Крепление стропил: рассматриваем способы

Чтобы обеспечить надежное соединение частей стропильной системы, применяются особые крепежные элементы. Стропильным крепежом называются деревянные и металлические изделия, которые применяются при монтаже узлов стропильной системы. В их число входят деревянные элементы:

  • брусья;
  • косынки (треугольные накладки);
  • нагеля;
  • шипы.

Металлические элементы:

  • гвозди;
  • шурупы;
  • болты в комплекте с шайбами и гайками;
  • скобы;
  • хомуты;
  • накладки;
  • петли;
  • ползунки/салазки;
  • анкеры;
  • зубчатые пластины;
  • гвоздевые пластины;
  • уголки;
  • перфорированные ленты и т.д.

Выбор стропильного крепежа зависит от требований к прочности узлов конструкции, расчетных нагрузок и конфигурации кровли.

Схема стропильной системы

Создавая каркасную конструкцию, всегда нужно помнить, что в процессе эксплуатации она будет подвергаться ветровым, снеговым и температурным нагрузкам. А ведь еще она должна удерживать на себе обрешетку и кровельный пирог, которые имеют существенную массу. Поэтому важно правильно определиться, какой крепеж для кровли необходим в том или ином случае.

В конструкцию стропильного каркаса входят такие детали:

  • брус мауэрлата;
  • стропила;
  • конек;
  • прогоны;
  • ендовы;
  • рейки обрешетки.

Примечательно, что в процессе сборки каркасные конструкции применяются как деревянные, так и металлические крепежи. Каждый из них будет актуален в том или ином случае. Чтобы разобраться, когда и какое крепление стоит использовать, рассмотрим основные узлы, из которых состоит стропильная система.

Крепление стропил в нижней части

В нижней части стропила могут опираться прямо на стену, если она сложена из бревна или бруса. На стены из штучных материалов (кирпич, бетонные, газобетонные блоки и т.д.) их опирать нельзя, так как ставить стропила можно только на прочные основания, не передающие влагу.

Но это не единственная причина. Опорой для кровли должна служить конструкция, которая равномерно распределяет нагрузку по стенам. Поэтому на их верхней части по всему периметру монтируют мауэрлат – толстую деревянную балку, исключающую точечную нагрузку на элементы кладки. Между ней и материалом стен обязательно прокладывают гидроизоляцию.

Также кровельная система может крепиться к балкам перекрытия. Это делается в случае с каркасными строениями или мансардными крышами. Часто балки перекрытия используют в качестве затяжек для висячих стропил. Они должны выступать за внешнюю плоскость стен минимум на полметра, чтобы образовать карнизный свес. А стропильная нога устанавливается на край балки.

Крепление к деревянной стене

Перед тем как установить стропила на бревенчатые или брусовые стены не нужно делать на них никакой обвязки – монтаж осуществляется прямо на несущие конструкции. При этом способ крепления зависит от предполагаемой усадки строения:

  • Если дом уже дал усадку или в случае реконструкции и замены кровли на старом деревянном доме, крепление делают жёстким, вырубая в верхнем бревне пазы под стропила и жёстко закрепляя их скобами или металлическими уголками с двух сторон.

При устройстве кровли на новых деревянных домах используют скользящее крепление. При усадке здания его геометрия может меняться, вызывая избыточное напряжение в местах жёсткого крепления и деформацию конструкции крыши. Чтобы этого не происходило, стропилам оставляют возможность двигаться в поперечном направлении, подстраиваясь под усадку. Для этого используют специальный крепёж, позволяющий им это делать. Это может быть стальной уголок с длинной прорезью на одной полочке вместо монтажных отверстий. Или скользящая опора, как на следующем фото.

Крепление к мауэрлату

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.

Возможные варианты показаны на схеме:

Способы фиксации

Решая вопрос, как крепить стропила к мауэрлату или коньковому прогону, необходимо правильно подобрать крепежную фурнитуру. Современный строительный рынок располагает огромным ассортиментом разнообразных по конструкции и размеру креплений. Главными критериями выбора крепежа являются материал, использованный для изготовления стропила, их сечение, а также вид нагрузки, которому они подвергаются. Существуют следующие способы крепления стропил:

    С помощью металлических уголков. Металлические уголки с отверстиями под саморезы или гвозди являются самым надежным и прочным вариантом жёсткого крепления стропил к мауэрлату, стенам или коньковому прогону. Они позволяют много кратно увеличить жесткость и несущую способность конструкции стропильного каркаса.

Опытные мастера считают, что наиболее надежным способом фиксации стропил является использование металлических уголков, которые прочно соединяют деревянные элементы между собой, жестко фиксируя угол между ними. Уголок, перекрывающий стык между стропильной ногой и коньковым брусом или мауэрлатом, служит своеобразным распором между ними.

