Стропильная система – самый сложный и один из наиболее ответственных элементов дома, от правильности ее строительства во многом зависит комфортность и время эксплуатации строения. Расчет и проектирование стропильной системы должен делаться только опытными строителями или инженерами со специальной подготовкой.
Спроектировать деревянную стропильную систему намного сложнее, чем любые металлические конструкции. Почему? В природе не существует двух досок с абсолютно одинаковыми показателями прочности, на этот параметр влияет очень много факторов.
Металл имеет одинаковые свойства, которые зависят только от марки стали. Расчеты будут точными, ошибка минимальная. С деревом все намного сложнее. Для того чтобы минимизировать риски разрушения системы, нужно давать большой запас по прочности. Большинство решений принимается непосредственно строителями на месте после оценки состояния пиломатериалов и с учетом особенностей конструкции. Очень важен практический опыт.
Доски строительные
Есть несколько причин, по которым требуется сращивать стропила.
Важно. Нужно помнить, что прочность сращенных стропил всегда ниже, чем целых. Нужно стараться, чтобы место сращивания располагалось как можно ближе к вертикальным упорам.
Существует несколько способов сращивания, однозначно лучшего или худшего нет. Мастера принимают решения с учетом своих навыков и конкретного места размещения стыка.
Таблица. Способы сращивания стропил.
| Метод сращивания | Краткое описание технологии |
|---|---|
| Применяется на досках толщиной не менее 35 мм. Довольно сложный метод, требует практического опыта выполнения плотницких работ. По прочности соединение самое слабое из всех существующих. Преимущество – экономия пиломатериалов. Практически на стройках применяется очень редко. |
| Длина стропильных ног увеличивается с помощью накладки. Накладка может быть деревянной или металлической. Если длина двух отрезков досок недостаточна по параметрам стропильной системы, то такой способ позволяет их увеличить. Соединение встык имеет самые высокие показатели прочности на изгиб, широко применяется во время строительства различных сооружений. |
| Внахлест. Две доски фиксируются с нахлестом. Самый простой метод, по прочности занимает среднее положение. Недостаток – общая длина двух досок должна быть больше проектной длины стропильной ноги. |
В этой статье мы рассмотрим два наиболее простых и надежных метода сращивания: встык и внахлест. Косой прируб трогать нет смысла, его почти не используют из-за большого количества недостатков.
Неумелое сращивание стропил по длине может не только резко понизить их устойчивость к изгибающим нагрузкам, но и стать причиной полного разрушения конструкции. Последствия такой ситуации очень печальные. Строительные правила предусматривают определенные закономерности во время выбора размеров крепежа, мест его установки и длины накладок. Данные взяты с учетом многолетнего практического опыта.
Сращенные стропила будут намного прочнее, если для их соединения использовать не гвозди, а металлические шпильки. Инструкция поможет сделать самостоятельный расчет соединения. Достоинство метода – универсальность, с его помощью можно решать проблемы не только с удлинением стропил, но и с наращиванием иных элементов кровли. Специализированные компании выполнили черновые расчеты и собрали данные в таблицу, но в ней указываются только минимально допустимые параметры.
В частном строительстве при создании стропильной системы обычно используется пиломатериал. Железобетонные или металлические конструкции встречаются реже. Создание проекта каркаса крыши включает в себя выполнение ряда различных расчетов, позволяющих подобрать наилучшие параметры для каждого отдельного элемента стропильной системы. В ходе эксплуатации крыши стропила принимают на себя основной процент внешней нагрузки, поэтому к их прочности предъявляются повышенные требования. Зачастую будет очень полезно знать, как нарастить стропила – это поможет решить множество сложных строительных задач.
Для вычисления необходимой длины стропильной ноги нужно определиться с наклоном кровли и высчитать высоту крыши с учетом ширины дома. Висячие или наслонные стропила при небольших размерах здания могут быть выполнены из цельной доски или бруса. Если длина имеющегося в наличии пиломатериала недостаточна, необходимо выполнить сращивание для соответствия стропильной ноги заданным размерам.
