Что относится к основным узлам и элементам скатной крыши: название, назначение и соединение частей стропильной системы

Что относится к основным узлам и элементам скатной крыши: название, назначение и соединение частей стропильной системы

Скатные крыши отличаются наличием сложного каркаса с большим числом соединений и узлов.

Работы по их сборке при желании выполняются своими силами, после изучения всех требований технологии.

Как называются элементы скатной кровли, что к ним относится и каковы методы соединения частей стропильной системы — читайте далее.

Что относится к элементам кровли?

Стандартная конструкция состоит из несущего стропильного каркаса и прослоек пирога. Среди основных элементов выделяют:

• Скаты – плоскости кровли с уклоном от 8-10°. В свою очередь бывают вальмовыми (треугольными или подрезанными трапециевидными с чуть меньшей площадью) и основными.
• Ребра – прямые линии пересечения скатов, формирующие углы крыши. Условно выделяют горизонтальное коньковое ребро (оно же – прогон или конек), образуемое в верхней линии крыши, накосные ребра и ендовы или разжелобки (западающие ребра или внутренние углы).
• Карнизный свес – наклонный выступ скатов за пределы стен, обеспечивающий безопасный сход осадков и приток свежего воздуха для вентилирования многослойных пирогов.
• Щипцы, фронтоны – выступы над основной плоскостью ската, формирующиеся в крышах со сложной конфигураций, в том числе – с целью установки окон и освещения внутреннего пространства.
• Участки примыкания крыши с вертикальными основаниями.
• Второстепенные элементы (слуховые и мансардные окна, желоба, снегозадержатели, люки, аэраторы и проходные конструкции), монтируемые с целью продления сроков службы скатной крыши или увеличения комфортности подкровельного пространства.

Больше об устройстве и монтаже стропильной системы мансардной крыши можно узнать здесь.

Сложность и стоимость строительства крыши напрямую зависит от числа и уклона скатов, планов на обустройство подкровельного пространства, наличия или отсутствия дополнительных архитектурных элементов. Подробно о том, как устанавливается уклон скатной кровли и рассчитывается площадь, читайте тут.

Жесткость и устойчивость каркаса обеспечивают дополнительные элементы, закрепляемые как в горизонтальной или вертикальной плоскости, так и под углом. Собранный каркас удерживает все слои кровельного пирога – изоляционные материалы, обрешетку и покрытие.

Основные узлы

К узлам скатной крыши относят все соединения элементов друг с другом, несущими и дополнительными опорами. Условно выделяют:

• Узел крепления основных или укороченных ног к мауэрлату. При обустройстве этого узла акцент делается на максимально надежной привязке стропил без нарушения целостности и положения опорного бруса.
• Узел крепления стропил в верхней зоне (к коньковому прогону в системе наслонного типа или друг к другу – висячего).
• Узлы фиксации нарожников и укороченных стропил к диагональным. Выступающие ребра или ендовы испытывают повышенные нагрузки и по возможности делаются сдвоенными. Укороченные стропила формируют плоскости угловых скатов и крепятся к мауэрлату и угловым стропилам без нарушения целостности последних.
• Узлы соединения с усиливающими и дополнительными элементами.
• Зоны примыкания кровельных элементов к другим конструкциям дома.

На участках примыкания крыши к дымоходам, выступающим стенам и проходным элементам, каркас усиливается сплошными планками примыкания.

Кровельный пам пирог герметизируется с помощью накладок, уплотнителей, рулонной или обмазочной гидроизоляции.

Исполнение последнего узла зависит от назначения и типа скатной крыши. В частности, карнизные свесы могут быть укороченными (с обязательными в таких случаях водосточными желобами), коробчатыми, подшитыми по плоскости или под прямым углом к стенам или оставаться открытыми. Для утепленных крыш обязательное требование – обшить незащищенную поверхность карнизного свеса.

Величина выступа зависит от ветровых нагрузок и осадков в регионе, полноценную защиту фасадных стен обеспечивает свес длиной в 40-50 см, но такое исполнение не всегда возможно.

Как соединять части стропильной системы?

В настоящий момент надежные, но дорогостоящие и сложные методы соединения типа врубки и выреза пазов уступают современным системам кровельных крепежей. Перфорированные пластины, уголки и крепежи сложной формы из оцинкованного металла позволяют сэкономить на сечении пиломатериалов и надежно соединяют все узлы скатной кровли.

