Узлы деревянных конструкций кровли

Стропильная система: узлы соединения

Деревянные стропильные фермы строятся либо из наслонных, либо из висячих стропил. соответственно, их вид называется наслонным или висячим. Выбирая устройство того или иного вида системы кровли. руководствуются следующими критериями:

1. климатические характеристики региона,
2. нагрузка на крышу атмосферных осадков (дождевые и талые воды, ветер),
3. функциональность кровли,
4. архитектурная форма выбранного владельцем проекта кровли.

Какой бы вид системы деревянных ферм ни был выбран, профессиональное и прочное устройство узлов системы гарантирует основательность и долговечность всей крыши. Поэтому устройство конструкций и узлов наслонных кровельных систем стоит поручить квалифицированным мастерам: их расчетная схема и качественная установка подвластна только специалистам.

Коньковый способ соединения наслонных стропильных ног друг с другом вверху с помощью ригеля делают вполдерева, когда у соединяемых между собой бревен вырубают паз в полтолщины бревна и пазы бревен идеально входят один в другой.

Основные термины

• Стропила – несущая часть крыши из наслонных стропильных ног, подкосов и вертикальных стоек, опирающихся на мауэрлат.
• Стропильная нога – одна стропилина.
• Мауэрлат – опора для стропил. горизонтальный брус, расположенный на стенах, распределяющий на них равномерную нагрузку крыши с атмосферными осадками.
• Затяжка – горизонтальная балка, соединяющая стропила; освобождая их от действий горизонтальной силы, придает крыше устойчивость.
• Бабка – вертикальная опорная деталь для укрепления стропил. нижней частью опирается на затяжку, верхняя – служит опорой для стропил.
• Распорка – брус, вставленный между бревнами, чтобы препятствовать их соединению.
• Подкос – наклонный брус, поддерживает горизонтальные элементы кровли (балки и перекрытия), опираясь на вертикальные детали (стойки и колонны).
• Конек – верхняя горизонтальная балка, образуемая стыком скатов кровли.

Узлы соединения кровельной системы делятся на три условные группы:

1. узел соединения ног и мауэрлата,
2. узел соединения ног и элементов деревянной фермы для придания жесткости и прочности конструкций,
3. узел стыкования частей стропил для их удлинения.

Способ соединения стропил и мауэрлата бывает жестким и скользящим.

Узел соединения конструкций нельзя делать жестким всегда: от погодных условий древесина может разжиматься и сжиматься, и при жестком соединении конструкций наслонных систем есть опасность деформации несущих стен из-за возникновения на них больших распорных нагрузок.

Жесткие узлы

Чтобы получить жесткий узел соединения, применяют:

1. устройство врубки на стропильной ноге: врубка делается глубиной не более 1/3 высоты доски; стропило упирается в мауэрлат и фиксируется гвоздями: двумя, вбитыми под углом друг к другу с боков стропила, и одним гвоздем, вбитым вертикально.
2. нашивка подпорного бруса на стропильную ногу: к стропильной ноге подшивается метровый брусок, и им нога упирается в мауэрлат, сбоку, чтобы не сдвинуться в сторону, стропильная нога крепится металлическими уголками.

Узлы опирания наслонных стропил

Скользящие узлы

Система скользящих узлов соединения применяют в конструкциях наслонных стропил. Висячие стропила применяют для возведения кровли зданий из оцилиндрованного бревна, в которых стропила имеют упор на коньковый прогон, несущие стены распорных нагрузок не несут, а поэтому и не требуют скользящего крепления.

После постройки конструкций деревянных наслонных ферм кровля в течение нескольких лет дает усадку, ферма при этом находится в постоянном движении, поэтому жесткие крепления могут деформировать стены. Перед соединением стропил в узлах крепления узел получает некоторую свободу движения следующими способами.

На стропильной ноге производится упирающийся в мауэрлат запил. Далее нога укрепляется гвоздями: два гвоздя наискосок в мауэрлат с обеих сторон стропила и одним – в мауэрлат сверху вертикально (или металлическими пластинами с отверстиями для гвоздей) и скобами.

