Узлы крепления затяжки к стропильной ноге. Какими способами соединяются между собой узлы кровли

Стропильная система – каркас крыши дома, который несет на себе и равномерно распределяет вес кровельного пирога, порой доходящий до 500 кг/м2. Надежность этого своеобразного остова зависит от трех факторов: точности расчета, исходя из чего подбирается количество и сечение опорных элементов, материал, из которого он изготавливается, а также от правильности технологии крепления. Зная, как правильно крепить стропила, можно существенно увеличить несущую способность каркаса, сделав его более прочным и надежным. Ошибки в монтаже, напротив, приводят к ощутимым потерям прочности и деформациям крыши. В этой статье мы расскажем об основных видах и способах креплений, с помощью которых можно качественно установить стропила своими руками.

Стропильный каркас крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов из дерев или металла, которые придают конструкции форму, уклон, а также равномерно распределяют ее вес между несущими стенами. Его главным компонентом являются стропильные ноги, представляющие собой установленные под углом балки, которые соединяются попарно вдоль ската, образуя в верхней точке своего соединения конек. Существует две основных разновидности стропил:

• Наслонные. Наслонными стропилами называют опорные элементы, которые в конструкции крыши имеют две точки опоры – на коньковый прогон и мауэрлат. Стропильная система такого типа используется в сооружениях, имеющих внутри одну или более несущие стены, на которые можно «наслонить» стропила. Такое крепление стропил позволяет разгрузить их за счет использование дополнительных вертикальных опор.
• Висячие. Висячими называются элементы, которые имеют только одну точку опоры, располагающуюся там, где происходит крепление стропил к стене или мауэрлату. Стропильная система висячего типа испытывает нагрузку не только на изгиб, но и на распирание, поэтому она усиливается горизонтальными компенсирующими элементами (ригелями, затяжками, схватками).

Обратите внимание! В большинстве наиболее популярных стропильных систем осуществляется крепление стропил к мауэрлату. Мауэрлатом называют массивный брус или балку с сечением 150х150 мм или 200х200 мм, укладываемый вдоль несущих стен сооружения, на которые впоследствии будут опираться стропильные ноги. Он смягчает давление на стены дома, а также равномерно распределяет вес кровельного пирога. Прикрепить мауэрлат к верхнему поясу стен можно с помощью анкерных болтов или вмурованных металлических шпилек.

Основные соединительные узлы

Стропильный каркас называют системой, потому что все его элементы тесно взаимосвязаны и зафиксированы, в результате чего конструкция крыши приобретает устойчивую форму, жесткость и высокую несущую способность. Каждый соединительный узел между его частями является уязвимым местом, которое может легко деформироваться под нагрузкой, поэтому все крепления должны выполняться строго по технологии. Опытные мастера выделяют типы соединений в конструкции кровли:

1. Крепление стропил к коньковому брусу. Этот соединительный узел характерен только для наслонных стропильных систем, в которых верхней частью стропильная нога опирается на коньковый прогон, закрепленный на вертикальных стойках. Крепление стропил к нему может выполняться с помощью металлических накладок, гвоздей или скользящих креплений-ползунов.
2. Крепление стропил к мауэрлату. Наиболее важным крепежным узлом стропильного каркаса считается место соединения мауэрлатного бруса со стропильными ногами. Зафиксировать стропила на нем можно с помощью гвоздей, металлических уголков или деревянных брусков.
3. Соединение стропил между собой. Чтобы удлинить стропильные ноги, если длина ската превышает стандартную длину пиломатериалов, их собирают из нескольких элементов, соединенных между собой с помощью гвоздей, клея или металлических накладок.
4. Соединение стропильных ног с вспомогательными опорными элементами. В конструкции стропильного каркаса стропила могут соединяться с затяжкой, ригелем или подкосами для увеличения жесткости, прочности и несущей способности.

Учтите, что любые запилы, выполняемые, чтобы прикрепить стропила к балкам, мауэрлату или другим конструктивным элементам каркаса приводят к уменьшению их прочности, поэтому опытные мастера рекомендуют соединять их между собой с помощью уголков и накладок.

