Крепление стропильной ноги к мауэрлату. Узлы опирания наслонных стропил на прогон и мауэрлат

Наслонные стропила, опирающиеся на деревянную обвязку стен здания (мауэрлат, подстропильный брус), либо – на верхний венец деревянного сруба, применяются в зданиях с небольшими пролетами. Каковы элементы их конструкции и порядок устройства – далее в статье.

Максимальный размер пролета, который позволяет перекрыть наслонная стропильная система без внутренних опор – 6-6,5 м. Если внутри здания имеются несущие конструкции – стены или колонны, на них можно установить стойки.

Стягивая стропильные ноги ригелем, величину пролета можно увеличить до 8 м, применяя одну опору – до 12, а при помощи двух опор – до 16 м.

В индивидуальном жилищном строительстве пролеты большего размера встречаются редко, поэтому наслонные конструкции могут быть применены почти в любом частном доме.

Поскольку здесь устраивается опирание стропил на мауэрлат (в деревянном здании его роль выполняет верхний ряд стены), узел этого соединения очень важен.

Класть стропила прямо на каменную стену нельзя, так как это будет приводить к образованию конденсата и гниению деревянный частей конструкции. Нуждается в изоляции и сам мауэрлат.

Важная информация! Устройства гидроизоляции требует не только узел опирания стропил на мауэрлат, но и любые примыкания дерева к каменным или металлическим конструкциям. Для этого используется двойной слой рубероида или другого подобного материала.

Детали конструкции наслонных стропил
1-стропильная нога
2-мауэрлат
3-скрутка
4-наружная несущая стена
5-врубка
6-лежень
7-внутренняя несущая стена
8-гидроизоляция

То, как правильно закрепить стропила на подстропильном брусе – очень важный момент при монтаже наслонной кровельной системы. Прежде всего, надежно должен быть закреплен сам мауэрлат – для этого используют либо металлические штыри, бетонируемые в стену на глубину не менее 40 см, либо – закрепляемые таким же образом болты.

Это могут быть и проволочные скрутки Ф не менее6 мм, закладываемые при возведении стен на расстоянии не выше 3 рядов кладки от верхнего края.

Иногда также используют . Сам мауэрлат – это брус со стороной 140-160 мм. Те же требования предъявляются и к лежню – брусу, идущему по внутренним несущим конструкциям.

В домостроении используют деревянные наслонные стропильные системы, поскольку применение металлических или железобетонных элементов здесь весьма сложно реализуемо, если вообще возможно.

Поэтому для крепления стропил между собой, а также — ко всем видам опорных брусьев и прочих деталей широко используются различные плотницкие соединения – шип, зуб, сковородень.

Поскольку в наслонной системе на конструкцию приходится давление ее самой и кровельного пирога, все эти нагрузки следует учесть, перед тем, как правильно положить стропила.

Особого внимания требует монтаж кровельных несущих конструкций на сырые деревянные срубы, где еще не прошла усадка.

Важная информация! Коэффициент усадки сруба из бревна или бруса составляет 4-6%. При высоте стен около 3 м через год она может сократиться на 10-20 см, что может отрицательно сказаться и на вставленной столярке, и на несущих элементах крыши. Эти цифры закладываются в проект изначально (размеры дома даются в двух вариантах – изначальном и «послеусадочном»)

Можно использовать висячие стропильные системы. Иначе — решение проблемы возможно несколькими способами: выждать окончания усадки, либо установить стропила со скользящими опорами, либо поставить под все опорные конструкции винтовые домкраты (компенсаторы усадки).

Детали крепления стропильной системы
1-кровельный материал
2-гидроизоляция
3-обрешетка
4-кобылка
5-подшивочные доски
6-скрутка из прутка
7-стропила
8-болты
9-доски перекрытия
10-теплоизоляция
11-балка перекрытия
12-скоба
13-подкос
14-коньковый брус
15-мауэрлат

Недостатки первого способа понятны – это длительное ожидание. Последний также не оптимален, так как потребует ручных операций высокой точности. Скользящие крепления являются фактически саморегулирующимися и имеют дополнительное преимущество.

