Как выбрать элементы для скрепления стропил на коньке

Как выбрать элементы для скрепления стропил на коньке

Стропильная система — это несущая часть крыши из нескольких фрагментов, увязанных в единое целое, своеобразный «костяк». Замыкая конструкцию, вы формируете жесткий пространственный каркас, который оптимально подходит для укладки кровельного материала.

В общем случае стропильная система включает такие элементы, как:

• мауэрлаты — горизонтальные нижние опоры, уложенные по контуру наружных стен дома;
• лежень — промежуточная горизонтальная нижняя опора, расположенная по одной линии с коньком;
• стойки — вертикальные опоры, установленные на лежне и подпирающие конёк;
• коньковый прогон — горизонтальная верхняя опора, уложенная на стойки;
• стропила — набор диагональных опор, зафиксированных относительно конька сверху и мауэрлата снизу;
• обрешетка — поперечные накладки, идущие по стропилам и необходимые для размещения кровли.

Для изготовления всех указанных элементов используют:

• бревна и полубревна;
• брус;
• доски;
• стальной оцинкованный профиль (уголок, швеллер, двутавр).

Дереву неизменно отдают предпочтение в частном жилом строительстве — это дешевле и проще, при этом в самом доме сохраняется приятный микроклимат. Металлопрокат выбирают при возведении зданий для бизнеса: магазинов, автомоек, торговых павильонов.

Общие принципы сборки стропильных систем остаются неизменными, но усложняются вместе с усложнением конструкции самой крыши. Различают:

• односкатные;
• двухскатные;
• четырехскатные;
• шатровые;
• многоскатные;
• вальмовые и полувальмовые крыши.

К примеру, в отличие от двухскатной, при возведении четырехскатной крыши стропильную систему дополняют нарожниками (стропилами уменьшенной длины) и шпренгелями (малыми вертикальными опорами). Во всех случаях нужный угол наклона кровли обеспечивают заданным положением стропил.

Обрешетка может быть сплошной или разреженной. Вариант почти без зазоров предпочтителен при использовании мягкого кровельного материала, которому нужно жесткое основание. В ряде случаев строители усиливают конструкцию контробрешеткой — дополнительными диагональными полосами по основному полю.

Стропильную крышу проектируют, опираясь на расчетные нагрузки:

• постоянные нормативные (вес кровельного покрытия и обрешетки);
• временные нормативные (вес снега, льда, человека, занятого работами на высоте).

Проектные значения нагрузок целенаправленно завышают, закладывая коэффициент надежности 1,3 или 1,4. Это запас прочности, поскольку точно предсказать все условия эксплуатации здания на долгие годы вперед невозможно.

Конструкция стропильной кровли учитывает распространение и сосредоточение нагрузок, а также их восприятие конкретными элементами в общей сборке — стропилами, прогоном, вертикальными стойками и т.д. Каждую деталь рассчитывают на срез и деформативность (потеря жесткости, изгиб под воздействием нагрузки). В финале расчетов получают минимально допустимые размеры сечения всех элементов и по стандартному ряду пиломатериалов (или металлопроката) выбирают ближайший больший типоразмер.

Уклон стропил тесно связан с тем, каким кровельным материалом вы планируете застилать крышу. Строительные нормы рекомендуют следующие соотношения:

• под шифер — уклон от 1:10 до 1:2;
• под гибкую черепицу — 1:10;
• под керамическую черепицу — от 1:5 до 1:0,5;
• под металлочерепицу — от 1:5 и выше.

В зависимости от схемы расположения относительно остальных элементов каркаса стропила для крыши бывают:

• наслонные — деталь опирается одновременно на наружные и внутренние стены здания через мауэрлат и связку коньковый прогон-стойка-лежень;
• висячие — с опорой только на наружные стены;
• комбинированные.