Основные узлы соединения стропильной системы

Схема крепления мауэрлата к стене.

Прежде чем соединять между собой мауэрлат и стропильную ногу, первый потребуется прочно соединить со стеной. Мауэрлат представляет собой толстую балку (15х15), уложенную по оси стены и параллельную коньку балки, на которую опираются стропильные ноги. Возложенные функции на данный элемент несущей конструкции заключаются в распределении нагрузки от стропил, веса кровельного пирога и атмосферных осадков по всей стене, включая внутренние опоры. Иными словами, фундаментом для всей крыши является мауэрлат. Его укладывают на ось стены и закрепляют к ней. В данном случае имеется несколько способов соединения.

Способ первый. При устройстве крыши большой площади по всей длине стены заливается армопояс, куда сразу же вмуровывают металлические штыри под резьбу м12 через каждые 2 м. В данном способе в качестве крепежа мауэрлата со стеной будут шпильки, которые насквозь проходят через балку и притягиваются к стене с помощью гайки и шайбы. При небольшой площади крыши, где нет большой нагрузки на стену, обходятся без мауэрлата и стропила крепятся непосредственно на вмурованные в процессе кладки шпильки.

Способ второй. Еще один вполне доступный способ сделать стропильную систему устойчивой – это крепить мауэрлат к стене с помощью проволоки. Для этого понадобится за 3 ряда до конца кладки уложить середину проволоки между рядами кирпичей. Ее длина должна быть достаточной, чтобы хватило обвязать и притянуть мауэрлат к стене. Также можно обойтись без мауэрлата и закрепить стропило проволокой прямо к стене. Но такое соединение даст точечную нагрузку на стену, что может повлиять на ее целостность

Схема крепления стропильной ноги к мауэрлату может быть жесткой и скользящей. Тип соединения зависит от формы крыши и вида стропил, которые могут быть висячими или наслонными.

Жесткое и скользящее соединение нижней части стропил с мауэрлатом

Основные узлы стропильных ферм.

Узлы соединения в данном случае будут выполнены из дерева и могут иметь несколько видов:

  1. Зуб, имеющий только упор.
  2. Зуб, имеющий шип и упор.
  3. Упор непосредственно в балку.

Врубка одинарного зуба используется для крыши с большим углом наклона, где угол между мауэрлатом и стропильной ногой более 35º. Для этого в стропильной ноге потребуется вырезать зуб с шипом, а в мауэрлате создать под него гнездо. Применение шипа позволяет избежать бокового смещения стропила. Врубка двойного зуба используется при монтаже более пологих крыш. Последний способ применяется крайне редко.

Читайте также  Как крыть крышу ондулином

В последнее время все чаще деревянное крепление для стропил заменяется металлическим, поскольку позволяет не только получить более надежную конструкцию стропильной системы, но и значительно сократить работы по ее монтажу. Поэтому в качестве дополнительных крепежей используются металлические стропильные болты, скобы, пластины, хомуты, петли и различные уголки.

Пример скользящего соединения..

Наиболее используемый метод жесткого соединения – это вбивание гвоздей с боковых сторон под углом в мауэрлат. Таким образом происходит внутреннее скрещивание внутри него. Далее для окончательной фиксации соединения вбивается вертикально третий гвоздь. Еще один способ предотвращения поперечного смещения стропильной ноги – это закрепление ее по бокам металлическими уголками.

Схема для подвижного крепежа стропил в нижней части применяется для домов, построенных из оцилиндрованного бревна или бруса. Так как в процессе эксплуатации стропильная система находится в движении из-за изменения своих физических свойств, т. е. происходит усадка здания.

Схема жесткого крепления в данном случае недопустима, поскольку такие подвижки могут привести разрушению стены. Это значит, что узлам крепления требуется обеспечить подвижность. В таких случаях используются специальные шарнирные соединения, которые называются салазки либо уголки с продолговатым отверстием под крепеж. Скользящее сопряжение в данном креплении достигает двух уровней свобод путем свободного движения одного из элементов крепежа.

Узловое коньковое соединение

Коньковое соединение стропильной системы можно получить тремя способами: встык, внахлест и на коньковую балку.

Схема конькового соединения стропильной системы.

Встык. Верхнюю часть стропильной ноги нужно обрезать под углом, равным уклону крыши. Противоположную ногу также подгоняют под соответствующий угол, но с наклоном в другую сторону. Далее они между собой соединяются в верхней точке с помощью гвоздя, который должен быть забит в торец стропил с захватом противоположного конца. Кроме гвоздей, для более прочного соединения стыков используются специальные пластины. В качестве такого крепежа может выступать как деревянная доска 30 мм, так и металлическая фиксирующая двусторонняя накладка. Для ее установки используются болты или гвозди.

