Узел крепления прогона к балке: Опорные крепления прогонов

Опорные крепления прогонов

Вернуться на страницу «Металлические прогоны»

Опорные крепления металлических прогонов.

Прогоны в покрытиях с наклонным или плоским кровельным настилом размещают с шагом 3 м с опиранием в узлах стропильных ферм. В отдельных случаях, при наличии больших местных снежных отложений, в местах перепада профиля, выполняется покрытие с шагом прогонов 1,5 м, что требует постановки в фермах дополнительных шпренгелей. В фермах, где предусмотрена работа верхних поясов на внецентренное сжатие, прогоны размещают вне узлов фермы.Прогоны закрепляют к поясам ферм с помощью приваренных коротышей, планок, гнутых листов (рис. 1).

Рис. 1. Опорные крепления прогонов

При наклонном размещении плоскости наибольшей жесткости прогона швеллеро-подобные профили надо ориентировать концами полок вверх по склону, так как такое расположение обеспечивает лучшие условия опирания и уменьшает крутящий момент прогона, который возникает вследствие внецентренного приложения нагрузки относительно центра изгиба сечения.

Рис. 2. Стыки пролетов: а — внахлестку в многопролетном прогоне; б — внахлест в двух-пролетном прогоне; в — вариант устройства неразрезных прогонов с помощью соединительной накладки.

Сплошные прогоны, используемых в скатных покрытиях,воспринимают нагрузки в перпендикулярном и параллельном направлении склона. Вследствие малой жесткости сечения в направлении скатной составляющей, прогоны раскрепляют в этом случае тяжами, которые уменьшают расчетные пролеты прогонов в плоскости склона.

Тяжи размещают между всеми пролетами в один ряд (по середине)при шаге ферм покрытия 6 м и в два ряда (через равные расстояния) прибольшем шаге или при крутых склонах (рис. 3, а). В общем случае количество рядов тяготел регулируется расчетом в зависимости от скатной составляющей нагрузки и несущей способности профиля в направлении его наименьшей жесткости. При этом моменты от скатной составляющей определяются как в неразрезной балке.

Рис. 3. Решение прогонов в плоскости склона: а — с образованием связевых ферм; б — без образования связевых ферм для симметричных двускатных покрытий;в — только тяжами

В панелях у гребня тяжи закрепляют или непосредственно в стропильных фермах, или в комбинированный прогон у его опор, а между крайним рядовым и коньковыми пролетами устанавливают жесткие распорки. Распорки могут быть использованы и вместо тяготел с креплением их к прогонам параллельно склону или под углом к нему (рис. 3, б).

Без распорок можно обойтись:

— При малой величине скатной составляющей, например, в совмещенных покрытиях, когда суммарная скатная составляющая воспринимается или всеми пролетами, работающие совместно, или одним с ним, как правило,карнизным, который в этом случае проектируют более жестким в плоскости склона (рис. 3, в)

— В симметричных двухскатных покрытиях, если проекции усилий в тягах, которыми соединены все прогоны, взаимно уравновешены в коньковых прогонах;

— В несимметричных двухскатных покрытиях, если боковая жесткость коньковых прогонов достаточное для восприятия усилия от скатной составляющей нагрузки.

Распорки конструируют из одиночных уголков, прямоугольных или круглых труб и крепят к прогонам болтами с помощью фасонок, (рис. 4.а). Тяжи проектируют из круглой стали или тросов с устройствами для их натяжения и крепят непосредственно к стенкам прогонов гайками и размещают их в одной плоскости по возможности ближе к верхней полке прогона в границах верхней трети высоты сечения (рис. 4. б).

Рис. 4. Крепление к прогонам элементов распорок.

Прогоны, размещаемые в покрытиях с уклоном до 2%,работают как обычные балки, которые воспринимают вертикальные нагрузки. В наклонных покрытиях вертикальную нагрузка раскладывается на две составляющие — перпендикулярно и параллельно склона. Большая по величине составляющая q_x = q cosα действует в плоскости наибольшей жесткости прогона, а меньшая — q

y = q sinα выгибает прогон в плоскости его наименьшей жесткости. Таким образом,прогон находится в состоянии косого изгиба, проверка его прочности осуществляют по формуле:

где х и у — координаты наиболее напряженной точки сечения;

J_xn и J_уn — соответственно моменты инерции сечения нетто относительно главных осей х-х и у — у.