Следует отметить, что наслонные конструкции принято считать наиболее простыми и долговечными. Большинство строителей предпочитают работать именно с таким типом крыши. А дополнительным плюсом в пользу этой схемы будет еще и сквозное проветривание всех узлов, что выгодно как для сборки из дерева, так и для стального каркаса.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое элементы для скрепления стропил на коньке

О том, как крепить стропила к мауэрлату двухскатной крыши, нужно задуматься ещё на этапе монтажа самого мауэрлата. Если он закреплён на стене сбоку с помощью скоб, вбитых в деревянные пробки, то он не в состоянии нормально воспринимать распорные нагрузки. Поэтому крепление стропильной системы должно быть жёстким, исключающим сдвиги или повороты элементов относительно мауэрлата и друг друга.

Для справки. Безраспорный мауэрлат проще и дешевле в монтаже, но вся кровельная конструкция получается не слишком устойчивой к ветровым нагрузкам. Поэтому его устанавливают только на небольшие постройки – садовые домики, гаражи, бани.

Возможные варианты показаны на схеме:

• На конце стропила выпиливается «седло», которым оно надевается на мауэрлат, после чего соединение укрепляется двумя стальными уголками, установленными с обеих сторон, либо тремя гвоздями, два из которых забиваются сбоку под углом и скрещиваются в теле мауэрлата, а один вбивается в стропило вертикально.
• Вместо изготовления запила к стропильной ноге подшивается опорный брусок, упирающийся торцом в мауэрлат. Так поступают, если возникают сложности с тем, как запилить стропила под нужным углом и нужных размеров. Дальнейшее крепление также осуществляется на перекрещённые гвозди или уголки.
• Запил или опорный брусок ограничивают свободу движения стропилины, не давая ей скользить по опорной плоскости. А дополнительный крепёж не позволяет ей сдвигаться в горизонтальном направлении. Если увеличить степень свободы этого узла, не делая «седло» или используя в качестве крепежа скобу, то максимально жёстким придётся делать соединение стропил в верхней части.

Дома, построенные из газосиликатных блоков, пеноблоков и других относительно хрупких материалов, обязательно усиливаются по верхнему периметру стен монолитным бетонным поясом. Без него невозможно надёжное крепление мауэрлата, так как подобные материалы плохо удерживают в себе крепёж. Как правило, ещё во время заливки бетонного пояса в него вертикально устанавливают шпильки, на которые впоследствии и «насаживается» мауэрлат и фиксируется гайками.

В этом случае деревянная обвязка стен получается более надёжной и хорошо противостоит распорным нагрузкам. Помимо уже описанных способов, как крепить стропила к мауэрлату, можно использовать и другие. Например, с помощью накладной перфорированной пластины с запилом стропильной ноги или без него. Или на скобу либо три перекрещённых гвоздя без запила. Важно только срезать опорную часть стропила так, чтобы она точно совпадала с плоскостью мауэрлата.

Какие типы элементов для скрепления стропил на коньке существуют

Главными узлами стропильной системы выступают:
— стропильная ферма — соединение стропильной пары, растяжки, а также стоек и раскосов;
— коньковый узел — совмещение двух противоположных стропил;
— звено из мауэрлата и опирающегося на него стропила;
— модуль, включающий в себя прогон, стойку и лежень;
— соединение стропила с подкосом и стойкой.

Наиболее сложное звено каркаса кровли — это стропильная ферма, которая отличается тем, что собирается на земле, а потом переправляется на кровлю, поскольку только так получается удачно подогнать одну деревянную деталь под другую. Стропильная ферма состоит как минимум из трёх элементов — помимо главных элементов — двух противоположных стропил и растяжки, включает дополнительные фрагменты — стойки и раскосы, уменьшающие давление конструкции на стены и создаётся при помощи различных типов врубок практически без применения металлических крепёжных приспособлений.

Коньковый узел тоже имеет несколько особенностей —   он образуется в результате соединения двух противоположных стропил за счёт специальных срезов или выемок. Для создания конькового узла существует множество методов и фиксируется посредством металлических планок, болтов или гвоздей.

