Узлы соединения стропильной системы. Узлы стропильной системы – как делать надежную крышу? Узловое коньковое соединение

Стропила и обрешетка – каркас крыши, который несет на себе всю тяжесть кровельного пирога, термоизоляции, снеговую нагрузку, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, прочностью. Идея использовать металлические стропила, чтобы конструкция кровли получилась более жесткой, не нова, но ранее она применялась в основном для перекрытия промышленных или хозяйственных сооружений. Сейчас стропильный каркас и обрешетка из металлопрофиля считаются реальной альтернативой деревянным элементам крыши, если длина ската превышает 10 метров.

Конструкция стропильного каркаса крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые образуют фермы. Шаг, величину сечения между стропилами и другими опорами определяет расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации. Кровельный каркас выполняет следующие функции:

1. Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные уголками, равномерно распределяют вес кровли, который может достигать с учетом снеговой нагрузки до 500-600 кг. Чем больше сечение стропил и меньше шаг между ними, тем большую несущую способность имеет конструкция.
2. Придание уклона и формы. Стропила, расположенные под углом к основанию крыши, формируют наклонную плоскость скатов, благодаря чему на поверхности кровли не скапливается снег и вода.
3. Формирование основания для фиксации кровельного материала. Крепление финишного покрытия кровельного пирога происходит к каркасу кровли. Обрешетка выступает как основа для фиксации покрытия, распределяющая его вес равномерно по стропильным балкам.

Обратите внимание! Какими должны быть все узлы, стропила и обрешетка кровельной конструкции определяет инженерный расчет. Чтобы определить необходимую несущую способность каркаса, необходимо вычислить суммарную нагрузку, которой он будет подвергаться. Для этого складывают вес кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку с весом стропильной системы.

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

• Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
• Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
• Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Учтите, что металлические и деревянные элементы каркаса нельзя соединять между собой без прокладки из гидроизоляционного материала или обработки антисептическим препаратом. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, его соседство с деревом приводит к образованию конденсата и загниванию стропил.

Методы крепления

Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:

1. Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
2. Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.

Опытные мастера делают расчет на то, что и стропила могут выдержать больший вес, чем деревянные, поэтому можно увеличить шаг между ними и уменьшить толщину сечения элементов. Более того, в строительных магазинах продаются готовые стропильные фермы, крепление которых выполнялось методом сварки, пригодные для перекрытия построек стандартной ширины.

Преимущества

Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:

• Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
• Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
• Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
• Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.

Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.

Недостатки

Несмотря на очевидные достоинства, металлические стропильные системы – не самое популярное конструктивное решение в частном домостроении. Даже большой шаг между стропилами и разреженная обрешетка при высокой стоимости метала не могут сделать конструкцию дешевле деревянной. Недостатками металлических стропил считают:

1. Высокая теплопроводность. Металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому стропила и образуют мостики холодна. С точки зрения энергоэффектвности, каркас из металлопрофиля – не лучшее решение.
2. Проблематичность транспортировки и монтажа. Выбирая металлическую стропильную систему, принимайте в расчет, что перевозить, поднимать на высоту и осуществлять крепление длинных и тяжелых элементов сложнее, чем стропила пиломатериалов стандартной длины.
3. Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
4. Деформация под действием высокой температуры. Хотя металл считают негорючим материалов, во время пожара он сильно деформируется, что обычно приводит к обрушению кровли.

Чтобы определить имеет ли смысл использовать более дорогие стропильные элементы из металлопрофиля, нужно выполнить расчет каркаса крыши. Если длина ската превышает 10 метров, а нагрузка более 450-600 кг, то монтаж металлического каркаса экономически целесообразен.

Видео-инструкция

В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Теперь о составляющих системы и их назначении:

• Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
• Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
• Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
• Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
• Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
• Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
• Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при . В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

С наслонными стропилами

В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Безраспорные схемы и узлы врубок

Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.

Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.

Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.

Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.

Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках

Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.

Варианты стропильных систем со схватками

Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.

К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.

Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.

Системы наслонных стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.

Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса

Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.

Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни, нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.

В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.

В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.

Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона

Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.

Для долговечной и надежной кровли важно качественно сделать все узлы стропильной системы. Что это значит, мы и разберем прямо сейчас.