Дерево – живой материал, и даже после усадки будет «дышать» постоянно. Конечно, деформации не будут столь значительными, но будут возникать постоянно – и скользящая конструкция отлично их компенсирует.

Выглядит она следующим образом: на мауэрлат, с набитым под нужным углом бруском, либо сделанной вырубкой нужной формы, крепится уголок, одна из полок которого загнута. Под загиб продевается рабочая рельефная пластина.

Поскольку направление скольжения будет направлено наружу, пластину лучше закрепить на стропиле таким образом, чтобы как можно большее расстояние для свободного хода оставалось по направлению к коньку здания.

При приобретении скользящего соединения следует помнить, что их рабочий размер (расстояние между опорными площадками пластин) может быть разным.

Оно выбирается в зависимости от планируемой степени усадки и должно быть не меньше нее (нужно обратить внимание, что реальные размер усадки будет распределяться на стропила обоих скатов).

Важная информация! Необходимо помнить, что опирание стропила на подстропильный брус – не единственный подвижный узел этой конструкции. В коньке также следует предусмотреть шарнирное соединение того или иного типа. Стропила наслонные могут соединяться встык при помощи металлических пластин, при этом нужно оставить достаточный угол в торцах, чтобы при схождении стропила не упирались друг в друга. Второй вариант – соединение стропил внакладку, при помощи сквозного отверстия в обеих ногах, чрез которое проходит один болт.

Конструкции наслонных стропил

Любая стропильная система, где верхний узел крепления выполнен шарнирно, а нижний – имеет шарнир и плавающее соединение (ползун, как в варианте, приведенном выше) относится к безраспорным.

В них распирающие нагрузки не передаются мауэрлату, а через него – стенам. Распорные стропила – схема, где коньковое соединение выполняется жестко, а опора на мауэрлат – с шарниром, например при помощи соединения «зубом», и она передает раздвигающее усилие стенам.

По сути, это гибридная схема, объединяющая наслонные стропила и висячие, особенно при низко расположенной в наслонных горизонтальной схватке.

При этом, за счет того, что усилие от веса кровли принимают на себя непосредственно стропильные ноги, соединенные встык, и работающие на изгиб, коньковый брус практически не работает, и становится необязательным элементом системы.

Важная информация! Все болтовые соединения выполняются через предварительно просверленные отверстия, диаметром на 1 мм меньше диаметра болта или шпильки. Если сделать их слишком большими, пока деталь будет выбирать свободный ход – может быть поврежден мауэрлат. Особенно это касается распорной схемы.

В зависимости от того, какие соединения сделаны жесткими, а какие — шарнирными, разные варианты стропил и работать будут по-разному.

В условиях нормальной, ненагруженной эксплуатации, как правило, все элементы испытывают примерно одинаковую нагрузку.

Однако в зимнее время, с выпадением снега, различный вес, как правило, воздействует на каждый из скатов.

Если плохо закреплены или неверно смонтированы стойки – это может привести к сдвигу кровли в сторону более нагруженного ската.

Особенно это касается безраспорной схемы, где существует возможность смещения. Проблема решается надежным креплением конькового бруса от продольных сдвигов.

Порядок работ при устройстве стропил

1. При неимении пиломатериалов нужной длины или толщины – их получает гвоздевым сращиванием или саморезами
2. Изготавливается шаблон стропила, если в конструкции используются стойки и подкосы – также образцы для них

Важная информация! Следует помнить, что в вальмовых крышах (имеющих, как правило, 4 ската), длина стропил, расположенных в месте смыкания скатов, будет уменьшаться от конька к мауэрлату.

