Крепление стропил: виды сопряжений и основные узлы крепления элементов системы

При монтаже кровельной системы важным этапом является крепление отдельных элементов к стропильным ногам и крепление стропил к прогонам, мауэрлату или балкам. В проектном чертеже в обязательном порядке должны быть указаны виды соединений для каждого узла конструкции, и задача монтажника — правильно прочитать чертеж и выполнить все соединения в соответствии с рекомендациями проекта. Казалось бы, все просто: крепи покрепче — и будет счастье. Однако на практике все несколько сложнее. Существуют разные виды сопряжений: жесткие защемления, ползуны с разной степенью свободы и т. д. Для каждой стропильной системы применяют различные комбинации таких сопряжений, причем каждый вид продиктован расчетом сил, т. е. фактической механикой, а спорить с фактами, как известно, неэффективно.

Содержание

Видео-рассказ о монтаже стропильной системы ↑

Стропильная система должна отлично справляться с нагрузкой кровельного материала, а также ветровой и снеговой нагрузкой

Виды и конструкции основных несущих элементов кровли ↑

Стропило, или стропильная нога — основной несущий элемент кровли, непосредственно принимающий нагрузку, создаваемую весом кровельного пирога, осадками и ветром, и передающий эту нагрузку посредством подстропильных конструкций стенам здания.

Для удобства будем рассматривать виды стропил на примере двухскатной крыши. Механика — не самый простой предмет для понимания на основе поверхностных знаний, поэтому лучше говорить о простых конструкциях, которые без труда можно представить, пользуясь пространственным воображением и элементарной логикой.

Итак, стропила бывают двух основных видов — наслонные и висячие.

разновидности стропил
Основные виды стропил: наслонные и висячие

Висячие стропила и виды их соединений ↑

Висячие стропила имеют две точки опоры — внешние стены сооружения. В верхней точке такие стропила соединяются, упираясь друг в друга. В результате на стропильные ноги действует сжимающее и прогибающее усилие, и система стремится «разъехаться». Поэтому висячие стропила, как правило, имеют нижнюю затяжку, соединяющую концы стропильных брусьев и снимающую усилие, направленное на распирание. Часто роль нижней затяжки играет балка перекрытия, концы которой могут быть вынесены за стены, а могут и не выноситься.

Как видим, конструкция висячих стропил представляет собой треугольную ферму.

висячие стропила
Треугольная ферма висячих стропил эффективно снимает усилие на распирание

В зависимости от угла наклона стропил и величины пролета между несущими стенами ферма может укрепляться дополнительными подкосами, ригелями, прогонами и стойками. Фермы обычно собираются частично или полностью по шаблону на земле или временном настиле прямо на крыше и в собранном виде устанавливаются на стены.

Соединение висячих конструкций с нижней затяжкой

Как было показано, висячие стропила стремятся разъехаться, поэтому в месте крепления ноги к затяжке или балке стропильная доска будет стремиться скользить по поверхности затяжки в направлении действия силы. Чтобы избежать этого скольжения, необходимо упереть конец стропильной ноги. Для этих целей применяют такие виды соединений:

  • зуб с упором;
  • зуб с шипом;
  • упор в конец затяжки.

В зависимости от угла наклона стропильной ноги используют одинарный или двойной зуб. Для предотвращения горизонтальных смещений ноги вдоль оси балки соединение может быть выполнено с шипом и проушиной.

Одинарный зуб применяют в том случае, если наклон ската крыши по отношению к горизонтали равен или превышает 35°.

В пятке стропильной балки вырезают как бы клин, на конце которого, на нижней плоскости, делается шип. В затяжке, соответственно, делается гнездо или упор с проушиной. Глубина гнезда составляет примерно 1/3 – 1/4 толщины балочного бруска. Большая глубина врубки недопустима во избежание ослабления балки.