Изгибающий момент М_х определяется в плоскости наибольшей жесткости пролетного строения от воздействия нагрузки q_x как в разрезной или неразрезной балке в зависимости от схемы расположения прогонов.

В плоскости наименьшей жесткости от действия скатной составляющей нагрузки Q_у возникает изгибающий момент М_у. При этом прогон рассматривается как неразрезная балка с количеством промежуточных опор, равным количеству распорок в пролете.

Рис. 5. Расчетная схема прогона

 

 

 

Узел опирания металлического прогона на балку с гофрированной стенкой

 

Полезная модель относится к области строительства, в частности к узлам опирания металлических прогонов на балку с гофрированной стенкой. Технический результат заключается в упрощении изготовления и повышении несущей способности узла. В узле опирания металлического прогона на балку с гофрированной стенкой содержится дополнительный элемент в виде опорной пластины, расположенной на верхней полке балки с гофрированной стенкой в месте опирания прогона. Размеры пластины обеспечивают увеличение площади передачи давления от сосредоточенной нагрузки в узле опирания. Опорная пластина соединена с полкой балки с гофрированной стенкой с помощью болтов или сварных швов. Опорные участки прогонов, выполненных из прокатных или сварных балок, укреплены вертикальными ребрами жесткости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полезная модель относится к строительству и может быть использована в конструкциях каркасов зданий и сооружений.

Известен узел сопряжения прогонов и балок, в котором прогон опирается сверху на балку с гофрированной стенкой (ТУ 5261-001-01131690-2006. Балки стальные сварные сплошного двутаврового поперечного сечения с гофрированной стенкой Sin-beam для несущих каркасов и перекрытий здания и сооружений / ОАО Аэропортстрой. 2006, стр. 41, рис. 2).

Недостаток этого узла состоит в том, что ширина распределения сосредоточенной нагрузки, передаваемой с прогона на балку с гофрированной стенкой, в большинстве случаев, является недостаточной из-за особенностей конструкции балок с гофрированной стенкой, толщина которых составляет в пределах 2-3 мм. В связи с этим действие сосредоточенной нагрузки приводит к потере устойчивости гофрированной стенки и, в конечном итоге, к разрушению узла.

Известен узел опирания прогонов и балки с гофрированной стенкой, в котором гофрированная стенка в местах приложения сосредоточенных нагрузок подкрепляется вертикальными ребрами жесткости (ТУ У В.2.6-28.1-30653953-007.2007. Балки двутавровые гофрированные облегченные. Рекомендации по проектированию. 2008. стр. 16, рис. 9б). Этим достигается повышение устойчивости гофрированной стенки под сосредоточенной силой за счет разгружающего действия вертикальных ребер жесткости. Крепление ребрами жесткости производится при помощи сварки.

Недостатком этого узла является сложность крепления ребер жесткости с помощью сварных швов к гофрированной стенке в виду возможного пережога гофрированной стенки балки, толщина которой составляет 2-3 мм.

Известен узел опирания прогонов и балки с гофрированной стенкой, в котором гофрированная стенка балки в местах приложения сосредоточенных нагрузок укрепляется вертикальными накладками из полосовой стали толщиной 3-5 мм, а к накладкам привариваются вертикальные ребра жесткости (ТУ У В.2.6-28.1-30653953-007.2007. Балки двутавровые гофрированные облегченные. Рекомендации по проектированию. 2008. стр. 17, рис 10). Вертикальные накладки увеличивают площадь гофрированной стенки, а вертикальные ребра жесткости создают разгружающий эффект, тем самым, увеличивая несущую способность узла. Принят за прототип.

Недостатком этого узла является сложность изготовления такого узла опирания.

Технический результат предлагаемой полезной модели — упрощение изготовления узла опирания прогона на балку в металлических каркасах зданий и сооружений, а также повышение его несущей способности.

Технический результат достигается тем, что в известном узле опирания металлического прогона на балку с гофрированной стенкой, имеющую профиль волнистого очертания с длиной волны равной 155 мм, содержащем дополнительный элемент, особенностью является то, что дополнительный элемент в виде опорной пластины прикреплен к верхней полке балки с гофрированной стенкой в месте опирания прогона, при этом длина опорной пластины равна длине волны гофрированной стенки: l=155 мм, а ширина и толщина определяются по формулам:

— ширина опорной пластины: b=b

f-a мм,

где b _f — ширина полки балки с гофрированной стенкой; a — расстояние необходимое для выполнения крепления опорной пластины;

— толщина опорной пластины: ,

где l — длина опорной пластины; — ширина полки прогона.

