Какими способами соединяются между собой узлы кровли

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров.  Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника

В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

Тонкости обустройства стыковочных узлов

Нарастить стропильную ногу до нужных размеров — это только часть дела, ее еще нужно состыковать с нижней опорной балкой и правильно прикрепить к коньковому брусу. Но для начала давайте разберемся, при помощи чего такое крепление выполняется.

Основные крепежные элементы

Каждый узел нужно как-то крепить, сам он держаться не будет и здесь есть несколько вариантов:

Ершеные гвозди в деревянном массиве держатся на порядок лучше, чем гладкие.

Саморезы — фиксация саморезами, по сравнению с гвоздями на порядок качественней. Плюс саморезы всегда можно выкрутить, а те же ершеные гвозди извлечь весьма проблематично;

Для монтажа стропильной системы лучше использовать саморезы с антикоррозийным покрытием.

Шпильки — металлические шпильки и болты считаются самым прочным и надежным видом стыковки. Правда под них нужно вначале просверлить сквозное отверстие и только после этого узел можно стянуть при помощи гаек. Для прочности под гайки обязательно подкладываются широкие шайбы, плюс ставится гравер и контргайка;

Стягивание узлов шпильками считается самым надежным.

Скобы — в недавнем прошлом гвозди, и металлические скобы были основными способами крепления. Сейчас мастера больше переходят на соединение стропил пластинами, тем не менее, для страховки во многих ответственных узлах по-прежнему забиваются мощные скобы.

Металлические скобы используются практически в каждой стропильной системе.

Варианты соединения в районе конька

Существует несколько распространенных способов соединения стропильных ног в районе конька. Выбор того или иного способа зависит от вида стропильной системы и наличия или отсутствия конькового прогона.

Наиболее распространенные способы соединения стропильных ног в районе конька.

• Самым простым соединением считается стыковка внахлест. Здесь смежные балки просто накладываются друг на друга, после чего по центру высверливается сквозное отверстие и узел скрепляется болтом или шпилькой. Соединение считается подвижным, поэтому узел должен опираться на коньковый прогон;
• Более сложным видом считается соединение типа шип-паз. При такой стыковке в одной из стропильных ног выбирается паз, а на другой вырезается шип. При соединении бруски заходят друг в друга и фиксируются саморезами или гвоздями. Стыковка относится к жестким, поэтому может выполняться как с коньковым прогоном, так и без него;
• Соединение вполдерева похоже на предыдущий вариант, только в этом случае на смежных стропильных ногах вырезаются пазы в половину толщины бруса и после стыковки, узел также скрепляется саморезами или гвоздями;

Варианты жесткой стыковки стропильных ног без опоры на коньковый прогон.

Деревянные накладки выступают как дополнительные элементы и исполняют роль поперечных затяжек.

Металлические накладки бывают нескольких видов. Самый простой вариант это перфорированная пластина, которая фиксируется в нескольких точках, тем самым обеспечивая жесткое соединение. Как вариант, вместо пластины может прикручиваться уголок. Так соединение стропил уголками используется для вальмовой крыши;

На вальмовой крыше стропила стыкуются уголками через коньковый прогон.

Для обеспечения подвижного соединения из металлических накладок собирается шарнирный узел, который скрепляется металлической шпилькой. Подвижный шарнирный узел обычно монтируется на крышах деревянных домов для компенсации деформаций при усадке дома.

Подвижный шарнирный узел компенсирует деформации при усадке дома.

Стыковка стропил со стенами дома

Любая стропильная система опирается не на несущие стены дома, а на так называемый мауэрлат. Он представляет собой брус большого сечения. Если дом блочный или кирпичный, то стропильные ноги с мауэрлатом стыкуются жестко. То есть в стропильной ноге делается треугольный вырез, который и опирается на мауэрлат.

В блочных домах стропила с мауэрлатом стыкуются жестко.

Деревянные дома первые несколько лет довольно сильно усаживаются, поэтому здесь используются скользящие крепления стропил к мауэрлату. То есть балка опирается на брус и с обеих сторон прикручиваются подвижные металлические крепления.

Скользящее соединение стропил используется только на крышах деревянных домов.