Из видео узнаете, как крепить узлы стропильной системы:

С мауэрлатом

Мауэрлат считается обязательным элементом при необходимости перераспределения распорной и весовой нагрузки на несущие стены из блоков, кирпича или панельных элементов.

При выборе способа стыковки учитывается потребность в максимальной целостности опорного бруса (пазы могут делаться в стропильных элементах, с забором до 1/3 сечения, но не в мауэрлате) и минимизации влияния усадки и усушки каркаса из пиломатериалов (соединения делаются максимально жесткими и неподвижными).

Оптимальные результаты при этом достигаются при предварительном зарубе или запиле части стропильной ноги по шаблону с последующим закреплением узла пластинами, уголками, скобами и болтами. В системах с накосными стропилами ноги часто усиливаются опорными брусками.

В деревянных домах функции мауэрлата успешно выполняет верхний венец сруба. В этом случае (и аналогичных, с высокими рисками усадки стен под мауэрлатом) соединение рекомендуют делать скользящим, т.е. частично подвижным. Такое исполнение возможно при выполнении двух условий:

• Использовании скользящих крепежей («салазки» или «ползуны»).
• Максимально жестком и надежном соединении стропил в коньковой части.

Альтернативой таким креплениям служит прочная проволока.

Легкие кровли на каркасных домах могут и вовсе крепиться без мауэрлата, непосредственно к балкам перекрытий. Надежность соединения обеспечивают сквозные болты, хомуты, анкеры или металлические пластины.

С коньковым прогоном

Соединение стропильных ног коньковым прогоном в верхней зоне встречается в двускатных конструкциях с наслонными системами и их производных – многоскатных и щипцовых крышах. Коньковый брус в таких каркасах по сути является «хребтом» скатной крыши и повергается колоссальным нагрузкам, экономия на его сечении или надежности узла крепления не допускается.

Края коньков опираются на стены фронтона или крайние опорные стойки, элемент монтируется строго по оси крыши. Способы его соединения со стропилами бывают разные, включая:

• Соединение предварительно подрезанных по бокам и снизу элементов встык, с прихваткой стропил между собой бруском или металлической пластинкой и креплением их к коньку уголками (по 4 шт. на каждый узел, 2 – по обеим сторонам ног).
• Использование специальных крепежных элементов охватывающих верхнюю часть стропил и сам конек. Такие крепежи изготавливаются из перфорированного металла и снижают нагрузку на узел.
• Монтаж стропил с прямыми краями с помощью замковых крепежей из пластин и болтов. Такое соединение узла оптимально при жесткой привязке стропил к нижней части и свободной – в верхней.
• Крепление уголками и гвоздями на балку, без прихватывания подрезанных и плотно стыкующихся стропил между собой.

Монтаж висячих стропилин

В системах без горизонтального конькового прогона стропила опираются друг на друга и соединяются:

• Встык после подрезки под углом, с усилением узла деревянными или металлическими накладками.
• Системой «шип-паз» (способ подходит только для опытных плотников).
• Выемками вполдерева, после подреза половины ширины стропилин с разных сторон, с прихваткой, нагелем или гвоздями.
• Внахлест, с дополнительным укреплением сквозными шпильками и гайкой.

Вне зависимости от выбранного способа система с висячими стропилами укрепляется горизонтальными затяжками, как в верхней, так и в нижней части. Верхние ригели укрепляются металлическими пластинами или опорным брусом, без нарушения целостности стропилины. Нижние затяжки фиксируются перфорированными уголками сложной формы.

Другие детали

Помимо вышеперечисленных соединений в кровельной системе скатных крыш встречаются:

• Узлы сращивания стропил по длине.
• Соединения с опорными вертикальными стойками – под прогоном или под самими стропилами при длине прогона свыше 6 м.
• Узлы крепления усиливающих и дополнительных элементов.
• Соединения с кобылками.

Завершающие крепежные работы

На последних этапах сборки каркаса проверяется проектное положение элементов и исправляются любые недочеты. Отдельное внимание уделяется финишной привязке стропилин – в районах со средними или малыми ветровыми нагрузками скобами или проволокой прихватывается каждый второй элемент, в регионах с рисками ураганов – каждый без исключений.