Стропила – это скелет кровли, на котором держатся внутренняя и внешняя обшивка, утеплитель, гидроизоляция и иные элементы. Также очень часто именно их используют в качестве основы под коммуникации. На крышу и, соответственно, стропила приходятся огромные нагрузки, которые могут достигать 200 кг/м 2 . Это вес строительных материалов, снега с листвой и прочего мусора. А чего стоят порывы ветра?

Стропила кровли как основа под коммуникации

При проведении ремонтных работ эта система должна выдержать не только вес человека, но и необходимого оборудования. При этом все эти параметры строго индивидуальны и зависят от ряда факторов, начиная от конфигурации и заканчивая климатической зоной. Однако в любом случае кровля и все ее элементы должны быть достаточно надежными, и только тогда мы сможем себя чувствовать действительно защищенно.

Для начала необходимо ознакомиться с терминологией. Фундаментом всей системы по праву можно назвать мауэрлат. Он представляет собой балку, на которой и крепится конструкция. Его главная функция – равномерное распределение нагрузок на стены. А вот балка, на которой фиксируется обрешетка, называется стропильной ногой. Это важнейший элемент, определяющий угол наклона ската и общий вид кровли. Между собой стропильные ноги скрепляет прогон. Он располагается как сверху, так и сбоку. В зависимости от этого бывают коньковые и боковые прогоны. В нижней части ноги фиксируются при помощи затяжки.

Мауэрлат для крепления стропильной конструкции

Благодаря подкосам и стойкам стропильные балки располагаются максимально устойчиво. Перпендикулярно ногам набиваются обрезные доски – обрешетка. Она служит основой для кровельного материала. А место соединения скатов кровли принято называть коньком. На нем набивается сплошная обрешетка, чтобы сделать эту часть крыши максимально надежной. Продолжение стропильных ног – кобылки. Они располагаются под свесом, защищающим стены от осадков. Очень часто первыми начинают гнить именно эти конструктивные элементы, так как они наиболее подвержены негативному влиянию погоды, при этом сами ноги могут служить еще очень долго. Надежность всей конструкции зависит от того, насколько качественным будет абсолютно каждый узел крепления . О них мы и поговорим более подробно.

Это понятие объединяет в себе ряд конструктивных элементов, так как они состоят из обрешетки, стоек и раскосов . По сути, эта жесткая конструкция и есть скелет кровли. В зависимости от размеров и личных пожеланий выделяют четыре вида ферм. Если ширина дома составляет от 12 до 24 м, тогда наиболее подходящими будет сегментная или трапециевидная форма. Для более габаритных конструкций, шириной до 36 м, подойдет многоугольная. А вот классическая треугольная станет прекрасным решением при строительстве домов шириной 9–18 м.

Стропильные фермы разных размеров

Огромную роль играет и материал. Наиболее часто используется древесина. В этом случае монтаж балок происходит путем врубки и последующей фиксации гвоздями, саморезами и иными крепежными элементами. Однако не во всех случаях актуально применение дерева. Так, если длина пролета превышает 16 м, тогда более подходящими будут фермы с растянутыми металлическими стойками, так как обеспечить надежные крепления деревянных элементов в этом случае будет тяжело. Еще пользуется популярностью комбинированный тип, в котором одновременно используются и деревянные, и металлические детали.

Конек представляет собой горизонтальное ребро в месте соединения двух скатов. Существует наслонная и стропильная система висячего типа. В первом случае конек устанавливается на стойки, расположенные параллельно длинным стенам. Очень важно обеспечить максимальное примыкание стропил к коньку, для этого делаются соответствующие запилы. Фиксация делается посредством гвоздей.

Конек в месте соединения двух скатов

Если речь идет о висячей конструкции, то концы стропильных ног соединяются попарно. Чтобы обеспечить подобное сопряжение, торец каждой балки подрезается под углом, равным наклону кровли. Далее стропила соединяются плоскостями срезов и фиксируются гвоздями, забитыми под углом. Обязательно необходимо закрыть место стыка металлической пластиной либо деревянной накладкой.

Попарное соединение стропильных ног

При соединении врубкой в полдерева достигается максимальная прочность. Для этого в месте сопряжения стропильные ноги соединяют с уступом. Затем сверлится отверстие под болт 14 мм. Дальнейшая фиксация достигается за счет болтового соединения. Когда речь идет о скользящей системе, то в этом случае концы ног соединяются посредством металлических пластинчатых шарниров.