Кроме того, особенностью узла является то, что опорные участки прогонов, выполненных из прокатных или сварных балок, укреплены вертикальными опорными ребрами высотой равной высоте стенки прогона, а шириной равной половине ширины полки прогона.

Пластина, прикрепленная к полке балки с гофрированной стенкой в месте опирания прогона, распределяет давление от сосредоточенной нагрузки, передаваемое от прогона на гофрированную стенку. Это предоставляет возможность уменьшить нормальные локальные напряжения в гофрированной стенке на участках опирания прогона, что позволит обеспечить устойчивость гофрированной стенки. Кроме того укрепление опорных участков прогонов вертикальными ребрами жесткости позволит повысить устойчивость полок прогонов и передать нагрузку на полку балки с гофрированной стенкой. Представленные особенности предлагаемого узла опирания прогона на балку с гофрированной стенкой приводят к увеличению несущей способности узлов каркасов зданий.

Размеры опорной пластины соответствуют только для профиля гофрированной стенки, которая имеет волнистое очертание с длиной волны равной 155 мм.

Предлагаемая полезная модель поясняется графическими материалами. На фиг. 1 показан предлагаемый узел опирания прогона на балку с гофрированной стенкой, вид сбоку; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1, профиль гофрированной стенки с фиксированными размерами; фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — вид А на фиг. 1.

На фигурах приняты следующие обозначения: 1 — прогон, 2 — полка балки с гофрированной стенкой, 3 — гофрированная стенка, 4 — опорная пластина; 5 — вертикальные опорные ребра.

Предлагаемый узел опирания прогона 1, выполненного из прокатной или сварной балки, на полку балки с гофрированной стенкой 2 содержит в месте опирания дополнительный элемент в виде опорной пластины 4, прикрепленной с помощью болтов или сварных швов к полке балки с гофрированной стенкой 2. Профиль гофрированной стенки 3 имеет волнистое очертание с фиксированными размерами.

Размеры опорной пластины 4, прикрепленной к полке балки с гофрированной стенкой 2, зависят от параметров самой полки балки с гофрированной стенкой 2, гофрированной стенки 3, ширины полки прогона 1 и определяются следующим образом:

— ширина опорной пластины: b=b_f-a мм,

где b_f — ширина полки балки с гофрированной стенкой; a — расстояние необходимое для выполнения крепления опорной пластины;

— длина опорной пластины: l=155 мм;

— толщина опорной пластины: ,

где l — длина опорной пластины; — ширина полки прогона.

Прогон 1 для увеличения устойчивости полок и передачи нагрузки на полку балки с гофрированной стенкой 2 на опорных участках может быть снабжен вертикальными опорными ребрами 5.

Узел собирают в следующем порядке.

К полке балки с гофрированной стенкой 2 в местах приложения сосредоточенных нагрузок прикрепляют опорную пластину 4 с помощью болтов или сварных швов. Затем при помощи сварки производят соединение прогона 1 с опорной пластиной 4. В случае выполнения прогона 1 из сварной балки его опорные участки укрепляют вертикальными опорными ребрами 5, которые присоединяют при помощи сварки.

Использование предложенного технического решения позволяет упростить изготовление узла опирания прогона на балку в металлических каркасах зданий и сооружений, а также повысить его несущую способность.

1. Узел опирания металлического прогона на балку с гофрированной стенкой, имеющую профиль волнистого очертания с длиной волны равной, 155 мм, содержащий дополнительный элемент, отличающийся тем, что дополнительный элемент в виде опорной пластины прикреплен к верхней полке балки с гофрированной стенкой в месте опирания прогона, при этом длина опорной пластины равна длине волны гофрированной стенки: l=155 мм, а ширина и толщина определяются по формулам:

— ширина опорной пластины: b=b_f-a, мм,

где b_f— ширина полки балки с гофрированной стенкой; а — расстояние, необходимое для выполнения крепления опорной пластины;

— толщина опорной пластины:

где l — длина опорной пластины; b_fnp — ширина полки прогона.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что опорные участки прогонов, выполненных из прокатных или сварных балок, укреплены вертикальными опорными ребрами высотой, равной высоте стенки прогона, а шириной, равной половине ширины полки прогона.