Это же относится к скатам со значительной площадью или уклоном, и как следствие – повышенной парусностью.

Заключение

В заключение стоит отметить, что приведенные способы актуальны при сборке каркаса скатной крыши из пиломатериалов. При работе с металлопрофилем узлы соединяются максимально жестко, с помощью сварочного аппарата или сквозных крепежей.

Устройство стропильной системы крыши

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

Требования предъявляемые к стропильной системе

Жесткость

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

Небольшой вес

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

Высокое качество материала

Дерево для стропил должно быть следующим:

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

Основные части конструкции стропильной системы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• Виды кровельных материалов для различных видов крыш

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

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

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

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

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

Четырехскатная крыша

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

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

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

Устройство ломанной крыши.

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

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

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

Система с висячими стропилами

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

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

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

• Ремонт крыши частного дома — терапия для крыши

Наслонные стропильные системы

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

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

На что необходимо обращать особое внимание:

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

Соединительные элементы

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

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

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

Способы крепления стропильных ног.

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

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

Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

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

Соединение стропил в коньке

1. Какими бывают узлы?
2. Выбор крепежных элементов
3. Как можно соединить?
4. Полезные рекомендации

Соединение стропил в коньке и их крепление к брусу очень важно для грамотного строительства и надежности функционирования жилища. Необходимо заранее разобраться, как соединить стропила между собой внахлест. Но есть и другие варианты стыковки, которые также необходимо изучить как следует, во избежание проблем.

Какими бывают узлы?

Кровельный каркас собирается из самых разных, основательно скрепляемых частей. Однако ключевая роль в плане эксплуатации принадлежит стропилам.

Приходится уделять много внимания их фиксации на мауэрлат и стыковке между собой, иначе обеспечить должную функциональность кровли и ее безопасность невозможно.

Помимо общих соединяющих элементов, есть еще те, что позволяют нарастить жесткость. Кроме узлов конькового стыка, выделяют еще узлы:

связывающие конструкцию с кровельным «фундаментом»;

присоединения вспомогательных деталей;

стыковки наращиваемых стропил.

Выбор крепежных элементов

Верхние участки стропил могут соединяться различными способами. Довольно часто для этой цели используют пластины. При стыковом соединении в ход идут пары гвоздей величиной от 15 см. Накладки могут быть сделаны из дерева либо металла — реальной разницы между ними почти нет. Но надо понимать, что накладки из дерева крепят на гвозди, а стальные изделия придется прикручивать болтами. Если же нужно соединить стропила внахлест, требуется брать болты либо комплексы шпилька-шайба.

Как можно соединить?

Опорные каркасы крыш подвержены значительной нагрузке. Поэтому решающее значение имеет точный расчет всей конструкции. Коньковый блок формируется путем соединения ног одной пары стропил. Механические воздействия на него огромны. Часто соединение стропил в коньке между собой производится встык.

Методика подразумевает опиливание одного из краев досок, пускаемых на эти «ноги». Угол опиливания подбирают очень четко. Он должен образовываться сразу при совмещении и не требовать точной утомительной подгонки.

В противном случае конструкция разъедется в стороны при любой сколько-то значительной нагрузке. Такой вид установки стропил рассчитан на использование гвоздей.

Вгонять их придется в торец. Обязательно следят, чтобы гвоздь был пропущен сквозь обе ноги. Усиление стыковки достигается за счет применения особых пластин. В них должны быть подготовлены отверстия для ввода саморезов. Такие пластины будут надежно смонтированы только при тщательном подходе.

Серьезной проблемой является то, что крепление к брусу и бревну имеет дополнительные тонкости. Даже высококачественная древесина способна менять свой размер из-за колебания влажности. Воздействие усадки особенно велико в первые 3-5 лет после постройки жилища. Выход довольно прост — надо закрепить стропила с использованием особых подвижных креплений; это не простые пластины, а соединенные стержнем из качественной стали. Для работы нужны:

карандаш или маркер;

ручная пила (ножовка).

Конкретные варианты крепления стропил к коньку для любого соединяющего узла выбираются в процессе расчета и проектирования.

Исключить путаницу можно, нанеся требуемые сведения на чертеж. Изготовление должно идти по единому, заранее продуманному шаблону.