Это следующий узел крепления стропильных систем, на котором нужно остановиться подробнее. Существует две технологии фиксации балок к мауэрлату. Жесткие крепления исключают какие-либо сдвиги, колебания, повороты, кручение и прочие манипуляции. Чтобы добиться подобного эффекта, на ноге делают запил. Далее соединение дополнительно фиксируют гвоздями, проволокой, саморезами и прочими вспомогательными элементами. Обычно несколько гвоздей забивают под углом так, чтобы внутри мауэрлата они скрестились. А потом еще один гвоздь вбивают вертикально.

Запил на ногах для крепления к мауэрлату

Скользящие крепления получаются благодаря специальному крепежу. Бывает одна, две либо три степени свободы этого сопряжения. Такое соединение отлично подходит для деревянных домов, так как жесткая фиксация во время усадки может сильно пострадать. Обеспечить подобное подвижное соединение можно несколькими способами. Нога упирается в мауэрлат подшитым бруском либо выпиленным зубом и жестко фиксируется с помощью металлического уголка. Таким образом достигается жесткость крепления в горизонтальной плоскости. В верхней части ноги соединяются врубками, при этом на горизонтальной площадке делается скос, чтобы обеспечить скользящее соединение.

Скользящие крепления элементов

Если в месте фиксации к мауэрлату вбить только один гвоздь либо использовать специальные гибкие пластины, то сопряжение получится скользящим и в этой части стропильной системы.

Сейчас остановимся на типовых узлах деревянной стропильной системы . Особенность такой кровли – наличие вальм. Подобный тип обладает рядом достоинств. Они более долговечны, так как нагрузка распределяется равномерно по всей поверхности, не боятся сильных ветров и осадков, экономичны. Однако более сложны в технологическом плане.

Типовые узлы вальмовой крыши

Состоит эта крыша из двух длинных трапециевидных скатов, при этом они не закрывают всю площадь, с торцов здания под наклоном устанавливаются треугольные вальмы. В этом случае появляются типовые элементы – дополнительные накосные стропильные ноги, из которых и формируются торцевые скаты. Соединение диагональных балок может быть различным. Пользуются популярностью как висячие фермы, так и наслонная конструкция, фиксирующаяся к мауэрлату.

Кровля из трапециевидных скатов и треугольных вальм

Если стропила скатов опираются на конек, то накосные ноги при этом должны прилегать к консоли конькового прогона. Очень важно, чтобы выпуск консоли был не менее 100 мм, но и не более 150 мм. Нижняя часть диагональных стропил фиксируется к мауэрлату либо специальной балке на стене дома. Иногда для изготовления стропильных ног используют деревянный брус, в этом случае накосные элементы фиксируются к специальной доске (прибоине), закрепленной на ферме. А вот монтаж к крайней висячей ферме делается посредством шпренгеля. При этом обязательно на балках ног делаются запилы под углом соответствующему наклону вальмового ската.

Стропильная система — это скелет крыши. Именно она отвечает за прочность кровли, ее надежность и сопротивление нагрузкам. При самостоятельном строительстве дома необходимо знать, как правильно сделать узлы крепления стропильной системы, чтобы крыша была надежной и безопасной.

Устройство стропильной системы

Стропильная система состоит из многих элементов, каждый из которых выполняет свою задачу.

• За распределение нагрузок на стены отвечают мауэрлаты . Эти балки принимают на себя вес всей кровли и лежат на стенах.
• Стропильные ноги — это наклонные балки, который и создают необходимый угол наклона крыши.
• Прогоны — это горизонтальные балки, которые скрепляют ноги между собой. Есть коньковый прогон, располагающийся вверху, и боковые, находящиеся с скатах.
• Затяжки расположены горизонтально и не дают стропильным ногам разъехаться, образуя с ними жесткие треугольники.
• Стойки и подкосы (подстропильные ноги) — дополнительные элементы, на которые опираются стропильные ноги. Они упираются в лежни.
• Лежень — горизонтальная балка, находящаяся под коньком, на нее опираются стойки и подкосы. Задача лежня — перераспределить точечную нагрузку от стоек.
• Конек — место соединения скатов кровли.
• Обрешетка — бруски или доски, которые набивают перпендикулярно стропилам. На нее укладывают кровельный материал. Задача обрешетки — распределить его вес.
• Свес — удлиненный край ската, защищающий стены от осадков. Если длины стропильных ног недостаточно для создания свеса, используются дополнительные элементы — кобылки.