зуб
Одинарный зуб с шипом делается на конце стропила

Чтобы не допустить скола балочного окончания под действием давления стропильной ноги, врубку гнезда делают на расстоянии 250 – 400 мм от внешнего края балки. Такое соединение называют одинарный зуб с упором и шипом, оно предотвращает скольжение и сползание стропильной ноги вдоль балки по направлению ее продольной оси, а также не дает стропильной доске смещаться в месте крепления в горизонтальной плоскости из стороны в сторону в направлении, перпендикулярном продольной оси балки.

В случае пологой крыши с углом наклона скатов по отношению к горизонтали менее 35° применяют соединение с расширенной площадью трения стропильной ноги и затяжной балки и увеличенной площадью опоры этих элементов. Для этих целей используют двойной зуб с шипом или без него.

Для двойного зуба с шипом в балке вырезают два упора, причем в крайнем упоре вырезают шип, а в крайнем зубе стропильной ноги вырезают соответствующую проушину, точно подогнанную под размеры шипа. Геометрия этих элементов должна совпадать максимально точно, чтобы обеспечить необходимое трение.

стропила
Для упора стропильной ноги используют соединение двойной зуб с шипом

Глубина врезки чаще всего применяется одинаковая для обоих зубов. Если же зубья различаются, то, как правило, врезка осуществляется на глубину 1/3 толщины балки для первого зуба и 1/2 толщины — для второго.

Иногда для крепления стропил используют метод присоединения ноги в конец балки. При таком соединении в стропиле вырезается зуб-упор так, чтобы крайняя плоскость зуба ложилась на край плоскости затяжной доски, а другая его плоскость упиралась в специально сделанный в затяжке запил. Для соединения в конец затяжки глубина запила составляет 1/3 толщины балки-затяжки, а зуб следует вырезать как можно дальше от края ноги.

Наслонные стропила и типичные соединения для них ↑

Наслонные стропила ставят в домах, имеющих одну или более несущих промежуточных стен. В этом случае на верхний край стены укладывают деревянную балку — лежень, в который упирают вертикальные стойки. На этих стойках кладут прогон, как правило, коньковый. Если промежуточная стена находится не посередине, тогда прогон может быть смещен относительно конька. Такое смещение не должно превышать одного метра для крыш, перекрывающих пролет до 14 м.

монтаж стропил
Наслонные стропила устанавливаются в домах со столбчатыми опорами или с несущей стеной посередине

В случае серединного расположения стены коньковый прогон служит точкой опоры для стропильных ног, которые теперь опираются не только на внешние стены, но и на внутреннюю. Для такой конструкции наличие нижней затяжки не всегда обязательно, так как на стропила действует только прогибающее усилие. Такая система называется безраспорной.

Важно! Для безраспорной системы должно выполняться такое правило: изгибающееся безраспорное стропило имеет одну закрепленную, но свободно вращающуюся опору и одну подвижную и свободно вращающуюся опору.

Существует три варианта закрепления стропил, которые соответствуют этому правилу:

  • Жесткое сопряжение в коньке и подвижное — к мауэрлату. Это самое распространенное соединение для двухскатных крыш с наслонными стропилами. Верх стропильной ноги упирают в прогон или во встречную ногу и закрепляют деревянной косынкой, МЗП или гвоздевым боем. Также применяют закрепление болтом. Нижний конец стропила крепят к мауэрлату с помощью гибкой металлической пластины, вертикально забитого гвоздя или двух боковых гвоздей, забитых наискось через стропило в мауэрлат.
сопряжения
Скользящее сопряжение внизу и жесткое в коньке не дает распора

Также можно зафиксировать стропильную ногу с помощью уголков, прибитых с двух сторон доски, но тогда гвозди в стропилину не вбиваются. Соединение должно быть ползуном, поэтому не следует крепить балки большим количеством гвоздей или шурупов, иначе конструкция станет распорной.

Прижимать стропильную систему к стенам будут проволочные скрутки, сделанные между ногами и вбитыми в стену ершенными костылями. Если эту функцию передать уголкам, прикрепляющим стропила к мауэрлату, то конструкция, опять-таки, станет распорной.