Способы фиксации

Решая вопрос, как крепить стропила к мауэрлату или коньковому прогону, необходимо правильно подобрать крепежную фурнитуру. Современный строительный рынок располагает огромным ассортиментом разнообразных по конструкции и размеру креплений. Главными критериями выбора крепежа являются материал, использованный для изготовления стропила, их сечение, а также вид нагрузки, которому они подвергаются. Существуют следующие способы крепления стропил:

Опытные мастера считают, что наиболее надежным способом фиксации стропил является использование металлических уголков, которые прочно соединяют деревянные элементы между собой, жестко фиксируя угол между ними. Уголок, перекрывающий стык между стропильной ногой и коньковым брусом или мауэрлатом, служит своеобразным распором между ними.

Разновидности креплений

Дерево — природный материал, который в процессе выравнивания влажности и высыхания дает значительную усадку, из-за чего линейный размеры сооружения изменяются. Именно поэтому опытные мастера рекомендуют возводить крышу для брусовых и бревенчатых домов, спустя год после постройки, когда процесс усадки переходит из активной в пассивную фазу. Если зафиксировать деревянные элементы каркаса жестко, то после высыхания крыша дома может деформироваться. Поэтому для соединения стропил используют следующие виды креплений:

Интересно, что существует несколько вариантов комбинаций подвижных и неподвижных соединительных узлов. Наиболее распространёнными являются стропильные системы с одним жестким и двумя скользящими креплениями, которые обеспечивают достаточную подвижность при высокой прочности и жесткости конструкции.

Виды крепежных элементов

Среди опытных кровельщиков не стихают споры, чем эффективнее выполнять крепление стропил к балкам перекрытия и мауэрлату. Однако, в большинстве случаев загвоздка в том, что в данных условиях практичнее использовать – гвозди или саморезы. Оба эти крепежные элемента обладают своими достоинствами и недостатками:

• Гвозди хороши тем, что для их забивания необходим только молоток, который есть в каждом хозяйстве. Однако, некоторые мастера сетуют на то, что забивать их вручную слишком долго. Стоит напомнить, что для фиксации стропил используются специальные зазубренные гвозди, которые надежно сцепляются с древесиной.
• Для сборки стропильного каркаса используют оцинкованные саморезы, которые не боятся коррозии. За счет резьбы они прочно ввинчиваются в толщу древесины, надежно фиксируя элементы между собой. Завинчивать их быстро и удобно с помощью портативного шуруповерта. Минус этого вида крепежа в том, что при демонтаже удалять саморезы из дерева долго и муторно.

Большинство опытных кровельщиков сходятся на том, что для фиксации стропильных ног лучше использовать оцинкованные ершенные гвозди, длина которых на 5-3 мм превосходит толщину пиломатериалов. Правильно подобранные крепежные элементы – залог качественной и долговременной фиксации каркаса крыши, которой будет не страшны ни механические воздействия, ни ветровая нагрузка.

Видео-инструкция

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.

Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!

В начале планировки мансардной кровли подбирается система стропил, выполняющая роль опорной конструкции. Требуемый тип стропильной системы определяется на основе разновидности крыши.

В зависимости от выбранной системы это могут быть деревянные брусья, применяемые как кровельный каркас, сдерживающий составные стройматериалы всей конструкции, или конкретные элементы, которые создают опоры, называющиеся стропильными ногами. Перед началом работ деревянные составляющие пропитываются особыми составами, которые предохраняют крышу от возгорания и гниения. От качества выполнения этой процедуры напрямую зависит долговечность кровли.

Разновидности стропильных систем и устройство их узлов

Стропильная система разделяется на два основных типа: наслонные и . Поскольку узлы соединения в каждой из систем имеют различные характеристики, определенный тип стропил подбирается, исходя из свойств предпочитаемой крыши, включая ее архитектурные особенности.

Основные факторы при выборе нужного типа системы:

• общая функциональность кровли;
• сила давления кровельных стройматериалов на конструкцию;
• распространенность и частота атмосферных осадков на территории, где располагается дом.

У висячего типа стропил отсутствуют опоры, размещающиеся в промежутках. По этой причине возникает усиленный распор, передающийся на стены строения по горизонтали. Чтобы уменьшить этот показатель, в узел опор внедряют затяжной элемент из древесины или металла, предназначенный для объединения стропильных ног. Таким образом, узлы висячих стропил приобретают форму треугольника. Затяжной элемент размещается в основании ног, он выполняет функцию перекладины (чаще всего используется в двускатных конструкциях крыши) и работает на изгиб и сжатие. От высоты затяжного элемента зависит прочность соединения с основанием опор.