Узлы для крепления стропильной системы

Узлы крепления стропильной системы

В любом здании основные элементы, на которые выпадает максимальная нагрузка – это фундамент, стены и крыша. Качество монтажа кровли во многом зависит от того, правильно или нет, выполнено устройство стропильной системы. Если узлы крепления стропильной системы не отвечают определенным требованиям, то такая крыша не прослужит даже минимального эксплуатационного срока без ремонтных работ.

Требования к стропильной системе

Стропильная система любой кровли должна соответствовать таким важным требованиям, как:

• Максимальная жесткость. Любой узел каркаса должен выдерживать нагрузки, не подвергаясь при этом деформации или смещению. Получаемый при обустройстве стропильной системы треугольник должен обеспечивать жесткость конструкции, и ее максимальную устойчивость;
• Оптимальный вес. В зависимости от кровельного материала выбирают материал, используемый для стропил. Обычно выбирают деревянный брус, но для тяжелых крыш может быть использован и металл.

Разновидности стропильных систем

Крыша может быть обустроена одним из видов стропильной системы, которых существует всего два:

• Висячие стропила;
• Наслонные стропила.

Висячая стропильная система

Такая система оптимальна в случае двускатной кровли, когда величина пролета между стенами составляет не более 6-ти метров, но при установке дополнительных элементов применима и для более широких вариантов проемов. Нижней основой для опоры служит мауэрлат, верхняя же часть конструкции упирается друг в друга. Такая конструкция содержит и затяжку – необходимую для снятия нагрузки со стен, за счет уменьшения распора стропил. Балочные затяжки устанавливаются снизу стропильных ног и могут выполнять функции балок перекрытия.

Если затяжка расположена выше нижней части стропильной системы, то она называется ригелем . К важным моментам обустройства стропильной системы такого типа можно отнести:

• Не следует допускать, чтобы кровельный свес опирался на нижнюю часть стропильных ног, которые выводятся за пределы стенки. В такой ситуации лучше всего использовать кобылку (ширина свеса при этом устанавливается в пределах одного метра). При таком обустройстве стропило будет опираться на мауэрлат. Сечение бруса для кобылки выбирается меньшим, чем для стропил;
• Чтобы придать крыше дополнительной жесткости, и не допустить ее шатания и разрушения сильными порывами ветра, на скате прибивается ветровая доска, к мауэрлату от конька;
• При влажности материала, используемого для обустройства стропильной системы более 18%, следует предусмотреть шаткость, которую будет вызывать постепенное высыхания древесины. Именно поэтому крепеж должен осуществляться болтами или винтами, а не гвоздями.

Наслонная стропильная система

Такое обустройство применимо для кровель с расстояниями между стен от 10 метров (максимум 16 метров). Уклон может быть выполнен под любым углом, а внутри здания находятся несущие стены или поддерживающие колонны. Сверху для стропил основной опорой служит коньковый прогон, а снизу эту функцию выполняет мауэрлат. Поддержку внутреннего прогона осуществляет или внутренняя стена, или стойки. За счет наличия только вертикального типа нагрузок, отпадает необходимость в монтаже затяжки.

При 16-ти метровом пролете замена прогона конька выполняется двумя боковыми конструкциями, опорой для которых будут служить стойки.

Особое внимание на обустройство крыши с использованием стропильной системы наслонного типа следует обратить на такие нюансы:

• Толщина всех деревянных элементов должна составлять как минимум 5 см;
  
• Бруски должны иметь гладкую поверхность, а также требуют обработки антисептическим средством, для предотвращения развития гниения и образования грибка;
• Следует строго соблюдать правила обустройства стропильной системы, не выполняя монтаж дополнительных элементов по своему усмотрению, так как это может привести к нарушению прочности и целостности всей конструкции;
• Расположение мауэрлата относительно стен должно быть строго горизонтально, чтобы предотвратить опрокидывание опор;
• Расположение стоек и откосов стараться делать максимально симметрично;
• Обязательно следует предусмотреть техническую вентиляцию, которая будет позволять воздуху беспрепятственно циркулировать и высушивать воздух;
• Обязательно следует выполнять качественную гидроизоляцию кровли;
• Если опора, подкос или нога стропил не имеет опоры, то ее длина не должна превышать 4,5 метров.

