Узлы соединения стропильных конструкций

Основное преимущество таких стропил – это долгий срок службы, поскольку они размещаются в местах, где происходит постоянный воздухообмен. Это обстоятельство не позволяет сырости сохраняться в древесной структуре элементов конструкции, таким образом защищая их от гниения и разрушения. Наслонные стропила имеют простейшую конструкцию, поэтому их устройство не вызывает каких-либо проблем.

Схема узлов соединения стропильной системы.

Узлы соединения стропильной системы включают в себя следующие детали:

опорное основание;
части, размещающиеся под стропилами;
каркас.

Конструктивные особенности наслонных несущих для односкатного типа кровли оснащаются дополнительными опорами, боковая часть которых размещается на противоположных сторонах стен здания. Для двухскатного типа кровли дополнительно используются двойные стропильные ноги с уклоном. Их нижняя часть размещается в упор к стене, а верхняя часть опирается на прогон, поддерживаемый при помощи специальных стоек.

Если расстояние прохода увеличить, есть риск сгибания, поломки и дальнейшего прихода в неисправность стропильной ноги. Это можно предотвратить при помощи несущих частей, размещающихся под стропилами. Они состоят из специальных стоек и подпорок из досок, которые размещаются во время соединения опор. Такой подход позволяет укрепить наслонную конструкцию, придав ей больше надежности.

Опорные системы делятся на 2 основных типа: безраспорная и распорная.

Несущие узлы и метод крепления стропильного основания позволяют определить, создается ли распор на несущие стены.

Безраспорные наслонные стропила

Схема расположения наслонных стропил для двухскатных крыш.

В этой конструкции опорное основание монтируется на изгиб, оно не перераспределяет распирающее усиление на несущие стены. Обустройство безраспорной системы предполагает 3 различных вариации.

В первом случае внизу опорного основания закрепляется несущий брус или создается выемка и соединяется с мауэрлатом. В верхней части опоры создается выемка с большим размером и небольшим уклоном. Это нужно для предотвращения упора в прогон краевой частью, так как возникнет вероятность оказания давления на стропила, что приведет к прогибу.

Учитывая, что на концах опоры прогиб стремится к нулевой отметке, его все равно можно подрезать, но с небольшой оговоркой. Во всех случаях размер подреза должен быть меньше величины сечения опоры. Если по определенным обстоятельствам не удается осуществить подрезку, принято производить наращивание при помощи стропильных обрезков. Они закрепляются строительными пластинами со всех сторон.

В процессе установки потребуется создать наибольшую степень горизонтальности для покрытия верхней выемки. Изменив тип несущей опоры, существует вероятность образования распорной наслонной системы.

Во 2-ом случае нижняя часть опорной основы размещается на ползуне. Этот метод является самым популярным. Верхняя часть крепится на болтовом соединении или гвоздях. Крепление также делается путем упора стропил друг в друга, они соединяются при помощи монтажных пластин или древесных накладок.

Схема узла крепления стропил на ползуне.

Данный метод подразумевает закрепление опоры к мауэрлату с учетом задуманного интервала. Соединение можно создать посредством 2-х гвоздей, забивающихся под определенным наклоном в краевое покрытие, или при помощи 1-го, прибитого в верхнюю часть. Кроме того, можно воспользоваться любой пластиной смягченного типа.

В 3-м случае создается крепкое защемление конька. Если верхняя часть закрепляется таким образом, а нижняя размещается на ползуне, удается избежать возникновения распора на стены. Этот метод подразумевает образование повышенного давления на изгиб, но вместе с тем опорное основание больше защищено от прогиба. Крепкое защемление верхней части стропил позволяет обеспечить резервную надежность, увеличивающую несущую способность опоры.

Вышеперечисленные методы конструкции наслонных стропил имеют единый принцип построения: одна сторона опоры крепится на шарнире, а другая размещается на ползуне, что позволяет осуществлять поворот.

Схема вариантов крепления стропил к стене.