Это называется диагональная стропильная нога (ее же называют накосной). В связи с достаточно сложной конструкцией такой кровли, здесь шаблоны заготавливают только для элементов основных скатов, остальное собирается и подгоняется на месте.

1. После этого устанавливаются подкосы, шпренгели и прочие опорные детали
2. Если в проекте заложены горизонтальные схватки (что в определенной степени делает похожими схемы наслонные стропила — висячие стропила), то на следующем этапе крепятся они
3. В зависимости от длины стропильных ног и конструкции крыши – устраивают отвесы. Для большинства зданий кровля должна выходить за пределы внешних стен не менее, чем на50 см, чтобы предотвратить попадание осадков на нижнюю часть несущих конструкций. Если стропила опираются зубом или шипом на мауэрлат – к их нижнему краю с боковой стороны прибивают специальный удлиняющий элемент – кобылку
4. Если устраиваются кобылки – они обшиваются сплошной деревянной обрешеткой по всему периметру здания

На следующем этапе наслонные стропила обшиваются обрешеткой сами – и следует монтаж кровельного пирога из выбранных материалов: паро- и гидроизоляции, утеплителя и покрытия кровли.

Наслонные стропила могут быть распорными и безраспорными. Стропила в безраспорной системе работают на изгиб, соответственно не передают распирающего усилия на стены.

Узлы

Крепление мауэрлата

Основные узлы стропильной конструкции приходятся на места крепления стропил к лежащим вдоль стен мауэрлатам (как показано на рисунке). Важно располагать мауэрлат перпендикулярно стене и поясу перекрытия, а не под углом наклона крыши. Крепление мауэрлата происходит с помощью анкерных болтов, как к балкам перекрытия, так и к стропилам крыши.

Верхнее крепление стропил

Конек крыши держится благодаря конструктивному деревянному элементу – коньковому прогону из бруса. Существует два способа крепления к нему стропил: 1 – с подрезкой, 2 – без подрезки стропил.

В первом случае стропила находятся на одной оси и подрезаются под сечение конькового прогона и для стыковки стык в стык. Затем крепко зажимаются при помощи анкерных болтов и металлической накладки.

Во втором случае, стропила не нужно подрезать, и их располают внахлест (бок о бок). Затем также зажимают металлической накладкой с двух сторон.

Нижнее крепление стропил

Опирание стропильной ноги с подрезкой. Чтобы сделать надежным узел крепления стропильной ноги и мауэрлата из бревна необходимо сделать стеску бревен в нужном месте и в мауэрлате и в стропильной ноге. А для крепления кобылки придется сделать еще одну подрезку в стропильной ноге, толщиной в 20 мм.

Обрешетка

Шаг обрешетки обычно приравнивают к 300 - 350 мм, так как на нее с равными промежутками будет крепится кровля. Бруски обрешетки начинают укладывать сверху, от конька. Обрешетка не кладется на карнизе, там устраивают специальный карнизный щит, который держится на кобылке.

Стропильная система – это важнейшая конструкция дома как инженерного сооружения. Через нее нагрузки, воспринимаемые крышей, передаются на внутренние и внешние опоры, обеспечивая тем самым ее надежность и прочность. И если количество материалов для возведения стен переваливает за десяток, то для стропил все намного проще – дерево и металл или, возможно, их сочетание.

Основных видов стропильных конструкций – два: наслонные и висячие. Последние опираются разнесенными окончаниями брусьев на две точки, а первые – еще одну опору по центру.

Схемы

Наипростейшая схема каркаса – у односкатной крыши. Для этой крыши в конструкцию несущего каркаса входят отдельные брусья, точками опоры для которых служат противолежащие стены строения.

– она компонуется уже из отдельных спаренных наклонных ног. Нижними концами они опираются на стены, а верхними – на прогон, который представляет собой подстропильную систему, опирающуюся на стойки.