Особенности расчетов стропильной системы двускатной крыши показаны в видео:

Основные узлы стропильных систем

К основным узлам стропильной системы кровли можно отнести:

• Стропила. Они выполняют функцию скелета, оказывая поддержку внутренних и внешних элементов крыши, а также служат основой для прокладки коммуникаций;
• Мауэрлат. Это своеобразный кровельный фундамент, представляющий собой балку, на которую устанавливается вся конструкция. Он выполняет важную функцию – равномерное распределение нагрузки всей конструкции;
• Прогон. Предназначен для скрепления между собой стропильных ног и может располагаться как сверху, так и сбоку;
• Затяжка. Служит для фиксации стропил в нижней части конструкции;
• Подкосы и стойки. Обеспечивают максимально устойчивое расположение стропильных балок;
• Конек. Место соединения скатов кровли;
• Кобылки. Это продолжения стропильных ног, которые иногда обустраиваются;
• Ригель. Необходим для качественной и надежной опоры несущих элементов;
• Лежень. Поперечный брус, необходимый для распределения нагрузки.

Кроме перечисленных элементов, в конструкцию входят узлы крепления стропильной системы кровли. При их выполнении необходимо обязательно соблюдать определенные правила.

Следует использовать такие виды креплений:

• С упором на конец перекладины ;
• Зубьями в упор ;
• Зубьями в шип .

Выбирать количество зубьев следует в зависимости от уклона ската, а дополнительная надежность конструкции может быть создана при помощи уголков из металла.

К основным узлам крепления стропильной конструкции относятся:

• Балочный узел;
• Мауэрлатный узел;
• Коньковый узел.

Балочный узел

Крепление выполняется специальными метизами с уголками из металла, или древесными брусьями, шипами и накладками.

Мауэрлатный узел

Такое крепление может быть выполнено как по жесткой технологии, так и по скользящей. Жесткая технология предполагает установку между мауэрлатом и стропилом прочного соединения, предотвращая возможность соскальзывания, прогиба или выскакивания. Для этого используются специальные опорные уголки с брусками. Полученный в результате узел скрепляется проволокой с применением метизов. При этом забивать гвозди следует наискосок, чтобы они входили в древесину наперекрест. Последний гвоздь должен быть вбит по вертикали.

В случае скользящего крепления совмещение выполняется с применением специального механизма, который позволяет передвигать стропильную ногу в необходимом направлении. Для этого выполняется врезка на опорах, на которые потом укладывается мауэрлат. Закрепляется конструкция, как и в предыдущем случае, скрещенными гвоздями. Такой способ обустройства узлов соединения позволяет всем узлам стропильной конструкции смещаться в некоторых пределах.

Коньковый узел

В этом случае крепление также может быть выполнено двумя видами – встык и внахлест. При стыковом соединении верхушка опор обрезается со скосом, как и угла наклона крыши. Они опираются в такие же подрезанные противоположные опоры. Крепление выполняется с использованием гвоздей, в количестве двух штук. Их забивают сверху под определенным углом. Швы, которые образуются между опорами, соединяют металлическими накладками или пластинами. Во втором случае скрепление выполняется стыковкой внахлест, не торцевыми частями, а боковыми участками и закрепляются при помощи болтов.

Заключение

Выполняя работы по монтажу крыши, обустройству стропильной системы следует уделить тщательное внимание, не допуская нарушения технологических процессов. Это обеспечит конструкции прочность, долговечность и надежность.

Крепление стропил: способы фиксации и соединения стропильных ног

Стропильная система – каркас крыши дома, который несет на себе и равномерно распределяет вес кровельного пирога, порой доходящий до 500 кг/м2. Надежность этого своеобразного остова зависит от трех факторов: точности расчета, исходя из чего подбирается количество и сечение опорных элементов, материал, из которого он изготавливается, а также от правильности технологии крепления. Зная, как правильно крепить стропила, можно существенно увеличить несущую способность каркаса, сделав его более прочным и надежным. Ошибки в монтаже, напротив, приводят к ощутимым потерям прочности и деформациям крыши. В этой статье мы расскажем об основных видах и способах креплений, с помощью которых можно качественно установить стропила своими руками.