Закрепление на скользящих опорах осуществляется несколькими способами:

забиванием гвоздей;
строительными скобами;
укрепляющими пластинами.

Все методы наделяют конструкцию неподвижностью при оказании неровного давления и при различной степени уклона кровли. Для этого потребуется опереть коньковый прогон краями на стенные фронтоны. Если упор будет сделан на стойки, то неподвижность не гарантируется.

2 и 3 методы обеспечивают неподвижность посредством равномерного давления на 2 ската кровли, а также идентичности степени их уклона. Практика показывает, что абсолютно равномерного давления на кровельные скаты не бывает. Это обусловлено атмосферными и погодными явлениями, так как растаявший снег и ветер оказывают различную степень нагрузки на каждый из скатов.

Первый метод позволяет создавать различную степень уклона кровельных скатов, отлично справляясь с неравномерным давлением. Но для этого потребуется добиться абсолютной вертикальности стропил, которые поддерживают крышной конек.

Распорные наслонные стропила

Схема соединения распорных наслонных стропил.

Для получения распорной системы во всех 3-х методах необходимо поменять двойной уровень опоры на одинарный. 1-ый метод подразумевает крепкое закрепление верхних частей опорной основы на болты или гвозди, образуя несущую на основе шарнира.

Узлы соединения для распорной системы являются практически такими же, как и для безраспорной. Давление на изгиб и защемление остается неизменными, образуя распор, оказывающий нагрузку на стены здания. Эта система включает в свою конструкцию и наслонные, и висячие опоры, поэтому ее принято называть гибридной.

Распорная конструкция статична, устойчива ко всем возможным типам давления, но для этого необходимо хорошо закрепить мауэрлат на стене. Монтаж коньковых прогонов также уменьшает распор. Его надежность можно повысить посредством увеличения количества опор и поперечин. Эта система больше всего подходит для построек, возведенных на основе бревен, бруса и облегченного бетона. Здания на бетонной, кирпичной и панельной основе гораздо лучше справляются с распором.

Детали, размещающиеся под стропилами

Схема поперечной схватки стропил.

Для придания надежности конструкции необходимо оснастить ее поперечной схваткой. Этот метод слегка повышает устойчивость в узлах наслонных стропил. Закрепление схватки производится в пунктах пересечения опор, которые удерживают коньковый прогон. Она размещается на расстоянии 2 м от пола чердака, чтобы люди могли свободно перемещаться по нему. Если край стропила выносится за стену, надежность наслонной системы обеспечивается при любом типе давления.

Укрепляя поперечные схватки, необходимо высверливать идентичные с диаметром болтов отверстия или на 1 мм меньше. Если возникнет непредвиденная аварийная ситуация, схватка сработает моментально.

Повышение надежности наслонных стропил достигается при помощи дополнительного укрепления нижней части опор, удерживающих коньковый прогон. Однако это не всегда осуществимо, так как каждый чердак имеет свои особенности построения.

Если применяется подкос, стропила подпираются дополнительной стойкой, которая создает систему из 2-х пролетов. Он закрепляется под наклоном в 45° при помощи бруска или накладок.

Грамотный подбор системы наслонных стропил и ее конструктивных особенностей с учетом всех деталей обеспечит любую крышу высокой степенью прочности.

Стропильная система: узлы соединения

Древесные стропильные фермы строят или из наслонных, или из висячих стропилин, естественно, их вид зовется наслонным или висячим. Подбирая устройство того или другого вида конструкции крыши, руководствуются такими параметрами:

климатические свойства региона,
нагрузка на кровлю осадков атмосферы (талые и дождевые воды, ветер),
практичность крыши,
форма архитектуры подобранного хозяином проекта крыши.

Какой бы вид конструкции древесных ферм ни выбрали, высокопрофессиональные и крепкое устройство узлов конструкции гарантирует основательность и долговечность всей кровли. И поэтому устройство систем и узлов наслонных кровельных конструкций стоит поручить высококвалифицированным мастерам: их расчетная схема и высококачественная установка подвластна только профессионалам.