Соединение стропил и мауэрлата происходит за счёт вырубки в каждой стропильной ноге, соответствующей форме элемента, служащего для неё опорой. Стропила закрепляют на мауэрлате, чтобы они не смещались в сторону, а усиление связи стропил и мауэрлата достигается посредством крепления металлических уголков, строительных скоб, гвоздей или болтов.

Модуль из прогона, стойки и лежня формируют, вбивая в места их соединений строительные скобы, стальные нагели или накладки из полос стали.Узел из лежня, стойки и прогона позволяет разделить нагрузку между внешними и внутренними стенами здания. Подкосы, стойки и стропила собирают в единый модуль, создавая вырубки. Чтобы их соединение не было слабым, применяют строительные скобы.

Какие факторы следует учитывать при выборе элементов для скрепления стропил на коньке

Сращивание стропильных ног позволяет унифицировать пиломатериал, приобретаемый для возведения крыши. Знание тонкостей процесса предоставляет возможность практически полностью построить стропильный каркас из бруска или доски одного сечения. Устройство системы из материалов одного размера выгодно отражается на итоговой сумме расходов.

К тому же доску и брусок увеличенной длины, как правило, производят с сечением бóльшим, чем у материала стандартных размеров. Вместе с сечением возрастает и стоимость. Такой запас прочности при устройстве вальмовых и ендовых ребер чаще всего не нужен. Зато при грамотном выполнении сращивания стропил элементам системы сообщается достаточная жесткость и надежность при наименьших затратах.

Без знания технологических нюансов сделать действительно жесткие на изгиб соединения пиломатериалов достаточно сложно. Узлы сопряжения стропилин относятся к категории пластичных шарниров, обладающих лишь одной степенью свободы – способностью поворачиваться в соединительном узле при приложении вертикальной и сжимающей по длине нагрузки.

Для того чтобы обеспечить равномерную жесткость при приложении изгибающей силы по всей протяженности элемента, сопряжение двух частей стропильной ноги располагают в местах с наименьшим изгибающим моментом. На эпюрах, демонстрирующих величину момента изгиба, они хорошо видны. Это точки пересечения кривой с продольной осью стропилины, в которых изгибающий момент приближается к нулевым значениям.

Учтем, что при строительстве стропильного каркаса требуется обеспечить равную по всей протяженности элемента сопротивляемость изгибу, а не одинаковые возможности прогибаться. Поэтому места сопряжения устраивают рядом с опорами.

В качестве опоры принимается как установленная в пролет промежуточная стойка, так и непосредственно мауэрлат или шпренгельная ферма. Коньковый прогон можно также оценивать, как возможную опору, но участки состыковки стропильных ног лучше располагать ниже по скату, т.е. там, где на систему возлагается минимальная нагрузка.

Факторы выбора элементов для скрепления стропил на коньке

При выборе элементов для скрепления стропил на коньке следует учитывать следующие факторы:

• Тип крыши: В зависимости от типа крыши (вальмовая, ендовая, двускатная) могут потребоваться разные типы соединений.
• Материал стропил: Размер и тип материала стропил влияют на выбор соединительного элемента.
• Нагрузка на крышу: Величина нагрузки на крышу (снег, ветер, вес кровельного материала) влияет на выбор соединительного элемента.
• Уровень жесткости: Необходимо обеспечить равномерную жесткость по всей протяженности элемента.
• Места сопряжения: Сопряжение двух частей стропильной ноги должно располагаться в местах с наименьшим изгибающим моментом.
• Тип соединения: Выбор типа соединения (например, шарнирное, жесткое) зависит от конкретных требований к конструкции.
• Уровень сложности монтажа: Необходимо учитывать сложность монтажа соединительного элемента.
• Стоимость: Выбор соединительного элемента должен быть экономически обоснованным.

Учитывая эти факторы, можно выбрать оптимальные элементы для скрепления стропил на коньке и обеспечить надежность и жесткость конструкции.

