Правила монтажа скользящих опор для стропильной системы

Что влияет на стропила

Перед тем как приступать к изготовлению стропил, следует определиться с их видом, способом крепления и линейными размерами. Только в этом случае можно быть уверенным в прочности и безопасности конструкции.

Как влияют различные факторы на параметры стропилин? 

Физический фактор
Краткое описание влияния на параметры стропилин

Величина нагрузки на крышу

Стропила должны выдерживать снеговые и ветровые нагрузки. Во время расчетов нужно брать из таблиц строительных норм и правил фактические максимальные значения снегового покрова, учитывать силу и розу ветров. Данные позволяют узнать общую нагрузку на скат крыши в зависимости от его площади и угла наклона. Далее уже можно определить размеры стропилин, их количество и шаг. При этом обязательно закладывается коэффициент запаса прочности. Дело в том, что пиломатериалы не имеют стабильных и одинаковых значений прочности, слишком много непредвиденных факторов влияют на эти показатели. Для большинства случаев для изготовления стропильных ног используются доски 50×150 мм или 50×200 мм.

Тип крыши

Двускатные крыши могут быть наслонными и висячими. Для висячих крыш нужно делать стропила из более прочных досок

При этом принимается во внимание метод фиксации элементов к мауэрлату. Если делается врубка, то ширина досок должна увеличиваться на величину врубки. Дело в том, что пропил в этом месте автоматически уменьшает ширину материала, воспринимающего нагрузки

Если на доске толщиной 200 мм сделать поперечный пропил длиной 60 мм, то в расчет принимается только оставшаяся ширина 140 мм. Соответственно, если при расчете нагрузок выбраны стропила из досок 200 мм, но во время крепления делаются непредусмотренные пропилы 60 мм, то ширина заготовок для стропилин увеличивается до 260 мм. Это замечание делается для тех, кто любит злоупотреблять различными зарубками и пропилами для упорных площадок концов стропилин. В настоящее время есть много специальных приспособлений, позволяющих прочно зафиксировать стропилину в нужном положении без запиливания

Дело в том, что пропил в этом месте автоматически уменьшает ширину материала, воспринимающего нагрузки. Если на доске толщиной 200 мм сделать поперечный пропил длиной 60 мм, то в расчет принимается только оставшаяся ширина 140 мм. Соответственно, если при расчете нагрузок выбраны стропила из досок 200 мм, но во время крепления делаются непредусмотренные пропилы 60 мм, то ширина заготовок для стропилин увеличивается до 260 мм. Это замечание делается для тех, кто любит злоупотреблять различными зарубками и пропилами для упорных площадок концов стропилин. В настоящее время есть много специальных приспособлений, позволяющих прочно зафиксировать стропилину в нужном положении без запиливания.

Назначение здания

Для жилых зданий стропилины должны иметь запас по прочности в размере не менее 1,4 от расчетных значений. Для нежилых сооружений коэффициент понижается до 1,2. Вывод – размеры стропильных досок на домах больше, чем на гаражах и иных пристройках.

Назначение чердачных помещений

Жилые чердачные помещения (мансарды) должны иметь утепленную крышу. Ширина стропилин должна соответствовать толщине утеплительного слоя. Одновременно нужно корректировать шаг между стропильными ногами в зависимости от стандартной ширины утеплителя. Если в данной климатической зоне оптимальная толщина утеплителя крыши 200 мм, то такую же ширину рекомендуется выбирать и для стропилин. Различные наращивания узких стропильных ног во время утепления кровли не считаются правильным решением.

Эти знания помогут принимать правильные решения как во время изготовления стропил, так и во время их фиксации непосредственно на месте. Ошибки в строительстве стропильной системы слишком дорого обходятся, не стоит проявлять излишнюю самоуверенность. 

Крепление стропил односкатной крыши к мауэрлату

При конек как таковой отсутствует, стропила с двух сторон опираются на мауэрлаты, расположенные на разной высоте для получения нужного угла ската.

При этом пролет стропил часто оказывается больше, чем допустимо из условий прочности балок. Соответственно, в односкатных крышах монтируются дополнительные опоры и/или раскосы (подстропильные ноги).