Коньковый вариант соединения наслонных стропильных ног между собой вверху при помощи ригеля выполняют вполдерева, когда у объединяемых меж собой бревен вырубают паз в полтолщины бревна и пазы бревен прекрасно входят один в иной.

Важные термины

Стропилины — несущая часть кровли из наслонных стропильных ног, подкосов и стоек установленнных вертикально, которые опираются на мауэрлат.
Стропильная нога — одна стропилина.
Мауэрлат — опора для стропилин, горизонтальный брусок, расположенный на поверхности стен, распределяющий на них одинаковую нагрузку кровли с погодными осадками.
Затяжка — горизонтальная балка, объединяющая стропилины; освобождая их от действий в горизонтальном направлении силы, придаёт кровле стойкость.
Бабка — отвесная опорная деталь для упрочнения стропилин, нижней частью опирается на затяжку, верхняя — является опорой для стропилин.
Распорка — брусок, вставленный между бревнами, чтоб мешать их соединению.
Подкос — наклонный брусок, поддержует перекрытия и кровли (горизонтальные элементы балки), опираясь на детали стоящие вертикально (стойки и колонны).
Конек — верхняя горизонтальная балка, образовываемая соединением скатов крыши.

Узлы соединения системы кровли разделяют на три относительные группы:

узел соединения ног и мауэрлата,
узел соединения ног и компонентов древесной фермы чтобы придать жесткости и надежности систем,
узел стыкования частей стропилин для их удлинения.

Вариант соединения стропилин и мауэрлата бывает твёрдым и скользящим.

Узел соединения систем нельзя делать жёстким абсолютно всегда: от условий погоды древесина может разжиматься и сжиматься, и при твёрдом соединении систем наслонных конструкций есть риск деформирования стен несущих из-за появления на них больших распорных нагрузок.

Чтобы получить твёрдый узел соединения, используют:

устройство врубки на стропильной ноге: врубка изготавливается глубиной не больше 1/3 высоты дощечки; стропило упирается в мауэрлат и крепится гвоздками: 2-мя, вбитыми под угол друг к другу с боков стропилины, и одним гвоздем, вбитым вертикально.
нашивка подпорного бруска на стропильную ногу: к стропильной ноге подшивается метровый брусок, и им нога упирается в мауэрлат, с боковой стороны, чтоб не сдвинуться в сторону, стропильная нога закрепляется уголками из металла.

Узлы опирания наслонных стропилин

Конструкция скользящих узлов соединения используют в системах наслонных стропилин. Висячие стропилины используют для строительства крыши строений из бревна оцилиндрованного, в каких стропилины имеют упор на коньковый прогон, несущие стены распорных нагрузок не несут, и поэтому и не просят скользящего крепежи.

После постройки систем древесных наслонных ферм крыша на протяжении пару лет оседает, ферма при этом располагается в многократном движении, и поэтому твёрдые крепежи могут деформировать стены. Перед соединением стропилин в узлах крепежи узел получает некую свободу движения такими вариантами.

На стропильной ноге делается упирающийся в мауэрлат запил. Дальше нога крепится гвоздками: два гвоздя наискось в мауэрлат с двух сторон стропилины и одним — в мауэрлат сверху вертикально (или пластинами из металла с отверстеями для гвоздей) и скобками.

Стропило спускается за границы стены и уголками из металла крепится на мауэрлат.
Использование конструкций из металла крепежи с названием «салазки».
Стропильная нога упирается в мауэрлат абсолютно всегда, но и стропило, и мауэрлат могут перемещаться относительно друг друга, если появляется такого рода потребность.
Для сокращения риска сноса наслонных кровель штормовым ветром подкосы, бабки и распорки соединяют с скобами стропилами и висячими хомутами, а ноги — проволочным скрутками.