Главным отличительным признаком наслонных конструкций является наличие опоры под верхним коньковым окончанием стропильной ноги.

С ростом длины пролета повышается вероятность деформации брусьев: их прогиба или изгиба, иначе говоря, выворачивания. По этой причине для широких пролетов появляется необходимость в усилении подстропильной системы. Естественно, ее конструкция усложняется, добавляются вспомогательные элементы. К примеру, стойки и подкосы, подпирающие стропильные ноги. Аналогичные деревянные конструкции используют при соединении нескольких брусьев и отдельных досок. Стало быть, в наслонные стропила опираются как на несущие стены, так и на подстропильные ноги и добавочные стойки. С одной стороны, это не дает брусу деформироваться, прогнуться либо вывернуться, а с другой – способствует росту несущей способности.

Расчетные данные получили свое подтверждение на практике: стропила одинакового сечения более устойчивы и воспринимают повышенные нагрузки, если установлены с вспомогательными разгружающими конструкциями.

Виды и тип узлов опирания

Система наслонных стропил может быть двух типов: распорной или безраспорной . Это зависит от двух факторов, типа узлов опирания и сочленения стропил. Всем известно, что такое степень свободы крепежа поэтому понятно, что если крепеж балки имеет их три, то подобное строение становится неустойчивым, то есть оно зачастую может мгновенно измениться. Полное отсутствие таковой, то есть нулевая степень, наоборот, исключает как любое смещение в вертикальной и горизонтальной плоскостях, так и поворот в пространстве. В этом случае конец бруса оказывается жестко защемлен.

Как видим, проект наслонных стропил имеет два возможных типа узлов опирания:

• две степени свободы, позволяющий поворот – следствие изгиба балки, и сдвиг в горизонтальной плоскости;
• одна степень свободы позволяет исключительно поворот балки.

Обычно сдвиг нижнего или верхнего окончания брусьев обеспечивают за счет врубок в горизонтальном направлении. Сдвиг ограничивают в двух вариантах: упирают стропила друг в друга или/и упирают стропила в стыкуемый элемент типа мауэрлата или прогона.

Способы установки

В зависимости от того будет ли подобная конструкция запроектирована как распорная или нет, мауэрлат либо будет принимать и отдавать распор на стены либо вовсе не будет его принимать, поскольку распора просто нет. В одном из случаев, безраспорном, мауэрлат может быть закреплен к стенам нежестко, однако, тогда стропильная система потребует добавочного закрепления, так как при воздействии неравномерной нагрузки она теряет свою статическую устойчивость. В другом, при наличии распора, система получается статически устойчивой, но придется закреплять мауэрлат.

Устройство наслонных стропил без распора

Чтобы при установке брусьев не было распора, реакция в точках опоры по обоим концам брусьев: на прогон и мауэрлат, должна быть вертикальной. Такого можно добиться двумя путями:

• Низ стропильной ноги без каких-либо вспомогательных упоров сверху опирают на мауэрлат , а верх упором стыкуют в верхний конец противоположного бруса и надежно закрепляют. Допускается также возможность жесткого защемления.
• Низ стропильной ноги упирают в обвязку мауэрлата через запил или подшитую опорную планку , а верхние концы не упирают друг друга, как в предыдущем случае, а кладут с помощью горизонтальной врубки рядом на прогон и крепят к коньковому прогону соответственно особенностям конкретной конструкции.

Устройство с распором

В отличие от безраспорной системы, где наслонные стропила фактически опирают, в распорных – они, наоборот, упирают. Чтобы мауэрлат смог принимать и передавать распор на несущие стены в горизонтальной плоскости, необходимо, чтобы стропильные ноги нижними концами упирались в мауэрлат, а верхними – друг в друга. Для этого верхнее и нижнее окончание стропильных ног должны иметь одну степень узлового соединения, или концы необходимо вообще защемить. Таким образом оба конца бруса теряют возможность скользить и возникает усилие распора.

