Сращивание стропил в коньке круглой крыши. 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 :

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.

Сращивание стропил по длине. Нюансы удлинения кровельных пиломатериалов

Основной элемент каркаса двухскатной крыши — сами стропила или, как их называют кровельщики, — стропильные ноги.

Стропила закрепляются в нужном положении с помощью системы распорок, прогонов, затяжек и раскосов.

Для строительства стропильных каркасов, перекрывающих значительные междустенные промежутки, и при возведении кровель сложной формы приходится использовать лесоматериалы нетипичного размера.

Если под рукой нет бруса или другого пиломатериала нужного размера, то приходится сращивать элементы, пока их общая длина не достигнет требуемой величины.

Материал стандартного размера при увеличении длины становится толще — это не всегда удобно и технологично.

Сращивание дает возможность увеличивать длину стропильных элементов без изменения их толщины и достигать таким образом проектных параметров.

Порядок сращивания стропил по длине, который при этом может использоваться, в основном зависит от предпочтений мастера.

Все способы одинаково надежны и позволяют получить стропила заданных геометрических и физических параметров.

Прежде чем приступать к объединению стропил, нужно немножко узнать о физических свойствах материалов, используемых на разных участках стропильной конструкции.

Деталям конструкции, расположенным в ее разных частях, приходится переносить механические нагрузки разной интенсивности.

В некоторых узлах вообще нельзя использовать сращивание стропил в длину, так как сращенный пиломатериал не обладает прочностью цельного.

Более того, в определенных местах даже цельный пиломатериал целесообразно усиливать дополнительными деталями.

В любом случае после сращивания стропильные ноги и весь каркас кровли должны быть гарантированно защищены от поломок.

Как правило, сращивание стропил в длину уменьшает жесткость конструкции, так как в месте сращивания образуется подобие пластического шарнира.

Чтобы снижение жесткости как можно меньше повлияло на прочность стропильной системы, сращивание стропил необходимо проводить в точках наименьшей нагрузки на изгиб. Такие места стропильной системы находятся поблизости от опор.

Главное правило при сращении в длину заключается в следующем — место соединения пиломатериалов не должно находиться от опоры на расстоянии большем, чем 15 % от величины пролета.

Кроме того, место сращения пиломатериалов по длине зависит от того, в качестве какой детали стропильного каркаса они впоследствии будут использоваться.

При объединении пиломатериалов, идущих на сооружение прогонов, нужно обеспечить одинаковую прочность будущей детали по всей длине.

Другая задача стоит при сращивании конькового прогона. Здесь потребуется определенный размер прогиба, так как только при этом высота коньковой планки будет одинаковой на всей ее протяженности.

Сращивание стропил снип. Методы сращивания стропил по длине

Сращивание стропил по длине их несущего материала – мера, применяемая в условиях, когда стандартных досок или бруса по длине не хватило . Стык заменит сплошную доску или брус в этом месте – при соблюдении ряда требований.

Особенности

Правила СНиП опираются на непреложную истину: стык не должен просесть в том месте, где требуется сплошная, непрерывная доска (либо брус) . При этом испытание соединения выполняется на нагрузку – после укладки по месту стыка, если скат крыши достаточно пологий, проходит несколько рабочих. Нагрузка от нескольких человек – масса каждого составляет 80-100 кг – имитирует снеговую и ветровую нагрузку на скат, под которым залегают стыки удлиняемых стропил.

Перед возведением удлинённой стропильной системы производится тщательный расчёт. Дело в том, что владелец строящегося (или реконструируемого) дома не потерпел бы внезапного проседания, прогиба крыши в местах стыков – что в итоге привело бы к необходимости пересбора несущих частей.

Сращение стропил производится в месте дополнительного упора . В качестве него выступит продолжение одной из стен, выполненной как несущая, а не перегородка. Например, таковыми являются стены коридора, отгораживающие его вместе с прихожей и тамбуром от комнат и кухни-гостиной. Те, в свою очередь, выходят окнами на разные стороны придомового участка. Если дополнительных несущих стен в проекте нет и не предвидится, устанавливаются V-образные опоры из бруса или доски, заметно толще той, что используется в качестве стропил.

Прямая стыковка

Способ с прямой стыковкой даст возможность нарастить стропила до любой длины, используя накладки. Комплектующие для накладок берутся из разобранной опалубки, не нужной больше для бетонирования территории. Остатки уложенных ранее стропил также подходят для изготовления фиксирующих накладок. Вместо доски подойдёт и трёхслойная фанера. Для наращивания стропильных «лаг» сделайте следующее.

