Как крепить стропила к балкам перекрытия

Устройство крыши и назначение основных элементов

Основные понятия

Принцип устройства двускатной крыши понятен уже из названия. Ее характеризует наличие двух скатов кровли, в подавляющем числе случаев являющихся симметричными относительно линии конька. С обеих торцевых сторон расположены треугольные фронтоны.

Именно эта схема отличается относительной простотой расчета и монтажа. Она чрезвычайно надежна (при правильном строительстве), обеспечивает равномерное распределение нагрузок на стены здания, обладая при этом отменным эксплуатационным запасом прочности. Вместе с тем, смотрится такая крыша, даже безо всяких изысков, очень симпатично, подходит для практически всех типов кровельного покрытия, а ее скатам могут придаваться любые углы крутизны (естественно, в разумных пределах).

Видимым недостатком такой крыши является наличие «глухих» зон в чердачном помещении, в нижней части скатов.

Иногда архитекторы стараются внести некоторое разнообразие в конструкцию двускатных крыш. Так, например, одним из приемов является создание подчеркнутой асимметрии скатов, причём, как по их крутизне, так и по длине от конька до карнизного свеса.

крепления для стропил

Подобный подход открывает дополнительные возможности полезного использования чердачного помещения. Правда, самостоятельно правильно спроектировать и смонтировать такую двускатную крышу для неподготовленного человека – задача из разряда практически невыполнимых, поэтому в нашей статье такая конструкция рассматриваться далее не будет.

С определённой долей условности к двускатным относят крыши с ломаными плоскостями скатов.

Впрочем, и такие конструкции имеют особенности в проектировании и проведении монтажа. Стропильные системы подобного типа заслуживают отдельного подробного рассмотрения.

Сразу оговоримся, что данная схема, безусловно, не может отразить всего возможного разнообразия конструкций стропильных систем, но основные детали и узлы на ней показаны достаточно понятно.

1 – мауэрлат. Это доска или брус, которые жестко крепятся по верхнему торцу внешних несущих стен здания. Его предназначение – равномерное распределение нагрузки от всей системы крыши на стены дома, создание условий для надежного крепления стропильных ног в их нижней точке опоры.

2 – стропильные ноги, устанавливаемые попарно. Они становятся основными несущими деталями всей системы крыши – именно стропила задают крутизну скатов, будут основой для крепления обрешетки, кровельного покрытия, а если крыша планируется утеплённой – то еще и всего термоизоляционного «пирога».

Для изготовления стропильных ног применяются качественные доски или брус, можно использовать и кругляк. Про сечение пиломатериала, которое будет достаточным для гарантированного выдерживания всех возможных нагрузок – будет рассказано ниже.

Стропила могут заканчиваться на мауэрлате, но чаще выходят за пределы периметра стен дома, формируя карнизный свес. Впрочем, для этого могут применяться и более легкие детали – так называемые «кобылки», которыми наращивают стропильные ноги на необходимую ширину свеса.

3 – коньковый прогон. Это может быть брус, доска или даже составная конструкция. Прогон проходит по всей линии конька и служит для надежного соединения верхних точек парных стропильных ног, связи всех стропильных пар с целью придания общей жесткости всей конструкции крыши. В различных вариантах крыш этот прогон может жёстко опираться на стойки, либо увязываться только с узлом соединения стропильных ног.

4 – затяжки (схватки, ригели). Горизонтальные детали усиления системы, дополнительно связывающие парные стропильные ноги между собой. Может применяться несколько затяжек, расположенных на разной высоте.

5 – балки перекрытия, которые будут служить основой для монтажа пола в чердачном помещении и потолка со стороны комнаты.

6 – а эта балка одновременно выполняет роль лежня. Это брус, проходящий по всей длине крыши, который является опорой для установки дополнительных деталей усиления стропильной системы.  Лежень может устанавливаться так, как показано на рисунке (по типу балки перекрытия), либо жестко укладываться на капитальную перегородку внутри здания.