Как поставить коньковый прогон

Если скаты будут расположены симметрично, можно начинать установку конька крыши своими руками – пошаговая инструкция выглядит так:

• Согласно известным размерам из чертежа вырезают и укладывают лежень – в него будут упираться стойки для монтажа конькового прогона.
• Из пиломатериалов отмеряют и отпиливают балки для стоек, упирают их в лежень и фиксируют в вертикальном положении с помощью укосин.
• На стойки укладывают хребтовую балку и крепят ее пластинами с длинными саморезами (не менее 50 мм) симметрично в четырех точках.
• Выравнивают конек до полного совпадения с продольной осью здания, еще раз проверяют вертикальность стоек, после чего основательно фиксируют их в лежне с помощью уголков в 8 местах – потребуется 4 уголка и 4 пластины.
• Четко под размер вырезать накосные стропила для стыковки мауэрлата и конькового прогона, закрепить их уголками и пластинами. Можно считать, что установка выполнена правильно, если все диагональные стропильные элементы получатся одного размера.
• Установка стропильных ног выполняется в запилы. Чтобы правильно прорезать эти элементы, рекомендуется изготовить шаблон, по которому и выполнять дальнейшую работу.
• Расстояние между стропилами стоит выбирать исходя из ширины материала для дальнейшего утепления кровли. Целесообразно подобрать такую ширину, чтобы отходов было как можно меньше.
• Следующим шагом выполняют укрепление всей конструкции – монтируют шпренгели и подкосы, которые замеряют и нарезают на месте монтажа.
• Размер нарожников также подбирают, исходя из ширины утепляющего материала. Их крепят посредством пластин.
• Завершенный вид установленная стропильная система приобретает после подрезки свесов по периметру здания. Эту операцию выполняют по шнуру. Если вы хотите удлинить свесы, можно установить кобылки.

Далее уже можно приступать к работам по утеплению каркаса крыши. Однако если погодные условия неблагоприятны, то утепление будет выполняться уже после полной укладки кровельного материала, то есть с внутренней стороны крыши.

Порядок выполнения жесткого соединения

Крепление, как уже отмечалось, может выполняться по жесткой и скользящей технологиям.

Установка стропил своими руками

При креплении с врубками в первую очередь необходимо подготовить врубки на каждой отдельной стропилине. Высота подобной выемки должна быть не более 1/3 высоты бруса. Каждую стропилину надо упереть в мауэрлат подготовленными выемками и закрепить с помощью двух гвоздей, забитых по бокам стропильной доски. Для дополнительной фиксации нужно забить третий гвоздь, только уже вертикально. Такой метод получил наиболее широкое распространение и традиционно используется при обустройстве кровельных систем любого уровня сложности.

Шаблоны для разметки врубок стропил для монтажа стропильной системы

В соответствии со вторым способом фиксации стропилин к мауэрлату (метод нашивки) нужно предварительно подготовить дополнительные бруски длиной 1 м. Они будут подшиваться к стропилинам, и непосредственно деревянные брусья будут упираться в поверхность мауэрлата. Бруски фиксируются с помощью рассмотренных ранее уголков.

Если один конец стропилины фиксируется с применением метода жесткого сочленения, второй конец должен быть закреплен «скользяще». Свойства древесины таковы, что она имеет склонность менять свой объем в зависимости от погодных явлений. И в том случае, если оба конца бруса будут закреплены жестко, это неизбежно спровоцирует повышение уровня нагрузок на стены и довольно быстро приведет к нарушению их прочности и в целом деформации.

Виды стропил

Стропильная система крыши (двускатной) может собираться из наслонных стропил или висячих.

Наслонные

Свое название они получили потому, что упираются нижними концами на стены дома, верхними на коньковый прогон. При этом стропильные элементы подвергаются нагрузкам, которые изгибают их. Конструкция надежная, прочная, с большой несущей способностью.

На фото выше как раз показана стропильная система наслонного вида. Хорошо видно, что ноги упираются в верхней части на конек. При этом есть два вида крепления самих стропил в верхней части:

• крепление производится к коньку:

• крепление производится между собой с упором на конек (фото выше).

Висячие

Необходимо сразу обозначить, что данный вид стропильной системы может быть использован, если между стенами дома расстояние не превышает 12 м. Потому что стропила упираются нижними концами на стены, а верхними только между собой (коньковый прогон в конструкции отсутствует). Отсюда и невысокая несущая способность при большом разлете.

Висячие стропила для крыши имеют один чисто конструктивный недостаток – большая опорная нагрузка на стены дома. Чтобы ее снизить, между ногами устанавливают затяжки, чтобы получился жесткий треугольник. Нередко функции затяжек выполняют несущие балки перекрытия.

При необходимости усилить висячие стропила, под них устанавливают стойки и подкосы.

Висячие стропила крыши двускатнойИсточник postila.ru

Виды древесины для кровли

Для стропильного монтажа, в зависимости от назначения объекта применяют следующие виды пиломатериала:

1. Брус чистообрезной, двухкантный и четырёхкантный. 
2. Доску обрезную. 

Древесина хвойных пород, например, лиственница и сосна, чаще всего применяется в обустройстве стропильной системы. Она имеет достаточную прочность, хорошо поддаётся обработке и противостоит гниению. Перед укладкой на крышу материал обрабатывают специальной пропиткой.