Схема соединения стропильных ног

Узел опирания скользящим вариантом

При существенных пролетах крыши нужно удлинение систем стропильных ног такими вариантами соединения:

косым прирубом: торцы стропильных дощечек соединяются сверху болтом с диаметром 12-14 мм под угол 45%,
встык: торцы стропильных дощечек обрезаются под угол 90%, накладками дощечек соединения как в шахматах с двух сторон прибиваются гвоздками (ввинчиваются саморезами),
внахлест: торцы дощечек обрезаются под любым углом, и дощечки ложатся друг на друга внахлест.

Соединительная система наслонных стропилин с другими конструкционными элементами

Коньковый вариант соединения сверху:

Дощечки под угол обрезаются так, чтобы устройство их соединения между собой было крепким, и прибиваются гвоздками с 2-ух сторон.
Ноги крепятся прямиком к коньку при помощи запила нужной формы на срезе стропилин.
Ноги между собой соединяются внахлест в коньковый верх гвоздками или металлическими саморезами.
Применяя любой вид крепежи, следует дополнительно подстраховаться — выполнить укрепление всех систем соединения пластинами из металла или дощечками.
Висячие стропилины при больших нагрузках соединяют между собой одинарным или двойным зубом или «в шип» (см. сноску-примечание).

Примечания:

Важные узлы висячих стропилин

Соединительная система в шип весьма крепкая, и поэтому часто используется в работе с деревом. Шип — выступающая часть на конце бревна, входящая в гнездо, шпунт или проушину другого бревна. Размер и форма шипа обязана совмещаться с формой и размером гнезда или проушины.
соединение зубом: в конце одного бревна вырубается ступенька, в конце другого — углубление; ступенька и выемка должны отвечать друг другу по форме и размеру, тогда соединение бревен будет крепким.

Все узлы соединения ног с другими компонентами кровли для хорошей надежности настаивают добавочных систем крепежа: болтов, дюбелей, скобок или шурупов, при этом в дощечках отверстие изготавливается на 1 мм поменьше диаметра самореза, а скобки забиваются с 2-ух сторон объединяемых компонентов.

Чтоб крыша была идеальной, стропильные ноги обязаны быть похожими. Для этого заблаговременно нужно сделать шаблон для врезок и запилов других стропилин. Так поступают специалисты.

Кажется, все не тяжело, если есть голова и руки. Но, как в каждом деле, требуется навык: кровля — солидная система, ни один любитель не изготовит конструкции узлов соединения древесной фермы лучше, чем специалист.

Устройство стропильной системы крыши

Чтобы отстроенный дом прослужил много лет, будучи крепким и надежным, ему нужен не только хороший фундамент. Не менее значимым элементом является стропильная система крыши, которая принимает на себя все превратности непогоды. И она с честью должна выдержать нагрузки в виде порывов ветра, обильных снегопадов и сильных ливней. Поговорим о том, как устроена и как правильно построить эту систему.

Требования предъявляемые к стропильной системе

Прежде всего, каждая деталь системы, а также места соединений обязаны быть жесткими, не деформируясь ни при усилии сдвига, ни при усилии распора. Основа всей конструкции – треугольник. Именно такую форму имеют рамы (фермы), которые закрепляются параллельно друг другу. Их жесткая фиксация обеспечивает крыше необходимую устойчивость. А вот если фермы получились подвижными, недалеко и до беды. Такая неполноценная крыша и сама может разрушиться, и стены обвалить.

Небольшой вес

Крыша не должна быть тяжелой, поэтому систему стропил, как правило, делают из дерева. Если же вес кровли солидный, то несущую основу делают из металла. Или берут хвойное дерево, не ниже первого сорта, с влажностью ниже 18 процентов. Использование антисептической обработки и применение антипиренов для защиты от огня – два обязательных условия. Тогда узлы крепления стропильной системы кровли будут прочными и крепкими.