7 – стойки (бабки) – дополнительные вертикальные опоры стропильных ног, предотвращающие их прогиб под действием внешних нагрузок. Стойки вверху могут упираться в сами стропила, либо в дополнительный прогон, продольно связывающий стропильные ноги на определённой высоте.

8 – подкосы. Нередко при большой длине стропильных ног их несущей способности недостаточно, и усиление только стойками не обеспечивает необходимую прочность. В этих случаях применяются диагональные усиливающие элементы, опирающиеся снизу на лежень, создающие дополнительную точку опоры для стропила. Количество подкосов и место их установки могут варьироваться в крышах различной степени сложности.

Двускатные крыши можно разделить на два типа конструкций – с наслонными и висячими стропилами. Кроме того, широко применяются комбинированные системы, в которых объединены оба принципа построения. В чем же принципиальная разница?

Крыша служит для защиты здания от негативного воздействия окружающей среды. К основным частям относятся:

• мауэрлат;
• стропила;
• прогон;
• стойки и балки;
• соединительные узлы.

Каждая часть выполняет конкретную задачу и является обязательным элементом конструкции крыши.

Мауэрлат

Любая конструкция крыши с коньком оснащена стропильным каркасом, точками опоры выбираются стены сооружения. К таким системам относятся вальмовая, двускатная, многощипцовая разновидности. В зимнее время нагрузка на конструкцию увеличивается в несколько раз. Для повышения надежности и предотвращения разрушения стен используется мауэрлат – обвязка верхней поверхности стен крупным брусом.

Она изготавливается из материала стропильной системы, причем важно обеспечить неразрывность каркасного элемента. Элемент укрепляет кровлю при повышенной парусности. В каркасных зданиях либо бревенчатых срубах эта конструктивная часть может отсутствовать, её роль играет верхний венец. Крепление стропильной ноги к поверхности мауэрлата выполняется по специальной методике.

Стропила

Стропильный каркас включает опорные элементы, изготовленные из металла либо дерева. Главным компонентом выступают стропильные опоры, это наклоненные балки, которые соединяются по парам на протяжении всего ската, формируя своеобразный конек. Стропила разделяются на два типа:

• Наслонные. Являются опорами и фиксируются на мауэрлат и прогон. Целесообразно применять их в постройках с одной и несколькими несущими стенами. Нагрузка уменьшается благодаря применению вспомогательных опор.
• Висячие. Отличаются наличием одной точки опоры, расположенной в месте закрепления. Используются компенсирующие приспособления горизонтального типа, например, схватки, ригели, затяжки.

Прогон

Прогонные опоры делятся на коньковые и боковые. Первые представляют собой брус, закрепленный горизонтально, он соединяет стропила в верхней области. Вторые фиксируются в центре стропильных ног для каждого ската кровли. Прогоны крепятся к опорам на расстоянии 5 метров от конька, между ними располагают распирающие опоры. При удлинении стропила стык делают над прогонной балкой.

Стойки расположены под прогонами конькового и бокового типа. Они поддерживают стропила. При необходимости стойку монтируют в центре ног для увеличения надежности каркаса. Устойчивость повышают подкосы, упирающиеся в лежень, он находится сверху внутренней поверхности стены.

Еще одним важным элементом является конек кровли, соединяющий два ската, к которым устанавливается обрешетка, повышающая прочность каркаса. Для организации свеса применяются кобылки, если длина стропил недостаточная. Свес уменьшает давление от атмосферных осадков на деревянный каркас.

Способы крепления стропил к поверхности мауэрлата отличаются по подвижности в диапазоне от 0 до 3. Абсолютный ноль говорит о жесткой разновидности, подвижные обозначаются третьей степенью.