Стандартная доска имеет длину 6 метров, брус – 3 метра.

Дефекты, влияющие на качество пиломатериала:

• Сучки – техническими условиями регламентируется количество сучков в доске, не влияющее на прочность конструкции. 
• Обзол – для стропильных конструкций его полностью срезают. 
• Трещины – возникают от неправильной сушки или растрескивания на морозе. Такой материал непригоден для монтажа крыш. 
• Гниль и грибок – от неправильного хранения во влажных условиях – отбраковывается. 

Доска обрезная должна быть без дефектовИсточник yandex.net

Выбрав правильный пиломатериал, приступают к замерам и сращиванию стропил.

Некоторые рекомендации по установке скользящих систем

1. Установка скользящих стропильных систем производится на объекты правильной геометрической формы. В других случаях правильное выполнение кровли является довольно проблематичным, поскольку системы оснащены подвижными элементами. До начала монтажа стропил проводится тщательная проверка периметра объекта на предмет его соответствия требуемым стандартам.
2. Стропильные системы создаются по предварительно изготовленному шаблону. Благодаря такому подходу удается для всех кровельных элементов получить одинаковые конструкции.
3. В системах стропил подобного типа коньковое соединение также создается с использованием подвижных элементов. Монтажными деталями могут служить шпильки и болты, которые представляют собой соединительную ось, а также закрепленные с помощью саморезов подвижные шарниры.
4. Значительная длина перекрываемых пролетов нередко требует наращивания досок, применяемых для изготовления стропильных конструкций. При этом соединение досок производится с помощью длинных болтов или специальных кронштейнов. Доски наращиваются внахлест по заранее проделанным монтажным отверстиям. В процессе сверления необходимо учитывать, что отверстия должны располагаться на расстоянии как минимум 10 см от края доски. Сверление осуществляется хаотично, что помогает предупредить возможное раскалывание доски по отверстиям.
5. Установка каждой из опор скользящих стропил производится строго параллельно предшествующей и перпендикулярно расположению несущего бревна сооружения. Несоблюдение этого правила может стать причиной заклинивания движущих деталей конструкции и их последующего разрушения в процессе усадки здания.
6. “Скользячки” монтируются под 90-градусным углом по отношению к стропильной опоре по специальным запилам. Такой способ обеспечивает беспрепятственное движение конструкции. В процессе установки эти элементы должны выводиться в крайнее положение, что обеспечит максимально возможный ход всей стропильной конструкции во время усадки здания.

Основные правила

Одним из важнейших соединений в системе стропил является их прикрепление к мауэрлату.

От того, насколько прочным будет такое соединение, зависит прочность всей крыши, ее долговечность и безопасность людей.

При нарушении технологии может произойти опускание стропильных ног через какое-то время, крыша начнет деформироваться и существенно вырастает вероятность обрушения отдельных элементов.

Чтобы этого не произошло, следует неукоснительно соблюдать основные правила крепления:

• в тех точках, где запилы прилегают к мауэрлату, следует соблюдать максимально возможную точность, чтобы обеспечить надежность такого соединения. Недопустимо использование всевозможных дополнительных элементов (прокладок, накладок и пр.), которые со временем под воздействием нагрузки могут деформироваться и вылететь, нарушив прочность соединения;
• при выполнении монтажа стропил на мауэрлат, при креплении к раскосам, иным стропильным брусам, растяжкам и другим деталям следует использовать металлические пластины, уголки, болты, шпильки с надежной резьбой, кронштейны, которые специально для этих целей предназначены.Сегодня в специализированных магазинах и на рынках выбор крепежей очень широк.
  И для каждого вида соединений можно легко подобрать то, что вам требуется;
• если при закреплении используются различные резьбовые соединения: болты, винты, шпильки и пр, то в обязательном порядке должны быть использованы шайбы, а при их отсутствии пластины из металла, которые не позволят гайке утопиться в древесный материал. Если нет металлических изделий, то могут быть использованы обрезки фанеры, которая отличается своей исключительной прочностью.Чтобы резьбовые соединения получили максимальную надежность, следует также использовать шайбы Гровера, которые не допустят непроизвольного расслабления такого соединения;
• использовать гвозди или шурупы при установке стропильных ног можно лишь при создании временных соединений на очень непродолжительный период времени. Чтобы было удобнее монтировать стропильную систему.После того, как работы выполнены, шурупы и гвозди, как можно скорее следует заменить на надежные крепления при помощи пластин, уголков, болтов;
• чтобы стропильные ноги при усадке стен скользили по стене, необходимо использовать специальные детали, именуемые «салазки». Использование таких деталей является обязательным, когда в качестве кровельного материала используется элитная черепица или когда будет выполняться устройство мягкой кровли;
• до того, как приступить к закреплению, осуществляется «запиливание» седла на том участке, где стропило примыкает к мауэрлату. Такая мера поможет обеспечить надежное прилегание стропильной ноги к поверхности мауэрлата.В большинстве случаев кровельщики используют заранее изготовленный шаблон из прочной фанеры и выполняют запилы на всех стропильных ногах, если угол наклона скатов везде одинаков. Если же величины угла отличаются, то для каждого из скатов изготавливается отдельный шаблон.Глубина запила не должна составлять более 25% ширины стропила;
• для того чтобы существенно усилить места соединения стропильных ног с мауэрлатом и повысить сопротивляемость конструкции крыши к порывам ветра и иным атмосферным нагрузкам, используют специальные стальные уголки. Точно такие же приспособления используются при укладке стропильных ног на вертикальном кресле;
• между собой соединение стропил в коньковом прогоне осуществляют встык, а для закрепления соединения используют стальные накладки;
• на других участках, где стропильные ноги прилегают друг к другу (на диагональном стропиле, например), точно также требуется припиливание элементов выполнять с максимальной точностью, чтобы обеспечить плотное прилегание. Для закрепления соединения используют металлические пластины или уголки, и скручивают болтами.

