Как крепятся стропила к мауэрлату
Крепление стропил к мауэрлату
Крепление стропил к мауэрлату — ответственный этап устройства крыши, от которого зависит надежность и долговечность ее эксплуатации. Решение узлов определяется конструкцией и размером кровли, расчетными нагрузками, а также материалом стен и склонностью здания к усадке.
Для чего нужен мауэрлат
Стропильная система воспринимают нагрузку от внешних сил и передает ее на стены через опорный брус — мауэрлат. Его функции — создать ровную плоскость для крепления стропил и распределить равномерно точечные усилия на несущие конструкции.
Как правило, в частном строительстве мауэрлат изготавливается из пиломатериалов хвойных пород — бруса или доски. Размер сечения и способ крепления к стенам зависит от типа стропильной системы:
Пиломатериалы для мауэрлата должны быть не ниже 2 сорта, просушены до влажности не более 15%, обработаны антисептиками и антипиренами. Чтобы предупредить гниение древесины, при укладке на кирпичные или бетонные стены устраивается гидроизоляция.
Место стыка опорной балки
Крепеж
Для крепления стропил к мауэрлату используется металлические изделия:
Желательно, чтобы крепеж был оцинкованным или нержавеющим. Обычный быстро корродирует и разрушается, вызывая ослабление соединений.
Для гвоздей диаметром до 6 мм предварительная рассверловка отверстий не требуется. При большем сечении для предупреждения образования трещин нужно просверлить гнездо размером, равным 0,9 диаметра гвоздя. В деревянных строениях, а также в небольших кирпичных зданиях для крепления мауэрлата и стропил используются скобы. Древесина склонна к раскалыванию, поэтому рекомендуется провести предварительную рассверловку отверстий.
Крепление в зависимости от материала стен
Стропильные ноги закрепляются к мауэрлату врубкой и вспомогательными связями — металлическим крепежом или деревянными накладками. Опирание на брус может быть жестким или скользящим в зависимости от материала стен.
Деревянные
В брусовых, бревенчатых или каркасных строениях мауэрлатом служит верхний венец или обвязка. Чтобы воспринимать нагрузки и сохранять устойчивость, верхние венцы должны прочно фиксироваться к нижним частям стены с помощью нагелей и скоб. В каркасных строениях стропила устанавливаются точно над стойками и совместно с другими конструктивными элементами образуют жесткую раму.
Деревянные здания склонны к усадке, особенно в первые несколько месяцев. Крепление стропильной системы не должно быть жестким и неподвижным, чтобы в различных частях строения не возникали неравномерные напряжения, а также сохранялась возможность деформаций конструкций относительно друг друга.
Для обеспечения подвижности опорного узла используются скользящие соединения. Они представляют собой 2 стальных элемента — кронштейн, который крепится к стропилу, и уголок, установленный на верхнем венце.
При усадке дома происходит смещение конструкций, но стропильная система остается стабильной и сохраняет свою геометрию. После окончания подвижек можно заменить скользящие опоры на жесткие соединения.
Кирпичные
Такие здания прочные и устойчивые, могут выдерживать большие нагрузки. При устройстве стропильной системы мауэрлат укладывается на слой двойной гидроизоляции. Его располагают как можно ближе к внутренней поверхности стены, чтобы увеличить устойчивость конструкции к ветровым нагрузкам.
Гидроизоляция мауэрлата
Сам опорный брус фиксируется скобами к деревянным пробкам в кирпичной кладке либо насаживается на шпильки, замурованные в стене.
Узел крепления стропил к мауэрлату жесткий, что исключает подвижки. Для этого в нижней части балок вырезаются пазы по форме опорного бруса, которые не дают смещаться вдоль оси. При установке детали скрепляются уголками, гвоздями или держателями. Если выбрать выемку нет возможности, к низу стропил подшиваются бруски, выполняющие функцию упора.
Газобетонные или пенобетонные
Такие стены не склонны к усадке, но, как любая кладка из штучных материалов, недостаточно устойчивы на изгиб и растяжение. К тому же газобетон плохо держит крепеж и довольно хрупок.