Жесткие

Мауэрлат монтируется, когда нужно переместить нагрузку. Вероятность деформации необходимо свести к минимуму, чтобы не изменить распределение нагрузки на опоры. Такого результата можно достичь только за счет неподвижного соединения. Некоторые мастера создают в месте соединения запилы, что повышает прочность и снижает подвижность узлов. Запилы стыкуются с мауэрлатом.

Динамические соединения изменяют угол закрепления. Это необходимо при набухании и усушке материала, что часто происходит с древесиной. Хорошо себя зарекомендовала эта система в жилищах из сруба или натурального бруса. Дерево обязательно усаживается, это приводит к деформациям. Во избежание последствий монтируют подвижную фиксацию.

Устройство крыши и назначение основных элементов

Давайте еще раз взглянем на принципиальную схему устройства двускатной крыши, чтобы выделить те параметры, которые необходимо будет рассчитать.

Итак, в процессе расчета нам потребуется определиться со следующими величинами.

Исходные данные – это длина стороны дома по фронтонной части (выделено голубым – F), и длина дома по коньку (фиолетовый цвет – D). Предполагается, что хозяева уже заранее определились с типом кровельного покрытия – так как здесь будут определенные ограничения по крутизне скатов кровли. (угол а).

Предстоит рассчитать:

• Высоту конька над плоскостью мауэрлата (Н – зеленый цвет), или, наоборот, определиться с углом ската, отталкиваясь от запланированной высоты конька.
• Длину стропильной ноги (синий цвет – L), а при необходимости – и удлинение стропила для формирования карнизного свеса необходимой ширины (l).
• Рассчитать суммарные нагрузки, выпадающие на стропильную систему, чтобы определить оптимальное сечение пиломатериала для изготовления стропил, шаг их установки (красный цвет – S) и допустимую длину пролетов между точками опоры. Все эти параметры – тесно взаимосвязаны между собой.
• Когда на руках будут эти рассчитанные значения, уже несложно составить графическую схему, определить необходимость и оптимальное расположение элементов усиления, просчитать количество материала для их изготовления.

Цены на бензопилу

бензопила

Угол крутизны скатов может определяться хозяевами по различным критериям оценки:

• Из чисто эстетических соображений – когда «во главу угла» становится внешний вид строения. Многим нравятся крыши с высоким коньком, но при этом нельзя забывать, что на такую кровлю резко возрастает ветровая нагрузка. Да и материалов для изготовления высокой крыши пойдет неизмеримо больше. Вместе с тем, на крутых скатах почти до нуля снижается снеговая нагрузка – не исключено, что для «снежных» регионов этот параметр оценки может стать определяющим.
• Из соображений полезного использования чердачного помещения. При двускатной схеме крыши, чтобы добиться максимальной площади мансарды, приходится возводить скаты с очень большой крутизной, то есть с теми же последствиями, о которых сказано выше.

• Наконец, может быть и совершенно противоположный подход – из соображений экономии сделать конструкцию крыши с минимальной высотой в коньке. Но в этом случае придется ориентироваться на минимально допустимые углы уклона для конкретного типа кровельного покрытия. Уменьшать крутизну ниже рекомендованным производителем показателей – это «закладывать бомбу» в свою крышу, причем и из соображений ее прочности и долговечности, и с позиций гидроизоляционных качеств покрытия.

Рассчитать высоту конька над плоскостью перекрытия (мауэрлата) – несложно. В основе подавляющего большинства узлов любой кровельной системы лежит треугольник, который, в свою очередь, подчиняется строгим геометрическим (точнее – тригонометрическим) законам.

Итак, в нашем случае известна ширина крыши по фронтонной линии. Если крыша симметрична, то конек разместится ровно посередине, и для расчетов можно просто ширину F разделить на два (основание треугольника f = F/2). При несимметричных скатах придется спроецировать вершину конька на линию F, и промерить расстояния f1 и f2 от нее до края треугольника (до мауэрлата) с каждой из сторон. Естественно, что в таком случае и уклон скатов будет различным.