Наслонный тип стропил зачастую обустраивается в строениях, где присутствует центральная опорная колонна или несущая стена. Стропила упираются конечностями в боковые стороны постройки, а центральная часть ложится на колонну или другую опору внутри дома. Такой узел конструкции рассчитан на изгибное функционирование. Наслонные опоры создают меньшую нагрузку на составные части постройки, поэтому их монтаж не такой трудоемкий, как в случае с висячими стропилами. Кроме того, он не требует больших материальных расходов.

Существуют также варианты обустройства крыши, совмещающие в себе оба типа стропил. В этом случае каждый тип чередуется, то есть зоны без несущих стен обустраиваются висячими стропилами, а области с необходимыми опорами – наслонными.

Грамотное обустройство стропильной системы

Основным фактором высокой прочности крыши в будущей постройке является грамотное обустройство всех узлов и опорных точек.

В случае наслонных стропил для мансардной кровли предполагается наличие не менее 3 опорных пунктов. Это значение может поменяться, если величина пролета превышает стандартные нормы. Например, если величина пролета не более 10 м, потребуется всего одна добавочная опора.

Узел висячих опор собирается на основе размеров пролета. На малых пролетах затяжной элемент чаще всего заменяется ригелем. При больших размерах пролета затяжные элементы провисают, а опоры идут на изгиб.

Таким образом, узлы висячего типа могут иметь следующие различия относительно размера пролета:

Рисунок 1. Схема устройства мауэрата.

1. 9 м. Опоры необходимо сдерживать при помощи деревянного бруска, устанавливающегося перпендикулярно чердачному полу. В области основания он укрепляется скобами, а затяжные элементы крепятся специальными хомутами.
2. 13 м. Крепеж осуществляется с помощью подкосов, которые верхушкой упираются в основание, а нижней частью – в перпендикулярный брус. Интервал между опорами не должен быть больше 5,5 м.
3. 17 м. Основание необходимо усилить специальными приспособлениями. Для верхушки применяется шпренгельная структура: затяжные элементы прикрепляются к двум деревянным брускам, а между ними монтируется ригель.

Методы крепления узлов

Вне зависимости от того, требуется замена существующей стропильной системы или ее возведение с нуля, необходимо соблюдать определенный свод правил при креплении ее узлов.

Прежде всего, следует избегать простейшего крепежа перекладины и основания опоры, поскольку это может оказать разрушительное влияние на всю кровельную систему.

Рисунок 2. Крепление стропильной ноги к мауэрлату.

Другими словами, от нагрузки, создаваемой стройматериалами или атмосферными осадками, концы опор соскальзывают, и стропильная система повреждается. Это приводит к ее полному обрушению. Для предотвращения такого исхода необходимо повысить надежность этих узлов. Это достигается при помощи следующих видов крепления:

• зубья в шип;
• зубья в упор;
• упор на конец перекладины.

В зависимости от уклона можно использовать один или два зуба. Чтобы повысить надежность соединения, можно создать дополнительный крепеж при помощи уголков из металла.

Узлы крепления кровельной обрешетки

Основными узлами крепления стропильной системы являются:

• балочный;
• мауэрлатный;
• коньковый.

Балочный узел крепления

Рисунок 3. Схема конькового соединения стропильной системы.

В стропильной ноге создаются зубья в шип, а в перекладине вырезается гнездо, которое соответствует вырезанным зубьям. В этом случае гнездо должно занимать не более 30% от всей толщины перекладины.

Если при постройке кровли использовались легковесные материалы, а ее уклон составляет менее 35°, основания опор размещаются так, чтобы область их упора была значительно больше балки. Этого можно достичь, применив врезку с двумя зубьями в 2 шипа, упором (с использованием шипа или без него), а также двумя шипами в замок.

Узлы системы крепятся либо метизами с металлическими уголками, либо древесными брусками, накладками и шипами.

Мауэрлатный узел крепления

Существует 2 технологии мауэрлатного крепежа опор: жесткий и скользящий (рис. 1).

В первом случае между стропилом и мауэрлатом устанавливается прочное соединение без возможности соскальзывания, прогибов и выскакивания. Это достигается при помощи размещения специальных уголков с опорным бруском. Образованный узел нужно скрепить надежной проволокой при помощи метизов. Гвозди забиваются под определенным наклоном сбоку так, чтобы в мауэрлате они находились в перекрещенном состоянии. Последний гвоздь прибивается по вертикали. Данный метод является наиболее популярным.

Во втором случае крепление осуществляется при помощи особого механизма, позволяющего определенному элементу (в данном случае стропило) передвигаться в нужном направлении(рис 2).