Высокое качество материала

Дерево для стропил должно быть следующим:

Древесина берется 1 — 3 сорта. Трещин и сучков должно быть по минимуму. На метр может быть 3 сучка высотой не более 3 см. Трещины допустимы не по всей глубине, длиной до половины длины доски.
Несущие элементы делают из деревянных деталей толщиной от 5 см, площадью от 40 см 2 .
Хвойные доски могут быть длиной до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м.
Прогоны, подушки и мауэрлат делают из твердых лиственных пород дерева. Их обрабатывают антисептиком.

Основные части конструкции стропильной системы

Продумывая устройство стропильной системы крыши, необходимо знать, из каких деталей эта самая система состоит.

#1. Мауэрлат – это как бы фундамент всей системы. Он помогает равномерно распределить нагрузку на стены.

#2. Стропильная нога определяет угол наклона ската, а также общий вид кровли, жестко фиксируя отдельные элементы.

#3. Прогон – скрепляет ноги стропил. Коньковый прогон находится вверху, боковые прогоны – сбоку.

#4. Затяжка – не дает стропильным ногам разъезжаться, соединяя их внизу.

#5. Стойки и подкосы – дают ногам стропил дополнительную устойчивость. Они упираются в лежень (который лежит внизу параллельно коньку).

#6. Обрешетка — набивается перпендикулярно стропильным ногам и представляет собой обрезные бруски или доски. Она призвана передавать всю нагрузку от кровельного материала на стропильные ноги.

#7. Конек крыши — это место соединения двух скатов крыши. Вдоль конька набивается сплошная обрешетка для усиления данной части крыши.

#8. Кобылки — применяют для создания свеса в случае если длинна стропильных ног не достаточна.

#9. Свес крыши — это элемент предназначенный для защиты от попадания на стены избыточного количества осадков.

Теперь рассмотрим такой сложный узел как стропильная ферма. Она имеет плоскую форму, а входят в нее, кроме стропил, растяжки, стойки и раскосы. Их располагают так, что нагрузки на стены внутри дома не происходит. Лишь внешние его стены являются опорами, причем нагрузка идет вертикально. Расстояние между фермами определяется расчетами. Если пролет большой, то ферма состоит из нескольких деталей. У чердака нижний пояс фермы служит в качестве потолка.

Выше приведены примеры деревянных стропильных ферм, кроме этого в некоторых случаях применяют фермы сделанные из бетона и металла.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши.

Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Соединительные элементы

Чтобы крыша получилась надежной, узлы стропильной системы должны правильно соединяться. Нужно при этом учесть направление и силу нагрузок (как статических, так и динамических). А еще важно предусмотреть возможное растрескивание дерева от усушки, сделав так, чтобы узлы системы стропил при этом не перестали исправно работать.

Ранее все детали стропильной системы скрепляли между собой врубками. Это надежно, но не слишком экономно. Ведь для этого нужно, чтобы деревянные конструкции имели большие сечения, которые позволяли бы делать врубки безопасно ослабляя деревянные элементы.

Поэтому в нынешнее время узлы стропил скрепляют не врубками, а нагелями и болтами.

Способы крепления стропильных ног.

Популярно применение перфорированных стальных накладок, имеющих покрытие от коррозии. Закрепляют накладки гвоздями или пластинами с зубцами, утопленными в дерево. Такой крепеж для стропильной системы удобен тем, что:

Накладки уменьшают расход дерева на одну пятую, так как требуются элементы меньшего сечения, чем при врубке;
они могут монтироваться мастером с не очень большим опытом;
они закрепляются весьма быстро.

Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

На последок можете посмотреть полезное видео в котором рассказывается о всех самых важных моментах конструирования стропильной системы крыши.

Материал подготовлен авторами проекта SRBU.RU

Видео: Стропильная система крыши, что нужно знать для правильного конструирования

Источники: http://1poderevu.ru/vidy/naslonnye-stropila-konstrukciya-i-uzly.html, http://certainteed.by/articles/stropilnaja-sistema-uzly-soedinenija, http://srbu.ru/krysha/152-stropilnaya-sistema-kryshi-ustrojstvo.html

Разновидности наслонных стропил: конструкция и узлы