Как правильно делать вырезы в стропилах каркасного дома?

Соединение может производиться с использованием 1 или 2-х зубьев. Это зависит от того, какой выбран угол наклона скатов.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Схема двускатной крыши

Составляющие системы и их назначении:

  • Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
  • Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
  • Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
  • Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
  • Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
  • Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
  • Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

Разница в конструкции наслонных и висячих стропил

Варианты стропильных соединений

Способы соединения и наращивания стропил.

Жесткое соединение стропил применяется при устройстве наклонных конструкций, при этом нога очень жестко, без подвижек крепится к мауэрлату, но стык с коньковой доской уже не делается таким плотным. При данном типе монтажа исключаются такие действующие усилия, как сдвигающие, скользящие, крутящие, поворачивающие. Применяются такие способы соединения стропил:

  • нашивка на стропильную ногу специального подпорного бруска из дерева;
  • устройство врубки непосредственно на стропильной ноге.

При этом необходимо учитывать, что глубина врубки не должна превышать одной трети высоты доски, это обеспечивает надежный монтаж. При выполнении работ каждый элемент рекомендуется прикручивать дополнительно проволокой, чтобы обеспечить устойчивость от собственных нагрузок, сильных порывов ветра и прочих обстоятельств.

Скользящий вариант соединения

Схема скользящей опоры для стропил.

Скользящее соединение стропильных элементов выполняется при помощи наслонных стропил. При устройстве висячих конструкций стропила в таком виде крепежа не нуждаются.

Само соединение стропил представляет собой запил на стропильной ноге для установки мауэрлата. После этого наискосок в балку по обеим сторонам забиваются два кровельных гвоздя, для усиления применяется металлический уголок. Далее крепятся металлические салазки, стропила при определенных обстоятельствах могут совершать подвижки. Элементы висячих стропильных ног крепятся хомутами и скобами, проволочными скрутками, что сводит на нет возможность срыва крыши при сильных порывах ветра.

Основные узлы каркаса крыши

Узел крепления к балке

  • В пятке стропила изготавливают зуб с шипом, в балке с соответствующим гнездом для шипа вырезают упор.
  • Глубина гнезда составляет порядка 25–30% от толщины балки.
  • Врубку выполняют на расстоянии 0,25–0,4 м, начиная  края балки, который свисает.
  • Одинарный зуб выполняют, как правило, вместе с шипом, который не допускает сдвига вбок. Поэтому такое соединение называют «зуб с шипом и упором».

В случае полой крыши, угол наклона которой меньше 35°, стропильные ноги устанавливают так, чтобы опорная площадь на балку увеличилась. Для этого пользуются врубкой двумя зубами:

  • в два шипа;
  • упор с шипом и без;
  • двумя шипами в замок.

Все соединения в конструкции выполняются при помощи крепежей:

  • металлических – шурупов, гвоздей, болтов с шайбами, различных уголков;
  • деревянных – брусьев, треугольных накладок (косынок), шипов.

К мауэрлату:

Есть две технологии, согласно которым стропила крепят к мауэрлату.

Жесткое – в этом варианте между данными  конструктивными элементами полностью исключается возможность каких-либо воздействий (сдвигов, поворотов, изгибов, кручения). Для достижения подобного результата:

  • при креплении используют уголки с подшивным опорным брусом;
  • выполняется седло (запил) на ноге, полученное соединение дополнительно закрепляется с помощью проволоки, гвоздей и скоб. Гвозди прибивают с боков, по направлению друг к другу под углом (внутри мауэрлата они скрещиваются), затем забивается третий гвоздь в вертикальном положении. Это более распространенный метод крепления.

Скользящее (шарнирное)– подобного сопряжения, имеющего два уровня свободы достигают за счет использования специального крепежа, который обеспечивает возможность одному из сопрягаемых элементов свободно перемещаться (в заданных пределах).