Отверстия под саморезы или болты должны быть крупнее, чем сам крепеж; только так обеспечивается профилактика:

Теоретически способы соединения стропил болтами, гвоздями и саморезами равноценны. Все эти три типа крепежей не должны заглубляться под поверхность досок. Обязательно предусматривают хотя бы скромный зазор. Он позволяет как раз исключить механическое разрушение дерева при колебаниях влажности. Все соединения при этом изначально должны крепиться плотно, но не чрезмерно туго.

Присоединение к прогону не предусматривается. Более того, их прикрепление там технологически противопоказано. Фиксация внахлест означает, что ноги стропил стыкуют не срезанными торцевыми частями, а боковыми плоскостями. Именно этот метод проще, чем все остальные способы исполнения.

Дополнительно облегчить себе работу помогает формирование шаблона; сообразно ему стропила создают и собирают на земле, а затем поднимают на крышу.

В некоторых случаях применяют еще один вариант — стыковка на прогоне. Часто в таких ситуациях говорят о «коньковом брусе». Ножки похожим методом обрезают и наверху. Однако присоединение уже делают по одной ноге, а не по две сразу. Брус для крепления должен быть горизонтален.

Часть ситуаций требует применять шарнирное соединение. Оно подразумевает использование в сборке пластин и шпилек. Идеальная геометрия не выдерживается — но это и не нужно. Наоборот, достигается расширение в верхней части по сравнению с нижним элементом. Стоит учесть, что все рекомендации, в том числе как правильно подрезать стропила и конек, обычно относятся к размещению опорной стены точно под коньком — а иногда сталкиваются со смещенным ее расположением.

Отличия таковы:

рекомендовано оборудование прогона для повышения механической устойчивости;

улучшить стабильность механических свойств помогает правильно выполненная затяжка;

сечение или шаг стропила основывается на пролете наибольшей стропильной ноги — но противоположное стропило должно иметь избыток прочностного резерва.

Полезные рекомендации

​​​​​​ Фиксация стропил на коньковом прогоне происходит обычно с помощью стального уголка. Альтернатива — использование накладок либо угловых скоб. Присоединять все эти конструкции можно с помощью саморезов. Распорный эффект обеспечивается при помощи ригелей. Присоединять стропильные элементы к прогонам надо индивидуально, поодиночке.

Скобы и гвозди менее удобны, чем пластины. Шпильки считаются наилучшим способом крепления. Но для них потребуется специально просверленное отверстие. Необходимую прочность обеспечивает подкладка крупных шайб. Рекомендовано еще усиление гроверами и контргайками.

Принципы крепления узлов стропильной системы

Узлы крепления стропил должны обеспечивать необходимую прочность каркаса кровли. Важно правильно выбрать технологию монтажа элементов стропильной системы между собой и их крепления к несущему контуру, чтобы готовая крыша была способна выдержать расчетные нагрузки.

Особенности кровельных конструкций

Задача наслонных и висячих стропильных систем кровли – максимально равномерная передача нагрузки подстропильной конструкции, которая, в свою очередь, распределяет нагрузку на несущие стены и фундамент постройки. Подстропильная конструкция обычно является мауэрлатом (балкой, уложенной вдоль на каждой несущей стене). Также это могут быть опоры перекрытия (укладываются на стене поперек) или верхний венец сруба из бруса или бревна.

Выбор способа крепления стропил к мауэрлату зависит от их типа. Наслонная конструкция заставляет мауэрлат работать на срез, в то время, как висячие фермы – на сжатие, направление которого совпадает с ориентацией несущих стен.

Установка затяжки

Монтаж двускатной кровли требует установки стропильной системы наслонного или висячего типа. Чтобы смонтировать жесткую висячую стропильную ферму, не передающую распорные нагрузки на стены, требуется правильно выполнить узлы крепления горизонтальных перемычек – затяжек и ригелей.

В зависимости от того, какая была выбрана конструкция крыши, затяжка может монтироваться у основания стропил и выполнять функцию балки перекрытия. Стропильную ферму, которая крепится к мауэрлату, для придания жесткости оснащают ригелем – перемычкой, расположенной ближе к коньку. В мансардных крышах ригели служат основой для обшивки потолка.

Узел соединения при установке затяжки рекомендуется выполнять методом «врубки в стропило полусковороднем» с использованием крепежного винта. Данный способ монтажа требует точной подгонки элементов, так как при больших зазорах, в местах сопряжения, узел крепления под нагрузкой может разрушиться.