Подготовьте ровную площадку подходящей длины. Расположите на ней брус или доску. При распиливании деревоматериала применяйте остатки древесины, подкладывая её для предотвращения касания дисковой пилы бетонного покрытия.
Отрежьте стык под углом в 90 градусов. Этот угол даст предельно ровное стыкование и не позволит элементу прогнуться под тяжестью обрешётки, кровли и людей, проходящих по ней во время обслуживания крыши. Не допускайте слома либо расслоения доски или бруса при пилении – работа должна проводиться крайне осторожно. Дело в том, что доска или брус, расслоившийся при распиливании, не отличается прочностью и надёжностью при воздействии на него значительной нагрузки.
При необходимости запилите или зашлифуйте концы бруса или доски – они могут отличаться по ширине. Неплотно приложенные накладки – причина люфта (болтания) соединения, даже когда установлены проставочные пресс-шайбы.
Убедитесь, что доска или брус состыкованы. Закрепите на брусе обрезки досок – они послужат в качестве накладок. Шпилька для соединения накладок со стропильной доской или брусом должна быть не тоньше М12. Длина накладки – четыре ширины наращиваемой доски или бруса. При сколько-нибудь заметном уклоне крыши – когда скат (или несколько скатов) не расположены параллельно горизонту – накладки достигают 10 величин ширины доски или бруса.

Спаренные стропила из досок. Сопряжение стропил

Соединение внахлест

Сопряжением называется соединение деталей, при котором детали частично или полностью входят друг в друга. В нашем случае деталями являются деревянные элементы крыши.

Стропила соединяются с балками или мауэрлатом при помощи врезки, либо зубом с шипом, образуя узлы стропил.

Верхняя часть стропильной ноги кладется на коньковый прогон с полным или частичным соединением со встречной стропильной ногой.

Стропильная конструкция, которая была собрана из досок, считается не менее прочной, чем та, которая была изготовлена с использованием жердей и деревянного бруса.

Доски наращиваются или соединяются в определенном порядке и в некоторых случаях их использование гораздо выгоднее использования тяжелого бруса, как с экономической точки зрения, так и по универсальности.

Особенно часто используется доска стропильная при строительстве крыши с холодным чердаком без утепления и дальнейшей его перестройки в мансарду.

Иногда, для увеличения длины стропил, используют стропила, которые соединены двумя досками с просветом.

Особенность данной конструкции в том, что в верхней части стропильной системы достаточно закрепить одинарные стропила, а в верхней части спаренные, которые будут раздвинуты по толщине верхнего стропила.

Находя наиболее рациональные площади сечений, данное сочетание стропил существенно экономит строительный материал и облегчает сбор конструкции соединительных узлов стропил друг с другом и ригелем-схваткой. Вкладыши из обрезков стропильных ног вставляют между стропилинами так, чтоб между ними расстояние не было более семи высот соединяемых досок.

При таких условиях гибкость стропилины спаренной между вкладышами равняется нулю, и стропильная нога работает как цельный элемент. Длина вкладышей при этом должна равняться двум высотам досок и более.

Существует две разновидности стропил из досок: спаренные и составные.

Сращивание стропил внахлест. Основные правила сращивания стропильных ног

Удлиняются стропила врубкой с дополнительной фиксацией места соединения болтами, гвоздями и (или) скобами. Врубку нужно сделать, чтобы две части стропила максимально плотно прилегали друг к другу. Если есть возможность выбора, нужно всегда выбирать наиболее простой способ врубки. Место врубки нужно дополнительно скрепить, чтобы она смогла выдержать все нагрузки, а при необходимости и усилить металлическим креплением.

Сращивание стропил можно выполнить 3 способами: соединением встык, сращиванием “косым прирубом” и удлинением внахлест. Окончательный выбор способа делают непосредственно во время монтажа стропильной системы. При выборе нужно обязательно учитывать квалификацию выполняющего сращивание, имеющийся в наличии строительный материал (доска или брус) и вид крыши (скатная, полувальмовая или вальмовая). Независимо от выбранного способа, для удлинения стропил понадобятся инструменты:

Инструменты для сращивания стропильных ног.

топор;
пила-ножовка;
поперечная пила;
лучковая пила;
молоток;
киянка;
рубанок;
шерхебель;
долото;
стамеска;
ручная или электродрель с набором сверл.

Несмотря на довольно внушительный список инструментов, в самом процессе сращивания нет ничего сверхсложного.

