Как крепят стропила на крышу
Как крепить стропила крыши разной конструкции?
Возведение стропильной системы – целое искусство, требующее особого мастерства. Две одинаковые на первый взгляд крыши могут иметь абсолютно разный «скелет», и даже крепежные элементы внутри себя. И выбор способа соединения стропильных элементов между собой зависит от целого ряда факторов, среди которых личное предпочтение не играет роли. В ход идут топор, металлические пластины, гвозди и даже скобы – все для того, чтобы придать стропильной конструкции нужную жесткость, надежность и в то же время подвижность.
Все зависит от задач, которые стоят перед крышей, особенностей материала стен дома и климатических условий местности. А в чем преимущества и недостатки каждого из видов, мы сейчас расскажем.
Содержание
Врубка: технология, проверенная временем
Наиболее старый способ крепления стропил крыши — это врубка. Еще с давних времен, когда дома на Руси строились без единого гвоздя, стропила устанавливали именно так:
Вот как это выглядит на практике:
Еще хороший пример монтажа стропил при помощи врубки:
Но стоит заметить, что у врубки есть существенный недостаток — неравномерное высыхание древесины. Причем в ширине такое стропило практически не уменьшается, всего на 0,01% а вот в длине — да. Серьезные испытания, не правда ли?
И особенно негативно это сказывается на узлах с угловым и перпендикулярным соединением стропил. В таких узлах появляются щели, из-за чего в какой-то степени деформируется вся стропильная система. Поэтому в этой технологии появились небольшие изменения: узлы стали изготавливать на разрезных кольцах и зубчатых шайбах.
Болты: надежная фиксация
Одними из самых надежных для стропил считаются металлические болты:
Так они выглядят на практике:
Такие соединения стропил изготавливают следующим образом: ферму кладут на ровную поверхность и фиксируют струбцинами. Далее в местах укладки зубчатых шайб сверлят отверстия под болты — диаметром, превышающим диаметр болта на 1,5 мм. При этом важно держать сверло строго вертикально. К слову, первую готовую ферму используют в качестве шаблона для следующих.
Теперь между элементами фермы крепят зубчатые шайбы, и в просверленные отверстия вставляют шпильки из высокопрочной стали и шайбы 6 мм размерами 100 Х 100 мм. Именно такие размеры препятствуют смятию древесины. Кроме того, шпильки и болты из обычного металла не подходят, ведь при напряжении может сорваться резьба. Дальше двусторонние шайбы как бы запрессовываются в древесину:
Если все сделано правильно, шайба работает на сжатие и растяжение. И после усушки древесины узел подтягивают еще раз. При этом сам болт будет нести 25% нагрузки, а шайба — до 75%.
По такой же схеме собирают фермы с узлами на разрезных кольцах. Сам разрез на кольце необходим для компенсации температурного расширения металла. И такое крепление деревянных стропил куда более надежное, чем у болта без шайбы и кольца, лучше срабатывает в условиях смены температур и обеспечивают куда большую площадь поверхности соединяемых деталей. В этом случае уже не нужна запрессовка кольца, т.к. его достаточно опустить в подготовленные канавки.
К слову, наряду с болтом применяется не только метод врубки, но и фиксация стропил при помощи боковых накладок с гвоздями.
Гвозди: просто и жестко
Довольно популярный и простой способ крепления стропил к стене — фиксация гвоздями. Нет ничего проще, чем взять доску и прибить ее к деревянной стене парой гвоздей. Причем сами гвозди вполне могут служить неким шарниром, если закрепить стропила только концом.
Но если использовать больше гвоздей и увеличить жесткость, то поворот уже будет невозможным. Только если нагрузка не станет превышать расчетную, иначе узел снова будет подвижным. Вот почему при таком способе крепления важно точно рассчитать нагрузку, иначе будут нарушены схемы узлов и разрушится вся система.