Следующие два способа будут подобными первому, но имеют небольшую разницу. При креплении внахлест верхние части стропильной ноги будут соединены между собой своими боковыми сторонами. Последний вариант осуществляется путем соединения каждого стропила непосредственно к коньковой балке. В данном случае в качестве крепежей используются резьбовые шпильки с шайбами и болты.

Если для придания жесткости стропильной системе используются фермы, то для обеспечения хорошей устойчивости к ветровым нагрузкам потребуется установить необходимое количество диагональных связок. Наличие раскоса и подкоса (подстропильной ноги) в несущей конструкции помогает фронтонам дома быть более устойчивыми. Установка раскоса осуществляется путем упора верхней части в угол фронтона, а нижней частью он упирается в основную балку перекрытия. Подкос помогает снизить нагрузку на стропила по центру. Его монтаж ведется под углом 45º. Закрепляются диагональные связи с использованием хомутов, уголков, пластин.

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.

Важно: Использование шпилек, диаметр которых меньше 1,4 см, часто приводит к деформации нагруженных крепежных элементов.

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.

Виды стропильных систем

Стропила могут быть висячими и наслонными .

Висячие опираются на стены и создают распор. Чтобы уменьшить его, в основании стропил делают затяжки, которые соединяют стропила и образуют с ними треугольники. Висячие системы различных типов используются для домов шириной не более 17 м. В зависимости от ширины строения, устраивают их по-разному.

Если ширина дома не больше 9 м, то стропила поддерживаются вертикальным брусом — так называемой бабкой . Она находится под коньком.

Если ширина дома от 9 до 13 м, дополнительно устанавливают подкосы, которые одним концом упираются в стропильные ноги, а другим — в бабку.

При ширине дома 13-17 м используются две вертикальные стойки, соединяющиеся в верхней ригелем (подгоном), как на рисунке.

Наслонные стропила опираются на несущую стену или колонны внутри здания. При таком способе стропило имеет три или больше точек опоры. Наслонный тип стропильной системы создает меньшую нагрузку на стены здания и более прочен, его используют для зданий большей ширины. Такие крыши могут быть устроены по-разному, в зависимости от расположения внутренних стен, они могут быть симметричными или асимметричными.

Виды стропильных систем

Прежде чем разобрать крепление стропил, обсудим их виды. Различаются системы по следующим признакам: материалу и конструкции. По первой классификации они могут быть деревянными либо металлическими. Брусья имеют ряд своих достоинств — это и относительная простота монтажа, и легкость, и дешевизна. Однако такой материал нуждается в предварительной обработке, ведь, как известно, дерево гниет, боится термитов, на нем заводится грибок, и оно отлично горит. Правда, решить все эти проблемы можно особо не напрягаясь, достаточно просто пойти в специализированный магазин и приобрести там средства, которые устранят все вышеописанные недостатки.

А вот металл пока что не имеет конкуренции в плане прочности, кроме того, данный материал абсолютно не боится огня. Но и в этом случае не обошлось без некоторых подводных камней. Во-первых, осуществлять крепление стропил такого типа тяжелее, да и понадобится специальное оборудование, что также к достоинствам никак отнести нельзя. Во-вторых, металл боится коррозии, так что его придется покрывать слоем специальной краски. В-третьих, стоимость такой конструкции будет несколько завышенной. И, в-четвертых, из-за большого веса к самому зданию будут предъявляться особые требования.

Читайте также  Как сделать односкатную крышу на сарай

Теперь скажем пару слов о конструктивных особенностях стропильных систем. Они могут быть висячими, без использования дополнительных опор. Данный вид актуален, если стены дома облегченные. Следующий тип – наслонные, имеющие дополнительные опоры в средней части. В этой роли отлично выступает средняя несущая стена или же просто промежуточные столбчатые опоры.

Принцип расчета

На подготовительном к строительству этапе нужно заранее выполнить расчет стропил с балками перекрытия. В проектировании каркаса кровли учитываются климатические и другие особенности конкретного региона, характерная для него снеговая, ветровая нагрузка. На основании этих данных и СНиПа, определяющих относительные и допустимые прогибы, и будет выполняться расчет сечения для всех элементов системы: кровельных балок, стропил, других частей фермы. Требуется также выполнить и конструкционные вычисления, определяющие шаг укладки для балок. А межбалочное расстояние в свою очередь определяет шаг для размещения стропильных ног.

Как видим, возвести систему стропил крыши вполне реально и своими руками, если изучить весь процесс пошагово: от покупки материала до определения выдерживаемой конструкцией здания нагрузки и способов крепления стропил к балкам перекрытия.

Рекомендуем посмотреть видео об установке стропил: