соединение стропил

Способы и техника соединения стропил

В стропильной конструкции необходимо правильно выполнить соединение стропил.

Стропильная система состоит из множества деталей, от прочности соединения которых зависит надежность всей крыши.

Надежное соединение стропил между собой гарантирует безопасность людей, живущих в здании.

Стропила несут на себе основную нагрузку — они должны выдерживать вес кровельного материала, давление ветра и осадков.

Если сами стропила будут изготовлены из прочных, качественных пиломатериалов, но их соединения окажутся слабыми, то вся конструкция станет непригодной к эксплуатации.

Узлы крепления

Стропила могут соединяться в наслонные и навесные каркасы. В обоих случаях они должны выдерживать нагрузку кровельных материалов, карнизного свеса и своей собственной массы.

Стропила опираются на стенки (капитальные и внутренние), на колонны, опорные столбы и элементы стропильной конструкции: опоры, коньковый прогон, лежни.

Соединение со всеми этими элементами должно быть выполнено по всем правилам.

Место соединения стропил с другими элементами называется стропильный узел.

Существуют следующие стропильные узлы:

• узел схождения стропила с мауэрлатом (опорным поясом);
• узел схождения стропил с дополнительными элементами стропильной системы, повышающими ее прочность;
• узел схождения стропил в местах их удлинения.

Существует два вида крепления стропил:

Неподвижное используют в наклонных конструкциях при соединении стропильных ног с мауэрлатом. Жесткая интеграция предполагает отсутствие свободы движения в любой плоскости.

Стропильная нога не должна смещаться — для этого ее либо врубают в мауэрлат, либо подпирают бруском, который другим концом упирается в мауэрлат.

Выполнять все сочленения жестким способом нельзя, так как древесина, из которой выполнены элементы стропильной системы, имеет свойство расширяться и сжиматься в зависимости от температуры окружающей среды.

Кроме того, если здание не каменное, а деревянное, то сруб будет усаживаться на протяжении длительного времени.

Если соединения будут выполнены жестким способом, то это приведет к искривлению или поломке стропильной конструкции. Поэтому на определенных участках кровельного каркаса используют скользящие крепления.

Скользящее крепление применяют только в наслонных системах, так как в висячих конструкциях стропила опираются в основном на коньковый прогон и не распирают стены дома.

Чаще всего скользящее крепление используют при строительстве домов из бревен или бруса.

В таких домах даже через несколько лет после завершения строительства стропильная система продолжает находиться в движении.

Неподвижная интеграция стропил в систему приводит к деформированию крыши и повреждению коробки.

Подвижное соединение стропил в коньке и с другими элементами стропильной конструкции, прежде всего, с опорной балкой, дает им свободу, что предупреждает поломку.

Для скользящего соединения используется специальный крепеж, состоящий из двух частей: уголка и вставленной в него планки.

Связка в коньковом узле

В наклонной системе совмещение стропил друг с другом можно осуществить различными способами.

Способы соединения стропил:

• доски обрезают под углом, плотно соединяют их концы и забивают с двух сторон гвозди;
• закрепляют ноги на коньковый брус, сделав на их концах соответствующие запилы;
• соединяют концы стропилин над коньком внахлест с помощью гвоздей или саморезов.

Любое из этих соединений дополнительно закрепляют накладками из дерева или металла.

Запилы — самый распространенный способ скрепления концов стропильных ног друг с другом. Для этого каждое стропило на торце делают наполовину тоньше и просверливают в зауженной части отверстие под болт. Торцы соединяют и закрепляют болтом с прокладкой.

При креплении встык верхнюю часть стропилин срезают под косым углом, соблюдая правило — угол среза должен быть равным углу наклона ската.

Стропилины закрепляют попарно, вбивая в них длинные гвозди. Сделать это не сложно, если изготавливать все ноги по одному шаблону. Металлическая накладка в этом случае будет выполнять функцию стяжки.

Скрепление на коньковый прогон аналогично соединению встык, только ноги в этом случае опираются не на друг друга, а на коньковую балку.

Их концы обрезают под углом и скрепляют с коньковой балкой гвоздями или саморезами.

Стыковку внахлест используют при возведении легких и временных конструкций. В этом случае стропила соединяются над коньковой балкой шпильками или болтами.

Иногда возникает ситуация, когда нужно усилить уже существующую стропильную систему, увеличив диаметр ног. В этом случае ноги наращивают дополнительными досками, прибивая их обычными гвоздями.

Висячие стропила соединяют друг с другом врезкой «в шип» или «в зуб». В первом случае на первой детали вытачивают выпуклую часть соединения — шип, а на второй делают углубление — паз.