Крепить стропила к стойкам и мауэрлату можно любым из описанных выше способов, учитывая необходимость создания жестких связей – максимум с двумя степенями свободы. Скользящие фиксаторы здесь применяются редко, в основном опирание стропил на мауэрлат закрепляется уголками и пластинами так, чтобы получилась только одна степень свободы.

Функции

Усадка – процесс изменения размеров деревянных построек из-за снижения влажности древесины, которые длиться в течении 1-3 лет с момента постройки. Наиболее активно усадка происходит в первый год, за который дом может стать ниже на 1-2 ширину 1-2 венцов. Именно из-за этого свойства дерева не рекомендуется выполнять перекрытие крыши сразу после постройки. Скользящая опора для стропил решает эту проблему, выполняя в конструкции стропильного каркаса следующие функции:

1. Предотвращение деформации стропил в процессе усадки деревянного дома. Благодаря такой подвижной системе, стропильные ноги подстраиваются под размеры и геометрию сооружения, компенсируя распирающие нагрузки, которым подвергаются несущие стены.
2. Обеспечение подвижности каркаса при эксплуатации. Древесина – натуральный материал, который в процессе эксплуатации, даже после окончания процесса усадки, может изменять свою влажность и размеры. Про деревянные дома говорят, что они «дышат», поэтому стропильный каркас крыши должен подстраиваться под них, также изменяя размеры при повышении или понижении влажности.

Изменение угла наклона стропил из-за усадки

Процесс усадки деревянного дома

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 организации под крышей жилого помещения — мансарды. 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.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

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

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.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

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).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

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

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

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.

Сложные крыши

Чем больше скатов и, соответственно, их пересечений имеет крыша, тем больше усложняется стропильная система. Так, в многощипцовых конструкциях часть стропил опирается не на конек (прогон), а на балку ендовы. Такие балки называются накосными стропилами ендовы, их необходимо подгонять по месту и жестко скреплять для предотвращения перекоса конструкции в целом.

Для используются не только прямые (расположенные под прямым углом к коньку и мауэрлату), но и диагональные стропила – по линиям пересечения скатов. На них опирается часть прямых стропил. Здесь также оптимален жесткий узел крепления.

В шатровых крышах большая часть стропил является именно диагональными, и все прямые (нарожники) опираются на них. За счет этого особенно важна точная подгонка запилов и усиленные крепления.

В арочных крышах вместо прямых балок стропил применяются изогнутые шпангоуты, собранные из отдельных ламелей. Количество вертикальных стоек при такой конструкции заметно возрастает, поскольку необходимо более равномерно распределить нагрузку по изогнутому составному элементу. Опирание таких арочных стропил только жесткое, с запилом.

Способы крепления и технология устройства стропильной системы

Скользящая опора для стропил с врубом в мауэрлате

При планировании строительства дома следует учитывать, что свободный ход каждой балки может составлять 5-15 см в зависимости от размеров здания. Кроме этого, способ крепления определяется выбранным типом стропильной системы.

Исходя из особенностей проекта здания, применяются следующие варианты крепежа:

• Плавающая. Применяется, когда длина балки максимальная и изменения в размере превышают технические возможности замкового соединения. Используется в системах висячего типа, где основная нагрузка припадает на конек и опоры. В мауэрлате делается вруб, в который устанавливается металлическая полоса, устраняющая трение. Кобылка в стропильной системе устанавливается для увеличения ширины свеса до нужных параметров.
• Скользящая. Применяется при строительстве небольших зданий с потенциально малым процентом усадки каркаса кровли и стен. Мауэрлат и балка соединяются замком (линейка и скоба), узел одновременно обеспечивает надежное соединение и свободное скольжение наклонного элемента. Кобылка стропила изготавливается с достаточным запасом прочности из бруса сечением 100х200 мм.

Благодаря использованию подобных систем стропильные ноги подстраиваются под размеры и геометрию здания, компенсируя распирающие нагрузки, которым подвергаются несущие стены.

Крепеж для стропильной системы наклонного типа

Теперь осталось рассмотреть, что же собой представляют наслонные стропила. В предыдущем пункте уже было сказано, что данная конструкция бывает двух типов: безраспорной и распорной. Причем последнюю можно назвать чем-то средним между висячими и наслонными безраспорными стропилами. Ниже приведем особенности, которые имеет каждое крепление.