Сами гвозди нередко становятся дополнительным способом фиксации в сочетании с врубкой:
Металлические накладки: вариант для ферм
Для стропильного каркаса хорошо подходят стальные перфорированный накладки с острыми элементами по всей площади. Это как раз то, на что крепят стропила чаще всего за рубежом. И главное преимущество такой привязки стропил в том, что здесь нет необходимости делать запил в стропилах и мауэрлате. А потому нетронутая древесина сохраняет свои высокие прочностные характеристики:
Сегодня этот тип крепежа стропил к стене дома по праву считается самым надежным:
По этому же принципу устроены металлические уголки:
Деревянные чурки: забытые технологии
К слову, и до появления металлических пластин и уголков кровельщики находили, чем скрепить стропила между собой: это были деревянные чурки. Это бруски квадратного сечения, которые фиксируют между стропилами и мауэрлатом, чем значительно увеличивают жесткость стропильной конструкции:
На практике она выглядит так:
Причем встречается и вариант удвоенной прибоины:
Проволока: надежная привязка
Теперь перейдем к тому, как стропила крепится к стене из бруса естественного уровня влажности? Дело в том, что деревянные конструкции подвержены изменениям уровня влажности и температуры, ввиду чего при постепенной усушке немного изменяется высота каждого бруса или бревна. И чем выше высота стен, тем больше степень ее усадки со временем. Т.е. в случае с односкатной крышей больше потеряет в высоте стена под коньком, и меньше та, что будет расположена ниже.
В таком случае стропилам важно обеспечить возможность небольшого поворота и при этом даже едва заметного сдвига вдоль стены. И уже достаточно давно для этой цели привязку стропил к стене делают при помощи отожженной проволоки. Ею верхнее бревно фиксируют к стропильной ноге.
Причем важно знать, как правильно крепить проволокой стропила на крыше разных форматов. Так, если речь идет о доме или бане солидного вида, скреплять стропила важно сразу с двух сторон. Если же уклон скатов небольшой, а сама кровля — низкая, тогда достаточно одной проволоки.
Скользящее крепление: для сруба и бревна
Когда возводят деревянные дома или бани, необходимы скользящие стропила. Они позволят сохранить стропильную систему целостной и ровной, когда стены будут неравномерно усаживаться в течение года.
Этот элемент конструкции отлично приспосабливается к деформации конструкции стен. Стропила крепятся к несущему брусу не жестко, благодаря чему предотвращается распирание стен. Ведь и бревно, и профилированный брус подвержены естественной усадке. Бывает, что и одна стена по окончанию усадки становится ниже другой, и при жестком креплении стропил друг к другу “поведет” всю крышу.
Само скользящее крепление стропил к стене представляет собой уголок с петлей и металлический кронштейн:
Монтировать этот элемент нужно под углом 90 градусов к опоре, так можно обеспечить небольшую подвижность системы. В процессе усадки эти крепежи нужно будет два раза выводить в крайнее положение, чтобы установить стропила под правильным углом к стене дома.
Сами скользящие опоры делятся на такие виды: открытого типа и закрытого. Первые представляют собой изогнутую стальную пластину, у которой на концах есть по два или три отверстия. При этом длина хода подвижного элемента должна быть от 60 мм до 160 мм. В неподвижной части элемента обычно до пяти отверстий.
А вот закрытая подвижная конструкция — целостная, и уже не разбирается на части. У нее — форма уголка с держателем, на который надевают планку крепления. Выглядит это так:
Но по-настоящему подвижное крепление сдвинется ощутимо только в случае максимальных нагрузок, что маловероятно для обычной стандартной крыши.
А какой способ крепления стропил вы считаете самым практичным?
Крепление стропил к коньковому брусу: 6 основных способов монтажа
Узел крепления конька и стропил — одна из ключевых частей наслонной стропильной системы. Нижний край стропильных ног в такой системе опирается на мауэрлат или прямо на стену, а верхний — на коньковый прогон. Именно конек связывает стропильную систему в единое целое, придает ей большую, чем у висячей конструкции, жесткость, делает устойчивой. Поэтому очень важно, чтобы крепление стропил к коньковому брусу и их сращение друг с другом было правильным. Иначе прочность всей стропильной системы окажется под угрозой.
Как это часто бывает в строительстве, крепление конькового бруса к стропилам можно выполнить не одним, а сразу несколькими способами. Причем у каждого метода есть особенности, а у некоторых — еще и довольно узкая сфера применения. В статье мы подробно рассмотрим все основные способы крепления стропил к коньку и расскажем об их преимуществах и недостатках, чтобы вы смогли выбрать тот метод, который будет оптимальным в вашем случае. Но, для начала, остановимся на крепеже, который используют для монтажа стропильных ног.
Содержание
Крепеж для стропил
Крепление стропил к коньковому прогону выполняется с помощью трех видов крепежей: крепежные метизы, деревянные соединительные элементы и металлические крепежные детали.
Крепежные метизы
Крепежные метизы — это все, что вбивается или ввинчивается непосредственно в дерево. Чтобы соединить стропила с коньковым брусом используют:
Металлические зубчатые пластины (МЗП), которые часто используют для соединения висячих стропильных ног, для крепления стропил на конек стропильной системы не подходят. Для их монтажа нужен специальный пресс, который создаст усилие, достаточное для того, чтобы все шипы пластины плотно зашли в дерево. Создать такое усилие просто молотком невозможно, поднять пресс к коньку — тоже.
Деревянные соединительные элементы
К этой категории относятся:
Деревянные накладки, как и вся стропильная система, «дышат» — меняют свои размеры при изменении влажности. Поэтому для домов из бруса лучше, когда стропильная система с коньковым прогоном связана именно с помощью подвижных деревянных накладок, а не закреплена металлическими пластинами.
Металлические крепежные детали
Для строительства стропильных систем современных домов практически всегда применяют крепежи из металла. Они прочны, долговечны, выдерживают очень большую нагрузку и менее трудоемкие в использовании, по сравнению с традиционными видами крепежных элементов.
Крепление конькового прогона и стропил к нему выполняют с помощью таких металлических деталей:
Как правило, металлический крепеж делают из оцинкованной стали. Но для большей надежности ставят пассивированные соединительные элементы, поскольку они лучше защищены от коррозии.
Зачем нужна вырубка, и когда ее можно не делать
Вырубка — это запилы на стропилах, глубиной в четверть или треть доски и шириной в половину ширины коньковой балки. Они повторяют форму бруса конька и нужны для предотвращения продольного скольжения стропильных ног по коньковому прогону.
По традиционной технологии крепление стропил к коньку всегда выполняется с вырубкой. Кроме надежной фиксации стропильных ног на коньковом брусе, благодаря запилу стропила опираются на конек не по линии ребра, а прилегают к нему по всей ширине. Следовательно, и нагрузка распределяется не по тонкой линии, а по куда большей площади.
Соединение стропил с коньком с вырубкой
Теперь о том, как запилить конек на крыше. Важно понимать, что вырубку делают только на стропилах. Коньковый прогон ни в коем случае нельзя ослаблять запилами. Вырубку на стропильных ногах обычно делают на земле по заготовленному шаблону.
Шаблон вырубки изготавливают из короткого отреза той же доски, что используется для стропил. Отрезок прикладывают к торцу конькового прогона, и выставляют так же, как будут установлены стропила: под тем же углом, на той же глубине запила. Карандашом на доске размечают контуры конькового бруса и делают по этой линии вырез. Затем доску с вырубкой снова прикладывают к коньку, чтобы убедиться, что запил плотно прилегает к прогону, а наклон такой же, как должен быть у стропил. Если все правильно, то шаблон готов.
Несмотря на сложности, связанные с выполнением запила, к этому способу крепления стропил к коньковому прогону прибегают все еще довольно часто. Хотя, в основном, это связано с кровельными традициями — сейчас есть альтернативные методы фиксации стропильных ног. Причем эти методы часто даже более надежные: вырубка уменьшает ширину доски, что закономерно снижает ее прочность, а любой способ крепления, когда запил не нужен, лишен этого недостатка. Например, установка коньковой доски и крепление стропильных ног с помощью металлических уголков и пластин позволяет надежно зафиксировать соединение без ослабления стропил вырубкой.
Но учитывайте, что при строительстве домов из оцилиндрованного бревна, сделать стропильную систему без запилов, скорее всего, не получится. На круглом коньке хорошо закрепить стропильные доски с помощью только металлического крепежа сложно.
Для круглых коньков срубов почти всегда делают вырубку
Если вы решили отказаться от вырубки, при креплении стропил к коньку следуйте правилам:
Последнее правило должно соблюдаться при любом способе крепления. Даже если стропила соединены металлическими планками на шарнире, они все равно должны лежать на коньковом брусе, передавая на него нагрузку.
Как крепить стропила: встык или внахлест?
В отличие от висячих стропил, наслонные можно крепить и встык, и внахлест.
