стыкуются две стропильные ноги и брус. При этом все элементы располагаются в разных плоскостях, имеется в виду стропила и брус. А значит, для их соединения придется использовать не один крепежный элемент.
Для соединения стропил между собой применяют перфорированную пластину . Их две, установленные с разных сторон стропильных ног для увеличения прочности и надежности.
Перфорированные уголки, соединяющие стропила с мауэрлатом. Их четыре по две на каждую стропильную ногу, установленных с разных сторон.
Необходимо отметить, что крепления можно проводить не только саморезами или гвоздями. Нередко мастера используют болты для соединения парных крепежных элементов.
Обратите внимание на другой вид крепления. Здесь используют только уголки. Этот вариант применяют, если в качестве конькового бруса устанавливают доску толщиною 50 мм.
Еще один интересный вариант крепления стропильных ног к коньковому пролету, для чего используют специальные перфорированные профили сложной формы . По сути, это кронштейны, в которые вставляется стропильная нога. Кронштейн не только скрепляет детали между собой, он поддерживает стропилу, снижая нагрузки на ее конец.
Строительные компании, представленные на выставке, регулярно проводят акции для своих клиентов, помогающие существенно сэкономить. На нашем сайте Вы можете найти . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».
Обратите внимание на все вышеперечисленные варианты соединения стропил между собой. В них четко видно, что торцы стропильных ног стыкуются плотно друг к другу, для чего их приходится подпиливать под определенным углом. Можно обойтись без подпиливания, если использовать сложный крепежный замок, состоящих из нескольких пластин, которые соединяются между собой болтами. На фото ниже этот вариант соединения хорошо виден.
Соединение висячих стропил
Стропильная система этого вида отличается от наслонной тем, что в ней нет конькового прогона . То есть стропильные ноги в верхней части (коньковой) упираются друг в друга. Для того чтобы они не разъехались в разные стороны, стропила между собой соединяют горизонтальной затяжкой. Последняя – это доска, расположенная на любом расстоянии по высоте: сверху, снизу или посередине.
Необходимо отметить, что висячие стропила на крыше по отдельности не собираются. Из них на земле собирают фермы, которые в готовом виде устанавливают на крышу дома. При этом все элементы фермы между собой соединяют перфорированными пластинами.
Видео описание
В видео мастер рассказывает, как надо собирать стропильную ферму, используя перфорированные пластины и гвозди:
Другие виды узлов
Как было сказано выше, деталей в кровельной конструкции много. Поэтому расскажем и покажем еще несколько немаловажных узлов соединения.
Если пролет дома больше 6 м, то под каждую стропилу устанавливают стойку, которая сама должна упираться или в бетонное основание, или в балку перекрытия. При этом соединение стойки со стропильной ногой проводят обычными досками, как показано на фото ниже. Хотя можно использовать перфорированные металлические пластины.
Под коньковый брус также устанавливают вертикальные опорные стойки , которые крепят между собой перфорированными пластинами. Но в некоторых кровельных конструкциях используют совершенно другой подход к решению установки конькового прогона. Под брус монтируют укосины из брусков, которые закрепляют к коньку специальными крепежными элементами, изготовленными из металла. На фото ниже показан один из вариантов такого типа крепежа.
Очень часто при сооружении стропильной системы возникает необходимость удлинить сами стропила. Сделать это несложно, при этом мастера используют несколько технологий, где применяют различные дополнительные крепежные элементы.
Видео описание
В видео показано один из вариантов удлинения стропил:
Кровельные конструкции – это несколько разновидностей их форм. Практически во всех моделях присутствуют большое количество одинаковых элементов. Но есть среди них одна конструкция, которая от других отличается значительно. Это шатровая крыша . Отличительная ее особенность – стропила соединяются верхними краями в одну точку, которая называется коньковым узлом.
Так вот, чтобы соединить стропильные ноги между собой, необходимо опора, к которой они и крепятся. Существует несколько способов, обеспечивающих высокую надежность узла. На фото ниже показан один из них, в котором используются крепежные перфорированные металлические профили П-образной формы.
Заключение по теме
На самом деле нами рассмотрена всего лишь небольшая часть соединительных узлов крепления стропильной системы кровли. Но даже на их примере становится понятно многообразие деталей и узлов. То есть кровельная конструкция – система сложная, состоящая из большого количества разных элементов и деталей, которые соединяются между собой по-разному.