Безраспорная конструкция №1. С одной стороны конструируются “ползуны”, благодаря которым обеспечивается возможность небольшого вращения и сдвига. Второй конец стропил, упирающийся в коньковый прогон, может быть закреплен, в свою очередь, двумя способами: жестко либо тоже иметь небольшую степень вращения. Верхние части конструкции упираются друг в друга и фиксируются. Нижняя часть не нуждается ни в каких дополнительных элементах.

Безраспорная конструкция №2. В принципе такой способ аналогичен первому, различие заключается в том, что нижняя часть системы фиксируется к мауэрлату посредством предварительно сделанных запилов либо опорной планки. Верхняя часть имеет горизонтальную врубку, которой и упирается в конек.

Монтаж наслонной системы распорного типа также осуществляется несколькими способами, однако, общим для всех них является наличие стропильной ноги, которая компенсирует распирающее давление, приходящееся на стены. Получается, что обе опоры в этом случае закреплены. В принципе, схемы монтажа что безраспорных, что распорных типов стропильных систем аналогичны. Только в последних осуществляется фиксация нижней части не за счет “ползунов”, а посредством шарниров, так что получается всего одна степень свободы. Нижняя же опора крепится к мауэрлату.

Стропильная система является каркасом всей крыши. Именно эта конструкция берет на себя все нагрузки и является основой для кровельного покрытия. Но чтобы эта система работала исправно и надежно, следует правильно произвести крепление стропил. Эту работу можно выполнить различными способами. Многое будет зависеть от места, где производится крепление стропильных ног, а также от типа самой системы. Так как правильно выполнить поставленную задачу? Какие варианты крепления стропил существуют? Об этом и пойдет речь.

Виды сращивания стропил в коньке

Всего есть три способа, как это сделать:

Этот способ отличается от всех предыдущих тем, что здесь стропила соединяются боковыми плоскостями и стягиваются шпилькой или болтом. Достаточно популярная технология на сегодняшний день.

Если дом деревянный, тогда в качестве опора для этого способа подойдет верхнее бревно или брус, а вот на блоки придется положить мауэрлат.

Самое популярное такое крепление – сращивание стропил вполдерева:

Можно, конечно, использовать металлическую фиксирующую пластину – но это только соединение, но никак не затяжка. Суть затяжки как раз в том, что она располагается ниже и берет на себя часть нагрузки.

Внахлест стропила в коньке чаще всего соединяются при помощи гвоздей. Обычно это крыши беседки, навесов, бани и гаража – здесь нет особых требований к прочности стропильной системы.

Для этого вам нужно:

• Обрезать под углом край стропила так, чтобы этот угол был равен углу ската крыши.
• Сделать упор стропила.
• Применить крепежный элемент.

Намного легче делать подобные обрезки по шаблону – просто изготовьте его заранее. Так все плоскости будут прилегать друг друга плотно.

Если вы скрепляете стропила гвоздями, берите их не менее двух.  Каждый из гвоздей забивайте в верхнюю полость стропил под углом так, чтобы гвоздь шел в срез второго стыкуемого стропила. Дополнительно укрепите сращивание стропил в коньке металлической пластиной либо деревянной накладкой.

Или частично встык:

Суть этой конструкции в том, что кромки двух стропил подогнаны настолько точно, что равномерно распределяют друг с другом возложенную на них нагрузку. Но одним гвоздем это соединение будет мало закрепить – нужны еще металлические или деревянные насадки. Возьмите доску толщиной 30 мм, закрепите ее с одной (лучше двух) сторон узла и прибейте.

В это способе мы будем крепить стропила прямо на коньковый брус. Эта конструкция хороша тем, что брусу можно обеспечить центральные подпорки, а каждое стропило можно крепить по отдельности и в удобное время. Такой способ незаменим, если нет времени изготавливать шаблон.