Устройство стропильной системы показано на рисунке.

Также в устройстве крыши выделяют стропильные фермы. Это сплошной узел, состоящий из стропильных ног, растяжек, стоек и подкосов (раскосов, укосин). Ферма может быть не только треугольной, но и трапециевидной, сегментной или многоугольной. То, какой тип фермы выбрать, зависит от размеров дома. Если расстояние между стенами составляет 9-18 м, то подойдет треугольная ферма. Для домов шириной от 12 до 24 м используют трапециевидные или сегментные фермы. Если ширина здания больше (до 36 м), то используют многоугольные фермы.

Основными узлами крепления стропильной систему кровли являются это балочный, коньковый и мауэрлатный.

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.

Как соединяют части стропильной системы

Для соединения деревянных элементов между собой используются гвозди, болты, шпильки, а также металлические пластины и уголки для укрепления узлов. Дополнительно применяются деревянные бруски или пластины.

Методы крепления:

• зубья в шип,
• зубья в упор,
• упор в конец перекладины.

Использование металлического крепежа не уменьшает несущую способность, так как не требуется их врезка, в отличие от крепления, например, методом зубья в шип.

Стропила могут быть не только деревянными, но и металлическими. Для крепления металлических стропил применяют различные уголки, кронштейны, монтажную перфорированную ленту, пластины, болты с гайками или саморезы.

Крепление к мауэрлату

Если стена бетонная, то в ее верхней части делают армированный пояс жесткости, в котором предусматривают шпильки. К ним и будет крепиться мауэрлат.

Стропила к мауэрлату можно крепить двумя способами: жестким и скользящим.

Первый способ более популярен. Для крепления используют специальные уголки с опорным бруском. Есть несколько способов крепления стропилины к мауэрлату.

• Прибивают каждое стропило тремя гвоздями: два их них должны быть перекрещены, а третий расположен вертикально.
• Крепление с помощью скобы: один ее конец забивается примерно в середину опорного бруса, а другой поворачивают на 90 градусов и забивают в стропило.
• Крепление проволокой-катанкой: из сложенной в 4 ряда проволоки делают хомут, которым прикручивают стропило к брусу. Вместо проволоки используют также специальную перфорированную ленту. Иногда такой способ используют в дополнение к другим методам крепления.
• С помощью уголков: уголок прикручивают шурупами к мауэрлату и стропильной ноге. Лучше применять уголки с двумя рядами отверстий и ребром жесткости.

Недостаток жесткого способа — при оседании здания возможно повреждение стен. Поэтому жесткое крепление применяют в кирпичных зданиях.

Скользящий способ подразумевает, что стропила соединены с мауэрлатом такими крепежными элементами, которые не препятствуют их движению в некоторых пределах. Этот способ используют в деревянных зданиях, которые могут оседать. С помощью особых способов крепления можно достичь того, что стропило будет иметь одну, две или три степени свободы. В последнем случае применяется специальный шарнир.

Одна степень свободы подразумевает, что стропило может поворачиваться по кругу. В этом случае они крепится одним гвоздем или шурупом. Две степени свободы — это поворот по кругу и смещение по горизонтали. Для этого стропила к мауэрлату крепятся металлическими скобами. Используются также специальные уголки-салазки.

При скользящем соединении в небольших зданиях с не очень тяжелой кровлей крепление делается без запилов. Если здание большое, рекомендуется этот узел делать с запилом на стропильной ноге.

Важно! Запил вырезают именно на стропиле, а не на мауэрлате, чтобы не повредить и не ослабить балку.

При этом фиксация может быть как жесткой (с упором в балку), так и подвижной (с зубом на внешней стороне). Иногда вместо выпиливания зуба применяют дополнительный брусок.

Коньковое соединение

После того, как стропильная нога укреплена на мауэрлате, переходят к коньковому узлу крепления. Это соединение можно сделать тремя способами: встык, к коньковому прогону и внахлест.

Для крепления встык стропила спиливают в верхней части под углом, равным наклону крыши, и соединяют гвоздями (150 мм), вбивая их в верхние плоскости стропил, так, чтобы гвозди вошли в торец противоположного стропила. Для прочности прикрепляют металлическую пластину или деревянную накладку, которую также прибивают гвоздями или прикрепляют с помощью болтов..