Более простой способ – монтаж внахлест. В этом случае перемычка выполняется из доски либо двух досок, установленных с обеих сторон стропильной ноги. В качестве крепления используются гвозди. Узел может представлять собой и болтовое соединение, но это снизит несущую способность стропил на 20%.

Еще один вариант – установка ригеля враспор. Монтаж узла такого типа стал возможен после изобретения гвоздевых пластин. Конструкция способна выдержать высокие нагрузки – надежность обеспечивается за счет плотного примыкания деталей и прочной фиксации с двух сторон благодаря большому количеству зубьев на пластине.

Сечение бруса или доски для изготовления распорного ригеля должно совпадать с сечением стропила.

Мауэрлат: узлы крепления стропильных ног

Опирание деревянных стропил на мауэрлат может выполняться по двум технологиям:

• жесткое крепление к мауэрлату;
• скользящее крепление к мауэрлату.

При жестком креплении полностью исключаются любые виды смещения стропильной ноги, которая упирается в мауэрлат (изгибы, сдвиги, кручение). С этой целью при монтаже стропильной системы кровли установка стропил может выполняться с применением подшивного бруска, который предотвращает соскальзывание стропильной ноги в месте опирания. Боковые сдвиги при этом методе соединения исключаются благодаря установке металлических уголков.

Во втором варианте жесткого крепления стропильной ноги на мауэрлат необходимо выполнить запил (седло) в нижней части стропильного бруса или доски. Плоскость опирания должна быть горизонтальной, для этого запил в стропилах производится под углом, соответствующим наклону ската. Для фиксации узла с обеих сторон стропила под углом вбивается по гвоздю (внутри мауэрлата они должны быть скрещенными), сверху вертикально через стропило в мауэрлат вбивается третий гвоздь.

Скользящее крепление обычно используется при возведении стропильной системы на доме из бруса или бревна. Основанием для опирания стропильных ног в этом случае служит не мауэрлат, а верхний венец сруба. Чтобы избежать деформации крыши при усадке дома, необходимо выполнить узел с определенной степенью свободы для стропильной ноги. Нередко с этой целью используется специальный крепежный элемент из металла – скользящая опора («салазки»). Его верхняя часть представляет собой петлю, которая смещается по направляющей, закрепленной на стропильной ноге, при изменении геометрии сруба.

Используются и другие методы монтажа скользящего узла. В стропильной ноге выполняется запил, балка устанавливается срезом на верхний венец, после чего закрепляется одним из способов:

• посредством одного вертикально забитого гвоздя;
• с помощью забитых с двух сторон гвоздей, скрещивающихся в мауэрлате;
• посредством скобы;
• выполнив единичную фиксацию стальными крепежными пластинами.

Такой метод крепления оставляет возможность элементам системы смещаться друг относительно друга при изменении геометрии строительных конструкций.

Коньковые соединения

Устройство стропильной системы кровли с двумя скатами подразумевает наличие в верхней части крыши горизонтального ребра, образованного в результате примыкания скатов – конька. Коньковый узел может выполняться несколькими способами, выбор зависит от типа стропильной системы и особенностей самого здания.

Наслонная конструкция подразумевает крепление стропильных ног на коньковый прогон – горизонтальную балку, расположенную на стойках параллельно длинным стенам дома. Верхние концы стропильных ног следует запилить под углом, соответствующим углу наклона скатов. Примыкания срезанных торцов стропил к коньку должны быть максимально плотными. В качестве крепежных элементов используются гвозди. Наслонные стропила применяются, если есть возможность установить на внутренней стене или столбчатых опорах стойки для крепления конькового прогона. Кроме того, стены должны быть оснащены мауэрлатом для опирания стропил.

Сборка стропильной фермы висячего типа требует соединить верхние концы пары стропильных ног. Для этого торец каждого из стропил подрезается под углом, равным углу наклона крыши, балки соединяются плоскостями срезов — требуется обеспечить плотность их примыкания. Фиксируются при помощи двух гвоздей, забитых под углом в верхние плоскости стропил. Затем с каждой стороны прибивается по деревянной накладке или металлической пластине, которые закрывают место стыка.