Соединение на коньковый брус рекомендовано в тех случаях, если крыша получится достаточно широкой – шире, чем 4,5 метра. Эта конструкция достаточно надежна, но порой требует установки под собой дополнительных опор, из-за чего функциональность чердака снижается в разы. Ведь посреди помещения теперь балки! Для небольших чердачных крыш это, конечно, не беда, а вот в мансарде придется обыгрывать как элемент интерьера. Зато никакого шаблона для этой конструкции не нужно, и небольшие расхождения не страшны.

Вариация:

Можно, конечно, использовать металлическую фиксирующую пластину – но это только соединение, но никак не затяжка. Суть затяжки как раз в том, что она располагается ниже и берет на себя часть нагрузки.

Это – комбинированное сращивание стропил, т.к. выполняется он встык, точно так же, как при упоре на мауэрлат.

Технология монтажа

Установка стропильного кровельного каркаса не имеет никаких особенностей и выполняется по стандартной схеме. Однако для того чтобы правильно установить конструкцию, осуществить крепление к мауэрлату и выдержать одинаковый угол на границе основания кровли и стропильной ноги, потребуется сделать предварительный чертеж.

Схема, по которой стоит крепить части стропильных систем, заключается в следующем.

1. Первым делом мастеру потребуется уложить мауэрлат на несущие стены здания. Данный элемент конструкции выполняет опорную функцию. Он способен равномерно распределить нагрузку и передать ее фундаменту. Если здание создано из бревен или бруса, то вместо мауэрлата может быть использован верхний тип венца.
2. Возводят шаблон стропильной ноги. Он выступает образцом, по которому в дальнейшем будут выполняться оставшиеся стропила.
3. На окончании стропильной ноги производят запил для мауэрлата. Если выпилы сделать непосредственно в мауэрлате, то это может привести к снижению прочности и ухудшению несущей способности.
4. Изначально фиксируют первую и последнюю стропильную ноги. При этом нужно обязательно проверить соединение и угол на границе элементов. Чтобы выполнить процедуру, необходимо поставить строительный уровень.
5. На окончании ноги требуется зафиксировать скользящую стропильную опору. Для улучшения надежности фиксации крепят направляющие и бегунки. Выполняется работа при помощи нескольких метизов.
6. Верхние стропильные ноги монтируют с использованием металлических пластинок либо гвоздей. Последние могут соединяться шпилькой, от которой зависит подвижность элементов.
7. На границе первой и последней стропильных пар требуется натянуть шнур, а также установить оставшиеся элементы сооружения.

Стропила, как и кронштейны, должны крепиться с особой надежностью. Если его просто упереть в балку, то окончание будет скользить. Из-за этого момента может разрушиться вся кровля. Некоторые мастера фиксируют опоры затяжками, но такой способ не нашел широкого распространения.

Специалисты советуют устанавливать скользящие опоры для стропил с помощью специальных саморезов. Обычный саморез не имеет возможности выдержать значительные нагрузки, которые будут возникать при влиянии на движимые части конструкции. Для того чтобы стропила не разрушились под своим весом, мастера должны придерживаться особой технологии работы.

Чтобы кровля прослужила как можно дольше, стоит прислушаться к следующим рекомендациям профессионалов.

1. Салазки должны выступать перемычками во время соединения верхнего венца и стропильной ноги.
2. Направляющая линейка фиксируется параллельно относительно ноге стропила. В этом случае монтаж уголка должен быть перпендикулярным.
3. Не стоит забывать об обработке каждого составного деревянного элемента крыши специальными веществами.
4. Опоры требуется устанавливать на системы с правильными пропорциями.
5. Коньковые соединения можно фиксировать болтами, шпильками, шарнирами.
6. Для простоты монтажа стоит использовать стропила с одинаковыми габаритами.
7. При выполнении монтажа можно применять технологию с наращиванием досок. Такой методикой прорабатывают длинные пролеты. Элементы в этом случае соединяют длинными метизами, а древесина наращивается внахлест.

Неправильный монтаж скользящих опор для стропил может повлечь проблемы в свободном перемещении деталей относительно друг друга. Трение, которое будет возникать, впоследствии повредит крепеж, а также станет причиной заклиниваний пластинок и отрывания уголков. Для того чтобы кровля долгие годы выполняла свое прямое предназначение, перед зимним периодом года и после него стоит внимательно осматривать все соединения на ней. Также специалисты категорически не рекомендуют утеплять крышу, на которой присутствуют салазки.