Н = f × tg a

Чтобы не заставлять читателя искать значения тангенсов и проводить расчеты вручную, ниже размещен калькулятор, в котором уже внесены необходимые табличные величины.

Прогон

• Металлические уголки. Имеют несколько отверстий под гвозди или саморезы. За счет использования приспособления повышается несущая способность и жесткость стропильного каркаса.
• Накладки. Перфорированные накладки из металла закрепляют элементы каркаса для предварительных пропилов в мауэрлате, благодаря чему сохраняются прочностные свойства.
• Чурки. Это бруски небольшого размера с сечением в виде квадрата, монтируется между коньковым прогоном и стропилами в виде распоров, повышают жесткость системы в несколько раз.
• Гвозди. Преимущество гвоздей заключается в простоте монтажа, ведь для этого нужен только молоток. Минусом крепежного элемента является длительность процесса фиксации, поскольку работа осуществляется вручную. Используются гвозди зазубренного типа, они показывают высокую степень закрепления с древесиной.
• Саморезы. Оцинкованные саморезы устойчивы перед коррозией и высокими механическими нагрузками. Для быстрого завинчивания используется портативный шуруповерт. Изделие быстро входит в полость дерева за счет резьбы. Недостатком крепежа является сложность демонтажа.

Самый надежный крепеж для стропил – металлические уголки. Они прочно фиксируют элементы деревянной конструкции, сохраняя необходимый угол наклона. В качестве распора между стропильной ногой и мауэрлатом выступает уголок перекрытия.

Наличие многочисленных точек крепления требует соответствующих объемов и разнообразия номенклатуры крепежных материалов.

Выполнить различные виды фиксации можно с использованием следующих метизов.

Кроме того в креплениях могут использоваться нагели (в деревянных строениях), металлические шпильки для наращивания длинны стропил и прочие варианты крепежей.

Методы крепления стропил к мауэрлату ↑

Один из основных креплений в процессе сборки каркаса крыши, это соединение стропил с мауэрлатом. За счет этих точек фиксации обеспечивается равномерное распределение нагрузок создаваемых конструкцией.

Метод крепежа подбирается зависимо от материала постройки, и конкретных ситуаций.

Второе название – крепление с вырубкой. Это наиболее распространенный метод, позволяющий создать надежный монтаж стропил на брусья мауэрлата.

Осуществляется двумя приемами, с выборкой части материала в месте крепления стропилины, либо с предварительной нашивкой подпорных брусьев. Чаще всего используется первый вариант.

Процесс выполняется поэтапно с соблюдением технологии.

Изначально готовится шаблон, по которому будет осуществляться вырубка. Однако подготовка стропил таким способом возможна, только если мауэрлат уложен точно по уровню и не имеет никаких изъянов. В противном случае придется подгонять каждую стропилину индивидуально.

Готовый шаблон нужно проверить, пройдясь вдоль балок мауэрлата прикладывая его к поверхности. Небольшие отступления в несколько миллиметров вполне допустимы и не повлияют на качество сборки стропильной системы.

Готовый шаблон прикладывается к стропилу при соблюдении одинакового расстояния вырубки от коньковой части (именно от нее, длина карниза потом будет обрезаться!).Пропилы делаются с помощью электрической пилы или же ручной ножовки. Пиление нужно осуществлять очень аккуратно не прорезая доску больше требуемой ширины. Чтобы снизить процент брака лучше выполнять резку ручными пилами, в особенности, если опыт работы с электроинструментом отсутствует.Шаблоном нужно проверить все готовые посадочные гнезда на стропилах.Если сборка стропильных ног осуществляется на крыше, то можно подавать готовые детали наверх, где их крепят к мауэрлату скобами, гвоздями или уголками.

Подобный способ применяется для монтажа стропил на небольших деревянных строениях. С использованием такого способа намного проще монтировать стропильные пары, так как о жесткой фиксации их можно сдвигать вдоль строения выбирая необходимое положение.