Для создания прочного основания под стропильную систему заливается бетонный армированный пояс. Для закрепления мауэрлата на его поверхности нужно заранее предусмотреть установку вертикальных шпилек с гайками.
После затвердевания бетона по верху армопояса укладывается гидроизоляция, затем мауэрлат. Шайбы на шпильках закручиваются и слегка утапливаются в поверхность бруса.
Монтаж проводится так же, как и в случае кирпичных стен. В стропилах прорезается паз, чтобы его стенки плотно прилегали к мауэрлату. Для усиления крепления используются уголки, держатели, гвозди. При больших пролетах в кирпичных зданиях также рекомендуется устраивать армопояс. Он создает жесткий каркас, повышает устойчивость к ветровым, снеговым и сейсмическим нагрузкам.
Конструкция опорного узла в зависимости от типа стропильной системы
Чтобы соединение правильно работало, в первую очередь нужно учитывать способ опирания стропил. При наслонных или висячих системах эти узлы решаются по-разному.
Наслонные системы
В таких конструкциях стропила опираются на мауэрлат и конек. Вся нагрузка от кровли, ветра и снега передается через опорный брус, поэтому мауэрлат является распорным. Чтобы исключить деформации, стропильные ноги к нему крепятся жестко.
Как крепить стропила к мауэрлату в распорных системах:
Такие опорные узлы получаются жесткими и надежно обеспечивают передачу усилий между конструкциями.
Висячая система
В жестких фермах усилия распора передаются на затяжку. Сама ферма является статичной и не создает боковой нагрузки на стены. Основное внимание нужно уделить креплению стропил к горизонтальной балке, поскольку этот узел наиболее ответственный.
Располагаться затяжки могут в нижнем или среднем поясе, либо сразу внизу и вверху в зависимости от нагрузок и конструктива. Они служат одновременно балками перекрытия и основанием для обшивки потолка/пола.
Крепление стропил к затяжке проводится лобовой врубкой с одинарным или двойным зубом:
От торца затяжки до места врубки должно быть не менее 1,5 глубины паза, а его высота — не более 1/3 сечения несущего элемента.
Стыковать детали можно без врубки, тогда соединения усиливаются с помощью деревянных или металлических накладок. Количество крепежных элементов принимается исходя из расчета по нагрузкам. В некоторых случаях стропила делаются двойными. Тогда затяжка не врубается, а жестко защемляется между двумя досками. Узел стягивается 2 болтами.
Вынос за наружные стены деревянных конструкций должен составлять не менее 40 см для образования карнизного свеса. Опираются фермы на подкладные доски или брус, крепятся уголками, держателями.
Крепление стропил в коньке
Ограждающие конструкции испытывают большие колебания температуры и влажности, поэтому стропильная система должна иметь возможность компенсации деформаций. Если все детали будут связаны между собой жестко, изменения их размеров могут привести к нарушениям геометрии и негативному воздействию на другие части здания.
Чтобы правильно соединить стропила и мауэрлат, нужно учитывать все факторы и подобрать оптимальную конструкцию конькового узла:
В висячих системах коньковый опорный прогон отсутствует. Все составляющие ферм соединены максимально жестко.
Крепление стропил к мауэрлату двускатной крыши
Лучше понять все нюансы поможет «живой» пример монтажа стропильной системы двускатной крыши. Это самая распространенная конструкция в частном строительстве.
Дом из кирпича с внутренней несущей стеной. Рационально применить наслонную схему с опиранием стропил на мауэрлат и коньковый прогон.
Для стропильных ног используются доски 50х150 мм. По периметру дома укладывается мауэрлат сечением 200х200 мм, по внутренней стене — лежень 150х150 мм.
Мауэрлат по длине соединяется косой врубкой, в углах стыкуется «в полдерева». Крепится к армопоясу на шпильки с гайками.
В зданиях с кирпичными стенами, в отличие от деревянных домов, мауэрлат соединяется со стропилами жестко. Используется врубка — в нижней части вырезается паз по конфигурации опорного бруса. Дополнительно детали фиксируются металлическим крепежом.
Как сделать запил
Вырезание паза — наиболее ответственный момент при подготовке стропил к монтажу. Применяются разные способы:
Для монтажа двускатной крыши потребуется 2 шаблона — для опорного и конькового узла. Для удобства на нижний край лекала набивается брусок, который будет служить упором при разметке.
Подготовка стропил и монтаж
В двускатных кровлях стропильные ноги могут опираться не только на конек и мауэрлат, но и промежуточные стойки. Чтобы избежать погрешностей при измерениях, за основу нужно взять самую верхнюю точку и контролировать расстояний только от нее.
Этот шаблон нужен для изготовления стропил
Подготовка начинается с торцевания конькового торца с помощью дисковой пилы. Угольник Свенсона или шаблон выставляется с нужным углом и производится запил.
Если предусмотрена врубка для крепления к коньковому прогону, в верхней части стропил по разметке выбирается посадочное место.
От точки сочленения стропил на коньке (по оси прогона) отмеряется расчетная длина до мауэрлата. С помощью шаблона или треугольника Свенсона размечается посадочное гнездо и аккуратно выпиливается дисковой или цепной пилой. Для удобства выставляется глубина пиления, равная толщине доски плюс 1 мм.
Рекомендуется не допиливать линии разметки до конца, чтобы потом их можно было доработать ножовкой. Это позволит не уменьшать рабочую высоту сечения, если пила слишком глубоко зайдет в доску.
Глубина «седла» не должна превышать одной трети от ширины стропила
Карнизный свес отпиливается уже по смонтированным стропилам по шнурке. Остается примерить стропильную ногу по месту, подогнать посадочные пазы до плотного примыкания и закрепить соединения металлическими уголками.
Запилы нужно делать очень аккуратно, чтобы обеспечить максимальное прилегание. Допускаются зазоры не более 2-3 мм. В кривые неплотные стыки запрещено подкладывать деревянные клинья. Со временем они усыхают и выпадают, а крепление становится неустойчивым.
Сложные крыши
Многощипцовые, вальмовые, полувальмовые или купольные кровли сложнее рассчитывать и строить. Каркас представляет сложную систему, состоящую из деталей:
В полувальмовых крышах участок фронтона опирается на горизонтальную усиленную доску. Если скаты соединяются под внутренним углом, присутствуют разжелобки или ендовы. Конструктивные элементы крепятся между собой врубкой и дополнительно метизами. Если опыта недостаточно, браться за монтаж таких крыш не стоит, даже если на руках есть подробный проект.
Заключение
Крепление стропил к мауэрлату — достаточно кропотливая и непростая работа. Чтобы выполнить ее безупречно, необходимо учитывать множество факторов, а также умело обращаться с деревом. Качественное изготовление врубок и рассчитанный на все воздействия крепеж станут гарантией долгой надежной службы стропильной системы.
Как правильно закрепить стропила: крепление к мауэрлату, перекрытию, к стене
Прочность крыши — это суммарная прочность и качество всех ее составляющих элементов: стропил, балок, конькового прогона и обрешетки. А также то, насколько крепко и грамотно эти элементы соединены между собой. Ведь разобраться с сечением и расчетом нагрузки крыши способен почти каждый из нас, но вот как закрепить стропила так, чтобы крыша служила верой и правдой не менее полувека?
На самом деле это — целая наука, и в каждом виде кровельного узла есть свои плюсы и минусы, и один и тот же вид крепления может оказать самое разное влияние на прочность разных крыш. Поэтому давайте подойдем к этому вопросу со всей ответственностью!
Содержание
Как вы видите, все выполнимо своими руками:
Виды стропильных систем по уровню нагрузки на узлы
Существует два вида стропил — наслонные и висячие. Основные конструкционные особенности:
Висячие стропила отличаются тем, что всегда опираются верхними концами друг в друга и под их местом стыка опоры нет. А чтобы уравновесить нагрузку от крыши, в нижнюю часть их стропил соединяют еще одним элементом – затяжкой.
Получается правильный треугольник, у которого на растяжение работает только нижний элемент. Еще одна балка в крыше, куда так же нужно крепить стропила, называется лежнем. Она расположена горизонтально и поддерживает коньковый прогон.
Виды опорных узлов по уровню жесткости
Именно те места, где стропила крепятся к элементам крыши, и называются опорным узлом:
Опорный узел далеко не всегда статичный – иногда его приходится делать подвижным, если на какой-то конструктивный элемент действуют непостоянные нагрузки. Это как колесо у автомобиля, которое сжимается, крутится, сдавливается и поворачивается.
Нечто подобное реализуется и в опорных узлах, только сама степень свободы у них может быть разной – от нулевой, когда узел сама по себе уже неподвижный, до тройной, т.е. максимальной:
Сравниваем крепежные элементы
Вот такие металлические уголки применяют для крепления стропил к мауэрлату, балкам и стенам:
Типы металлических пластин
Отметим, что всего существует целых два вида таких пластин: гвоздевые и перфорированные.
У перфорированных много отверстий под болты и саморезы, и именно с помощью их такие пластины крепятся к древесины. Преимущество перфорированных пластин в том, что они способны соединять нужные элементы стропильной системы практически под любым углом. Причем такие пластины легко подрезаются под нужный размер. Устанавливают перфорированные пластины с двух сторон соединений.
У гвоздевых пластин самих гвоздей нет. Этот крепеж применяется только в заводских условий, либо при наличии специального пресса. Дело в том, что молотком такую пластину в стропила вы не забьете – необходимо грамотное равномерное давление.
Дополнительные элементы
Иногда, кроме тех же металлических уголков и гвоздей, дополнительно применяются опорные бруски:
Несколько ценных советов
Если в узловых соединениях вы применяете плоские или фасонные стальные крепежные элементы, тогда:
Крепление стропил к балкам перекрытия
Балки перекрытия иногда выступают как своеобразная альтернатива затяжке. Чаще всего это происходит при строительстве легких мансард – так удобнее. Но крепить стропила прямо с балками перекрытия можно только в том случае, если вы уверены в надежности стен дома. Т.к. в этом случае нет мауэрлата, и, как следствие, нагрузка на стены не распределяется равномерно – теперь она точечная. А это хуже, конечно.
К слову, балки для перекрытий вовсе не обязательно брать толстые, достаточно сечения 5х15 см. Главная ваша задача — сделать такое крепление, чтобы стропило ни в коем случае не начало скользить по балке.
К слову, существует большая разница, как крепить одни и те же стропила к балкам перекрытия у односкатных и двускатных крыш. Так, чем большую нагрузку испытывает кровля, тем это крепление следует делать с двойным зубом, а у односкатных вполне достаточно и одного. К слову, у двойного зуба обычно делают два шипа.
Наиболее прочное закрепление получается, если делать врубку, причем с дополнительным шипом, который также будет препятствовать боковым сдвигам стропил из-за нагрузок. С другой стороны, важно не ослабить в это же время саму балку. Поэтому вырез для стропила делать следует не ближе, чем на 25 см от края (это поможет избежать также соколов), и глубиной всего 1/3-1/4 от толщины самой балки:
Для того, чтобы стропильная нога не соскальзывала с мауэрлата, в ней делается специальная выемка. И в самом мауэрлате иногда делают еще одну, ответную – так только надежнее, и упорный замок получается крепким.
Правда, сам мауэрлат от этого значительно ослабнет – учитывайте это. Делать подобное с ним можно только тогда, когда мауэрлат – из твердых лиственных пород и обладает хорошей прочностью.
Одни только пазы стропильные ноги не удержат, а потому дополнительно обязательно используйте металлический крепеж. Если ваше соединение неподвижно, достаточно будет вбить под углом гвозди, а для более ненадежных конструкций используйте хомутовые соединения и металлические накладки. Поможет также кованная проволока, которую для этих целей монтируют в стену.
Еще один вид крепления стропильных ног к балкам — болтовое:
По окончанию крепления обязательно проверяем прочность всех соединений.
Крепление стропил к стене
Но далеко не во всех стропильных конструкциях используется мауэрлат. Тогда как же крепить стропила к самой стене? Все просто: находим замену мауэрлату и работаем уже с ней.