Скользящие опоры для стропил – это важный элемент каждой кровли. Их установка позволяет сохранять крышу прочной и герметичной на протяжении десятилетий. Главное, чтобы установка осуществлялась с особой аккуратностью и по правильной технологии.

В следующем видео информация представлена более наглядно.

Крепим стропила к мауэрлату

В любой стропильной конструкции крыши стропила ставят нижним концом на мауэрлат, а верхние концы соединяют в коньке крыши. Мауэрлат – это специальный брус, который уложен по периметру наружных стен. Он предназначен для опоры несущих стропил.

А теперь давайте разберемся, когда стропилы опираются на мауэрлат, а когда – только на стены:

• Если стены сделаны из бетона, кирпича или пеноблока (в принципе, любых материалов, которые способны передавать влагу), тогда опирать на них стропильные ноги нельзя. Иначе начнет быстро гнить вся крыша. А поэтому используем брус, которые называется мауэрлат, и отделяем его от самой стены любой рулонной гидроизоляцией.
• В бревенчатых и брусчатных домах для стропил уже не нужен мауэрлат – достаточно сделать в верхней балке врубки и использовать дополнительное крепление в виде металлических уголков и скоб.

А в зависимости от того, будет ли усадка дома, делают жесткое и скользящее крепление стропил к мауэрлату.

Чтобы обеспечить узлу жесткое, неподвижное крепление, у вас есть два пути. Первый состоит в использовании специальных уголков с подшивными брусками и специальные запилы на стропильной ноге. Стропило здесь фиксируется уголками с обеих сторон, а потому двигаться уже не может:

Во втором способе, который более распространен, нужно забить гвозди под углом другу ко другу. В мауэрлате они скрещиваются, а третий гвоздь уже забиваете вертикально:

Два гвоздя по бокам удерживают стропильную ногу от смещения влево-вправо, а верхний гвоздь уже притягивает стропило к самому мауэрлату.

Или же использовать длинные саморезы вместо гвоздей:

А вот в этой конструкции уже допускается определенное движение стропила под давлением всей крыши:

Но сразу отметим, что если мы говорим о возможности горизонтально сдвигаться, речь вовсе не идет о том, что стропило будет в буквальном смысле «ездить» по балке. Это всего лишь небольшая возможность сдвинуться на миллиметры из-за динамичных нагрузкой и температурно-влажностных изменений. Причем двигаться ползун будет только при предельно допустимых нагрузках, и обычным глазом таких изменений вы не сможете увидеть.

Возможность некоторого движения остается и при креплении узла гвоздями – если их не много. А вот забитые в шахматном порядке с определенной силой уже не дадут двигаться стропилу.

В завершение для страховки жесткого крепления стропил к мауэрлату дополнительно используйте проволоку или анкеры. Только об этом нужно подумать заранее:

Или еще вот отличный наглядный пример:

Скользящим называют такое крепление, у которого – две степени свободы. Т.е., говоря простым языком, у одного из двух элементов есть возможность смещения:

И в этом есть свой смысл. Так, те стропила, которые врубкой упираются в мауэрлат, а сверху – друг в друга, равномерно передают на стены нагрузку от крыши и снега на ней. А вот те стропила, которые опираются уже горизонтальными врубками на мауэрлат и на коньковый прогон, называются безраспорной конструкцией.

Как мы уже говорили, скользящее крепление даже с тремя степенью свободы на самом деле вовсе не означает, что стропило будет расшатанно ездить туда-сюда по опоре. Все это только для невидимых физических законов.

Это – наиболее редко встречающееся на практике крепление стропил к мауэрлату:

Используют его обычно только при серьезных динамических нагрузках на крышу.

Для устройства свесов крыши вам нужно еще сделать кобылки из досок, 50х100 мм сечением и такой длиной, чтобы она была равна свесу плюс еще 0,5 м – для стыка со стропилом.

Далее все просто: прибиваете кобылки к стропильным ногам и продлеваете их за пределы крыши. Вам интересно, почему этот стропильный элемент называется так? Просто раньше их вырезали по форме лошади – для красоты. Да и сегодня нередко тоже.