Чтобы обеспечить коньку необходимую прочность, может выполняться врубка в полдерева: в этом случае вместо плоскости сопряжения соединения встык, стропила соединяются уступом. Далее сверлится сквозное отверстие под шпильку или болт диаметром 12 или 14 мм, для крепления используются гайки с широкими шайбами.

Если на стене сруба предстоит установить скользящие опоры или создать примыкания (сопряжения стропила с мауэрлатом) с некоторой степенью свободы, коньку следует уделить особое внимание. Рекомендуется выполнить подвижный узел соединения, чтобы крыша не деформировалась при неравномерной усадке сооружения. С этой целью концы стропил соединяются металлическим пластинчатым шарниром.

Узлы стропильной системы вальмовой крыши

Особенностью вальмовой кровли является форма ее скатов: длинные скаты имеют трапециевидную форму, торцевые скаты (вальмы) – треугольную. Монтаж такой стропильной системы требует установки диагональных (накосных) стропильных ног, которые формируют треугольные скаты. Принцип крепления диагональных стропил в верхней части зависит от особенности конструкций основной части крыши. Она может быть сформирована из стропильных ферм висячего типа, либо представлять собой каркас с коньковым прогоном и наслонными стропилами, прикрепленными к мауэрлату.

Если наслонные стропильные ноги трапециевидных скатов опираются на коньковый брус (прогон), то накосные стропила требуется опереть на консоли конькового прогона. Выпуски консоли за подстропильную раму должны составлять 100-150 мм. Нижней частью диагональные стропильные ноги крепятся к мауэрлату или балке, закрепленной на стене.

Если накосные стропила необходимо опереть на крайнюю висячую ферму, то принцип создания узла крепления зависит от сечения боковых стропильных ног. Шпренгель со стойкой монтируется в случае, если стропильные ноги выполнены из доски. На шпренгель опираются диагональные стропила. В ситуации, когда для изготовления стропильных ног был использован брус, накосные стропила можно крепить к прибоине — доске толщиной от 5 мм, закрепленной на стропильной ферме.

На накосных стропилах выполняется запил под углом, соответствующим углу наклона вальмового ската, чтобы обеспечить плотное соединение со шпренгелем или прибоиной. Для прочности гвоздевого соединения дополнительно могут применяться хомуты и проволочные скрутки.

Укороченные стропильные ноги (нарожники) верхней частью опираются на накосное стропило, нижней крепятся к мауэрлату на стене. Узел крепления к диагональной балке может выполняться:

• методом запила с гвоздевым креплением;
• посредством гнездового соединения;
• с помощью крепления брусков сечением 50х50 мм с обеих сторон и по всей длине диагональных стропил и нарожников.

Вспомогательные элементы

Для усиления жесткости и надежности стропильных конструкций нередко требуется установка подкоса, дополнительного прогона или опорных стоек. Прогоны для наслонных стропил позволяют обеспечить стропильной ноге дополнительную точку опоры. Прогон представляет собой горизонтальную балку, закрепленную на вертикальных стойках, расположенную параллельно коньку. Узел крепления выполняется с помощью металлических угловых пластин либо внутреннего металлического стержня и внешней прямой скобы.

Подкосы деревянных стропил позволяют уменьшить пролет стропильных ног (включая накосные стропила). Угол наклона подкоса к горизонтальной плоскости должен составлять не менее 45°. Если стропило изготовлено из бревна или бруса, выполняется врубка подкоса с установкой стального нагеля под углом 90° к площадке примыкания, либо стык снаружи закрывается пластиной.

При необходимости усилить каркас крыши требуется установка подкоса под каждую стойку, на которую опирается наслонное стропило. При этом все подкосы одного ската упираются в общий лежень. Для крепления используются скобы.

Особого внимания требуют подкосы крайних пролетов, на которые воздействует максимальная снеговая и ветровая нагрузка. Узлы крепления при монтаже подкоса к стойке или прогону выполняются с использованием накладок и болтов.

Узлы стропильной системы или из чего состоит деревянный каркас скатных крыш

Любая крыша ежедневно подвергается различным нагрузкам, так как на нее действует ветер, осадки, а также она удерживает кровельное покрытие. Чтобы со всеми этими нагрузками крыша могла справляться в течении многих десятков лет, ее необходимо правильно сконструировать. Поэтому, всем желающим заняться строительством самостоятельно, рекомендую разобраться какие детали и узлы стропильной системы существуют, и какую функцию они выполняют.