«Шип-паз» — достаточно сложное угловое соединение, которое требует от мастера достаточной квалификации.

Шип должен точно войти в паз, при этом между двумя стропилинами не должно остаться зазора. Дополнительно узел закрепляют металлической пластиной.

Еще одно сложное угловое соединение — врубка «в зуб» или «в два зуба». Последнюю используют, когда нужно получить особенно надежное соединение.

Одно из самых простых угловых соединений — врубка «в полдерева». Этот способ можно использовать при сборке висячих стропильных конструкций.

Как провести соединение стропил с ригелями — горизонтальными планками, соединяющими парные стропила на некотором удалении от конька? Обычно ригеля служат еще и обрешеткой для настилки мансардного потолка.

Соединить стропила с ригелями несложно. Ригель прибивают с каждой стороны стропильной пары двумя-тремя гвоздями, прошивая насквозь и сам соединяемый ригель, и стропилину.

Вылезший кончик гвоздя можно просто загнуть молотком от себя. Если стропильные пары сбиты внахлест, то ригель прибивают к одной из стропил тоже внахлест, а к другой — запиливая конец под углом, равным углу наклона стропила.

Аналогично соединяют стропила с подкосами — элементами стропильной конструкции, связывающими стропильные ноги с лежнем.

Закрепление на мауэрлате и стойках

Для соединения стропил с балкой-мауэрлатом потребуется определенная сноровка. В нижней части стропила делают зарез до половины его диаметра.

Форма зареза должна быть такой, чтобы стропильная нога смогла «зацепиться» за внешний угол мауэрлата, не соскользнув с него.

Запрещается соединение стропила с мауэрлатом без устройства такой выемки, так как в этом случае стропилина просто соскользнет с опорной балки, и вся конструкция рухнет вниз.

В некоторых случаях выемку делают в самом мауэрлате. Для этого опорная балка должна быть сделана из древесины твердых пород или лиственницы. Нельзя делать зарубки в мауэрлате, изготовленном из сосны и других хвойных пород.

Почему так важно надежно закрепить стропила на опорной балке? Если этого не сделать, то скаты разъедутся под давлением даже небольшого снежного покрова.

Чтобы этого не случилось, была придумана методика врезания ног в мауэрлат.

Существует два метода врезки в мауэрлат:

При врезке в балку в стропилине вырезают шип, а в мауэрлате – паз. Глубина щели не должна превышать 1/4 диаметра опорной балки.

Второй метод — врезка стропилины в прорезь — используют на крутых кровлях. Угол наклона ската должен быть > 35 градусов.

Во избежание сколов врубка в мауэрлат должна находиться не ближе 4-х сантиметров от края балки. Для более пологих крыш используют метод врезки двойным зубом.

Врезка двойным зубом может производиться как:

• два шипа с замковым соединением;
• соединяющий упор с шипом;
• упор без шипа.

Зубы могут входить в опорную балку на одинаковую глубину или на разную, при этом первый зуб всегда входит на меньшую глубину, чем второй.

Крепление стропил с затяжкой в висячих стропильных конструкциях и соединения стропил с лежнями в наклонных конструкциях обязательно проводится с помощью врезки.

Дополнительно узел соединения усиливается металлическими уголками или тремя длинными гвоздями.

Теперь вы знаете, как правильно соединить стропила друг с другом и с другими элементами каркаса крыши и сможете самостоятельно выполнить эти операции.

Соединение деревянных стропил

Соединение стропил необходимо при наращивании элементов, стыковке с мауэрлатом, в коньке, с дополнительными элементами системы (стойки, затяжки). Способы крепления деревянных конструкций выбираются в зависимости от схемы стропильной системы, предпочтений мастера, характеристик пиломатериала. При этом обычно используется строганый брус либо сращенные по ширине доски.

Схема креплений стропил.

Существуют наслонные, висячие стропила, передающие нагрузку от силового каркаса крыши на стены неодинаково.

Дополнительными элементами являются:

Они придают пространственной конструкции необходимую жесткость, увеличивают эксплуатационный ресурс, безопасность пользования. При любом типе соединения используются крепежные элементы.

Наращивание стропил

При больших габаритах здания стандартной длины пиломатериала недостаточно, поэтому брус приходится наращивать. Соединение стропил по длине производится несколькими технологиями:

Схема сращивания стропильных ног.