Как выбрать элементы для скрепления стропил на коньке для конкретного типа стропил

Опорные каркасы крыш подвержены значительной нагрузке. Поэтому решающее значение имеет точный расчет всей конструкции . Коньковый блок формируется путем соединения ног одной пары стропил. Механические воздействия на него огромны. Часто соединение стропил в коньке между собой производится встык.

Методика подразумевает опиливание одного из краев досок, пускаемых на эти «ноги». Угол опиливания подбирают очень четко. Он должен образовываться сразу при совмещении и не требовать точной утомительной подгонки.

В противном случае конструкция разъедется в стороны при любой сколько-то значительной нагрузке. Такой вид установки стропил рассчитан на использование гвоздей.

Вгонять их придется в торец. Обязательно следят, чтобы гвоздь был пропущен сквозь обе ноги. Усиление стыковки достигается за счет применения особых пластин. В них должны быть подготовлены отверстия для ввода саморезов. Такие пластины будут надежно смонтированы только при тщательном подходе.

Серьезной проблемой является то, что крепление к брусу и бревну имеет дополнительные тонкости. Даже высококачественная древесина способна менять свой размер из-за колебания влажности. Воздействие усадки особенно велико в первые 3-5 лет после постройки жилища. Выход довольно прост — надо закрепить стропила с использованием особых подвижных креплений; это не простые пластины, а соединенные стержнем из качественной стали. Для работы нужны:

рулетка измерительная;

уровень гидравлический;

карандаш или маркер;

крепежные изделия;

шуруповерт;

ручная пила (ножовка).

Конкретные варианты крепления стропил к коньку для любого соединяющего узла выбираются в процессе расчета и проектирования.

Исключить путаницу можно, нанеся требуемые сведения на чертеж. Изготовление должно идти по единому, заранее продуманному шаблону.

Теоретически способы соединения стропил болтами, гвоздями и саморезами равноценны. Все эти три типа крепежей не должны заглубляться под поверхность досок. Обязательно предусматривают хотя бы скромный зазор. Он позволяет как раз исключить механическое разрушение дерева при колебаниях влажности. Все соединения при этом изначально должны крепиться плотно, но не чрезмерно туго.

Присоединение к прогону не предусматривается. Более того, их прикрепление там технологически противопоказано. Фиксация внахлест означает, что ноги стропил стыкуют не срезанными торцевыми частями, а боковыми плоскостями. Именно этот метод проще, чем все остальные способы исполнения.

Дополнительно облегчить себе работу помогает формирование шаблона; сообразно ему стропила создают и собирают на земле, а затем поднимают на крышу.

В некоторых случаях применяют еще один вариант — стыковка на прогоне. Часто в таких ситуациях говорят о «коньковом брусе». Ножки похожим методом обрезают и наверху. Однако присоединение уже делают по одной ноге, а не по две сразу. Брус для крепления должен быть горизонтален.

Часть ситуаций требует применять шарнирное соединение. Оно подразумевает использование в сборке пластин и шпилек. Идеальная геометрия не выдерживается — но это и не нужно. Наоборот, достигается расширение в верхней части по сравнению с нижним элементом. Стоит учесть, что все рекомендации, в том числе как правильно подрезать стропила и конек, обычно относятся к размещению опорной стены точно под коньком — а иногда сталкиваются со смещенным ее расположением.

Отличия таковы:

рекомендовано оборудование прогона для повышения механической устойчивости;

улучшить стабильность механических свойств помогает правильно выполненная затяжка;

сечение или шаг стропила основывается на пролете наибольшей стропильной ноги — но противоположное стропило должно иметь избыток прочностного резерва.

Какие материалы используются для изготовления элементов для скрепления стропил на коньке

Это не один метод фиксации стропил, а сразу несколько. Все эти способы крепления конькового бруса к стропильным ногам объединяет только одно: использование металлических соединительных элементов.