От размера пролета между верхней частью стены и коньком зависит длина стропила. Сечение стропильной ноги выбирают по расчетной нагрузке и расстоянию между ногами. Когда в роли кровельного покрытия предполагается использование асбоцементного шифера либо керамической черепицы, каркас крыши рекомендуется изготавливать из пиломатериала увеличенного сечения. Какую конструкцию крыши выбрать и как сделать сращивание – стоит разбираться индивидуально.
Как правильно срастить стропила для той или иной конструкции крыши – знают далеко не все строители, поэтому любому, кто собрался возводить крышу, лучше об этом вопросе побольше узнать. Наращивание стропил производится путем соединения коротких элементов из бруса или доски. Узел стыковки, в большинстве методов наращивания, представляет собой достаточно пластичный шарнир. Однако стропило должно иметь по всей длине необходимую жесткость, поэтому стык стоит располагать в месте, где изгибающий момент практически отсутствует. Так что стык (пластичный шарнир) необходимо делать на расстоянии от опоры, составляющем 15% длины перекрываемого пролета.
Стоит учитывать, что расстояние от промежуточной стропильной опоры до мауэрлата имеет отличие от расстояния между данной опорой и коньком. Поэтому нужно использовать равнопрочную схему – следует обеспечить одинаковую прочность по всей длине, при этом создавать равный прогиб не требуется.
Важно! Особые требования в вопросе прочности предъявляются к диагональным (накоснымным) стропилам крыш вальмового и полувальмового типа. Они длиннее стропил боковых скатов и выступают в роли опоры для нарожников – стропильных ног укороченного вида.
Сращивание стропил, в случае необходимости увеличения их длины, выполняется несколькими способами:
Использования стусла позволяет отрезать концы досок четко под заданным углом, благодаря этому обеспечивается необходимая плотность стыков.
Данный метод дает возможность наращивать стропильную ногу с помощью использования специальной накладки. Чтобы правильно выполнить соединение стропил между собой требуется стыкуемые концы бруса или досок отрезать под углом 90 градусов. Это делается для предотвращения образования прогиба в месте стыка торцов стропил под нагрузкой. Срезанные торцы закрепляются металлическим крепежом либо с использованием накладок из обрезков доски, которые устанавливаются с обеих сторон соединения. Накладки должны прибиваться гвоздями. Соединение встык больше подходит для сращивания стропил из доски.
Метод «косого прируба» оптимально подходит для увеличения стропильных ног из бруса большого сечения. Эта технология носит такое название в связи с принципом подрезки составляющих. Соприкасающиеся концы досок подрезаются под определенным углом. Выполненные из бруса элементы плотно стыкуются плоскостями. Сквозное вертикальное отверстие под болт или шпильку необходимо выполнить в месте соединения. Диаметр данного отверстия должен точно соответствовать диаметру крепежа или быть меньше на 1 мм. Таким образом крепление будет плотно располагаться в древесине без вероятности возникновения люфта, способного создать нежелательную нагрузку на изгиб.
Важно! При установке болтов или шпилек следует пользоваться широкими металлическими шайбами, чтобы с течением времени крепеж не повредил древесину.
Сращивание стропил по длине можно делать и внахлест – при этом создается жесткое соединение. Данное удлинение стропил относительно просто: две доски укладываются друг на друга и соединяются с помощью гвоздей. Данный вариант крепления – самый легкий способ соединения стропил. При нем не требуется соблюдение точности подрезки элементов. Помимо гвоздей в качестве крепежа можно использовать гайки и шпильки с шайбами.
Как удлиненные стропильные ноги также используются выполненные из досок конструкции –составные и спаренные. Спаренные изготовляются из двух досок или более, соединяющихся широкими сторонами. Их сшивают друг с другом гвоздями, располагающимися в шахматном порядке. Для увеличения длины стропильной ноги доски, соединенные попарно, крепятся встык и внахлест с другой спаренной системой. Так создается равнопрочная конструкция, способная выдерживать повышенные нагрузки. Стропила из спаренных досок почти не уступают обычным изделиям из цельного бруса, их применяют при возведении накосных стропил для различных типов крыш.
Важно! При удлинении стропильной ноги сплачиваемые доски должны располагаться со сдвигом не менее одного метра. Соединить их необходимо в шахматном порядке, таким образом каждый стык закрывается цельной доской.