Для создания такого соединения потребуется выполнить врезку на опорах, а затем уложить их на мауэрлат. Как и в предыдущем случае, обе части узла закрепляются при помощи двух скрещенных гвоздей и одним вертикальным сверху. К мауэрлату доски закрепляются металлическими скобами. После этого опорное основание выпускается за стену и скрепляется при помощи пластин и салазок. Таким образом, упор идет на мауэрлат, но все составляющие стропильной системы могут передвигаться в допустимых пределах.

Данный метод чаще всего применяется при возведении кровельной системы деревянных построек (бревна, сруб), которым свойственно оседание. Стоит помнить, что при жестком креплении есть вероятность повреждения стен строения.

Коньковый узел крепления

Такой узел может быть создан двумя методами: встык и внахлест (рис. 3).

Первый метод подразумевает собой обрезку верхушки опор под таким же наклоном, что и угол крыши. Их упирают в противоположные опоры, которые также нужно подрезать. Крепление создается при помощи двух гвоздей (150 мм), забиваемых сверху под определенным углом, чтобы они соразмерно располагались внутри каждого стропила. Для повышения надежности швы между опорами скрепляются деревянными накладками или пластинами из металла.

Второй метод является самым популярным. От первого способа его отличает метод стыковки внахлест. При этом опоры соединяются не торцами, а боковыми частями, после чего их закрепляют на болты.

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.

Наслонная стропильная система – конструкция, применяемая при сооружении крыш зданий с промежуточными несущими стенами, опорными столбами или колоннами. Опирается она не только на стены снаружи, но и на внутреннюю центральную опору (в некоторых случаях – на две).

Если говорить про использование, то наслонные стропила – самые распространенные для жилых частных домов, которые, как правило, имеют внутренние стены-перегородки.

Составные элементы наслонной системы: две стропильные ноги, нижние края которых опираются и закрепляются на наружных стенах (мауэрлате), а верхние – на горизонтальном коньковом прогоне. Прогон, в свою очередь, удерживается вертикальными стойками, упертыми в промежуточную стену.

Это классическая схема устройства наслонной системы, подходящая для двухскатной крыши. С односкатной крышей прослеживаются те же правила, но с иной реализацией. Стропила, входящие в стропильную систему, укладывают с опорой на противоположные несущие стены (выходит, что только на две опоры). Внутренняя перегородка здесь не нужна. По сути, ее функцию выполняет более высокая стена.

Для повышения несущей способности стропильной конструкции, в систему внедряют подкосы. Их наличие позволяет увеличить длину перекрываемых пролетов.

Для односкатных крыш возможно применение наслонных стропил без внедрения подкосов при пролетах до 4,5 м. Наличие подкоса увеличивает эту возможную длину до 6 м. Похожая тенденция прослеживается с двухскатными крышами. Двухскатная конструкция с одной промежуточной опорой используется для пролетов до 9 м. Установка подкосов увеличивает максимальную длину пролета до 10 м. А комбинация подкосов со схваткой (горизонтальной балкой, соединяющей пару стропильных ног) – до 14 м.

Существует несколько вариантов реализации наслонных систем, среди которых различают безраспорные и распорные конструкции с дополнительными поддерживающими подкосами, схватками, подстропильными балками.

Рассмотрим основные конструкции наслонных стропил.

Безраспорные стропила без подкосов

Данный вид наслонных стропил не дает распор на внешние стены. Нивелирование распирающих нагрузок происходит, благодаря особому сочетанию креплений. Один край стропилины всегда закрепляют жестко, а второй – на скользящей опоре. Это дает отсутствие распора.

Жесткое крепление может означать, что узел закреплен, но допускается поворот балки в шарнире (одна степень свободы). Также существует жесткое защемление стропильной балки, при котором любые смещения невозможны (нулевая степень свободы).

Больше свободы дает скользящее крепление, которое позволяет стропильной ноге не только поворачиваться, но и смещаться горизонтально (две степени свободы).

Безраспорная конструкция характеризуется тем, что в ней всегда присутствует и жесткое, и скользящее крепление. Благодаря этому, под влиянием нагрузки, стропила изгибаются, не передавая распор на стены.

Варианты закрепления стропильных ног

Низ стропилины закрепляют жестко, верх – свободно (скользящая опора)

Нижний край стропилины крепят жестко к мауэрлату (одна степень свободы), путем врубки зубом. В другом случае применяют запил с фиксацией опорным бруском.