Можно выделить следующие варианты скользящего крепления стропил и мауэрлата:

  • выполняется запил, после чего стропила запилом укладывают на мауэрлат:
  • элементы соединяют наискось двумя гвоздями по направлению друг к другу;
  • соединяют одним гвоздем, который прибивают вертикально сверху вниз в тело бруса-основы через ногу;
  • альтернативой гвоздям могут послужить стальные пластины с отверстиями для гвоздей;
  • крепят доски к мауэрлату с помощью скобы;
  • выпускают стропильную ногу за стену и выполняют единичную фиксацию крепежными пластинами;
  • используют специальный стальной крепеж – «салазки».

Во всех этих случаях обеспечен упор ноги в мауэрлат, но при подвижках элементы системы имеют возможность двигаться по отношению друг к другу.

Подобное сопряжение особенно актуально для деревянных домов, воздвигаемых из бруса или бревен, которые со временем претерпевают усадку. Использование жесткого сопряжения может стать причиной нарушения целостности стен.

Стропильная система бывает «плавающей» или жестко-закрепленной. Плавающая крепится на специальных кронштейнах, которые позволяют деревянному каркасу «садиться» одновременно с усадкой фронтонов и не дает им зависать над коньковым бревном.

Узел конькового соединения

Способов соединения в коньковой части – три.

ВстыкВерхний край стропил обрезают под тем же углом, что и угол наклона крыши, упирают в находящееся с противоположной стороны нужное стропило, оно должно быть так же обрезано. Обрезку углов обычно делают по шаблону. Для фиксации под коньком используют два гвоздя (150″)  или больше. По одному гвоздю под углом забивают в верхнюю плоскость первого и второго стропила, они при этом должны войти в срез противоположного. Коньковый стык дополнительно укрепляют, наложив на него сбоку деревянную накладку или металлическую пластину, которую притягивают болтами или гвоздями.

Крепление на коньковый брус Конструктивно этот способ довольно похож на первый. Единственное, между стропилами, спиленными под углом, укладывают коньковую балку. Процесс этот достаточно трудоемкий, поэтому коньковый прогон особой популярностью при строительстве крыши не пользуется.

Внахлест

Это наиболее распространенный способ. Он достаточно похож на первый, только соединение осуществляют не стык, а внахлест. Стропила в этом случае соприкасаются боковыми плоскостями, а не торцами. Их стягивают болтом или шпилькой (можно гвоздями).

2019

Виды стропильных систем

Различают три основных вида стропильных систем: висячие, наслонные и шпренгельные.

Висячая стропильная система

Висячая стропильная система применяется при наличии в сооружаемом здании одного пролёта. При этом стены чаще всего сделаны из блоков или кирпича. Внизу стропила опираются на мауэрлат, а вверху друг на друга, промежуточных опор нет. Конструкция висячей стропильной системы напрямую зависит от величины пролёта.

  1. Если длина пролёта до 6 м, нагрузка небольшая и элементов совсем немного. Это могут быть стропильные ноги с затяжкой внизу или вверху (приподнятой затяжкой).
  2. При длине пролёта от 6 до 9 метров есть два варианта: затяжка с дополнительным ригелем и подкладкой либо бабка, которая соединена с затяжкой хомутом.
  3. При пролёте от 9 до 14 метров бабка дополняется подкосами.

    Висячие стропильные системы применяются для конструкций, в которых нет промежуточных капитальных стен, и имеют разную конструкцию в зависимости от длины перекрываемого пролёта

В принципе, висячая стропильная система может перекрывать довольно большие пролёты, но при использовании дополнительных элементов повышается нагрузка на стропила, что ограничивают вес кровельного покрытия. Поэтому такой тип стропильной системы в основном используется при перекрытии небольших пролётов длиной до 6,5 м. Большие пролёты чаще всего делают при сооружении производственных помещений: ангаров, складов и т. д. В таких случаях применяют стропильную систему из металла с углом наклона крыши не менее 45о для снижения снеговой нагрузки. При сооружении любой стропильной системы, а особенно висячей с большими пролётами, необходимо проводить просчёты для каждого конкретного случая.