Составное стропило создается из трех досок. За основу берутся две доски, которые имеют одинаковую длину. Третья доска укладывается между ними, по ширине она должна соответствовать основным. Ее длина обеспечивает нужный размер стропильной доски. Оставшийся свободный промежуток между основными досками заполняют дощатыми обрезками, которые по ширине соответствуют дощечке-вкладышу. Данная конструкция прошивается гвоздями. Между основными досками дополнительная должна заходить не меньше чем на метр по длине. Она также крепится гвоздями, располагающимися в шахматном порядке. По надежности составные стропила значительно уступают спаренным конструкциям. Системы с составными стропилами с успехом применяются при создании скатных кровель, однако их нельзя использовать в роли накосных стропил для вальмовых крыш.
Для правильного монтажа удлиненных балок следует учитывать расположение стыков получившейся конструкции. Их стоит располагать недалеко от опоры, так они будут в минимальной степени подвержены нагрузкам на изгиб. С экономической точки зрения сращивать стропила – достаточно выгодный шаг, ведь это позволяет использовать унифицированные материалы для получения конструкций необходимой длины.
Для большей надежности стыковочные узлы соединяют различными скрепляющими элементами типа болтов, металлических уголков, пластин, скоб и так далее. Размеры крепежа определяют, исходя из толщины стропил. Стальные детали с готовыми отверстиями крепятся с помощью шурупов или саморезов. На данных изделиях экономить не стоит – всегда лучше купить высококачественные метизы гарантированной прочности. Также не стоит забывать, что гвозди имеют свою пластичность, они могут гнуться и растягиваться, а саморезы при давлении чаще всего просто ломаются. На сегодняшний день особой популярностью в стропильном деле пользуются ершеные гвозди.
Как удлинить стропила, зависит от нагрузок и степени ожидаемой деформации каждой конкретной стропильной конструкции. К данному вопросу стоит подходить с большой ответственностью и в случае затруднений лучше воспользоваться услугами профессионалов.
При сооружении каркаса кровли используются разные варианты соединения стропилин меж собой и с другими компонентами системы. Подбор типа соединений подчиняется от свойств системы стропил, параметров материала и желаний рабочих.
Кровельный каркас складывается из большого ряда компонентов, прочно между собой закрепленных. Но главную эксплуатационную нагрузку несут стропилины, и поэтому от надежности их крепежи на мауэрлат и соединения меж собой зависят безопасность и функциональные характеристики крыши всей конструкции.
Стропильные конструкции, висячие и наслонные, передают нагрузку от своего авторитета, веса кровельного пирога и воздействий атмосферы на несущие стены и иные конструкции. Нижние кончики стропилин опираются на опорную балку или мауэрлат, верхние попарно скрепливаются конкретно между собой или устанавливаются к коньковому прогону. Также, для жесткости системы используются добавочные опоры, ригели, подкосы и иные детали. Если необходимо повысить длину стропилин создается наращивание стропильных ног. В общем, узлы соединения стропилин можно подразделить на несколько главных групп :
Все разновидности соединения стропилин предполагают применение конкретных элементов крепежа.
соединение стропилин меж собой по длине дает возможность сделать стропильную ногу нужных размеров из имеющегося пиломатериала. Очень часто сращивание создается такими способами соединения :
Крепление встык . Для сращивания состыковываемые кончики требуется отрезать строго под угол 90°. После плотного соединения получившихся торцов, на стропилины в стыковочном месте устанавливается древесная накладка или железный крепежный компонент (пластина с зубьями). Накладки из дощечки ставятся с двух сторон и прибиваются как в шахматах гвоздками нужной длины, или крепятся саморезами.
Способ косого прируба . Подрезка концов создается под угол 45°. Срезанные кончики состыковываются, после этого в середине сверлится сквозное отверстие для болтового крепежа. Бруски стягиваются болтом диаметром 12 или 14 мм с широкой шайбой.