Чаще всего стропила к брусу крепят металлическими уголками , а между собой — перфорированной пластиной . Такое соединение получается очень надежным и элементарным в монтаже — даже новичок вряд ли допустит ошибку. И пластины, и уголки устанавливают с обеих сторон стропильных ног, что еще сильнее повышает прочность узла крепления конька и стропил.

Вместо уголков для крепления стропил к коньковому прогону можно использовать LK-кронштейны . Их верхнее плечо привинчивают к широкой стороне доски, нижнее — к коньковому брусу. Установленные с обеих сторон стропил, LK-крепления не только соединяют стропильные ноги с коньком, но и мешают их продольному сдвигу. При этом если уголок крепится прямо под пластиной, LK-крепления устанавливаются чуть дальше, что снижает вероятность растрескивания стропил.

Намного реже для крепления стропил между собой используют не пластину, а перфорированную металлическую ленту . Ее крепят по верхней плоскости стропил в шахматном порядке, захватывая 20-25 см верха каждой доски. Поскольку при таком соединении саморезы ввинчиваются в доску с торца, лента надежнее пластины стягивает стропила вместе. Но лента скрепляет только стропила, с коньковым брусом их обязательно соединяют уголками или LK-кронштейнами. Поскольку особых преимуществ у перфорированных лент перед пластинами нет, а ставить их сложнее, чаще всего, выбор делают не в их пользу.

Если стропила и коньковый прогон соединяются любой комбинацией металлических крепежных элементов, вырубки обычно не делают.

Как правильно установить элементы для скрепления стропил на коньке

соединение стропилин меж собой по длине дает возможность сделать стропильную ногу нужных размеров из имеющегося пиломатериала. Очень часто сращивание создается такими способами соединения :

• встык;
• внахлест;
• вариантом косого прируба;
• в три дощечки;
• с опорой на прогон.

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.

Какие особенности имеют элементы для скрепления стропил на коньке для разных типов стропил

Крыши строятся либо из отдельных элементов - стропил (балочные каркасные крыши), либо из ферм заводского изготовления. Классические системы обычно изготавливаются из бруса или доски, но могут также использоваться композитные материалы, такие как двутавровые деревянные балки. Балочные стропильные системы возникли еще до развития каркасного строительства в 19 веке. Предшественников современной каркасной стропильной системе можно увидеть на древних крышах по всему миру. Современная деревянная поэлементная стропильная система остается популярной, потому что это самая удобная с точки зрения монтажа система крыши, а материалы наименее дороги. Фермы изготавливаются из нескольких небольших элементов (обычно 2х4 м), соединенных на заводе или в цехе для создания одного длинного конструктивного узла. Только в очень простых зданиях (например, ангарах или производствах) экономия труда при сборке ферменной системы конкурирует с классической стропильной системы из отдельных элементов.

Балочная стропильная система

Одно из преимуществ стропил из балок заключается в том, что пространство внутри конструкции крыши может стать жилым пространством или неэксплуатируемым техническим помещением. Полуэтажные (мансардные) жилые помещения на верхних этажах и настоящие складские чердаки - примеры разнообразия использования. Второе преимущество заключается в том, что сложные крыши значительно экономичней сделать из отдельных элементов, нежели чем из ферм.

Рисунок: балочная стропильная система

Фермы

Фермы позволяют перекрывать значительно большие пролеты, чем стропильные системы из обычной доски, оставляя большие открытые пространства под ними или позволяя перемещать перегородки без учета конструкции крыши выше. Фермы быстро поднимаются вверх при помощи спецтехники, что обычно приводит к экономии временных затрат при монтаже крыши в здания простой формы. Большим недостатком ферм является то, что ферменную крышу практически невозможно реконструировать, так как фермы никогда не следует резать или иным способом нарушать целостность готовых элементов.