Для этого к стропилам гвоздями или болтами крепятся дополнительные элементы длиной 400-500 мм, на которых делается вырубка под мауэрлат. Сечение доски может соответствовать толщине стропила, но если они более тонкие, то подпорный брус можно смонтировать с обеих сторон.

Этот метод необходимо использовать при сборке стропильных систем на деревянных срубах.

Скользящий метод монтажа заключается в укладке стропил непосредственно на венцы здания, где они и закрепляются.

Но, скользящие стропила укладываются только в случае наличия в схеме каркаса конькового бруса с упором на стойки. Эти опоры в свою очередь дополнительно усиливаются подпорками – бабками.

К мауэрлату и коньковому брусу стропилины прикрепляются за счет использования уголков из оцинкованной стали, или гвоздевых пластин. Но, в первом случае элементы укладываются поверх венцов, а на коньковый брус нужно осуществить вырубку.

Уголки жестко фиксируются к мауэрлату, но за счет двухсоставной конструкции они должны обеспечить скольжение стропила (так называемая скользящая опора) с возможностью изменения углов наклона. Это и компенсирует возможные будущие подвижки всего каркаса крыши.

На коньках лучше всего для обеспечения скольжения монтировать пластинчатые шарниры.

В отличие от висячего способа наслонное крепление обеспечивается упором стропила в мауэрлат, а не укладкой его поверх бруса.

Выполняется такая фиксация следующим образом.

При наслонном креплении стропил длиной более чем 4500 мм, их нужно дополнительно усилить упорами на промежуточные опоры (прогоны, или подкосы).

Выбирая тот или иной способ крепления стропил, стоит помнить, что только достаточное количество точек крепления обеспечит прочность и жестокость конструкции. Экономия на материалах недопустима, так как и использование несоответствующих по сечению досок и брусьев. В противном случае эксплуатация такой кровли будет попросту недолговечной и опасной.

Этапы и технология возведения крыши

Крыша возводится в несколько этапов, правильность выполнения каждого из них имеет огромное значение для конечного результата, поэтому к их реализации следует подойти максимально ответственно. Процесс начинается с расчетов, он позволяет определить количество необходимого материала и сформировать дальнейший план действий.

Необходимые расчеты

Несущая система должна обладать повышенными техническими характеристиками для обеспечения высокой прочности и надежности. Помимо оптимального метода крепления, необходимо правильно выбрать шаг размещения стропильных ног. Данный параметр зависит от габаритов стропил, а точнее от сечения и расстояния между опорными точками, конструктивных особенностей крыши.

Таблица 1.

Этап заключается в подготовке стропил нужного размера и разметке шага на основании. Длина конструктивных элементов зависит от разновидности кровли и варьируется в пределах от 60 до 200 см. Важной и сложной задачей является определение правильного угла наклона.

При создании опорной системы для закрепления кровли необходимо обеспечить высокую надежность фиксации брусьев. После установки каждого крепежного элемента нужно проверять качество соединения. Для этого следует приложить усилие к мауэрлату и стропилам. Если система будет двигаться, люфтить или прогибаться, то качество конструкции на низком уровне. В этом случае заменяют крепежные элементы и дополняют систему опорными элементами.

Неопытный мастер может допустить ряд ошибок при создании стропильной системы. Для повышения ее надежности, нужно учитывать важный перечень правил:

• При использовании металлических деталей для соединения, нужно при закреплении соблюдать высокую точность. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение исключительно качественным саморезам достаточной длины от авторитетных производителей.
• При установке стропила в запилы мауэрлата, размеры проверяются несколько раз. Высокая точность позволяет плотно зафиксировать стропила в запиле (его глубина должна составлять 30-35% от толщины мауэрлата. Данное правило целесообразно соблюдать при использовании в качестве мауэрлата крупного бруска с сечением около 15×15 см. Предварительно места закрепления необходимо разметить и просчитать.
• Использовать только саморезы либо гвозди крайне не рекомендуется. Система будет иметь незначительную устойчивость перед механическими нагрузками, поэтому применяют крепежные приспособления разной конфигурации.
• Фиксацию откосов на стропила производят при помощи болтов. В этом случае обязательно используют шайбу, чтобы устранить вероятность заглубления крепления в дерево.
• При повышенной массе конструкции стропила закрепляют к мауэрлату скользящей системой.