Устойчивость стропильной конструкции обеспечивают также установкой горизонтальных схваток. В обычных условиях при отсутствии распора они работают знакопеременно, а в аварийных – целенаправленно. Допустим, проявилась просадка прогона,тогда принцип работы стяжки в следующем: при просадке в конькового прогона возникает распор, и его усилие направлено на раздвижение брусьев. В результате коньковый узел может раскрыться, тогда стяжки начинают работать на растяжение и перехватывают образовавшийся распор. В распорных системах они работают на сжатие и просто понижают распор на стены. Если стяжки установить по низу брусьев, то они могут полностью снять распор.

Что необходимо знать для изготовления стропил

Изготовление стропильной системы связано с выбором материала, способом и т. д.

Материалы

Для изготовления стропил используют металл и дерево. Однако, в силу доступности наибольшая популярность у пиломатериалов, особенно хвойный, сосны и ели. Важным условием при выборе древесины является качество его сушки – хорошо высушенным брусьям не грозит коробление.

Способы соединения

Детали стропильной системы когда-то крепили друг к другу только посредством врубки или скоб. Сегодня такую технику чаще заменяют на накладные крепежные детали из металла, которые фиксируют при помощи гвоздей, обычных саморезов и глухарей с шестигранной головкой. При расчете узловых нагрузок подсчитывают также количество необходимых крепежных деталей, которые обеспечат прочность соединения.

В любом случае выбор схемы стропил обусловлен конфигурацией крыши и ее размерами и в основе его лежат грамотный проект и правильный расчет.

• Краткие сведения об устройстве стропильной системы и ее проектировании
• Как установить и закрепить стропила
• Как крепить мауэрлат к стропильным ногам
• Крепим стропила с мауэрлатом

Установка стропил для кровли и крепление стропил к мауэрлату – очень сложная и ответственная работа. При этом от мелких деталей зависит прочность крыши, однако, многие этого не понимают, что часто приводит к неприятным (а иногда и трагическим) последствиям. Поскольку стропила являются основной силовой конструкцией кровли, то соединение стропил с мауэрлатом должно быть максимально прочным и надежным, так как от этого во многом зависит дальнейшая безопасность проведения работ и прочность всей конструкции в целом. О том, как крепить стропила к мауэрлату, рассказано ниже.

Краткие сведения об устройстве стропильной системы и ее проектировании

Стропильной системой называют балки, на которые опирается крыша, а сами стропила опираются на несущие стены по периметру здания. При этом под ними часто создают мауэрлат (так называются брусья, на которые опираются стропила). Стропила могут существенно отличаться по своему внешнему виду, используемым материалам и по их количеству. Они отличаются также допустимой максимальной нагрузкой, которую могут выдержать. В то же время, стропилами определяется форма крыши и зачастую материал кровельного покрытия

Для создания проекта стропильной системы настоятельно рекомендуется обратиться в специализированное архитектурное бюро, поскольку это очень сложная работа. Для правильного расчета при проектировании необходимо вычислить максимальную ветровую нагрузку (даже если ветры в этой местности не частые и не сильные), величину осадков зимой и летом, знать массу кровельного материала с обрешеткой под него и т.д. Именно на основании таких вычислений определяется толщина несущих стен периметра здания. Если неправильно был произведен расчет, то возможны различные неприятные последствия от деформации кровли до «разъезда» и обрушения несущих стен.

Вернуться к оглавлению

Как установить и закрепить стропила

В настоящее время существуют несколько вариантов крепежа. Виды креплений отличаются только материалами для крепления. Оно может быть осуществлено:

• шпильками. Они изготавливаются из металла, крепление осуществляется стыком с парой укрепляющих накладок;
• гвоздями. Могут использоваться также и недорогие скобы. Ими крепятся ноги стропил;
• гвоздевыми пластинками. Они представляют собой полосу оцинковки, которая имеет ряд сквозных отверстий под гвозди (иногда рядов может быть несколько). Это позволяет создать высокопрочное соединение.