Для сращивания встык соединяемые торцы брусков или досок обрезают под углом строго в 90º. В месте стыковки торцов с двух сторон крепятся накладки длиной минимум 50 см. Накладки крепятся гвоздями в шахматном порядке – минимум 8 гвоздей на накладку (по четыре в каждый из соединяемых торцов). В последнее время гвозди все чаще заменяют длинными саморезами или же, если соединяются торцы досок, взятыми на болты с гайками металлическими пластинами.

Важная деталь: для предохранения места соединения от случайных боковых нагрузок в торцах соединяемых частей высверливаются отверстия, в которые вставляется железный штырь. Более простой, но и более трудоемкий способ – стыковка с шипом.

Схема сращивания стропильных ног.

При этом способе на торце одной части вырезается шип, а на торце другой – выдалбливается паз. Вставленные друг в друга, они, как и железный штырь, будут препятствовать боковым нагрузкам.

Чтобы срастить стропилину “косым прирубом”, соприкасающиеся торцы частей стропила подрезают под углом в 45º, после чего срезы накладываются один на другой, и посредине места соединения скрепляются болтом диаметром 12 или 14 мм. Для этого в месте крепления высверливается сквозное отверстие, размер которого должен соответствовать диаметру болта. Если отверстие будет больше, в месте крепления появится люфт, создающий дополнительную нагрузку на прогиб.

Техника удлинения стропил внахлест подразумевает нахлест одной части стропил на другую минимум 1 м, затем, как и в случае использования способа “встык”, соединенные элементы скрепляются гвоздями в шахматном порядке. Иногда для крепления используют металлические шпильки, на которые с обоих концов закручивают гайки с шайбами. Этот способ хорош тем, что не нужно соблюдать идеальную точность в торцах соединяемых элементов.

Соединение внахлест чаще применяют при использовании в качестве стропильных ног досок. Соединение в “косой прируб” обычно используют при удлинении бруса большого сечения. Соединение встык можно использовать в обоих случаях.

При любом способе сращивания место стыковки становится своеобразным пластичным шарниром.

Но поскольку стропилина должна быть равномерно жесткой по всей своей длине, то сращивание нужно выполнять на расстоянии, не превышающим 15% длины пролета от точки опоры, на которую устанавливается стропилина (прогон, мауэрлат или промежуточная опора).В этом случае прогиб стропилины в месте соединения будет максимально приближаться к нулевой отметке.

Соединение стропил по длине снип. Сращивание стропил по длине: 7 частых ошибок, которые сказываются на надежности

Стропильная система — это одна из важнейших частей конструкций дома. От ее прочности зависит надежность и долговечность всего строения. Именно поэтому ошибки, допущенные при наращивании стропил, могут дорого обойтись и даже привести к обрушению объекта. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Игнорирование строительных норм и правил к сращиванию стропил (СНиП)

Чтобы не ошибиться, достаточно воспользоваться специальными универсальными таблицами, в которых указывается длина досок, количество шпилек, длина нахлеста и другие параметры. А вот наращивание на глаз, особенно при отсутствии необходимого опыта, может привести к неприятным последствиям.

Укладывание джута между стропилами для предотвращения появления мостиков холода

Эту ошибку нередко совершают неопытные плотники и кровельщики. Джут не только не поможет уменьшить теплопроводность, но и может существенно навредить строящемуся дому. На мягком материале будет быстро конденсироваться влага, что, вероятнее всего, приведет к появлению плесени на элементах конструкции.

Использование для соединения стропил черных саморезов

Проблема таких саморезов в том, что они очень быстро теряют свою прочность из-за окисления материала. Кроме того, они имеют неприятное свойство трескаться и лопаться при малейшем увеличении предельной нагрузки. Поэтому, если при строительстве возникла необходимость в саморезах, желательно не выбирать черные.

Допущение зазоров и люфтов в соединениях между досками

Недостаточно плотно состыкованные стропила очень скоро начнут деформироваться, что повлечет за собой изменение формы всей конструкции. Поэтому зазоров оставаться не должно.

Использование гвоздей для крепежа

Гораздо надежнее применять болты или шпильки. При забивании гвоздя доска может растрескаться, шпильки и болты вкручиваются в брус, что позволяет избежать уменьшения прочности.

Игнорирование ровности среза, оставление зазубрин

Неровный расслаивающийся срез и заусенцы существенно снижают качество итоговой работы. Это же касается и большой разницы сращиваемых досок по толщине.

Слишком большое количество метизов

Плотники нередко пытаются усилить ими прочность конструкции, но так как под метизы требуется много дополнительных отверстий в стропилах, получают обратный эффект.

Исправить ошибки в монтаже стропильной системы после завершения строительства будет практически невозможно. Поэтому намного проще не допускать их вовсе.