Рисунок: ферменная конструкция крыши

В дополнение к выбору высоты, формы и структуры, рассмотренным выше, многие другие решения вносят свой вклад во внешний вид и форму крыши. К ним относятся выбор обшивки, подстилающего слоя и кровельного материала; форма карнизных и фронтонных выносов; желоба и водосточные трубы; изоляция и вентиляция кровли. Все эти вопросы обсуждаются в данной статье.

Какие элементы для скрепления стропил на коньке наиболее популярны среди строителей

Прочитав определение, что такое мауэрлат в строительстве крыши, можно сходу назвать главную задачу, которую решает этот элемент стропильной системы. Это сбор точечной нагрузки от стропильных ног и ее равномерное распределение по всей длине стен дома. Но распределение нагрузки — не единственная функция мауэрлата.

Так, мауэрлат связывает стропила в одну конструкцию. Это особенно важно для висячей стропильной системы, где нет конька. Без мауэрлата каркас крыши просто развалится на несколько треугольников, которые будут работать по отдельности. Со всеми вытекающими из этого последствиями в виде невысокой прочности и устойчивости конструкции.

Третья функция мауэрлата — это фиксация крыши дома и противостояние ветровой нагрузке. Воздушные потоки, которые упираются в стену дома, поднимаются и создают усилие, направленное на подъем или опрокидывание крыши, в зависимости от ее формы и угла наклона скатов. Мауэрлат препятствует срыву крыши, связывая ее в единую систему со стенами дома.

В наслонной стропильной системе мауэрлат нужен для компенсации распирающей нагрузки от стропил. Если в висячей стропильной системе эту функцию берут на себя затяжка и ригель, то в наслонной только мауэрлат мешает стропилам сложиться под собственным весом и общей массой кровельного пирога и снеговой нагрузки.

Как действует нагрузка на стропила и мауэрлат

Еще мауэрлат — это ровная опора для стропил, которую можно выставить строго горизонтально по всей длине, даже если верхняя поверхность стены не выведена в плоскость. Конечно, исправить совсем уж сильные дефекты кладки все равно придется, но небольшая неровность поверхности допустима.

Если упростить и попробовать свести все функции мауэрлата к одной, то можно сказать, что это фундамент крыши. Поэтому как дом нельзя построить без хоть какого-нибудь фундамента, так и в основании любой кровли должен лежать мауэрлат.

Как часто нужно менять элементы для скрепления стропил на коньке

Стропильная система является основой вашей будущей крыши, поэтому к ее строительству необходимо отнестись очень серьезно. Прежде чем вы приступите к работе, необходимо набросать для себя примерный план системы для того, чтобы понимать каков будет вид общей конструкции и какие функции выполняют ее отдельные элементы.

Для того чтобы рассчитать параметры и технические характеристики стропильной системы для больших объектов — лучше всего прибегнуть к услугам профессионалов. Если ваша крыша предназначена для частной постройки относительно небольшого размера (площадь дома до 100 м 2), то можно выполнить монтаж, руководствуясь ниже приведенными материалами.

Первым делом требуется определиться с углом наклона скатов. Обычно среднестатистические расчеты исходят из количества материалов, что очень хорошо влияет на материальную составляющую вопроса, принято считать, что чем меньше угол наклона, тем выгоднее и дешевле обойдется постройка. На самом деле выбирать угол наклона необходимо из двух основных показателей — ветровые нагрузки и вес осадков (в частности в зимнюю пору), как видно вопрос расценок в технических параметрах не принято принимать во внимание. Универсальный угол наклона для нашего климата 45-50 градусов, при таких параметрах максимально сбалансированы показатели прочности перед нагрузками, как ветровыми, так и теми, что могут быть вызваны давлением осадков. Порой бывает, что на один квадратный метр крыши приходится около 180 кг снега. Кроме того, финансовая составляющая тоже будет находиться на среднем уровне, что гораздо лучше, нежели сэкономить, уменьшив угол наклона, но впоследствии переплатить две цены за устранение дефектов, которые будут вызваны вышеупомянутыми факторами.