Крепление внахлест . Элементы из дерева ложатся с нахлестом и по всей длине сшиваются гвоздками, какие должны находится как в шахматах. В некоторых случаях используются шпильки с гайками и шайбами. Подобное соединение стропилин по длине не просит конкретного исполнения срезов торцов.
Длинную стропильную ногу можно сделать, применяя три дощечки и прокладки. В этом варианте одна из дощечек ложится между 2-мя иными с нахлестом не меньше метра и закрепляется гвоздками как в шахматах. Потом в пустой зазор между крайними дощечками ставятся и пришиваются гвоздками древесные прокладки, равные по толщине усредненной дощечке, чтоб обеспечить конструкционную жесткость.
соединение стропилин по длине с опорой на переходной прогон создается на случай, когда все стропильные ноги наращиваются на одном расстоянии от свеса кровли. Горизонтальный прогон устанавливается на стойках, какие опираются на внутреннюю несущую стенку или колонны. На случай, когда место сращивания доводится на прогон, есть возможность обеспечить нужную жесткость длинной стропильной ноги. Две части стропилины между собой соединяются скобками или иными компонентами, и дополнительно гвоздками фиксируются к прогону.
Наращенная стропильная нога обязана по всей длине иметь прочность и одинаковую жёсткость, в другом случае во время эксплуатации кровля меняет размеры.
соединение стропилин в коньке может делаться всевозможными вариантами в зависимости от типа конструкции и прочих свойств системы.
Если есть наличие конькового прогона верхняя часть ноги обрезается под угол, подходящем углу наклона ската крыши, потом ставится срезом к коньковому бруску и закрепляется гвоздками или саморезами. Для усиления системы можно применять добавочные железные накладки. В большинстве случаев создается врубка шипа стропилины в паз в коньке.
Для крепежа висячих стропилин меж собой в коньковой части применяются следующие варианты :
Строительство построек из бруска или бревна просит специального подхода к построению системы стропил. Если например дом имеет фронтоны из стенового материала, проседание постройки ощутимо будет влиять на каркасную конструкцию – его нельзя делать жёстким, чтоб избегать деформирования . соединение стропилин болтами в коньковой части в сочетании со скользящим креплением на поверхности стен обеспечюет нужную подвижность системы стропил. Также, можно применять специализированные двигающиеся коньковые крепежи из металла.
соединение стропилин с мауэрлатом бывает жёстким и скользящим. При жёстком креплении обязаны быть исключены любые смещения стропильной ноги, поворачивающие, скользящие и иные старания. Чтоб узел крепежи был твёрдым, используются два главных варианта :
Врубка (седло) на стропильной ноге не обязана быть больше 1/3 высоты дощечки, чтоб не уменьшить ее несущую способность.
Стропильная нога, упертая седлом в мауэрлат, крепится тремя гвоздками – два из них вбиваются с двух сторон под угол, а 3-ий – вертикально сверху.
Второй вариант монтажа состоит в установке на мауэрлат бруска длиной не больше метра, в который упирается часть находящаяся внизу стропильной ноги, срезанная под угол, подобающим углу наклона кровли. Чтоб убрать боковой сдвиг, с двух сторон устанавливаются специализированные уголки из металла.
Скользящие крепежи применяются на поверхности стен домов из дерева, предрасположенных к усадке. Это специализированные элементы из металла, какие предоставляют стропильной конструкции некую степень свободы в конкретном направлении.
соединение стропилин с балкой применяется например если опорой для стропильных ног работают затяжки. Нужно учитывать, что крепление создается на расстояние не меньше 40 см от края балки, чтоб обеспечить нужную конструкционная прочность под нагрузками.
В большинстве случаев создается врезка двойным или одинарным зубом, с упором или без упора. Дополнительно используется обвязка и металлический крепёж катаной проволокой с креплением ее к анкеру на поверхности стены.
Может применяться и болтовой крепеж – в этом варианте стропильная нога срезанным торцом ставится на балку, снизу какой сделан вырез. Болт обязан находится перпендикулярно верхней стороне дощечки стропилины. Тоже может использоваться соединение хомутом. И в том и другом случае в балке режется упор для стропильной ноги.