При креплении к коньковому прогону между стропилами дополнительно укладывается коньковая балка (прогон), этот способ более трудоемкий.

При креплении внахест стропила, находящиеся с противоположных сторон, заходят друг на друга и соприкасаются боковыми поверхностями. Их соединяют болтами, гвоздями или шпильками.

Балочный узел

К балкам стропила прикрепляются следующим образом. Главная задача крепления — не допустить скольжения стропила по балке, поэтому используются различные приемы.

1. В пятке стропила необходимо вырезать зуб и шип, в балке вырезают соответствующего размера упор.
2. От свисающего края балки место крепления должно отстоять на 25-40 см.
3. Гнездо для крепления должно быть глубиной 1/4 — 1/3 толщины балки.
4. Вместе с зубом вырезают шип, который не дает стропилу сдвинуться вбок. Такое соединение называют «зубом с шипом и упором».

Если крыша более пологая (угол ее наклона меньше 35 градусов), то стропила крепят таким образом, чтобы площадь их соприкосновения с балкой увеличилась. Тогда используют следующие способы:

При создании стропильной системы для крыши важно помнить следующее.

• Все деревянные элементы перед установкой обрабатывают антисептиком и огнеупорным составом.
• Толщина любой деревянной части не должна быть меньше 5 см.
• Стропила без стоек и подкосов не делают длиннее 4,5 м.
• Мауэрлат должен располагаться строго горизонтально.
• Стойки и подкосы рекомендуется делать максимально симметрично.
• Нельзя добавлять элементы в рассчитанную стропильную систему — это может привести к появлению нагрузок там, где они не нужны.
• В местах стыка дерева с каменной (кирпичной) кладкой нужна гидроизоляция.

Правильно сделанная стропильная система — это залог надежности кровли. Именно стропила принимают на себя весь вес материалов кровли и противостоят ветровым нагрузкам. Поэтому очень важно построить стропильную систему с соблюдением технологии.

На этапе строительства дома особое внимание нужно уделить кровле. От того, как надежно, правильно и качественно она будет сделана, будет во многом зависеть и надежность всего строения. Одной из важных деталей кровли является стропильная система, держащая на себе отделочный материал, утеплитель, гидроизоляцию и другие элементы. Для двухскатных крыш домов часто используются висячие стропила, конструкция и узлы которых, а также монтаж, описаны в этом материале.

Стропила – это основной несущий элемент скатной крыши, который принимает на себя основную нагрузку, испытываемую этой конструкцией. Система стропил бывает двух типов – висячей или наслонной. Выбирать между ними приходится, исходя из того, имеются ли внутренние стены в строящемся сооружении, которые могут служить опорой для частей крыши. Система висячих стропил применяется, если таких стен нет, и здесь опорой будут служить лишь внешние стены строения. То есть центральной опоры как таковой эти стропила не имеют и опираются с одной стороны на стену, с другой – на противоположно расположенное стропило . Крепление отдельных элементов производится при помощи прорезных шипов, гвоздей, анкеров или пластин из металла.

Висячие стропила обычно используются для покрывания пролетов шириной 7-10 м. Сфера применения может быть различной – такая система применяется для сооружения кровель на складах, промышленных зданиях, жилых домах.

На заметку! Максимальное расстояние между стенами, позволяющее использовать систему висячих стропилин, составляет 14 м.

Несмотря на то, что такие стропила устанавливаются под уклоном, они не действуют на стены как распорки – передают только вертикальные нагрузки. Этого удается достичь благодаря использованию растяжек, изготовленных из бруса, располагаемых в основании кровли.

На заметку! Затяжка между ногами стропил располагается тем выше, чем большую нагрузку она испытывает.

Стропильные элементы изготавливаются из бруса, досок или бревен, металла. В обязательном порядке перед началом монтажных работ материал должен быть обработан специальными защитными составами, которые обеспечат дереву длительный срок службы. Они защитят его от грибка, плесени. Если обработать материал противопожарными составами, то дом обретет дополнительную защиту от возгораний.

Из чего состоит система висячих стропил

Система подобного типа имеет несколько составных элементов. И ознакомиться с ними нужно обязательно, чтобы понимать назначение каждого из них и не запутаться в понятиях.