1. Стропило опускается за границы стены и металлическими уголками фиксируется на мауэрлат.
2. Применение металлических конструкций крепления под названием «салазки».
3. Стропильная нога упирается в мауэрлат всегда, но и стропило, и мауэрлат могут двигаться друг относительно друга, если возникает такая необходимость.
4. Для уменьшения риска сноса наслонных крыш штормовым ветром подкосы, бабки и распорки соединяются с висячими стропилами хомутами и скобами, а ноги – проволочным скрутками.

Схема соединения стропильных ног

Узел опирания скользящим способом

При значительных пролетах кровли необходимо удлинение конструкций стропильных ног следующими способами соединения:

1. косым прирубом: торцы стропильных досок сращиваются сверху болтом с диаметром 12-14 мм под углом 45%,
2. встык: торцы стропильных досок обрезаются под углом 90%, накладками досок стыки в шахматном порядке с обеих сторон прибиваются гвоздями (прикручиваются саморезами),
3. внахлест: торцы досок обрезаются под любым углом, и доски укладываются друг на друга внахлест.

Система соединения наслонных стропил с прочими элементами конструкций

Коньковый способ соединения сверху:

1. Доски под углом обрезаются таким образом, чтобы устройство их соединения друг с другом было плотным, и прибиваются гвоздями с двух сторон.
2. Ноги крепятся прямо к коньку с помощью запила необходимой формы на торце стропил.
3. Ноги соединяются между собой внахлест в коньковый верх гвоздями или металлическими саморезами.
4. Используя любой вид крепления, следует дополнительно подстраховаться – сделать укрепление всех конструкций соединения металлическими пластинами или досками.
5. Висячие стропила при больших нагрузках соединяются друг с другом одинарным или двойным зубом или «в шип» (см. сноску-примечание).

Примечания:

Основные узлы висячих стропил

1. Система соединения в шип очень прочная, поэтому часто применяется в работе с деревом. Шип – выступающая часть на конце бревна, входящая в гнездо, шпунт или проушину другого бревна. Размер и форма шипа должна совпадать с формой и размером гнезда или проушины.
2. Соединение зубом: в конце одного бревна вырубается ступенька, в конце другого – выемка; ступенька и выемка должны соответствовать друг другу по форме и размеру, тогда соединение бревен будет плотным.

Все узлы соединения ног с прочими элементами крыши для большей надежности требуют дополнительных конструкций закрепления: болтов, шурупов, скоб или саморезов, при этом в досках отверстие делается на 1 мм меньше диаметра самореза, а скобы забиваются с двух сторон соединяемых элементов.

Коньковый способ соединения наслонных стропильных ног друг с другом вверху с помощью ригеля делают вполдерева, когда у соединяемых между собой бревен вырубают паз в полтолщины бревна и пазы бревен идеально входят один в другой. Затем узел укрепляют болтами и дополнительными скобами.

Чтобы кровля была ровной, стропильные ноги должны быть одинаковыми. Для этого предварительно необходимо изготовить шаблон для последующих врезок и запилов остальных стропил. Так поступают профессионалы.

Кажется, все не сложно, если есть голова и руки. Но, как в любом деле, требуется опыт: крыша – серьезная конструкция, ни один любитель не изготовит системы узлов соединения деревянной фермы лучше, чем профессионал.

Поделитесь полезной статьей:

Конструкции узлов деревянных стропильных ферм крыши

Несущие треугольные композиции крыши с разными узлами называются стропильными фермами. Благодаря своим конструкциям фермы придают жесткость всей крыше и равномерно распределяют нагрузку на все участки. Для любой деревянной стропильной фермы главное – качественно скрепить все узлы. Рассмотрим варианты крепления.

Конструкция стропильной фермы

Выбор конструкции стропильной фермы зависит от всех факторов: уровень возможной нагрузки от осадков и ветра на крышу, вес кровли, размеры крыши, материал и многие другие. Но, к счастью, создавать свою конструкцию фермы можно как угодно. Вот вам достаточное количество примеров для вдохновения (некоторые подходят для строительства обычного чердака, некоторые для крыши гаража или сарая, некоторые для мансарды).