12 декабря, 2017Специализация: отделка фасадов, внутренняя отделка, строительство дач, гаражей. Опыт любителя-огородника и садовода. Также имеется опыт ремонта автомобилей и мотоциклов. Хобби: игра ни гитаре и много чего еще, на что не хватает времени:)
Любая крыша ежедневно подвергается различным нагрузкам, так как на нее действует ветер, осадки, а также она удерживает кровельное покрытие. Чтобы со всеми этими нагрузками крыша могла справляться в течении многих десятков лет, ее необходимо правильно сконструировать. Поэтому, всем желающим заняться строительством самостоятельно, рекомендую разобраться какие детали и узлы стропильной системы существуют, и какую функцию они выполняют.
Элементы каркаса
Все детали стропильных систем условно можно поделить на два типа:
- Основные. Эти детали формируют каркас кровли, именуемый стропильной системой. Без них не обходится ни одна кровля;
- Дополнительные. К этой группе относятся элементы, которые у одних типов крыш могут присутствовать, а другие обходятся без них. Задачей дополнительных элементов является повышение жесткости и прочность каркаса.
Основные узлы
Итак, к основным узлам и деталям стропильной системы относятся следующие элементы:
- Мауэрлат . Это, можно сказать, основа всех кровельных систем, так как на мауэрлат опираются стропильные ноги. Конструкция его предельно простая, по сути, это обычный брус (бревно в бревенчатых домах), уложенный по периметру стен. Его задача заключается в том, чтобы равномерно распределить нагрузку от крыши на стены строения.
Надо сказать, что у двускатной крыши мауэрлат может располагаться не по периметру, а только на боковых стенах, так как на торцевых стенах располагаются фронтоны, представляющие собой продолжение стены;
- Стропильные ноги (далее СН), или просто стропила. Эти детали являются несущим элементом, образующим скат и его угол наклона. Они воспринимают на себя ветровую и снеговую нагрузку, а также вес кровельного материала, и передают на стены через мауэрлат и другие элементы.
Стропила бывают боковыми (основными), диагональными (устанавливаются на стыке скатов вальмовых крыш) и укороченными (опираются на мауэрлат диагональные стропила);
- Стропильные фермы. Их образуют парные (ответные) стропильные ноги. Надо сказать, что стропильные фермы присутствуют у всех скатных крыш кроме односкатных, так как они не имеют ответных стропил;
- Коньковый узел. Является вершиной стропильной фермы, т.е. образован стыком двух СН. Коньковый узел, как и сами фермы, отсутствует только у односкатных крыш.
Вот и все основные узлы деревянных конструкций кровли, которые их формируют.
Дополнительные
К дополнительным деталям можно отнести:
- Прогон . Это горизонтальная балка, которая связывает все СН в пределах одного ската;
- Коньковый прогон . Представляет собой такую же горизонтальную балку, как и обычный прогон, но которая проходит в коньковом узле, т.е. соединяет одновременно две ноги каждой фермы.
Надо сказать, что коньковый прогон может быть установлен несколькими способами – над стыком стропил, по центру стыка, т.е. ноги опираются на прогон, или под стропилами;
- Затяжка (ригель, схватка). Представляет собой балку, которая соединяет две ответные ноги, не давая им разъезжаться. Можно сказать, что затяжка снимает распорную нагрузку с несущих стен;
- Опоры. Могут подпирать стропила, все виды прогонов или затяжки. Опоры передают нагрузку на внутренние стены здания, колонны либо перекрытия;
- Подкосы (подстропильные ноги). Представляют собой наклонные опоры, на которые возлагается та же функция, что и на вертикальные стойки. Единственное, подпирают они только ноги, т.е. являются одним из элементов деревянных ферм. Подстропильные ноги передают нагрузку на несущие элементы здания, либо на перекрытие;
- Кобылки. Эти элементы образуют свес ската в том случае, если СН не выходят за пределы стен. По сути, они удлиняют СН, т.е. являются их продолжением.
Вот и все элементы, из которых состоят каркасы скатных крыш.