Крепление стропила к мауэрлату выполняют по специальным схемам. От правильности этого процесса зависит надежность и технические характеристики кровли.

Установка прогона

Крыша односкатная имеет исключительно коньковый прогон, в более серьезных конструкциях монтируют боковые дополнительные прогоны. В первом случае установку производят на вертикальные опоры, закрепленные вспомогательными приспособлениями. Из обрезной доски (5 см) изготавливаются распорные элементы и устанавливаются между стойками.

После создания прогона выполняют крепление стропил. Предварительно конструкцию собирают на земле, после чего собранной поднимают и монтируют. Этот метод целесообразно применять при наличии подъемного крана и бригады строителей.

Прогоны и стропильная система – важные элементы кровли, на создание которой уходит много времени и сил. Монтаж начинается с расчета и завершается проверкой надежности, а также отделочными работами. Задача рабочего – обеспечить максимальную надежность конструкции с максимальной устойчивостью к деформациям и повреждениям. Важно использовать вспомогательные элементы, например, уголки для крепления стропил.

Несущая конструкция крыши состоит из обрешетки и стропильных ферм. Кровля представляет собой внешнюю часть общей системы. Стропильные фермы в основе имеют треугольник, такой выбор является наиболее экономичным и жестким. Формируется структура из двух стропильных ног и затяжки. Сверху ноги фиксируются к коньковому прогону, а снизу – к наружным поверхностям стен сооружения.

Такая конструкция выдерживает незначительные нагрузки, поэтому для увеличения надежности применяют дополнительные подпорки. К балкам перекрытия стропилы крепятся с использованием схваток, стоек, подкосов

Другое название обрешетки – опалубка, которая является сочетанием брусьев, уложенных перпендикулярно на стропильные ноги. Эта часть принимает нагрузку от кровли и оказывает давление на стропила, которые передают вес крыши на несущие опоры (стены). Если зазор менее 10 см, то обрешетка сплошная, если 30-40 см – разреженная.

В первом случае опалубка состоит из 2 слоев: сплошного из досок под 45 градусов и разряженного. Такая разновидность подходит для мягкой кровли, безасбестового шифера, металлочерепицы. Разряженная применяется с кровлей из стали, глиняной черепицы и асбестоцементных панелей в виде волн. Обрешеточные брусья к стропилам закрепляют гвоздями, их длина должна превышать толщину брусьев в 2 раза. На стыках обрешетку выполняют сплошной.

После обрешетки устанавливают тепло- и пароизоляцию. В качестве утеплителя выступает минеральная вата. Этот материал сохраняет тепло, не горит, не имеет вредных веществ в составе, обеспечивает воздушную циркуляцию.

Кровельные работы

Элементы кровельной системы соединяются в многослойный пирог, что обеспечивает защиту от атмосферных осадков, холода, потерь тепла, гарантирует циркуляцию воздуха и препятствует разрушающему воздействию других негативных условий. Кровельные работы разделяются на несколько этапов:

1. Расчет.
2. Выбор и покупка материалов.
3. Создание обрешетки.
4. Монтаж теплоизоляции.
5. Установка кровельного покрытия.

Крепление стропил – это важный процесс при создании крыши. На надежность конструкции оказывают влияние различные факторы, включая правильность установки стропил. Для выполнения работы необходимо обладать некоторыми знаниями и навыками. В противном случае качество системы будет незначительным.