Узлы стропильных ферм

Задача крепления любого узла в стропильной ферме – не дать стыку двух и более брусьев расшататься. Поэтому крепить их нужно как следует. Но это еще не значит, что надо забивать гвозди или вкручивать шурупы везде, где это возможно. Такой метод только создаст в дереве лишние трещины, которые могут привести к расколу всего бруса или доски.

Для начала рассмотрим несколько вариантов узлов для стропильных ферм при пролетах до 6 метров. Вот так могут выглядеть узлы обычной треугольной фермы со стропильными ногами и ригелем .

Коньковый узел между стропильными ногами создается креплением скоб или накладок с гвоздями (желательно в половину толщины бруса). Узел ригеля со стропильной ногой создается так же при помощи скоб, гвоздей или болтов. Если стропила не выходят (или почти не выходят) за рамки стен, то концы стропильных ног можно опирать прямо на стены. Такая конструкция подходит для небольших строений, но имеющих достаточно прочные стены, поскольку из-за отсутствия нижней затяжки и поперечных стоек с подкосами нагрузка сразу передается на стены.

Обычная треугольная ферма с нижней затяжкой имеет узлы, схожие с предыдущим вариантом, за исключением дополнительного усиления узлов стропильных ног с мауэрлатом.

Лучше опирать стропильную ногу на затяжку методом лобовой врубки и крепить специальным стяжным болтом. Желательно, чтобы оси элементов пересекались над серединой подкладки. Это придаст узлу дополнительную прочность.

Еще есть вариант, когда вы оставили вверху стен внутренние пустоты для опирания балок потолка. В этом случае крепление опорного узла фермы будет очень серьезным.

Под концы стропильных ног нужно подвести шпалы. От этого распор будет передаваться сразу на потолочные балки. Между шпалой и стропильной ногой необходимо смонтировать специальный подкос и колодку (последнюю как можно ближе к опорам балок). Это не даст балкам прогибаться.

При изготовлении фермы с центральной стойкой коньковый узел можно скрепить несколькими болтами с накладками, то же самое касается и нижнего узла стойки и затяжки.

При пролетах от 6 до 12 метров стропильную ферму нужно усиливать дополнительными элементами: стойками и подкосами.

Принципы крепления узлов стропильной системы

Узлы крепления стропил должны обеспечивать необходимую прочность каркаса кровли. Важно правильно выбрать технологию монтажа элементов стропильной системы между собой и их крепления к несущему контуру, чтобы готовая крыша была способна выдержать расчетные нагрузки.

Особенности кровельных конструкций

Задача наслонных и висячих стропильных систем кровли – максимально равномерная передача нагрузки подстропильной конструкции, которая, в свою очередь, распределяет нагрузку на несущие стены и фундамент постройки. Подстропильная конструкция обычно является мауэрлатом (балкой, уложенной вдоль на каждой несущей стене). Также это могут быть опоры перекрытия (укладываются на стене поперек) или верхний венец сруба из бруса или бревна.

Выбор способа крепления стропил к мауэрлату зависит от их типа. Наслонная конструкция заставляет мауэрлат работать на срез, в то время, как висячие фермы – на сжатие, направление которого совпадает с ориентацией несущих стен.

Установка затяжки

Монтаж двускатной кровли требует установки стропильной системы наслонного или висячего типа. Чтобы смонтировать жесткую висячую стропильную ферму, не передающую распорные нагрузки на стены, требуется правильно выполнить узлы крепления горизонтальных перемычек – затяжек и ригелей .

В зависимости от того, какая была выбрана конструкция крыши, затяжка может монтироваться у основания стропил и выполнять функцию балки перекрытия. Стропильную ферму, которая крепится к мауэрлату, для придания жесткости оснащают ригелем – перемычкой, расположенной ближе к коньку. В мансардных крышах ригели служат основой для обшивки потолка.

Узел соединения при установке затяжки рекомендуется выполнять методом «врубки в стропило полусковороднем» с использованием крепежного винта. Данный способ монтажа требует точной подгонки элементов, так как при больших зазорах, в местах сопряжения, узел крепления под нагрузкой может разрушиться .

Более простой способ – монтаж внахлест. В этом случае перемычка выполняется из доски либо двух досок, установленных с обеих сторон стропильной ноги. В качестве крепления используются гвозди. Узел может представлять собой и болтовое соединение, но это снизит несущую способность стропил на 20%.