Несколько слов о видах систем
Итак, с узлами мы разобрались, теперь давайте рассмотрим основные виды стропильных конструкций. Их существует несколько:
- Односкатные . Как я уже говорил, эти конструкции не имеют ферм. Угол ската образуется за счет разной высоты стен, на которые укладываются СН, или за счет прогона, который укладывается на стойки, установленные на одной из стен;
- Двускатныенаслонные . Наслонными стропилами называются стропила, которые подпираются стойками или подкосами, передающими нагрузку на внутренние несущие элементы здания. Каркас таких конструкций образован только фермами, т.е. они не имеют диагональных ног.
- Двускатные висячие . Висячие стропила от наслонных отличаются тем, что они передают всю нагрузку от крыши только на наружные стены;
- Вальмовые . В отличие от двускатных, на торцах вместо вертикальных фронтонов имеют наклонные вальмы, т.е. торцевые скаты. Как я уже говорил, вальмы образуют диагональные и короткие ноги;
- Ломаные. Представляют собой двускатную конструкцию, каждая СН которой разделена на две части и располагается под разным углом. Коньковые, т.е. верхние ноги образуют пологий скат, а нижние – крутой. Такая конструкция позволяет увеличить чердачное пространство, в результате чего оно может использоваться как дополнительный этаж.
Типовые ломаные (мансардные) системы имеют стойки, на которые опираются верхние и нижние СН. Ответные стойки связаны между собой затяжками (чердачными балками перекрытия).
Существуют еще полумансардные конструкции, которые по сути, являются обычными висячими системами двухскатной крыши. Единственное, их крепление с мауэрлатом обычно делают скользящим (подвижным), что позволяет увеличить прогиб СН, и тем самым снизить распорную нагрузку на стены.
Несмотря на то, что конструкции и у всех вышеперечисленных систем разные, состоят они из одних и тех же деталей, с которыми мы уже ознакомились.
Напоследок о креплениях
Напоследок предлагаю рассмотреть как осуществляются соединения основных узлов таких как:
- Стропило/мауэрлат;
- Коньковый узел.
Остальные детали особого внимания не заслуживают, так как их состыковка чаще всего происходит путем запила места сопряжения (для увеличения площади прилегания деталей) и накладки стальных пластик/уголков, которые фиксируются шурупами. Иногда крепежные элементы даже не используются, т.е. детали крепятся друг к другу шурупами без каких-либо накладок.
Соединение стропила и мауэрлата
Узел крепления ноги и мауэрлата может быть выполнен несколькими способами:
- При помощи пазов . В этом случае под мауэрлат выпиливаются пазы, в которые вставляется СН. Затем она дополнительно крепится к мауэрлату с двух сторон стальным уголком;
- Зубом и шипом . Такой способ обычно применяют для крепления СН к затяжке. Принцип его основан на том, что в торце запиленной СН выбирают шип, а в затяжке – паз. Кроме того, сама нога упирается в так называемый зуб, т.е. выступ в затяжке, которые принимает на себя распорную нагрузку.
Надо сказать, что в последнее время крепление типа зуб с шипом применяется редко, так как гораздо проще использовать специальные крепежные элементы, те же уголки и пластины;
- Путем запила . В этом случае СН запиливается так, чтобы на стыке с мауэрлатом образовался прямой угол, в результате чего стропило не только ложится на брус, но и упирается в его боковую поверхность, передавая таким образом распорную нагрузку. Надо сказать, что вместо запила можно закрепить брусок, как показано на схеме ниже.
Соединение стропила и конькового прогона
Соединение СН и прогона может быть выполнено следующим образом:
- При помощи паза. В СН выполняются два ответных запила, в результате чего после стыка стропил образуется паз под коньковый прогон;
- Жестким защемлением. Принцип основан на том, что под прогоном и над ним устанавливаются затяжки;
- Путем запила. Это наиболее простой и распространенный способ, принцип которого основан на запиливании СН для максимального прилегания к балке. При этом фиксация осуществляется стальным уголком.
Вот, пожалуй, и все основные нюансы сборки стропильных систем.
Вывод
Мы с вами выяснили из каких деталей состоят стропильные системы, каких видов они бывают и как осуществляется соединение основных их элементов. Если какие-то моменты я упустил или что-то вам непонятно – пишите комментарии, и я с радостью отвечу на ваши вопросы.
12 декабря 2017г.Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!