Варианты соединения стропилин с другими компонентами каркаса кровли зависят от практичных свойств этих компонентов. Ригель, объединяющий стропильные ноги сверху фермы, в большинстве случаев врезается в стропилины, если они сделаны из бруска огромный толщины. На случай применения стропильных дощечек, ригель создается из подобных же дощечек, установленных горизонтально внахлест со всех сторон стропильной ноги. Стойки и подкосы устанавливаются способом врубки.
Основой любой крыши с несколькими скатами является стропильная система. Стропильная система представляет собой конструкцию, состоящую из рядов элементов, которые должны быть надежно соединены между собой. На стропила действуют временные и постоянные нагрузки в виде кровельного материала, ветра и снегового покрова. Именно от качества крепления элементов друг с другом зависит надежность и долговечность всей кровли.
При рассмотрении технологии монтажа кровли, особое внимание следует уделить способам соединения стропил. Рассмотрим несколько основных соединительных узлов — узел соединения в коньке и узел стыкования во время наращивания.
В том случае, когда расстояние между стенами здания слишком большое и длины деревянных элементов не хватает, не стоит тратить время и деньги на приобретение новых строительных материалов. Для увеличения длины стропильных элементов можно воспользоваться способом сращивания. Такое решение позволит не только использовать имеющиеся материалы, но и получить конструкцию без увеличения ее толщины. Для увеличения длины стропил используются следующие методы: встык, внахлест, косого прируба, в три доски, с опорой на прогон.
Для выполнения данного вида сращивания стропил в месте их соединения, деревянные элементы необходимо обрезать под углом 90 о. После этого края необходимо плотно соединить друг с другом и закрепить с помощью крепежного элемента. В качестве крепежного элемента используются накладки из дерева или металла, которые фиксируются гвоздями или саморезами соответствующей длины. Накладки устанавливаются с двух сторон стропила. Саморезы и гвозди прибиваются только в шахматном порядке.
Особенностью сращивания методом внахлест является то, что нет необходимости выполнения точного среза торцевых частей стропил. Деревянные элементы накладываются один на другой. Чаще всего для закрепления стропил используются гвозди. Забиваются они по всей длине нахлеста в шахматном порядке. Также в качестве крепежного элемента могут быть использованы шпильки с гайками или шайбами.
Для сращивания методом косого прируба, концы стропила обрезаются под углом 45 о. После обрезки краев, их необходимо состыковать, и просверлить сквозное отверстие, которое необходимо для дальнейшего крепления с помощью болта. Стяжка стропильных элементов выполняется болтами с шайбами. Болты необходимо использовать диаметром 12 мм или 14 мм.
Для увеличения длины стропильной ноги, при использовании метода сращивания в три доски, потребуются доски, прокладки и крепежные элементы. Для того чтобы сделать сращивание, необходимо часть стропильной ноги уложить между двумя досками внахлест. В данном случае размер наложения элементов должен быть не менее 1 метра. Крепление деревянных элементов осуществляется путем забивания гвоздей в шахматном порядке. Промежуток между двумя досками заполняется прокладками, изготовленными из дерева.
Толщина деревянных прокладок должна быть равна толщине центральной доски. Таким образом удастся выполнить максимально жесткую стропильную ногу.
В том случае, когда все стропила наращиваются на одинаковом расстоянии относительно кровельного свеса, сращивание выполняется методом с опорой на прогон. Для этого необходимо установить горизонтальный прогон на стойках. Стойки могут опираться на внутреннюю часть несущих конструкций или же на колонны.
Соединение двух частей стропильной ноги осуществляется с помощью скоб. После этого конструкция дополнительно прибивается к прогону с применением гвоздей. Такой способ сращивания позволит добиться оптимальной жесткости стропила.
Одним из основных узлов стропильной системы является место соединения элементов в коньке. Это одна из тех частей, которая отвечает за прочность всей конструкции. Ее неправильное выполнение, как правило, влечет за собой возникновение аварийной ситуации. От крепления стропил в коньке зависит, будут ли стропильные ноги расходиться к низу под воздействием собственного веса. Для выполнения узла соединения стропил в коньке используются следующие способы: встык, на прогон, внахлест.
Для того чтобы выполнить соединение стропил в коньке встык, необходимо срезать деревянные элементы под углом, который будет соответствовать углу наклона ската. Для соединения стропил между собой необходимо использовать гвозди. Забивать гвозди следует таким образом, чтобы образовался угол. Такой способ позволит крепежному элементу проникнуть в противоположную часть деревянного бруса. Для придания конструкции большей надежности используются накладки из металла и дерева. Чтобы закрепить накладку из дерева потребуются гвозди, а накладку из металла – болты.
При выполнении данного вида соединения, упор стропильных элементов осуществляется на брус конька крыши. Соединение стропил в коньке на прогон подходит только в том случае, если расстояние между стенами большое и длина стропил превышает более 4,5 м, а также, если владелец не планирует использовать чердачное помещение по назначению или оно отсутствует вовсе. Ведь для установки конькового бруса потребуется монтаж опор.
Следует также учитывать, что данный вид соединения потребует немалого количества строительных материалов. Технология крепления стропил между собой, практически не отличается от технологии соединения стропильных элементов встык. Единственное отличие – установка стропил выполняется по отдельности.
Наиболее распространенным способом соединения стропил в коньке является соединение внахлест. В данном случае стык будет находиться на боковой поверхности, а не на срезе конька. В качестве крепежного элемента используются болты или шпильки с шайбами. Ни в коем случае нельзя использовать гвозди!
Вышеперечисленные способы соединения стропил между собой по длине и в коньке позволяют получить надежную стропильную конструкцию. От надежности стропильной конструкции зависит безопасная эксплуатация кровли в любых условиях. С помощью данных методов можно создать крышу любой сложности, при этом используя стандартные строительные материалы и крепежные элементы.
На опорный каркас крыши ложится большая нагрузка, создающаяся кровельным материалом, слоем термоизоляции и веса снега, лежащего на поверхности скатов. Чтобы конструкция не разрушилась, проектируют стропильную систему с учетом всех потенциально воздействующих на нее сил. В процессе расчета определяют необходимое количество и размер сечения стропильных ног, на которые ложится основной вес кровли. Однако, не менее важно, насколько качественно выполняется соединение стропил в коньке. Эта статься расскажет какие виды соединений существуют, как правильно их выполнить и от чего зависит выбор того или иного способа крепежа.
Основа каркаса крыши – стропильные фермы, в которые отдельные элемента, соединятся между собой в конструкции различной геометрической формы, к примеру, треугольной или пятиугольной. Одной из наиболее прочных и устойчивых к внешним воздействиям фигурой является треугольник, именно такой вид имеют фермы двухскатных и полувальмовых, вальмовых и шатровых крыш . Соединительным узлом называют место сращивания или друг с другом, с мауэрлатом, дополнительными опорами. При сооружении стропильной системы используются следующие виды узлов:
Важно! В процессе строительства стропильного каркаса используют два типа соединительных узлов: жесткие и подвижные. Жесткими называют крепления, когда элементы фиксируются между собой неподвижно. Подвижные соединения имеют возможность изменять свое положение, для них применяют специальные металлические «ползунки».
Коньковый узел стропильной системы располагается в верхней точке крыши и образуется за счет соединения между ногами одной стропильной пары. Не этот участок каркаса ложится огромная нагрузка, чтобы конек ее выдержал, опытные кровельщики применяют следующие варианты крепления:
Внимание! Работа с деревянными домами из бруса и бревна требует особого подхода. Так как натуральное дерево изменяет размер в процессе изменения процента влажности, дом, построенный из этого материала, уседает в первые 5 лет эксплуатации. Чтобы компенсировать усадку, величина которой достигает иногда 20 см, требуются специальные подвижные крепления. Оно представляет собой пластины для фиксации стропил, соединенные металлическим стержнем.
Чтобы качественно соединить крепление стропил друг другу в коньковом узле, требуются самые обычные инструменты: карандаш, рулетка, пила, строительный уровень, шуруповерт и крепеж. Качество выполнения работ зависит от соблюдения следующих правил:
Коньковый узел крыши – участок, на который ложится самая большая нагрузка. Поэтому от правильности расчета и качества соединения стропил зависит несущая способность всей стропильной системы.