Крепление встык считается более надежным, поскольку стропила торцами опираются друг на друга и нагрузка на сжатие передается на всю доску. Но выполнить его сложнее: нужно точно подрезать стропильные ноги, чтобы их торцы плотно соприкасались по всей площади. Этот способ крепления стропил оптимален для домов из кирпича, газоблока, ракушняка и других подобных материалов.
У крепления внахлест тоже есть свои преимущества. Не нужно подгонять стропила друг к другу, что облегчает монтаж стропильных ног. Кроме того, крепление стропил к коньковому прогону внахлест — подвижное, а не жесткое. Поэтому этот метод хорошо подходит для домов из бруса или оцилиндрованного бревна — для них жестко закрепленная стропильная система противопоказана. Но нужно учитывать, что нагрузка на крепления стропильных ног при их соединении внахлест увеличивается. И для фронтонов такое решение не подходит: если стропила установлены со сдвигом, то необходимо набивать еще брус, чтобы получить ровную плоскость для обшивки фронтона или для установки ветровой доски.
Если упростить, то крепление стропил внахлест — хороший выбор, если дом деревянный или монтировать стропильную систему вы будете сами. Во всех остальных случаях лучше крепить стропила встык.
6 способов крепления стропил к коньковому прогону
Закрепить стропила на коньковой балке можно как минимум шестью способами. И хотя металлические пластины и уголки в последние годы используют все чаще, начнем с традиционного метода — крепления гвоздями и скобами.
Крепление стропил к коньку гвоздями и скобами
Этот способ крепления «работает» только в сочетании с врубкой при монтаже встык. Это значит, что перед тем, как крепить стропила к коньковому прогону, их надо подогнать друг к другу. Для этого уже запиленные по шаблону стропильные ноги устанавливают внахлест и выравнивают по уровню до нужных углов наклона. Затем стропила скрепляют струбциной, намечают карандашом строго вертикальную линию будущего стыка, и по ней разрезают доски пилой. После этого стропила устанавливают на место и получают идеальную линию стыка, по которой доски плотно прилегают друг к другу.
Монтаж стропил с накладкой
Деревянная накладка из ригеля или косынки — еще один классический способ, как закрепить коньковый брус и стропила в один конструктивный узел. Накладки всегда устанавливают с обеих сторон стропил и соединяют либо длинными саморезами, либо болтами. Запилы при этом не делают. Второй вариант надежнее, поскольку, во-первых, болт намного толще самореза, а, во-вторых, при большой нагрузке шуруп может вырвать из дерева, в то время как срыв болтового соединения в условиях бытовых нагрузок принципе невозможен.
Обычно каждую пару стропил укрепляют только накладкой сверху. Ригель соединяет концы стропил и прилегает к коньковому брусу, опираясь на него. К коньку конструкцию крепят любым удобным способом: уголками, кронштейнами, скобами.
Но есть и усиленный вариант. В этом случае одной парой накладок стропила скрепляют сверху конькового прогона, а вторую устанавливают сразу под брусом, как бы зажимая его. Такой узел позволяет обойтись даже без жесткого крепления стропил к коньковому брусу. Главное, чтобы и верхние, и нижние накладки плотно прилегали к прогону.
Метод крепления с накладками очень надежен. Но он довольно трудоемок и требует повышенного расхода пиломатериалов. Поэтому деревянные накладки используют, в основном, при монтаже стропильных систем домов из дерева, для крыш большой площади или при возведении здания с пологой кровлей в регионе с большой снеговой нагрузкой.
Крепление стальными уголками и пластинами
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.
Соединение врубкой вполдерева
По своей сути этот вид соединения напоминает крепление стропил внахлест. Только вместо полной ширины «нахлестывается» только половина: в стропилах делают выборку так, чтобы при их соединении доски были в одной плоскости. Скрепляются стропильные ноги болтами или несколькими гвоздями.
Крепление врубкой вполдерева — одно из самых трудоемких. Поэтому такое соединение стропил используют, в основном, при строительстве срубов по традиционной технологии. Только болт в этом случае заменяют деревянным нагелем.
Примыкание стропил к коньковому брусу
Очень редкий в России способ монтажа стропил. Зато он очень распространен в США и Канаде, откуда и пришел к нам вместе с технологией быстровозводимых домов из SIP-панелей. При таком методе крепления стропила не опираются на прогон, а упираются в него. Это принципиально меняет схему распределения нагрузок в коньковом узле кровли, поэтому при монтаже стропил примыканием нужно очень точно следовать проектным чертежам.