Наслонная стропильная система

Наслонная стропильная система применяется при наличии более двух пролётов. Это наиболее распространённый вариант, он чаще всего применяется в строительстве индивидуального жилья. Особенностью наслонной стропильной системы является наличие промежуточных опор. Вверху стропила опираются на коньковый брус (прогон), внизу на мауэрлат, а промежуточные опоры (стойки из бруса) на лежень. Основой для мауэрлата и лежня служат опорные стены. Промежуточные стены позволяют более рационально распределить нагрузку на стропильную систему. Основная её часть передаётся по вертикали, что снимает необходимость применения горизонтальных затяжек. Наличие дополнительной опоры позволяет применять стропильные ноги длиной от 4,5 до 12–15 м.

Наличие дополнительных опор позволяет отказаться от горизонтальных затяжек, ограничившись верхними ригелями в особенно ответственных случаях

Шпренгельная система

Шпренгельные системы предназначена для пролётов длиной более 16 метров. Кроме основных элементов она включает шпренгели, которые нужны для уменьшения возможности изгиба и для увеличения жёсткости стропильной системы. Фермы со шпренгелем могут изготавливаться как из дерева, так и из металла. Часто такие конструкции применяются при устройстве вальмовых крыш, хотя их используют и при строительстве других типов кровель.

Шпренгельная система обеспечивает надёжность эксплуатации крыш с большим пролётом и сложной конструкцией

Устройство стропильной системы крыши

Проводить работы необходимо в светлое и теплое время. В дождь такие работы не проводят. Для устройства системы мауэрлата используют балки сечением 150 – 200 миллиметров. Для тех, у кого стены дома нестандартны, берут балки сечением равным 1/3 толщины стены. Тонкие брусья не подойдут, а более толстые окажут «медвежью услугу», утяжеляя конструкцию.

При стыковке балок стараются максимально увеличить длину каждой. Например, если длина стены составляет 9 метров, а исходный материал имеет длину 6 метров, лучшим вариантом будет скрепить две балки длиной 5 и 4 метра соответственно, а не 6 и 3 метра.

Читайте также:  Как сделать перегородку из поликарбоната своими руками

Укладку производят с использованием рубероида. Каждую балку оборачивают в него и прочно закрепляют. Это защитит балки от влаги и предотвратит их гниение. Помимо рубероида можно использовать любой другой гидроизоляционный материал. Производят укладку по внутренней стороне несущей стены.

Устройство стропильной системы крыши

Соединять балку, уложенную по длине, с балкой поперечной нужно путем запила «в полдерева». В этом месте в высверленное отверстие забивается шкант.

Чтобы мауэрлат был надежно закреплен, заранее вшивают в бетонную стяжку крученую проволоку. Позже именно ею будет закреплена балочная конструкция.

Устройство стропильной системы крыши

Сфера использования опор

Процесс усадки деревянных домов идет особенно интенсивно в течение первых нескольких лет эксплуатации. Изменение форм и размеров конструкции в основном обусловлено изменениями температурного фона и уровня влажности. При этом меняется высота каждого отдельного бревна или бруса, следствием чего становится общее изменение высоты стены, которое складывается из изменения параметров каждого элемента в отдельности. Из сказанного можно заключить, что по мере увеличения высоты стены увеличивается и степень ее усадки во время эксплуатации. Максимальной высотой обладает расположенная под коньком стена – значит, и ее усадка является наибольшей.

Стены, служащие опорой для расположенных по краям дома стропил, подвергаются меньшей усадке. В течением времени этот процесс приводит к изменению угла наклона крыши. По этой причине появляется необходимость учитывать данные геометрических изменений при осуществлении крепления стропил и обеспечения подвижности соединений.

Расположенные в коньке стропила создают вращающимися относительно друг друга, с двух сторон закрепляя их с помощью изготавливаемых на основе металла пластин на шпильках.

Определенную сложность представляют нижние края стропил, так как во время усадки они не только поворачиваются, но и сдвигаются относительно стены. Устройство жесткого и неподвижно зафиксированного крепления стропильной ноги к стене приведет к ее выпиранию в результате усадки.

Для стропил необходимо обеспечить возможность не очень большого, но все же ощутимого поворота и определенного сдвига вдоль стены без сокращения степени прочности крепления. В прежние времена с этой целью использовали отожженную проволоку. С ее помощью верхнее бревно привязывалось к стропильной ноге. Такой прием обеспечивал подвижность и надежность создаваемого крепления.