• внахлест — не требуется подрезка концов деталей, нахлест не меньше 0,7-1,2 м, шахматное расположение метизов;
• встык — элементы фиксируются зубчатыми пластинами либо деревянными накладками, саморезы располагаются со смещением;
• на прогон — узел усиливается опиранием на продольный брус либо доску;
• косым прирубом — угловой рез пиломатериала, фиксация в сквозное отверстие шпильками/болтами (10-14 мм) с широкими шайбами;
• «три доски» — двойной нахлест, излишнее увеличение веса стропильной системы, максимальная жесткость, прочность конструкции.

Последним способом соединения стропил пользуются при изготовлении сложных крыш мансардного, шатрового типа. Пустые промежутки после узла соединения заполняются обрезками пиломатериалов. используя одинаковые по толщине доски.

Соединение стропил с опиранием на прогон позволяет увеличить темп работ — все заготовки одного ската имеют одинаковый размер, отпиливаются по шаблону. При использовании фахверковой технологии строительства металлические детали для фиксации традиционно заменяют врубкой всех элементов друг в друга. Это обеспечивает максимальную жесткость. Способ косого переруба чаще применяется для висячих стропил, стыковое соединение — для наслонных вариантов.

Верхний коньковый узел

Стропила в сопряжении скатов в коньке опираются друг на друга либо на коньковый прогон. В первом варианте применяют шаблонный метод:

• треугольные конструкции подготавливаются заранее;
• по месту монтируются крайние треугольники;
• по ним натягивается шнур с соблюдением горизонтали;
• устанавливаются средние конструкции.

Схема сращивания стропил в районе конька.

Соединение стропил в коньке прогоном не требует контроля горизонтали шнуром, ориентиром является сам прогон. Не требуется предварительная сборка стропильных ферм, крыша собирается из поданного наверх пиломатериала по месту.

Соединение конькового узла выполняется по одной из трех технологий:

• внахлест — концы стропил обрезаются после фиксации друг к другу гвоздями, саморезами, поперечными пластинами;
• шип-паз — соединение аналогично предыдущему, однако каждый край имеет выборку в полдерева;
• подрезкой торцов — стык стропил выполняется строго вертикально, угол реза размечается по месту, элементы упираются друг в друга.

Все соединения должны иметь одну степень свободы, минимальную. Это обусловлено усадкой пиломатериала в первые 1,5-2 года. В противном случае конструкция будет ослабевать, разрушаться под собственным весом. Поэтому крепление болтами либо шпильками в сквозные отверстия всегда предпочтительнее гвоздей, саморезов.

Стропила также могут фиксироваться специальными шарнирными металлическими элементами, надеваемыми на брус либо крепящимися к нему саморезами. Это незначительно повышает стоимость строительства, однако резко увеличивает ресурс, ремонтопригодность кровли. Соединение с двумя степенями свободы применяется в сложных конструкциях.

Нижний узел опирания

В нижней части (сопряжение скатов крыши со стенами здания) стропила опираются на продольный брус, называющийся мауэрлатом. Его фиксируют в верхнем периметре стен такими способами, как:

• обвязка проволокой;
• надевание на закладные шпильки;
• вмуровывание в бетонную заливку, кирпичную кладку.

Варианты врубки стропил в балку.

В зависимости от схемы расположения стропил, нагрузки либо раздвигают стены здания, либо сжимают их. Жесткий узел соединения стропил с мауэрлатом имеет две разновидности:

• подпорный брус — стропила обрезаются под углом, опираются на мауэрлат внутри периметра здания либо за его пределами;
• врубка в опорный брус — величина седла ограничена третью высоты пиломатериала для сохранения несущей способности.

Чтобы соединить на мауэрлате врубку, используется три метиза: один проходит сквозь всю толщину ноги под углом 90 градусов, два других крепятся по бокам. При опирании на мауэрлат первым способом боковой сдвиг исключается креплением с обеих сторон опорных уголков. Существует вариант опирания на затяжку, когда на мауэрлат ложатся поперечные балки, выходящие за периметр стен. Треугольная стропильная ферма опирается на эти балки, брус фиксируется аналогично врубке тремя саморезами либо гвоздями.

Основным назначением затяжек является компенсация раздвигающих стены нагрузок.

Они воспринимают усилия со стропильных ног, изменяют их направление на вертикальное, что благоприятно для ресурса коробки здания.

Для склонных к усадке деревянных коттеджей часто используется скользящий металлический крепеж. Он добавляет пиломатериалу необходимую степень свободы в продольном направлении. Эта технология обеспечивает максимальную ремонтопригодность кровли, все нагрузки компенсируются самой системой.

Схема поперечной схватки стропил.