  • Жесткое крепление к мауэрлату и подвижное — в коньке. Для реализации такой схемы низ стропильной ноги упирается в мауэрлат подшитым опорным брусом длиной до 1 метра, или в бруске стропила делается запил-зуб, которым стропило упирается в мауэрлат.

В верхнем конце ноги делается горизонтальный запил со скосом, причем глубина такой врубки не должна превышать 1/4 высоты стропильного бруска. Скос делается для того, чтобы подрезка не препятствовала изгибу стропила, т. к. в противном случае врубка может упереться боковой щекой в балку прогона и система станет распорной. Подрезка по длине не должна превышать высоту сечения стропильной балки, а длина ее скошенной части должна быть не менее половины высоты сечения стропила.

Таким образом, получаем систему двухскатной крыши, в которой стропила свободно уложены на коньковый прогон и прикреплены к нему по принципу скользящей опоры, при этом между собой стропильные ноги не скрепляют. Следовательно, теперь двухскатную крышу можно рассматривать как две наклонные односкатные системы, примыкающие друг к другу высокой частью.

Важно отметить, что опорная подшивка прибоинами или врубка верхней части стропилины должны быть строго горизонтальными, иначе при малейшем отклонении система тут же покажет распор. Из-за сложности реализации верхнего узла крепления такая схема для двухскатных крыш практически не применяется, кроме того, отсутствие распора на мауэрлате при прогибе стропил под нагрузкой чревато раскрыванием конькового узла кровельной системы.

  • Жесткое защемление в коньке и подвижный ползун в мауэрлате. При таком сочленении максимальный изгибающий момент приходится на коньковую опору, а стропильные ноги получают разгрузку. При таком соединении можно получить большую несущую способность стропильных балок, но при этом коньковый узел нагружается сильнее, так что может потребоваться дополнительный расчет этого узла.

Очевидно, что во всех трех вариантах крепления мы использовали одну опору, позволяющую скольжение и поворот, и одну, позволяющую только поворот. Такие крепления сегодня делают с использованием крепежных пластин, так как они значительно снижают трудоемкость работ. Можно воспользоваться традиционными скобами, гвоздями и деревянными коротышами.

Крепежные приспособления и элементы ↑

Для повышения надежности узлы крепления стропил укрепляют болтами и хомутами, сами узлы с помощью стальной проволоки-катанки или металлической полосы крепят к ершенному костылю, забитому или вмурованному в стену.

Также для выполнения крепежей и соединений элементов стропильной системы используют различные деревянные и металлические приспособления — стропильные крепежи.

Они бывают:

  • деревянные — косынки, брусья, коротыши для создания шипа, пластины для создания нагеля;
косынки
Деревянные косынки часто используют для крепления элементов стропильной системы
  • металлические — ползунки и салазки, зубчатые пластины, уголки, перфоленты, болты, хомуты, петли, скобы, накладки, гвозди, анкера и т. п.
стропилы
Уголки, накладки и хомуты — обычное крепление стропил

Скользящие сопряжения удобно создавать при помощи специальных стропильных креплений.

соединения
Крепление для скользящего соединения

Такие крепления (скользящие) особенно актуальны для деревянных и каркасных домов, так как они в процессе эксплуатации «дышат», т. е. меняют свою геометрию в зависимости от влажности и температуры. Понятно, что если стропильная система будет закреплена жестко и лишена возможности нивелировать движение частей дома, то крыша может просто не выдержать нагрузок и разрушиться.

Выбор тех или иных соединений, определение степеней их свободы, а также пределов этой свободы должен осуществлять только грамотный инженер или архитектор. Выполнение и изготовление соединений можно доверить лишь профессионалу, так как от точности геометрии и подгонки деталей друг к другу напрямую зависит уровень надежности кровельной системы, а значит — и уровень вашего комфорта.





Добавить комментарий