Сращивание стропил по длине

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.

Висячие стропила с затяжкой

Таблица. Составляющие элементы системы.

Деревянная стропильная система

Немного о скрепляющих элементах

Для пущей надежности стыковочные узлы дополнительно укрепляют болтами, металлическими уголками, пластинами, скобами. Размеры крепежа определяются, исходя из толщины стропила. Стальные детали с уже имеющимися отверстиями крепят шурупами или саморезами, при покупке которых не стоит экономить. Лучше купить качественные (заводские) изделия гарантированной прочности, так как перекаленные дешевые саморезы легко лопаются уже при ввинчивании. Стоит помнить, что гвозди имеют пластичность. Если гвоздь гнется и растягивается, то саморез при давлении сразу ломается. Сегодня большим спросом пользуются ершеные гвозди.

Для болтов в деталях соединения высверливаются отверстия. Размер сверла выбирается на 1 мм меньше болтового сечения.

Какой способ наращивания стропил выбрать, зависит от нагрузок и деформации, которую будет испытывать конкретная стропильная конструкция. Например, косой стык вполдерева применяют для соединений на сжатие, но не на растягивание и изгиб.

Крепление

Если нужно стропила крепить на односкатной крыше, обычно ведут установку на несущие стены. Этот путь сокращает расход пиломатериалов.

Более традиционный подход — оформление фермы в виде треугольника, содержащего стойки и балки; все фермы могут быть заранее собраны на земле по шаблону.

Крепеж стропильных комплексов производится по различным схемам:

• с мауэрлатами;
• по балкам (как еще говорят, по перекрытию — или, более профессионально, с опиранием на балки перекрытия);
• с использованием затяжек;
• путем соединения с верхним венцом (если сооружаются срубы из брусьев);
• верхней обвязкой (при использовании каркасных технологий).

Нельзя считать, что правильно ставить можно только каким-то одним или двумя вариантами. На деле надо приспосабливаться к конкретной ситуации. Выемки в мауэрлате приходится делать не всегда. Надрез целесообразно делать на твердой древесине. А вот хвойное дерево позволяет отказаться от такого шага.

Чтобы правильно установить конструкцию, требуется вырезать разъемы в ножках стропил:

• за счет зуба с упором (если монтажный угол больше 35 градусов);
• с 2 зубами (если обустраивается пологая крыша);
• в упоры — с шипами или без них.

Опора на балки перекрытия означает мощные точные нагрузки. Подобное решение наиболее типично для деревянных домов. Рассредоточение давления производится с помощью мауэрлата, который делают на основе толстого (ориентировочно 15х15 см) бруса. Балки надо выложить на тот самый мауэрлат и основательно закрепить их.

Проще всего монтаж со специальными крепежами. Ногу зарезают с торца под углом. Значение угла — то же самое, что и у наклона ската. Подобное решение даст существенное увеличение площади опоры под ногой. Зубчатые пластины заколачивают на стыковых участках, а пластины с перфорацией накладывают на те же места сверху.

Иногда присоединение к стене производится с помощью подкосов. Их добавление меняет тип: была балка с одним пролетом, а после введения подкоса она делится на два пролета. Перекрытие одной балкой становится возможно на расстояние до 14 м. Одновременно сокращается диаметр стропил

Внимание: подкосы требуется стыковать со стропилинами строго так, чтобы исключить сдвиг

Составляя план работ по монтажу стропил для четырехскатной кровли, надо учитывать, что понадобятся сложные и долгие работы. Вальмовый вариант подразумевает оформление центрального сегмента по той же системе, что и для двускатной крыши. Поднятие собранной фермы возможно либо крупной бригадой (3-4 человека как минимум), либо с помощью крана. На участках, где оборудуются вальмы, нужны диагональные стропила, которые обязательно требуют усиления, ведь нагрузка на них выше на 50%, чем на соседние элементы.

Основные узлы как наслонных, так и висячих стропил должны иметь максимально надежные соединения. С технической точки зрения эти соединения также являются узлами. На длинных проходах обязательно используют расположенные под стропилами несущие части. Особенно важны они в наслонном формате.

При установке стропильных комплексов для беседки необходимо также тщательно выдерживать расстояние между отдельными частями конструкции по проекту, как и при обустройстве жилых домов. Даже самые простые визуально способы требуют следования чертежам. Чаще всего обустройство ведут по односкатной методике, которая многократно оправдала себя. Отверстия для крепления в древесине желательно высверливать заранее, чтобы исключить растрескивание при вколачивании гвоздей в торцы стоек. Если крыша перголы горизонтальна, стропила должны иметь большой вылет либо ставиться попарно.