Дополнительные элементы имеют собственные методы крепления:

• дощатый ригель пришивается к ногам внахлест;
• брусковый ригель врубается в седла обеих ног;
• стойки обычно врубают в ноги, соединяют уголками к балкам-стяжкам;
• коньковый прогон ввиду большой длины наращивается указанными выше способами;
• стропила врубаются седлами в коньковый прогон.

Шаблонная технология изготовления стропильных ферм всегда предпочтительнее сборки по месту. В этом случае скаты гарантированно имеют прямоугольную, а не трапециевидную форму, что облегчает укладку кровельного материала, обеспечивает максимальную эстетику восприятия.

При использовании врубки низа стропильных ног в мауэрлат седло может выпиливаться в любом элементе конструкции в зависимости от необходимой величины свеса карниза. На практике мауэрлат выпиливают реже, чем брус, из которого изготавливают стропила.

В вальмовых крышах каждая стропильная нога состоит из двух деталей, стыкующихся под углом друг к другу. Способы фиксации бруса, досок в этом случае не отличаются от вышеуказанных. Чаще всего используется метод в три доски с заполнением внутреннего пространства обрезками пиломатериалом такой же толщины.

Выбор скользящих креплений оправдан лишь в случае срубовой, каркасной технологии изготовления стен. Панельные, фахверковые конструкции не дают вертикальной усадки, поэтому стропила к мауэрлату, затягивающим балкам можно крепить жестко.

Соединение стропил: виды и способы

При возведении каркаса крыши могут применяться различные способы соединения стропил между собой и с другими элементами конструкции. Выбор типа соединений зависит от особенностей стропильной системы, характеристик материала и предпочтений строителей.

Классификация соединительных узлов

Каркас крыши состоит из целого ряда элементов, надежно скрепленных между собой. Но основную эксплуатационную нагрузку несут стропила, поэтому от прочности их крепления на мауэрлат и соединения между собой зависят функциональные характеристики крыши и безопасность всей конструкции.

Стропильные системы, висячие и наслонные, передают нагрузку от собственного веса, веса кровельного пирога и атмосферных воздействий на несущие стены и другие конструкции. Нижние концы стропил опираются на опорную балку или мауэрлат, верхние попарно скрепляются непосредственно друг с другом или монтируются к коньковому прогону. Кроме того, для жесткости конструкции применяются дополнительные опоры, ригели, подкосы и другие элементы. При необходимости увеличить длину стропил выполняется наращивание стропильных ног. В целом, узлы соединения стропил можно подразделить на несколько основных групп:

• узел соединения с «фундаментом» крыши»;
• узел конькового соединения;
• узел крепежа дополнительных элементов стропильной системы;
• стыкование стропил при наращивании.

Все виды соединения стропил подразумевают использование определенных крепежных элементов.

Наращивание стропил

Соединение стропил между собой по длине позволяет изготовить стропильную ногу необходимых размеров из имеющегося пиломатериала. Чаще всего сращивание выполняется следующими методами соединения:

• встык;
• внахлест;
• способом косого прируба;
• в три доски;
• с опорой на прогон.

Крепление встык. Для сращивания стыкуемые концы требуется отрезать строго под углом 90°. После плотного совмещения получившихся торцов, на стропила в месте стыка монтируется деревянная накладка или металлический крепежный элемент (пластина с зубьями). Накладки из доски устанавливаются с обеих сторон и прибиваются в шахматном порядке гвоздями соответствующей длины, либо крепятся саморезами.

Метод косого прируба. Подрезка концов выполняется под углом 45°. Срезанные концы стыкуются, после чего посередине сверлится сквозное отверстие для болтового крепежа. Бруски стягиваются болтом диаметром 12 или 14 мм с широкой шайбой.

Крепление внахлест. Деревянные элементы укладываются с нахлестом и по всей длине сшиваются гвоздями, которые должны располагаться в шахматном порядке. В отдельных случаях могут применяться шпильки с гайками и шайбами. Такое соединение стропил по длине не требует точного выполнения срезов торцов.

Длинную стропильную ногу можно изготовить, используя три доски и прокладки. В этом случае одна из досок укладывается между двумя другими с нахлестом не менее метра и крепится гвоздями в шахматном порядке. Затем в пустой промежуток между крайними досками вставляются и пришиваются гвоздями деревянные прокладки, равные по толщине средней доске, чтобы обеспечить жесткость конструкции.