На верхнем конце стропилины делают горизонтальный пропил со скосом. Если врубка невозможна, то край стропильной ноги подшивают снизу обрезком балки и скрепляют с двух сторон монтажными пластинами. Крепление верхнего края стропилины к прогону выполняют по типу скользящей опоры. При этом противоположные стропилины укладывают на конек поочередно, без скреплений между собой. Поэтому двускатную крышу, выполненную по этой схеме можно воспринимать, как две односкатные крыши, прилегающие друг к другу.

Сложность схемы в том, что любая погрешность в реализации конькового узла, превращает безраспорную конструкцию в распорную. Поэтому данный вариант редко используют для двухскатных крыш, чаще – для односкатных.

Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко

Самая распространенная схема для частных домов.

Нижний край стропилины закрепляют к мауэрлату на ползуне (металлической скобе), благодаря чему она может сдвигаться и изгибаться под нагрузкой. Чтобы стропилина не могла “уйти” в боковом направлении, с двух сторон ее фиксируют металлическими уголками или брусками.

Верх стропильных ног закрепляют на шарнире с допуском поворота (одна степень свободы). При этом коньковые узлы наслонных стропил данного типа выполняют так: края стропилин схлестывают между собой и соединяют болтом или гвоздями. Или же стыкуют предварительно срезанные под углом концы, а затем связывают их металлическими или деревянными накладками.

Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко защемляют

Эта схема отличается от предыдущей тем, что соединение стропил в коньковом узле выполняется с жестким защемлением. Стропила скошенными торцами опирают друг в друга, а затем связывают их между собой и коньковым прогоном двумя ригелями-затяжками. Получается узел с защемлением.

Низ стропильных ног соединяют с мауэрлатом свободно, на ползуне.

Данный вариант креплений отличается повышенной несущей способностью, позволяющей применять его в регионах с повышенным уровнем снеговых осадков.

Способы повышения устойчивости безраспорных систем

Все три рассмотренные стропильные системы показывают себя, как устойчивые при неравномерных нагрузках только в случае жесткой фиксации конькового прогона. То есть, когда его концы выводят на фронтоны или подпирают дополнительными накосными стропилами.

Если же коньковый прогон опирается только на стойки, крыша может потерять устойчивость. В рассмотренных втором и третьем вариантах (низ стропильной ноги на ползуне, верх – жестко закреплен) при увеличении нагрузки на один из скатов крыша будет смещаться в сторону увеличившейся нагрузки. Первый вариант сохранит форму, но только при идеально вертикальных стойках (под прогоном).

Чтобы, несмотря на нежесткую фиксацию прогона и неравномерные нагрузки, система стропил наслонная осталась устойчивой, ее дополняют горизонтальной схваткой. Схватка – это балка, обычно с тем же сечением, что и у стропил.

Она скрепляется со стропилами гвоздями или болтами. Пересечение схваток и стоек фиксируется гвоздевым боем. Работу схватки можно охарактеризовать, как аварийную. В случае неравномерной большой нагрузки на скаты, схватка включается в работу и предохраняет систему от перекоса.

Укрепить систему с жестко закрепленным верхом и свободным низом (второй и третий варианты) можно с помощью небольшой трансформации нижнего узла. Стропильные ноги выводят за край стен. При этом само крепление остается скользящим, по типу ползуна.

Еще один вариант повышения устойчивости – жесткое крепление низа стоек, на которых удерживается горизонтальный коньковый прогон. Для этого их врубают в лежень и фиксируют к перекрытиям, например, используя накладки из досок или брусков.

Распорные стропила без подкосов

В этом случае стропила опираются на несущие стены и передают им распор. Поэтому такие системы нельзя применять для домов, стены которых выстроены из газобетона. Газобетонные блоки совершенно не противостоят изгибу и разрушаются при распорных нагрузках. А другие материалы, например, кирпич или бетонные панели, легко выдерживают такие нагрузки и не деформируются.

Распорная система стропил требует наличия жестко закрепленного мауэрлата. Причем, чтобы выдержать распор, прочность стен должна быть высокой. Или же по верху стен должен идти неразрывный железобетонный пояс.

Для распорных стропил используют те же, рассмотренные выше для безраспорных систем, варианты креплений. Но с одним нюансом: все имеющиеся скользящие крепления (ползуны) заменяют на шарнирные с возможностью поворота. Для этого к низу стропилины прибивают опорный брус или делают врубку зубом в мауэрлат. Шарнирное крепление в коньковом узле выполняют, наложив стропила друг на друга и скрепив их гвоздевым боем или болтом.