Модели с выносом расширяют мансарду. Опирание будет по балкам верхнего перекрытия. При строительстве крыши с кукушкой надо убирать тем больше стропил на скате, чем она крупнее. Проще всего сделать это на двускатном варианте. И, конечно же, следует все выставить строго по уровню; полезно примерять конструкции в процессе монтажа, прежде чем прикрепить их окончательно — во избежание ошибок.

Особенности расчёта

Шаг стропильных ног – не более 60 см. Если соорудить большие пролёты между ними, крыша будет «играть» от ветра, града и ливня. От снега кровля с обрешёткой прогнутся. Некоторые мастера располагают стропилины заметно чаще. Вышесказанное не значит, что толстые доски или брусья нужно располагать слишком близко – вес крыши вместе с перекрытием, горизонтальными, вертикальными и диагональными балками может быть завышенным, а стены из пено- или газоблоков могут начать растрескиваться и проседать.

Одна доска для стропильной ноги – наращённой или цельной – достигает массы до 100 кг. 10-20 лишних стропильных ног могут добавить тонну-другую ко всей конструкции, а это приводит к ускоренному растрескиванию стен при ураганах, при проходе бригад рабочих, обслуживающих крышу, при ливнях и снегопадах.

Пусть в качестве примера строится небольшой дачный дом из пеноблоков со следующими параметрами.

• Периметр фундамента и стен (наружный) – 4*5 м (занимаемая площадь участка – 20 м2).
• Толщина пеноблоков, из которых возведены стены, как и ленточный фундамент снаружи, равна 40 см.
• В строении отсутствуют перегородки – внутренняя площадь дома похожа на квартиру-студию (одно помещение, зонированное на кухонный, санузловый и жилой блоки).
• В доме один вход и четыре окна – по окну в каждой из стен.
• В качестве мауэрлата – деревянного элемента, опоясывающего сверху стены по периметру, применён брус 20*20 см.
• В качестве горизонтальных балок перекрытия – доска 10*20 см, поставленная горизонтально на ребро. Из этой же доски выполнены вертикальные упоры и диагональные усиливающие проставки («треугольники»), не дающие тем покоситься. Все элементы соединены при помощи шпилек и болтов не менее М-12 (гайки, пресс- и гроверные шайбы прилагаются). Аналогичной доской выложены подконьковые (горизонтальные) проставки – тоже с «треугольниками» (диагоналями).
• Этой же доской – размеры 10*20 см – выложены стропильные ноги.
• Обрешётка выполнена доской в 5*10 см либо брусом, например, сечения 7*7 или 8*8 см.
• Толщина кровельного профлиста – 0,7-1 мм.
• Выполнены стальная обшивка по периметру и уложены водосточные желоба с ливнёвкой.

Вывод – сечение стропильной ноги должно быть в 1,5-2 раза меньше, чем у мауэрлата. Для окончательного расчёта берётся плотность породы дерева, использованного при строительстве потолочно-чердачной и крышной конструкций. Так, по ГОСТ, лиственница имеет удельный вес в 690 кг/м3. Общий тоннаж крыши в сборе считается по кубометрам досок и бруса, посчитанного при проекте и заказанного на ближайшей лесобазе.

Необходимо рассчитать следующее.

• Отнимая от метра высоту балок, получаем 80 см – длину подконьковых упоров. Делаем разметку по ходу дальнейшей работы.
• По теореме Пифагора считаем длину стропил от конька до края фасадной или задней стены – 216 см. С выносом (для исключения попадания осадков на стены) длина стропилины равна, скажем, 240 см (24 составляют припуск), на который крыша выйдет за периметр строения.
• Доска длиной 240 см и сечением в 200 см2 (10*20 см) занимает объём в 0,048 м с учётом небольшого запаса – пусть он равен 0,05 м3. На кубометр уйдёт 20 таких досок.
• Соблюдается зазор между серединами стропил в 0,6 м. Выходит, что для строения длиной в 5 м потребуется 8 стропилин с каждой стороны. Это равно 0,8 м3 древесины.
• Лиственница объёмом 0,8 м3, затраченная чисто на стропилины, весит 552 кг. С учётом крепежа пусть вес стропильной подсистемы – без дополнительных опор – равен 570 кг. Значит, на мауэрлат с любой из сторон давит вес в 285 кг. С учётом небольшого запаса прочности – пусть этот вес равняется 300 кг на мауэрлатную перекладину. Именно столько будут весить стропильные ноги.