Таблица. Составляющие элементы системы.

Цены на брус

Виды конструкций

Существует и может быть использовано в строительстве пять основных типов кровельных конструкций подобного вида, которые могут получиться на основе висячих стропил. Они отличаются наличием некоторых конструктивных элементов, конфигурацией и т. д.

Самый простой вариант – треугольна шарнирная арка . Ее форма треугольная, затяжка здесь испытывает нагрузку на растяжение, а стропилины – на изгиб. Такая схема используется, только если высота конька будет не менее 1/6 от всей длины пролета между стенами, иначе она не будет функционировать правильно. Довольно часто используется при сооружении чердаков. В этом случае две стропилины стыкуются и соединяются друг с другом в коньковой части. Внизу треугольник может быть соединен длинной затяжкой. Система может быть использована только в случае, если ширина пролета между стенами – не более 6 м.

Несколько отличающаяся от вышеописанной система – шарнирная арка с бабкой . В этом случае конструкция имеет опору в виде бабки, установленной под коньком. За счет затяжки она работает на растяжение. Бабка может быть выполнена либо из металла, либо из дерева. Система используется, если пролеты между стенами – 6 и более метров. Бабка не позволит затяжке прогибаться – она выступает в роли своеобразного подвеса и позволяет настроить степень прогиба горизонтальной части.

Шарнирная арка с затяжкой, которая приподнята , используется обычно при планировании строительства мансард и просторных чердачных помещений – то есть там, где важна высота потолка. В этом случае затяжки будут устанавливаться в верхней части стропилин. И чем выше будет расположена затяжка, тем большее усилие на растяжение она воспринимает.

Если опора – неподвижный шарнирный элемент, то конструкция будет именоваться аркой с ригелем . Здесь кровля крепится к мауэрлату за счет формирования зуба на стропилах. Сам ригель напоминает небольшого размера затяжку, но в этом случае работает не на растяжение, а на сжатие. Стропильные ноги закрепляются довольно жестко.

Арка с подкосами и бабкой напоминает собой систему арки с подвеской. Здесь во время монтажа стропилин используются подкосы, которые обеспечивают избавление конструкции от избыточного напряжения. Вариант подходит для закрывания пролетов шириной 9-14 м.

На заметку! Любая схема конструкции висячих стропил подразумевает проведение точных расчетов, которые позволят уточнить все внешние и внутренние нагрузки.

Стропильная система достаточно сложна в монтаже, порой ее части собираются прямо на земле, а потом поднимаются на крышу. Но также стропила могут монтироваться и прямо на месте. В целом, крыша с висячими стропилами является самым простым вариантом, потому нередко изготавливается начинающими строителями или самостоятельно.

Перфорированные пластины, использующиеся для крепления стропил

Цены на различные виды крепежа для стропил

Крепеж для стропил

Способы крепления стропилин

Эти детали конструкции могут быть закреплены двумя методами.

1. Болтом и хомутом , где в этом случае торцевая часть стропилины срезается, а сама она ставится на балку в том месте, где изготовлена выемка. Скрепление отдельных элементов производится при помощи болтов. Соединяются они так, что место крепления находится перпендикулярно верхней части стропилины. Иногда для соединения используются системы хомутов.
2. Двойным зубом . Метод применим в случае, если наклон ската кровли относительно горизонтали менее или равен 35 градусам. В этом случае на балке делаются два упора, в стропильной ноге делается специальное отверстие, а на месте крайнего упора на балке вырезается шип. По размерам эти элементы должны соответствовать друг другу.

Проектирование системы

Чтобы правильно создать макет системы, важно учитывать:

• шаг установки стропил;
• нагрузку на строение и конструкцию;
• сечение стропил;
• материал, который будет использоваться для создания кровли;
• тип конструкции;
• углы скатов крыши
• размеры строения в целом;
• климатические условия региона.

Чем точнее будет произведен расчет и правильнее будет спроектирована система стропил, тем прочнее и надежнее получится вся конструкция. Для удобства можно воспользоваться существующими онлайн-калькуляторами, что актуально для тех, кто не дружит с точными науками, или для начинающих мастеров.