Распорная конструкция – это нечто среднее между наслонными безраспорными и висячими системами. Коньковый прогон в них еще используется, но он уже не играет значительной роли. Ведь стропила уперты нижними краями в стены, а верхними краями – друг в друга. При просадке стен или прогибе конькового прогона под собственным весом, прогон перестает работать вообще. По своей сути такие стропила становятся висячими.

Для повышения устойчивости системы в нее включается схватка, которая работает на сжатие. Она частично, хоть и в небольшой степени, снимает распор на стены. Для того, чтобы схватка сняла распор полностью, она должна соединить нижние края стропильных ног. Но тогда она станет уже не схваткой, а затяжкой.

Также уменьшает распор установка жестко зафиксированного конькового прогона.

Стропила с подкосами

Такие системы могут устраиваться как по распорным, так и по безраспорным схемам. Их отличие от уже рассмотренных вариантов состоит в наличие третьей опорной части под стропильной ногой – подкоса (подстропильной ноги).

Подкос меняет систему. Стропилина из однопролетной балки превращается в двухпролетную неразрезную. Это позволяет увеличить перекрываемый пролет, вплоть до 14 м. А также – уменьшить сечение стропил.

Подкос соединяют со стропилиной таким образом, чтобы не допустить ее смещения. Делается это следующим образом: подкос заводят под стропило и фиксируют деревянными накладками по бокам и снизу.

Наслонная система с подстропильными балками

Эта конструкция наслонных стропил подходит для построек с двумя продольными несущими стенами или промежуточными поперечными стенами. Стойки в этом случае расположены не под коньком, а под стропилами. Коньковый прогон отсутствует.

Стропильные ноги в схеме опираются на две подстропильные балки (сквозные прогоны), которые, в свою очередь, уложены вдоль скатов крыши и опираются на вертикальные стойки. Стойки закреплены к несущим промежуточным стенам через лежни.

Сквозные прогоны можно и не включать в схему. Тогда стойки придется подводить непосредственно под каждую стропилину и закреплять с затяжкой гвоздевым боем.

Сверху стропильные ноги стыкуют между собой и связывают накладками из металла или дерева с двух сторон.

Отсутствие конькового прогона автоматически означает, что стропильная система образует распор. Чтобы его нейтрализовать в безраспорном варианте системы, ниже сквозных прогонов закрепляют затяжку. При нагрузках она будет растягиваться и устранит нежелательный распор. Для сохранения устойчивости в системе используется схватка, закрепленная в нижней части сторопильных ног. Также от складывания конструкцию уберегут специальные расшивки, которые закрепляют крест-накрест между стойками.

В распорной системе схватку устанавливают выше сквозных прогонов. Тогда схватка под нагрузкой будет сжиматься и, по сути, превратится в ригель.

Установка стоек под стропильными ногами или сквозных прогонов (и отсутствие центральных стоек!) дает возможность использовать наслонные стропила данного типа для устройства просторных мансардных помещений. Другие схемы подходят только для чердачных помещений и мансард с перегородками.

Ключевые моменты монтажа наслонных стропил

Имея на руках рассчитанную схему устройства, можно приступать к монтажу стропильной системы. Установка выполняется в несколько этапов, основные из них такие:

1. По верху наружных стен укладывают мауэрлат – доску или брус. Чтобы предупредить загнивание мауэрлата, между ним и стеной прокладывают гидроизолирующий материал – рубероид, толь и т.п.

2. По верху промежуточной стены укладывают лежень, который необходим для крепления вертикальных стоек.

3. На лежне закрепляют стойки с шагом 3-6м.

4. Сверху, на стойки, устанавливают коньковый прогон.

5. Выставляют стропила с шагом 0,6-1,2 м. Снизу стропильная нога крепится к мауэрлату в соответствии с выбранной схемой креплений (на шарнире или на ползуне). Сверху стропильные ноги либо выкладывают отдельно на коньковый прогон, либо соединяют верхние края между собой, опирая на конек.

6. Если схема предусматривает, стропильные ноги соединяют горизонтальными схватками.

7. Опять же, по требованию схемы, выставляют подкосы, опорные элементы.

Выполняя работы по установке стропил нельзя допускать оплошностей. Следует помнить, что стропильная система – это каркас крыши, который должен выдерживать все возможные нагрузки. Неправильно рассчитанная или смонтированная система может запросто привести к перекосу и даже разрушению всей крыши.