Крепление стропил к мауэрлату

Крепление стропил к стене чаще всего выполняется с использованием мауэрлата – специальной опорной конструкции, позволяющей равномерно распределить нагрузку от крыши на стены и фундамент сооружения. К мауэрлату стропила могут монтироваться двумя способами – при помощи жесткого или скользящего крепления.

При жестком методе крепления полностью исключается возможность каких либо взаимодействий (сдвигов, изгибов, поворотов) между соединенными элементами конструкции. Это достигается, если:

• используются уголки для крепления стропил с подшивным опорным брусом;
• выполняется запил (седло) на стропильной ноге с дальнейшим закреплением соединения скобами, гвоздями и проволокой.

В первом случае опора стропильных ног осуществляется с применением опорного бруса. Стропильная нога жестко упирается по линии давления, а затем фиксируется металлическим крепежом с установкой по бокам металлического уголка, препятствующего поперечному смещению.

Второй вариант крепления применяется чаще. В этом случае узел крепления стропил предусматривает использование гвоздей, которые забиваются с боков под углом по направлению друг к другу (внутри мауэрлата происходит скрещивание), а затем третий гвоздь вбивается в нижнюю часть стропила вертикально.

Скользящее (шарнирное) сопряжение элементов позволяют обеспечить стропилам возможность некоторого перемещения относительно мауэрлата в заданных пределах. Применяется несколько способов крепежа. Это может быть запил стропильной ноги с креплением на скобу, вертикально забитый гвоздь либо на два боковых, вбитых под углом. Также используются специальные скользящие крепления для стропил – «салазки».

Скользящее соединение преимущественно используется при строительстве деревянных домов из бревен или бруса. В этом случае исключается деформация стропильной системы при постепенной усадке дома. Скользящие соединения в узлах крепления стропил к стенам обеспечивают постепенную подстройку конструкции крыши под изменение геометрии сооружения. Остальные элементы кровли монтируются по стандартной технологии.

Крепление к коньку

Крепление стропил к коньку имеет свои особенности. Наиболее распространены три способа монтажа:

• соединение стропильных ног встык;
• крепление на прогон (коньковый брус);
• соединение внахлест.

Соединение верхних частей стропильных ног встык между собой – простой и надежный способ монтажа. Верхний край каждого стропила следует обрезать под углом в соответствии с выбранным углом наклона скатов. Затем противоположные стропила необходимо соединить местами среза и скрепить двумя гвоздями от 150 мм. Гвозди требуется вбивать под углом с таким расчетом, чтобы части, вошедшие в противоположную стропилину, имели достаточную длину для обеспечения плотного крепежа.

Как укрепить стропила, соединенные встык? Для этого рекомендуется использовать металлические или деревянные накладки. Деревянная накладка крепится с обеих сторон стропильной пары в районе соединения при помощи гвоздей, металлическая – болтами.

Соединение стропил на прогоне (коньковый брус) по исполнению схоже с первым способом. Таким же образом обрезаются стропильные ноги в верхней части, но монтируются по одной к горизонтальному брусу.

Соединение стропил внахлест подразумевает соединение стропильных ног не срезанными торцами, а боковыми плоскостями внахлест. Соединение выполняется с применением шпилек с шайбами или болтов. Соединение внахлест – наиболее простой способ монтажа стропильных ног.

Установка обрешетки

Надежность кровли в значительной степени зависит от правильно выполненной обрешетки. Она может быть сплошной или разреженной. Выбор типа и шага обрешетки зависит от используемого кровельного материала.

Обрешетка монтируется из бруска или доски, обычно необрезной. Брусок обычно крепится к стропильным планкам (контробрешетке) на один гвоздь в каждой точке крепления. Если обрешетка выполняется из доски, то к каждому стропилу доска крепится на два гвоздя, вбитых по краям.

Длина материала для обрешетки обычно меньше длины ската кровли. Правильное крепление обрешетки к стропилам подразумевает надежное сращивание досок или бруса по длине. Стык должен приходиться на стропилину, при этом гвоздями крепятся оба конца сращиваемых элементов.