Сфера использования опор

Скользящие опоры для стропил стали эффективной, наиболее удобной в плане монтажа и удовлетворяющей всем требованиям заменой описанному способу. При его использовании стропильная нога надежно закрепляется на брусе или бревне мауэрлата. Если в системе стропил используется клееный брус, этот метод становится единственным, обеспечивающим одновременно необходимую подвижность и прочность. Местом расположения крепления является участок вдоль смещения балки. Для этого древесина верхнего бруса стачивается. В результате получается площадка – на ней и крепится неподвижная нижняя часть опоры.

При выполнении монтажа опора должна располагаться таким образом, чтобы запас ее хода на сдвиг оказался максимально возможным.

Как правило, крепление стропил производится по двум сторонам стропильной ноги, однако при низкой кровле и небольшой величине уклонов кровельных скатов можно ограничиться одним креплением.

Стропильная нога, имеющая промежуточные опоры между брусом мауэрлата и коньком, также должна быть закреплена с помощью скользящей опоры.

Как крепить стропила когда нужен мауэрлат

Прежде чем разобраться — как крепить стропила, нужно определить: куда их устанавливать и крепить. Чаще всего стропила закрепляют на специально построенном фундаменте (основе) кровли — мауэрлате. Этот элемент изготавливается из бревен или брусьев, обеспечивает не только устойчивое крепление стропил, но и позволяет равномерно распределить нагрузку на капитальные стены и даже фундамент домостроения.

В домостроениях, полностью построенных из деревянных брусьев или бревен, опорную функцию для стропил выполняет обвязка внешних стен вверху, и другие детали не устанавливаются.

Для домов и строений, капитальные стены которых построены из таких стройматериалов, как кирпич, газо-, пено- или шлакобетонные блоки, мауэрлат устанавливается в обязательном порядке. Такое требование вызвано тем, что стены такого типа очень плохо выдерживают нераспределенные точечные нагрузки. Также штучные стройматериалы недостаточно крепкие для хорошей фиксации конструкции стропил, так как под нагрузкой крепежные детали могут разрушить блок и будут вырваны из него. Поэтому укладка мауэрлата для таких домов обязательна.

Для наиболее прочного крепления деревянных брусьев мауэрлата, укладываемых по периметру на капитальных стенах дома, необходимо создать вверху стен армирующий пояс из бетона. В монолитную балку 20х20 см вмуровывается крепежные детали для опорных брусьев. Обычно для такого крепежа используются анкера или металлические шпильки диаметром не менее 1,4 см, располагаемые в монолитной балке строго вертикально. Нижние концы анкеров и шпилек загибают, чтобы их не вырвало из армпояса под действием нагрузки. Элементы такого крепежа располагаются на расстоянии не больше чем на 1,5 м друг от друга.

В брусьях мауэрлата делают отверстия, соответствующие расположению анкеров или шпилек в стенах. Брус одевается на анкер, на его резьбовую свободную часть надевают шайбы, а затем навинчивают гайки. Такая технология обеспечивает надежность закрепления фундамента кровли на стенах дома.

Перед укладкой брусьев размещают гидроизолятор (например, рубероид), чтобы не допустить разрушение дерева брусьев под действием воды.

Читайте также:  Как построить каркасный сарай с односкатной крышей своими руками

Особенности конструкции

Традиционный для Руси вариант – двускатная крыша. Скатами называют плоские части кровли, имеющие постоянный уклон к уровню горизонта. Угол наклона необходимо точно рассчитать, он может варьироваться от 10-15 до 60-80 градусов. Несоблюдение заданных параметров приводит к негативным последствиям:

  • С увеличением угла наклона в большую сторону изменяется длина стропил и, соответственно, высота крыши. Это, в свою очередь, ведет к росту нагрузки на каркас дома и крепления. К тому же из-за высокой парусности острая кровля сильно подвержена воздействию ветра. В регионах, где преобладают мощные ветровые порывы, такая конструкция может обрушиться и нанести вред здоровью людей.
  • Устройство кровли с уклоном менее 10 градусов также не рекомендуется: крыша не выдержит давления снега, скапливающегося на ее поверхности. В местах с обильными осадками оптимальный угол ската составляет 45-60 градусов.