Стропильная система представляет собой сложную конструкцию, состоящую из множества различных узлов

Элементы каркаса

Все детали стропильных систем условно можно поделить на два типа:

• Основные. Эти детали формируют каркас кровли, именуемый стропильной системой. Без них не обходится ни одна кровля;
• Дополнительные. К этой группе относятся элементы, которые у одних типов крыш могут присутствовать, а другие обходятся без них. Задачей дополнительных элементов является повышение жесткости и прочность каркаса.

Далее ознакомимся с обоими видами узлов.

Мауэрлат позволяет равномерно распределить нагрузку от кровли на стены

Основные узлы

Итак, к основным узлам и деталям стропильной системы относятся следующие элементы:

• Мауэрлат. Это, можно сказать, основа всех кровельных систем, так как на мауэрлат опираются стропильные ноги. Конструкция его предельно простая, по сути, это обычный брус (бревно в бревенчатых домах), уложенный по периметру стен. Его задача заключается в том, чтобы равномерно распределить нагрузку от крыши на стены строения.

Надо сказать, что у двускатной крыши мауэрлат может располагаться не по периметру, а только на боковых стенах, так как на торцевых стенах располагаются фронтоны, представляющие собой продолжение стены;

• Стропильные ноги (далее СН), или просто стропила. Эти детали являются несущим элементом, образующим скат и его угол наклона. Они воспринимают на себя ветровую и снеговую нагрузку, а также вес кровельного материала, и передают на стены через мауэрлат и другие элементы.

Стропила бывают боковыми (основными), диагональными (устанавливаются на стыке скатов вальмовых крыш) и укороченными (опираются на мауэрлат диагональные стропила);

Фермой называется конструкция, образованная двумя СН

• Стропильные фермы. Их образуют парные (ответные) стропильные ноги. Надо сказать, что стропильные фермы присутствуют у всех скатных крыш кроме односкатных, так как они не имеют ответных стропил;
• Коньковый узел. Является вершиной стропильной фермы, т.е. образован стыком двух СН. Коньковый узел, как и сами фермы, отсутствует только у односкатных крыш.

Вершина фермы называется коньковым узлом

Вот и все основные узлы деревянных конструкций кровли, которые их формируют.

Дополнительные

К дополнительным деталям можно отнести:

• Прогон. Это горизонтальная балка, которая связывает все СН в пределах одного ската;
• Коньковый прогон. Представляет собой такую же горизонтальную балку, как и обычный прогон, но которая проходит в коньковом узле, т.е. соединяет одновременно две ноги каждой фермы.

Надо сказать, что коньковый прогон может быть установлен несколькими способами – над стыком стропил, по центру стыка, т.е. ноги опираются на прогон, или под стропилами;

• Затяжка (ригель, схватка). Представляет собой балку, которая соединяет две ответные ноги, не давая им разъезжаться. Можно сказать, что затяжка снимает распорную нагрузку с несущих стен;

Основные элементы каркаса крыши

• Опоры. Могут подпирать стропила, все виды прогонов или затяжки. Опоры передают нагрузку на внутренние стены здания, колонны либо перекрытия;
• Подкосы (подстропильные ноги). Представляют собой наклонные опоры, на которые возлагается та же функция, что и на вертикальные стойки. Единственное, подпирают они только ноги, т.е. являются одним из элементов деревянных ферм. Подстропильные ноги передают нагрузку на несущие элементы здания, либо на перекрытие;
• Кобылки. Эти элементы образуют свес ската в том случае, если СН не выходят за пределы стен. По сути, они удлиняют СН, т.е. являются их продолжением.

Вот и все элементы, из которых состоят каркасы скатных крыш.

Несколько слов о видах систем

Итак, с узлами мы разобрались, теперь давайте рассмотрим основные виды стропильных конструкций. Их существует несколько:

• Односкатные. Как я уже говорил, эти конструкции не имеют ферм. Угол ската образуется за счет разной высоты стен, на которые укладываются СН, или за счет прогона, который укладывается на стойки, установленные на одной из стен;

Схема устройства односкатной крыши

• Двускатныенаслонные. Наслонными стропилами называются стропила, которые подпираются стойками или подкосами, передающими нагрузку на внутренние несущие элементы здания. Каркас таких конструкций образован только фермами, т.е. они не имеют диагональных ног.