Есть разделение ног стропильной системы на наслонные и висячие. Первые применяются при строительстве 1-2 скатной кровли, в зданиях, которые имеют несущие стены по центру. Здесь основной (коньковый) брус укрепляется при помощи колонн или подпорок (можно применять стойки). Максимально допустимая длина бруса без подпорок равна 9 м, для 12-метрового бруса ставят две точки опоры, а для бруса длиной 13 м – три. Узел опирания должен быть прочен и надежен. Колонны следует заливать от фундамента, а под подпорки или стойки делаются лежни. Второй вид опор менее надежен и применяется только на небольших строениях и участках.

Далее выбирают способы крепления стропил к мауэрлату и коньковой балке. Так, для наслонных стропил применяют распорные или безраспорные типы. Другой вариант конструкции не подвержен давлениям, которые распирают стены от воздействия опор здания. При устройстве распорной системы используют жесткие скрепления, которые идут вдоль фронтона. При этом основные нагрузки принимают на себя несущие конструкции и колонны здания.

В этом случае стропильные системы крепятся к мауэрлату с использованием специального «зубца», которым является опорный брус. Далее конструкции стропил упираются верхними частями в противоположные.

Крепить стропила и мауэрлат необходимо к специальной конструкции дома. Так, если стены сделаны из кирпича, в процессе кладки предусматривают специальные закладные элементы. Для стен из других материалов необходимо сделать бетонную стяжку, в которой предусматриваются закладки. Такую функцию может выполнять и сваренная стальная рама. В последнем случае раму крепят к стенам при помощи анкеров.

Рамы можно применять только для небольших строений. Если строение большое, то единственным выходом будет заливка железобетонной стяжки, внутри которой будут желоба для укладки мауэрлата. При этом сам мауэрлат крепится анкерами к торцам желобов. Такой тип конструкции необходим для построек, выполненных из пенобетонных блоков, шлакоблока и других не сильно тяжелых материалов.

Вернуться к оглавлению

Как крепить мауэрлат к стропильным ногам

Стыковка мауэрлата и стропильной ноги осуществляется, исходя из того, для чего применяют мауэрлат. Если мауэрлат применяется в качестве опорных конструкций для ног стропил, то в этом случае верхний торец крепят с прогоном конька, крепления стропила со стенками, руководствуясь способом «скользящей опоры». Если нижние окончания стропил, окончания ног прикрепляются к мауэрлату (либо к другим единичным брусьям), то необходимо использовать «ползунки», а наверху стропильная система соединяется гвоздями и болтовыми соединениями.

Отдельно стоит рассмотреть крепление стропильной системы с мауэрлатом для безраспорных конструкций. Для этого необходимо правильно сделать крепеж с применением «ползунов» (по несколько штук на каждой балке). Стоит отметить, что на нижней части стропил должны отсутствовать любые упоры (вспомогательные). При этом верхняя часть, которая упирается в другие стропила, должна быть соединена с упором специальными накладками. Такой способ крепления может привести к появлению защемления стропильной ноги или к некоторому ее вращению (это возможно, если один из концов упирается в прогон на коньковой балке).

Другой способ крепления – жесткий крепеж, при котором происходит защемление нижних концов стропил мауэрлатом. В этом случае применяют опорную планку (или предусматривается использование запила) таким образом, чтобы верхние части стропил упирались на прогоны конька, а для их фиксации наверху делают горизонтальную врубку или крепят «ползунами». Такое крепление допускает некоторую вероятность вертикального вращения в точке стыка.

Чтобы осуществить надежное крепление балок со стропилами, а также для исключения скольжения ног стропил, необходимо правильно применить три главных способа крепежа. К ним относят зубец со специальным шипом, зубец с упором или упор в нижние части балочных перекрытий.