Таким образом, правильный уклон обеспечит двускатной крыше долговечность и безопасность. Основанием для расчета этого показателя служат соответствующие таблицы ветровой и снеговой нагрузки для того или иного региона.

В последние годы популярность для частного домостроения приобретает устройство ломаной крыши, получившей название мансардной. Такая двускатная конструкция позволяет организовать в подкровельном пространстве полноценное жилое помещение большой площади и высоты, а также обустроить просторный балкон со стороны одного из фасадов дома.

При этом стропильные фермы для мансардной конструкции более сложные и массивные, требуют тщательного расчета и крепления.

Виды сращивания стропил в коньке

Всего есть три способа, как это сделать:

Способ №1. Внахлест

Виды сращивания стропил в коньке

Этот способ отличается от всех предыдущих тем, что здесь стропила соединяются боковыми плоскостями и стягиваются шпилькой или болтом. Достаточно популярная технология на сегодняшний день.

Если дом деревянный, тогда в качестве опора для этого способа подойдет верхнее бревно или брус, а вот на блоки придется положить мауэрлат.

Самое популярное такое крепление — сращивание стропил вполдерева:

Внахлест стропила в коньке чаще всего соединяются при помощи гвоздей. Обычно это крыши беседки, навесов, бани и гаража – здесь нет особых требований к прочности стропильной системы.

Виды сращивания стропил в коньке

Способ №2. Соединение встык

Для этого вам нужно:

  • Обрезать под углом край стропила так, чтобы этот угол был равен углу ската крыши.
  • Сделать упор стропила.
  • Применить крепежный элемент.

Намного легче делать подобные обрезки по шаблону – просто изготовьте его заранее. Так все плоскости будут прилегать друг друга плотно.

Виды сращивания стропил в коньке

Если вы скрепляете стропила гвоздями, берите их не менее двух. Каждый из гвоздей забивайте в верхнюю полость стропил под углом так, чтобы гвоздь шел в срез второго стыкуемого стропила. Дополнительно укрепите сращивание стропил в коньке металлической пластиной либо деревянной накладкой.

Или частично встык:

Суть этой конструкции в том, что кромки двух стропил подогнаны настолько точно, что равномерно распределяют друг с другом возложенную на них нагрузку. Но одним гвоздем это соединение будет мало закрепить – нужны еще металлические или деревянные насадки. Возьмите доску толщиной 30 мм, закрепите ее с одной (лучше двух) сторон узла и прибейте.

Способ №3. Соединение на брус

Виды сращивания стропил в коньке

В это способе мы будем крепить стропила прямо на коньковый брус. Эта конструкция хороша тем, что брусу можно обеспечить центральные подпорки, а каждое стропило можно крепить по отдельности и в удобное время. Такой способ незаменим, если нет времени изготавливать шаблон

Соединение на коньковый брус рекомендовано в тех случаях, если крыша получится достаточно широкой – шире, чем 4,5 метра. Эта конструкция достаточно надежна, но порой требует установки под собой дополнительных опор, из-за чего функциональность чердака снижается в разы. Ведь посреди помещения теперь балки! Для небольших чердачных крыш это, конечно, не беда, а вот в мансарде придется обыгрывать как элемент интерьера. Зато никакого шаблона для этой конструкции не нужно, и небольшие расхождения не страшны.

Вариация:

Можно, конечно, использовать металлическую фиксирующую пластину – но это только соединение, но никак не затяжка. Суть затяжки как раз в том, что она располагается ниже и берет на себя часть нагрузки.

Виды сращивания стропил в коньке

Это – комбинированное сращивание стропил, т.к. выполняется он встык, точно так же, как при упоре на мауэрлат.

Системы наслонных стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.

Системы наслонных стропил с подкосами

Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса

Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.

Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.

Системы наслонных стропил с подкосами