Схема устройства наслонных конструкций

• Двускатные висячие. Висячие стропила от наслонных отличаются тем, что они передают всю нагрузку от крыши только на наружные стены;

Схема устройства висячих конструкций

• Вальмовые. В отличие от двускатных, на торцах вместо вертикальных фронтонов имеют наклонные вальмы, т.е. торцевые скаты. Как я уже говорил, вальмы образуют диагональные и короткие ноги;

Схема устройства вальмовой конструкции

• Ломаные. Представляют собой двускатную конструкцию, каждая СН которой разделена на две части и располагается под разным углом. Коньковые, т.е. верхние ноги образуют пологий скат, а нижние – крутой. Такая конструкция позволяет увеличить чердачное пространство, в результате чего оно может использоваться как дополнительный этаж.

Схема устройства ломаной конструкции

Типовые ломаные (мансардные) системы имеют стойки, на которые опираются верхние и нижние СН. Ответные стойки связаны между собой затяжками (чердачными балками перекрытия).

Существуют еще полумансардные конструкции, которые по сути, являются обычными висячими системами двухскатной крыши. Единственное, их крепление с мауэрлатом обычно делают скользящим (подвижным), что позволяет увеличить прогиб СН, и тем самым снизить распорную нагрузку на стены.

Несмотря на то, что конструкции и у всех вышеперечисленных систем разные, состоят они из одних и тех же деталей, с которыми мы уже ознакомились.

Напоследок о креплениях

Напоследок предлагаю рассмотреть как осуществляются соединения основных узлов таких как:

• Стропило/мауэрлат;
• Коньковый узел.

Остальные детали особого внимания не заслуживают, так как их состыковка чаще всего происходит путем запила места сопряжения (для увеличения площади прилегания деталей) и накладки стальных пластик/уголков, которые фиксируются шурупами. Иногда крепежные элементы даже не используются, т.е. детали крепятся друг к другу шурупами без каких-либо накладок.

Соединение стропила и мауэрлата

Узел крепления ноги и мауэрлата может быть выполнен несколькими способами:

• При помощи пазов. В этом случае под мауэрлат выпиливаются пазы, в которые вставляется СН. Затем она дополнительно крепится к мауэрлату с двух сторон стальным уголком;

Пазовое крепление применяется совместно с металлическими уголками

• Зубом и шипом. Такой способ обычно применяют для крепления СН к затяжке. Принцип его основан на том, что в торце запиленной СН выбирают шип, а в затяжке – паз. Кроме того, сама нога упирается в так называемый зуб, т.е. выступ в затяжке, которые принимает на себя распорную нагрузку.

Крепление зубом и шипом применяется крайне редко

Надо сказать, что в последнее время крепление типа зуб с шипом применяется редко, так как гораздо проще использовать специальные крепежные элементы, те же уголки и пластины;

• Путем запила. В этом случае СН запиливается так, чтобы на стыке с мауэрлатом образовался прямой угол, в результате чего стропило не только ложится на брус, но и упирается в его боковую поверхность, передавая таким образом распорную нагрузку. Надо сказать, что вместо запила можно закрепить брусок, как показано на схеме ниже.

Крепление СН путем запила требует установки кобылок для устройства свеса

В случаях, когда нужно обеспечить подвижное соединение СН с мауэрлатом, используют специальный крепежный элемент – ползун.

Соединение стропила и конькового прогона

Соединение СН и прогона может быть выполнено следующим образом:

• При помощи паза. В СН выполняются два ответных запила, в результате чего после стыка стропил образуется паз под коньковый прогон;
• Жестким защемлением. Принцип основан на том, что под прогоном и над ним устанавливаются затяжки;

Схема крепления путем жесткого защемления

• Путем запила. Это наиболее простой и распространенный способ, принцип которого основан на запиливании СН для максимального прилегания к балке. При этом фиксация осуществляется стальным уголком.

Вот, пожалуй, и все основные нюансы сборки стропильных систем.

Вывод

Мы с вами выяснили из каких деталей состоят стропильные системы, каких видов они бывают и как осуществляется соединение основных их элементов. Если какие-то моменты я упустил или что-то вам непонятно – пишите комментарии, и я с радостью отвечу на ваши вопросы.