Еще один вариант – установка ригеля враспор. Монтаж узла такого типа стал возможен после изобретения гвоздевых пластин. Конструкция способна выдержать высокие нагрузки – надежность обеспечивается за счет плотного примыкания деталей и прочной фиксации с двух сторон благодаря большому количеству зубьев на пластине.

Сечение бруса или доски для изготовления распорного ригеля должно совпадать с сечением стропила.

Мауэрлат: узлы крепления стропильных ног

Опирание деревянных стропил на мауэрлат может выполняться по двум технологиям :

• жесткое крепление к мауэрлату;
• скользящее крепление к мауэрлату.

При жестком креплении полностью исключаются любые виды смещения стропильной ноги, которая упирается в мауэрлат (изгибы, сдвиги, кручение). С этой целью при монтаже стропильной системы кровли установка стропил может выполняться с применением подшивного бруска, который предотвращает соскальзывание стропильной ноги в месте опирания. Боковые сдвиги при этом методе соединения исключаются благодаря установке металлических уголков.

Во втором варианте жесткого крепления стропильной ноги на мауэрлат необходимо выполнить запил (седло) в нижней части стропильного бруса или доски. Плоскость опирания должна быть горизонтальной, для этого запил в стропилах производится под углом, соответствующим наклону ската. Для фиксации узла с обеих сторон стропила под углом вбивается по гвоздю (внутри мауэрлата они должны быть скрещенными), сверху вертикально через стропило в мауэрлат вбивается третий гвоздь.

Скользящее крепление обычно используется при возведении стропильной системы на доме из бруса или бревна. Основанием для опирания стропильных ног в этом случае служит не мауэрлат, а верхний венец сруба. Чтобы избежать деформации крыши при усадке дома, необходимо выполнить узел с определенной степенью свободы для стропильной ноги. Нередко с этой целью используется специальный крепежный элемент из металла – скользящая опора («салазки»). Его верхняя часть представляет собой петлю, которая смещается по направляющей, закрепленной на стропильной ноге, при изменении геометрии сруба.

Используются и другие методы монтажа скользящего узла. В стропильной ноге выполняется запил, балка устанавливается срезом на верхний венец, после чего закрепляется одним из способов :

• посредством одного вертикально забитого гвоздя;
• с помощью забитых с двух сторон гвоздей, скрещивающихся в мауэрлате;
• посредством скобы;
• выполнив единичную фиксацию стальными крепежными пластинами.

Такой метод крепления оставляет возможность элементам системы смещаться друг относительно друга при изменении геометрии строительных конструкций.

Коньковые соединения

Устройство стропильной системы кровли с двумя скатами подразумевает наличие в верхней части крыши горизонтального ребра, образованного в результате примыкания скатов – конька. Коньковый узел может выполняться несколькими способами, выбор зависит от типа стропильной системы и особенностей самого здания.

Наслонная конструкция подразумевает крепление стропильных ног на коньковый прогон – горизонтальную балку, расположенную на стойках параллельно длинным стенам дома. Верхние концы стропильных ног следует запилить под углом, соответствующим углу наклона скатов. Примыкания срезанных торцов стропил к коньку должны быть максимально плотными. В качестве крепежных элементов используются гвозди. Наслонные стропила применяются, если есть возможность установить на внутренней стене или столбчатых опорах стойки для крепления конькового прогона. Кроме того, стены должны быть оснащены мауэрлатом для опирания стропил.

Сборка стропильной фермы висячего типа требует соединить верхние концы пары стропильных ног. Для этого торец каждого из стропил подрезается под углом, равным углу наклона крыши, балки соединяются плоскостями срезов — требуется обеспечить плотность их примыкания. Фиксируются при помощи двух гвоздей, забитых под углом в верхние плоскости стропил. Затем с каждой стороны прибивается по деревянной накладке или металлической пластине, которые закрывают место стыка.

Чтобы обеспечить коньку необходимую прочность, может выполняться врубка в полдерева: в этом случае вместо плоскости сопряжения соединения встык, стропила соединяются уступом. Далее сверлится сквозное отверстие под шпильку или болт диаметром 12 или 14 мм, для крепления используются гайки с широкими шайбами.