Видео — Cтропильная система крыши, что нужно знать для правильного конструирования

Правила монтажа

Монтаж висячих стропил должен производиться с соблюдением определенных правил. Лишь в этом случае получится изготовить правильную и устойчивую конструкцию. Правила работ следующие:

Монтаж висячих стропил

Для строительства стропильной системы могут потребоваться определенные инструменты и материалы. Список, приведенный ниже, довольно приблизителен, но может использоваться за основу во время подготовке к начал работ.

Инструменты для создания системы стропил:

• молоток;
• топор;
• электролобзик или ножовка;
• уровень строительный, бечевка, рулетка;
• нитка с грузом (отвес);
• карандаш, линейка.

Цены на популярные модели электролобзиков

В качестве необходимых материалов можно перечислить непосредственно сами брусья и доски для стропил, саморезы и гвозди, анкерные болты, гидроизоляционный материал, антисептические составы для обработки древесины.

Сигма-Extra — наружные работы, атисептик для дерева

Рассмотрим процесс монтажа стропильной системы пошагово.

Шаг 1. Весь древесный материал обрабатывается антисептическими средствами, предотвращающими развитие процессов гниения, возникновение грибка и плесени. До момента начала установки материал хорошо просушивается.

Шаг 2. Строительный материал доставляется на верхнюю часть строения.

Шаг 3. По периметру несущей стены прибивается мауэрлат, состоящий из двух досок такой ширины, чтобы они могли собой закрыть всю верхнюю часть стены. Между мауэрлатом и стеной рекомендуется прокладывать слой гидроизоляционного материала (например, рубероида). Это позволит уплотнить соединение, защитить материал от влаги и снизить количество сквозняков в будущем.

Шаг 4. Далее из бруса создаются балки, которые будут крепиться к каждой паре стропил в нижней части. Они крепятся к мауэрлату и соединяют между собой две несущие стены. Временно по ним можно передвигаться во время произведения работ, также на них складываются и доски, которые используются для создания стропил.

Шаг 5. Для формирования верха крыши вырезается коньковая балка. Она должна иметь длину от одной части будущей крыши до другой и располагаться параллельно длинным несущим стенам.

Шаг 6. Определяется требуемая высота крыши – уровня, на котором будет крепиться коньковая балка. Угол наклона ската рекомендуется делать в пределах 25-45 градусов. Узнать угол наклона крыши и длину стропил можно, используя теорему Пифагора. Для этого нужно замерить расстояние от конька, высоту крыши и расстояние до внешней стены.

Шаг 7. Коньковая доска устанавливается в месте будущей стыковки двух стропильных ног.

Шаг 8. Из подготовленного пиломатериала отмеряются и вырезаются будущие стропила нужной длины. Они будут крепиться с выбранным шагом к коньковой доске и мауэрлату.

Шаг 9. Чтобы появилась возможность крепления стропил к другим элементам, делаются специальные вырезы треугольной формы. Для этого доска устанавливается так, чтобы одной стороной лежать на коньковой доске, а второй – на мауэрлате. Наносится разметка распила. Далее производится выпиливание размеченных участков.

Шаг 10. Точно так же подготавливается и вторая стропилина. Теперь они должны быть состыкованы друг с другом. Для этого доски сдвигаются как можно ближе друг к другу, наносится разметка, обозначающая место распила. Производится распил и доски могут быть состыкованы.

Шаг 11. Стропилины крепятся к мауэрлату при помощи металлических уголков и саморезов. При помощи них же доски закрепляются и на коньке крыши.

Шаг 12. Две стропилины между собой соединяются при помощи металлических пластин и саморезов. Таким образом, устанавливаются две первые конструкции, которые будут располагаться по краям крыши.

Шаг 13. Для того чтобы было проще ровно установить другие стропила, между крайними конструкциями натягивается веревка строго по горизонтали.

Процесс монтажа стропил

Шаг 15. При необходимости стропила могут быть усилены затяжками, которые крепятся к двум стыкующимся стропилинам.

Видео – Монтаж стропильной системы

Видео — Монтаж стропил

Видео — Использование ригеля (стяжки) для стропил как элемента интерьера

Висячие стропила считаются достаточно простой конструкцией по сравнению с другими видами стропильных систем. Но спешки во время их установки быть не должно. Важно помнить, что при малейшем перекосе вся работа пойдет насмарку, потому работать нужно внимательно и аккуратно.