При примыкании стропил к коньковому брусу их обычно крепят сразу в трех плоскостях:
Для крыш небольшой площади можно ограничиться только двумя крепежами: кронштейнами и досками-фиксаторами. Соединять стропила гвоздями или полосой в этом случае не нужно.
Учитывая сложность монтажа и неясные преимущества метода перед стандартными способами крепления стропил, его практически не применяют для строительства домов по индивидуальному проекту. Но в готовых проектах такая стропильная система встречается.
Шарнирный узел крепления стропил к коньку
Срубы и дома из бруса после возведения дают усадку. Даже если она равномерная, угол наклона стропил может немного измениться. А если скаты крыши разной длины или стены дома усаживаются неодинаково, это изменение может быть очень значительным. Поэтому жесткое крепление стропил в деревянных домах недопустимо: в лучшем случае после усадки такое соединение ослабнет, в худшем — стропильные доски могут выгнуться и растрескаться, что приведет к необходимости срочного капитального ремонта крыши. Поэтому в домах из бруса или оцилиндрованного бревна узел крепления стропил к коньку делают подвижным — шарнирным.
В качестве шарнира в таких соединениях всегда выступает болт М16 или шпилька, зафиксированная гайками с двух сторон. В этом случае при изменении наклона стропильных досок они просто поворачиваются вокруг болта без появления микротрещин или других дефектов.
Шарнирное соединение делают двумя способами: с помощью удлинения стропил металлическими пластинами или простым монтажом стропильных досок внахлест.
При использовании пластин, перед тем как крепить диагональные стропила к коньковому брусу, их подрезают так, чтобы в нижней точке торца был небольшой зазор — 5-10 мм. Край доски обычно срезают под 90°, поэтому при установке стропил получается выемка треугольной формы. Но допустим и вертикальный срез, хотя в этом случае зазор делают шире — минимум 20 мм. Дальше на стропила устанавливают металлические пластины с двух сторон и закрепляют их 1-2 болтовыми соединениями и шурупами. Пластины должны выступать за стропила и перекрещиваться примерно над средней линией конька. В этом месте их соединяют болтом-шарниром.
Дальше есть два варианта, как крепить коньковый брус к стропилам с подвижным соединением. Первый — это обычная врубка, как на фото:
Второй способ — это подвешивание стропил на уголке. При таком креплении болтом-шарниром пластины соединяют не только друг с другом, но и еще с уголком, который, в свою очередь, привинчивают к коньковому брусу:
Этот метод дает большую свободу соединению, но используют его, в основном, для небольших домов и бань. Слишком большую нагрузку стальной уголок может просто не выдержать.
Иногда стропильные ноги вообще не крепят к коньковому брусу. Но тогда они должны плотно опираться на конек. Причем не только сразу после постройки дома, но и после его усадки.
При укладке стропил внахлест и креплении их болтом также получается шарнирное соединение:
Как и пластинчатый шарнир, соединенные внахлест болтом стропила либо фиксируют на коньке вырубками, либо подвешивают на уголках. Все подвижные виды соединений хорошо показаны на рисунке:
Способ крепления вполдерева тоже относят к шарнирному типу соединений, но, кроме трудоемкости, у него есть еще один существенный недостаток — относительно небольшая свобода соединения. Если уклон скатов измениться значительно, стропильные ноги будут сдавливаться, что может привести к деформации досок и трещинам.
Подведем итоги
В статье подробно рассказано, как правильно крепить стропила к коньку, начиная от обзора видов крепежа до подробного описания каждого способа крепления. Крепить стропильные ноги к коньку можно:
Все перечисленные методы крепления надежны и проверены. Поэтому для обычного дома, который строится на юге и в средней полосе России, рекомендуем выбирать метод крепления стропил к коньковому прогону исходя из критерия простоты монтажа. В большинстве случаев, это соединение стропил перфорированной пластиной, а стропильных ног и конька — металлическими уголками. Для деревянных домов нужны шарнирные соединения, а для зданий в северных регионах с большой снеговой нагрузкой — усиленные методы крепления стропильных ног, которые способны выдержать сотни килограмм снеговой нагрузки.