Если на стене сруба предстоит установить скользящие опоры или создать примыкания (сопряжения стропила с мауэрлатом) с некоторой степенью свободы, коньку следует уделить особое внимание. Рекомендуется выполнить подвижный узел соединения, чтобы крыша не деформировалась при неравномерной усадке сооружения. С этой целью концы стропил соединяются металлическим пластинчатым шарниром.

Узлы стропильной системы вальмовой крыши

Особенностью вальмовой кровли является форма ее скатов: длинные скаты имеют трапециевидную форму, торцевые скаты (вальмы) – треугольную. Монтаж такой стропильной системы требует установки диагональных (накосных) стропильных ног, которые формируют треугольные скаты. Принцип крепления диагональных стропил в верхней части зависит от особенности конструкций основной части крыши. Она может быть сформирована из стропильных ферм висячего типа, либо представлять собой каркас с коньковым прогоном и наслонными стропилами, прикрепленными к мауэрлату.

Если наслонные стропильные ноги трапециевидных скатов опираются на коньковый брус (прогон), то накосные стропила требуется опереть на консоли конькового прогона. Выпуски консоли за подстропильную раму должны составлять 100-150 мм. Нижней частью диагональные стропильные ноги крепятся к мауэрлату или балке, закрепленной на стене.

Если накосные стропила необходимо опереть на крайнюю висячую ферму, то принцип создания узла крепления зависит от сечения боковых стропильных ног. Шпренгель со стойкой монтируется в случае, если стропильные ноги выполнены из доски. На шпренгель опираются диагональные стропила. В ситуации, когда для изготовления стропильных ног был использован брус, накосные стропила можно крепить к прибоине — доске толщиной от 5 мм, закрепленной на стропильной ферме.

На накосных стропилах выполняется запил под углом, соответствующим углу наклона вальмового ската, чтобы обеспечить плотное соединение со шпренгелем или прибоиной. Для прочности гвоздевого соединения дополнительно могут применяться хомуты и проволочные скрутки.

Укороченные стропильные ноги (нарожники) верхней частью опираются на накосное стропило, нижней крепятся к мауэрлату на стене. Узел крепления к диагональной балке может выполняться :

• методом запила с гвоздевым креплением;
• посредством гнездового соединения;
• с помощью крепления брусков сечением 50х50 мм с обеих сторон и по всей длине диагональных стропил и нарожников.

Вспомогательные элементы

Для усиления жесткости и надежности стропильных конструкций нередко требуется установка подкоса, дополнительного прогона или опорных стоек. Прогоны для наслонных стропил позволяют обеспечить стропильной ноге дополнительную точку опоры. Прогон представляет собой горизонтальную балку, закрепленную на вертикальных стойках, расположенную параллельно коньку. Узел крепления выполняется с помощью металлических угловых пластин либо внутреннего металлического стержня и внешней прямой скобы.

Подкосы деревянных стропил позволяют уменьшить пролет стропильных ног (включая накосные стропила). Угол наклона подкоса к горизонтальной плоскости должен составлять не менее 45°. Если стропило изготовлено из бревна или бруса, выполняется врубка подкоса с установкой стального нагеля под углом 90° к площадке примыкания, либо стык снаружи закрывается пластиной.

При необходимости усилить каркас крыши требуется установка подкоса под каждую стойку, на которую опирается наслонное стропило. При этом все подкосы одного ската упираются в общий лежень. Для крепления используются скобы.

Особого внимания требуют подкосы крайних пролетов, на которые воздействует максимальная снеговая и ветровая нагрузка. Узлы крепления при монтаже подкоса к стойке или прогону выполняются с использованием накладок и болтов.

Похожие новости

Комментарии (0)

Источники: http://kryshikrovli.ru/elementy/stropilnaya/uzly-svoimi-rukami.html, http://gold-cottage.ru/krysha_krovlya/konstrukcii_uzlov_derevyannyh_stropilnyh_ferm_kryshi.html, http://vseokrovle.com/stropilnaja/145-uzly-stropilnoj-sistemy.html