Подготовительные работы

Крепление мауэрлата к керамзитобетону.

Установка мауэрлата начинается с тщательной подготовки поверхности стены. Для начала, она очищается от грязи, лишних предметов и выравнивается. На поверхности не должно быть никаких выпуклостей (застывший раствор, гвозди и т.д.). Горизонтальность проверяется с помощью строительного уровня. Если необходимо, то накладывается выравнивающий слой цементного раствора. Поверх стены обязательно накладывается слой гидроизоляции из рубероида, полиэтиленовой пленки или других водостойких материалов.

Один из самых простых способов крепления конструкции к стене — использование стальной проволоки. Такой способ может быть применен при любом стеновом материале. Для обвязки применяется стальная проволока диаметром 4-6 мм, скрученная в пучок.

Технология обвязки проста. При строительстве кирпичной стены на расстоянии 4-5 рядов до конца ее кладки закладывается подготовленная проволока с выводом концов вверх с обеих сторон стены. Шаг укладки проволоки — 65-75 см. Длина выбирается так, чтобы после установки бруса поверх кирпича концы проволоки выступали на 30-35 см. После затвердения раствора и укладки мауэрлата свободные концы скручиваются между собой сверху бруса с максимальным уплотнением. При другом стеновом материале в стене на нужном расстоянии просверливаются отверстия, в которые пропускается проволока.

Крепление мауэрлата к стене с помощью анкерных болтов.

Крепление бруса к стене можно осуществить с помощью стальных скоб. Для этого при кладке кирпича производится закладка деревянных брусков за 2-3 ряда до окончания стены. Шаг закладки элементов 70-80 см. Размер брусков соответствует размеру кирпича. После установки мауэрлата он закрепляется путем вбивания скобы между его брусом и деревянной закладкой.

Для достаточно легких кровельных конструкций широкое применение находит способ соединения при помощи шпилек. В этом случае они вмуровываются в стеновую кладку на глубину порядка 40-45 см. Для соединения применяются Г-образные стальные шпильки с резьбой в верхней части. Можно изготовить шпильки, приваривая вертикально стальной стержень с резьбой к металлической пластине размером около 5х5 см. Над брусом мауэрлата шпилька должна выходить на высоту не менее 25-30 мм.

Монтаж мауэрлата производится в следующем порядке:

1. При кладке стены замуровываются шпильки с шагом 65-80 см строго вертикально, резьбой вверх.
2. В брусьях мауэрлата просверливаются отверстия, строго соответствующие расположению и диаметру шпилек. Для точности разметки чаще всего используется простой метод — брус ставится сверху шпилек и по нему производятся удары с целью получения отметок от шпилек.
3. После установки конструкции на шпильки брусья притягиваются к поверхности стены гайками. Для упрочнения системы иногда применяется укрепляющая бетонная подушка. Она накладывается на поверхность стены после установки шпилек. Толщина такой подушки выбирается в пределах 15-20 см, а ширина — не более 40 см.

Для этого в брусе и стене сверлятся отверстия. Глубина отверстия в стеновой кладке должна быть не менее толщины 2-х кирпичей (не менее 15 см).

Шаг установки анкеров — 65-80 см. Анкерные болты вкручиваются в подготовленные отверстия и плотно притягивают брусья. Чаще всего анкерное соединение применяется одновременно с армирующим поясом, что позволяет обеспечить максимальную прочность.