Соединение стропил по длине с опорой на промежуточный прогон выполняется в том случае, когда все стропильные ноги наращиваются на одном расстоянии от свеса крыши. Горизонтальный прогон монтируется на стойках, которые опираются на внутреннюю несущую стену или колонны. В случае, когда место сращивания приходится на прогон, появляется возможность обеспечить необходимую жесткость длинной стропильной ноги. Обе части стропила соединяются между собой скобами либо другими элементами, и дополнительно гвоздями крепятся к прогону.

Наращенная стропильная нога должна по всей длине иметь одинаковую жесткость и прочность, в противном случае в процессе эксплуатации крыша деформируется.

Крепеж верхней части стропил

Соединение стропил в коньке может выполняться различными способами в зависимости от типа системы и других особенностей конструкции.

При наличии конькового прогона верхняя часть ноги обрезается под углом, соответствующем углу наклона ската кровли, затем устанавливается срезом к коньковому брусу и крепится гвоздями либо саморезами. Для усиления конструкции можно использовать дополнительные металлические накладки. В некоторых случаях выполняется врубка шипа стропила в паз в коньке.

Для крепления висячих стропил между собой в коньковой части используются следующие способы:

1. Соединение стропил внахлест. В этом случае в верхних торцах, уложенных внахлест, необходимо выполнить отверстие для соединения с помощью болта или резьбовой шпильки. Важно использовать широкие шайбы, чтобы крепеж не повредил древесину при нагрузках.
2. С обрезкой торцов под углом. Верхние концы подрезаются таким образом, чтобы соединение торцов было вертикальным, а стропила располагались под углом, заданным проектом крыши. Чтобы обеспечить необходимую прочность узла, используются пластины для соединения стропил.
3. Крепеж «шип-паз». Как и в предыдущем случае, стропила располагаются под заданным углом. В верхней части выполняется пазо-шиповое соединение, которое дополняется металлическим крепежом. Также применяется крепление одинарным или двойным зубом (если кровля рассчитана на повышенные нагрузки).

Строительство сооружений из бруса или бревна требует особого подхода к возведению стропильной системы. Если дом имеет фронтоны из стенового материала, усадка постройки заметно повлияет на конструкцию каркаса – его нельзя делать жестким, чтобы избежать деформации. Соединение стропил болтами в коньковой части в комплексе со скользящим креплением на стенах обеспечивает необходимую подвижность стропильной системы. Кроме того, можно применять специальные подвижные коньковые крепления из металла.

Крепление нижней части стропил

Соединение стропил с мауэрлатом бывает жестким и скользящим. При жестком креплении должны быть исключены любые смещения стропильной ноги, поворачивающие, скользящие и другие усилия. Чтобы узел крепления был жестким, применяются два основных способа:

• монтаж с вырубкой в ноге;
• монтаж с нашивкой подпорного бруса.

Врубка (седло) на стропильной ноге не должна превышать 1/3 высоты доски, чтобы не снизить ее несущую способность.

Стропильная нога, упертая седлом в мауэрлат, закрепляется тремя гвоздями – два из них вбиваются с обеих сторон под углом, а третий – вертикально сверху.

Второй способ монтажа заключается в установке на мауэрлат бруса длиной не более метра, в который упирается нижняя часть стропильной ноги, срезанная под углом, соответствующим углу наклона крыши. Чтобы исключить боковой сдвиг, с обеих сторон монтируются специальные металлические уголки.

Скользящие крепления используются на стенах деревянных домов, склонных к усадке. Это специальные металлические элементы, которые обеспечивают стропильной системе некоторую степень свободы в определенном направлении.

Соединение стропил с балкой используется в случае, если опорой для стропильных ног служат затяжки. Следует учесть, что крепление выполняется на расстоянии не менее 40 см от края балки, чтобы обеспечить необходимую прочность конструкции под нагрузками.

Обычно выполняется врезка двойным или одинарным зубом, с упором или без упора. Дополнительно применяется металлический крепеж и обвязка катаной проволокой с креплением ее к анкеру на стене.

Может использоваться и болтовой крепеж – в этом случае стропильная нога срезанным торцом устанавливается на балку, в нижней части которой выполнен вырез. Болт должен располагаться перпендикулярно верхней стороне доски стропила. Также может применяться соединение хомутом. В обоих случаях в балке вырезается упор для стропильной ноги.

Крепление элементов стропильной системы

Способы соединения стропил с другими элементами каркаса крыши зависят от функциональных особенностей этих элементов. Ригель, соединяющий стропильные ноги в верхней части фермы, обычно врезается в стропила, если они выполнены из бруса большой толщины. В случае использования стропильных досок, ригель выполняется из таких же досок, установленных горизонтально внахлест с каждой стороны стропильной ноги. Стойки и подкосы монтируются методом врубки.