Сращивание стропил по толщине. Подбор сечения

Перед началом расчета собирают нагрузки на стропила. Они бывают двух видов: постоянные и временные. Постоянные включают в себя массу всех слоев крыши:

подшивка;
стропила;
утеплитель;
обрешетка;
кровельное покрытие.

Массу пароизоляции и гидроизоляции можно не учитывать. Можно использовать примерные значения. Для крыши с покрытием из металлической черепицы постоянная нагрузка принимается равной 60 кг/м2, из битумной — 70 кг/м2, из керамической — 120 кг/м2.

Снеговая нагрузка зависит от климатического региона. Она указана в СП «Нагрузки и воздействия». Чтобы не запутаться, пользуются специальными картами. При угле наклона кровли более 45 градусов снеговую нагрузку считают равной нулю.

После нахождения массы кровли выполняют расчет. Его делают по двум предельным состояниям: на прочность и на прогиб.

Первая формула расчета на прочность — для поиска расчетной нагрузки:

q1= (1,1*gn*cosα + 1,4*pn*cosα2)*a,

где q1 — расчетная нагрузка,
gn — постоянная нагрузка,
pn —снеговая нагрузка,
cosα — косинус угла наклона кровли,
a — шаг стропил.

Дальше находят расчетный изгибающий момент M = 0,125*q1*l2*100. Здесь l2 — величина пролета стропильной ноги в квадрате. Следующий шаг — нахождение расчетного момента сопротивления W. Для этого M делят на расчетное сопротивление древесины изгибу, равное 130 кг/см2.

W = b*h2/6. W уже известно, b — это ширина сечения стропила, которую принимают 5 или 10 см. В уравнении остается только одно неизвестное h — высота стропильной ноги.

Следующий расчет на изгиб. В первую очередь находят нагрузку:

q1н = (gн* cosα + pn*cosα2)*a.

Очень похоже на первый вариант, но без коэффициентов. После этого вычисляют момент инерции I = (5* q1н*l3*200)/(384*1000). l3 — пролет ноги в кубической степени. I = b*h3/12. I известно, b берут такое же, как и в первой части расчета. В уравнении остается одно неизвестное h. После двух вычислений из h для стропильной ноги назначают то, которое больше. Это будет минимальным размером.

Также при выборе высоты стропильной балки стоит учесть толщину утеплителя. Его укладывают при использовании подкровельного пространства в качестве мансарды или теплого чердака. Толщину теплоизоляционного материала выбирают в зависимости от климатического региона. Рекомендуют высоту стропил назначать на 2—3 см больше. Это нужно для обеспечения вентиляционного зазора.

Крепление стропил между собой. Несколько слов о стропильной системе

Стропильная система – это каркас крыши со скатами, собранный из непосредственно самих стропильных ног, а также мауэрлата и конькового бруса. Мауэрлат – это опорный брус, который располагается по периметру верхней части стен дома, а коньковый брус устанавливается непосредственно в верхней части кровли в том месте, где происходит соединение двух противоположных стропильных ног под углом.

Основные части стропильной системы

Проектирование стропильной системы – важная задача, во время которой приходится правильно рассчитывать ветровую и снеговую нагрузки, которые будут приходиться на кровлю, а также учитывать и другие параметры. Первые показатели будут зависеть от того, в каком климатическом регионе будет находиться строящийся объект. Далее на основе полученных данных производится расчет толщины непосредственно стен дома (несущих), а также выбирается качество и тип материала для самой кровли, высчитывается угол наклона ее скатов и другие моменты.

Проектирование стропильной системы – важная задача

Внимание! Недочеты и ошибки, допущенные при проектировании, могут негативно сказаться на качестве кровли. В ряде случаев они могут привести к быстрому обрушению или разрушению крыши.

В конструкцию стропильной системы могут входить сами стропила, стяжки, которые будут располагаться между ними, прогоны, дополнительные опоры – так называемые подстропильные ноги – и прочие элементы. Собранная стропильная система опирается обычно на тот самый мауэрлат либо на балки перекрытия. Мауэрлат помогает равномерно распределять нагрузку по всему периметру стен. В этом главное отличие данного способа крепления. Если крепить стропильную систему на балки перекрытий, то есть без установки мауэрлата, то основная нагрузка будет приходиться на точки крепления, а не распределяться равномерно по всем стенам.

Мауэрлат помогает равномерно распределять нагрузку по всему периметру стен

На заметку! Последний случай – не вариант, если стены сделаны из кирпича, который начнет разрушаться со временем в местах, испытывающих максимальную нагрузку. А вот для деревянного сруба такой способ вполне подойдет.