Например, в каркасном строительстве в качестве мауэрлата выступают балки каркаса, на которую делают обшивку:
Если же вам по каким-то причинам приходится крепить стропила прямо к стене, без мауэрлата, тогда обязательно нужно сделать затяжку – доску или брус, которые соединят стропила в одно и возьмут на себя часть напряжения.
Не всегда такое крепление вообще возможно. Например, пено- и газоблоки плохи не только тем, что легко передают свою влагу деревянным стрпоилам. Они вообще не удерживают в себе крепления. Тот же гвоздь, забитый в блок на 10 см, вы легко сможете вытянуть руками – тогда как закрепить стропила? Плюс немалое давление от стропильной системы крыши на такие хрупкие стены. А потому здесь уже без мауэрлата не обойтись никак.
Крепим стропила к мауэрлату
В любой стропильной конструкции крыши стропила ставят нижним концом на мауэрлат, а верхние концы соединяют в коньке крыши. Мауэрлат – это специальный брус, который уложен по периметру наружных стен. Он предназначен для опоры несущих стропил.
А теперь давайте разберемся, когда стропилы опираются на мауэрлат, а когда – только на стены:
А в зависимости от того, будет ли усадка дома, делают жесткое и скользящее крепление стропил к мауэрлату.
Способ #1 — жесткое крепление
Чтобы обеспечить узлу жесткое, неподвижное крепление, у вас есть два пути. Первый состоит в использовании специальных уголков с подшивными брусками и специальные запилы на стропильной ноге. Стропило здесь фиксируется уголками с обеих сторон, а потому двигаться уже не может:
Во втором способе, который более распространен, нужно забить гвозди под углом другу ко другу. В мауэрлате они скрещиваются, а третий гвоздь уже забиваете вертикально:
Два гвоздя по бокам удерживают стропильную ногу от смещения влево-вправо, а верхний гвоздь уже притягивает стропило к самому мауэрлату.
Или же использовать длинные саморезы вместо гвоздей:
Способ #2 — крепление с одной степенью свободы
А вот в этой конструкции уже допускается определенное движение стропила под давлением всей крыши:
Но сразу отметим, что если мы говорим о возможности горизонтально сдвигаться, речь вовсе не идет о том, что стропило будет в буквальном смысле «ездить» по балке. Это всего лишь небольшая возможность сдвинуться на миллиметры из-за динамичных нагрузкой и температурно-влажностных изменений. Причем двигаться ползун будет только при предельно допустимых нагрузках, и обычным глазом таких изменений вы не сможете увидеть.
Возможность некоторого движения остается и при креплении узла гвоздями – если их не много. А вот забитые в шахматном порядке с определенной силой уже не дадут двигаться стропилу.
В завершение для страховки жесткого крепления стропил к мауэрлату дополнительно используйте проволоку или анкеры. Только об этом нужно подумать заранее:
Или еще вот отличный наглядный пример:
Способ #3 — скользящее крепление
Скользящим называют такое крепление, у которого – две степени свободы. Т.е., говоря простым языком, у одного из двух элементов есть возможность смещения:
И в этом есть свой смысл. Так, те стропила, которые врубкой упираются в мауэрлат, а сверху – друг в друга, равномерно передают на стены нагрузку от крыши и снега на ней. А вот те стропила, которые опираются уже горизонтальными врубками на мауэрлат и на коньковый прогон, называются безраспорной конструкцией.
Как мы уже говорили, скользящее крепление даже с тремя степенью свободы на самом деле вовсе не означает, что стропило будет расшатанно ездить туда-сюда по опоре. Все это только для невидимых физических законов.
Способ #4 — крепление с большой степенью свободы
Это — наиболее редко встречающееся на практике крепление стропил к мауэрлату:
Используют его обычно только при серьезных динамических нагрузках на крышу.
Способ #5 — сращивание с кобылками
Для устройства свесов крыши вам нужно еще сделать кобылки из досок, 50х100 мм сечением и такой длиной, чтобы она была равна свесу плюс еще 0,5 м – для стыка со стропилом.
Далее все просто: прибиваете кобылки к стропильным ногам и продлеваете их за пределы крыши. Вам интересно, почему этот стропильный элемент называется так? Просто раньше их вырезали по форме лошади – для красоты. Да и сегодня нередко тоже.