Прежде чем приступать к монтажу стропильной системы рекомендуется выбрать оптимальный вариант, как закрепить стропила.

От чего зависит шаг расположения стропил

Рассмотрим факторы, определяющие шаг между стропилами двухскатной крыши, подробнее. Необходимо сразу учесть, что количество стропил определяет несущую способность. Уменьшение их числа усложняет монтаж утеплителя, способствует провисанию планок обрешетки и кровли, установленной на них.

В то же время, слишком частое размещение стропил также создает трудности при монтаже утеплителя. Его приходится подгонять по ширине, что создает отходы, т.е. непроизводительный расход материала. Поэтому часто критерием для определения шага стропил используют размер теплоизолятора. Например, многие виды минеральной ваты имеют ширину 60 см, что вполне подходит для большинства конструкций двускатных крыш.

Утепление минеральной ватойИсточник tues.ru

Кроме того, шаг стропил напрямую зависит от их количества. Это расчетная величина, которая определяется исходя из несущей способности опорных элементов. Нагрузки, воздействующие на кровельное покрытие, а также вес самого покрытия имеют достаточно большие значения, поэтому для их принятия нужна устойчивая и прочная конструкция. Необходимо учитывать, что тип стропильной системы также имеет значение, поскольку наслонные стропила значительно тяжелее висячих, они образуют заметную нагрузку на стены и фундамент дома.

Ветровая и снеговая нагрузки – это внешние факторы, влияющие на конструкцию крыши. Вес снега в зимний период способен продавить или даже сломать крышу, если ее конструкция не рассчитана должным образом. В приложениях СНиП есть специальные данные о среднегодовом количестве снега в разных регионах. В некоторых из них на каждый квадратный метр приходится до полутонны снега.

Если высчитать вес снега на всей площади крыши, получится весьма впечатляющее значениеИсточник seaside-home.ru

Кроме снега, серьезные нагрузки создает ветер. При этом, если снеговая нагрузка статична, то ветровые воздействия внезапны и неравномерны. Ветер может подняться в любое время года, и зимой, и летом, что заставляет относиться к нему со всей серьезностью. При выборе угла наклона следует выяснить силу и направление преобладающих ветров в регионе, узнать о возможности ураганных порывов. В приложениях СНиП имеется .

Информация о величине ветрового давления в разных регионах РоссииИсточник tues.ru

Все эти факторы определяют параметры стропильной системы и расстояние между отдельными опорами.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

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

Система с висячими стропилами

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

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

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

Наслонные стропильные системы

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

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

На что необходимо обращать особое внимание:

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

Предварительные расчеты

Стропильная система крыши

Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.

Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:

• длину стропил;
• шаг монтажа элементов;
• расчетные показатели будущих нагрузок.

Необходимая информация приведена в следующей таблице.

Таблица 1. Выбор шага установки стропил в зависимости от их длины и сечения

Остальные элементы кровельной системы должны иметь такие сечения:

• мауэрлат – 10х10 либо 15х15 см. Также допускается монтаж мауэрлата из бруса сечением 10х15 см;
• диагональные стропильные ноги и ендовы – 10х20 см;
• затяжки – 5х15 см;
• прогоны – 10х10, 10х20 см;
• подкосы – 10х10 или 15х15 см;
• подшивочные доски – 2,5х10 см;
• ригели – 10х15 или 10х20 см.

  Расчет нагрузки на стропила

Зная длину и сечение стропил, а также шаг их монтажа, вы с легкостью рассчитаете нужное количество элементов, ориентируясь на длину стены строения.

Расчет стропильной системы

Дополнительно должен быть выполнен расчет стропил на прогиб. То есть нужно узнать, насколько стропила смогут прогнуться, пока не сломаются. К примеру, при конструировании мансардной кровельной конструкции расчет фермы надо сделать так, чтобы прогиб составлял не более 1/250 от протяженности участка, который подвергается давлению.

Расчет стропильной системы

Исходя из вышесказанного, если длина стропил равна 500 см, максимально допустимое значение прогиба составит 0,2 см. Показатель кажется несущественным, но в случае его превышения прогиб кровли будет зрительно заметен, да и на надежности конструкции это отразится не лучшим образом.

Стропила односкатной крышиПо возможности, проектируя дом, желательно сделать так, чтобы длина стропил не превышала 6 метровДля определения длины стропила воспользуйтесь теоремой ПифагораРасчет сечения стропил зависит от материала кровли