Основные элементы стропильного каркаса

Стропильный каркас крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов из дерев или металла, которые придают конструкции форму, уклон, а также равномерно распределяют ее вес между несущими стенами. Его главным компонентом являются стропильные ноги, представляющие собой установленные под углом балки, которые соединяются попарно вдоль ската, образуя в верхней точке своего соединения конек. Существует две основных разновидности стропил:

• Наслонные. Наслонными стропилами называют опорные элементы, которые в конструкции крыши имеют две точки опоры – на коньковый прогон и мауэрлат. Стропильная система такого типа используется в сооружениях, имеющих внутри одну или более несущие стены, на которые можно «наслонить» стропила. Такое крепление стропил позволяет разгрузить их за счет использование дополнительных вертикальных опор.
• Висячие. Висячими называются элементы, которые имеют только одну точку опоры, располагающуюся там, где происходит крепление стропил к стене или мауэрлату. Стропильная система висячего типа испытывает нагрузку не только на изгиб, но и на распирание, поэтому она усиливается горизонтальными компенсирующими элементами (ригелями, затяжками, схватками).

Обратите внимание! В большинстве наиболее популярных стропильных систем осуществляется крепление стропил к мауэрлату. Мауэрлатом называют массивный брус или балку с сечением 150х150 мм или 200х200 мм, укладываемый вдоль несущих стен сооружения, на которые впоследствии будут опираться стропильные ноги. Он смягчает давление на стены дома, а также равномерно распределяет вес кровельного пирога. Прикрепить мауэрлат к верхнему поясу стен можно с помощью анкерных болтов или вмурованных металлических шпилек.

Основные соединительные узлы

Стропильный каркас называют системой, потому что все его элементы тесно взаимосвязаны и зафиксированы, в результате чего конструкция крыши приобретает устойчивую форму, жесткость и высокую несущую способность. Каждый соединительный узел между его частями является уязвимым местом, которое может легко деформироваться под нагрузкой, поэтому все крепления должны выполняться строго по технологии. Опытные мастера выделяют типы соединений в конструкции кровли:

1. Крепление стропил к коньковому брусу. Этот соединительный узел характерен только для наслонных стропильных систем, в которых верхней частью стропильная нога опирается на коньковый прогон, закрепленный на вертикальных стойках. Крепление стропил к нему может выполняться с помощью металлических накладок, гвоздей или скользящих креплений-ползунов.
2. Крепление стропил к мауэрлату. Наиболее важным крепежным узлом стропильного каркаса считается место соединения мауэрлатного бруса со стропильными ногами. Зафиксировать стропила на нем можно с помощью гвоздей, металлических уголков или деревянных брусков.
3. Соединение стропил между собой. Чтобы удлинить стропильные ноги, если длина ската превышает стандартную длину пиломатериалов, их собирают из нескольких элементов, соединенных между собой с помощью гвоздей, клея или металлических накладок.
4. Соединение стропильных ног с вспомогательными опорными элементами. В конструкции стропильного каркаса стропила могут соединяться с затяжкой, ригелем или подкосами для увеличения жесткости, прочности и несущей способности.

Учтите, что любые запилы, выполняемые, чтобы прикрепить стропила к балкам, мауэрлату или другим конструктивным элементам каркаса приводят к уменьшению их прочности, поэтому опытные мастера рекомендуют соединять их между собой с помощью уголков и накладок.

Способы фиксации

Решая вопрос, как крепить стропила к мауэрлату или коньковому прогону, необходимо правильно подобрать крепежную фурнитуру. Современный строительный рынок располагает огромным ассортиментом разнообразных по конструкции и размеру креплений. Главными критериями выбора крепежа являются материал, использованный для изготовления стропила, их сечение, а также вид нагрузки, которому они подвергаются. Существуют следующие способы крепления стропил:

С помощью металлических уголков. Металлические уголки с отверстиями под саморезы или гвозди являются самым надежным и прочным вариантом жёсткого крепления стропил к мауэрлату, стенам или коньковому прогону. Они позволяют много кратно увеличить жесткость и несущую способность конструкции стропильного каркаса.

Опытные мастера считают, что наиболее надежным способом фиксации стропил является использование металлических уголков, которые прочно соединяют деревянные элементы между собой, жестко фиксируя угол между ними. Уголок, перекрывающий стык между стропильной ногой и коньковым брусом или мауэрлатом, служит своеобразным распором между ними.

Разновидности креплений

Дерево — природный материал, который в процессе выравнивания влажности и высыхания дает значительную усадку, из-за чего линейный размеры сооружения изменяются. Именно поэтому опытные мастера рекомендуют возводить крышу для брусовых и бревенчатых домов, спустя год после постройки, когда процесс усадки переходит из активной в пассивную фазу. Если зафиксировать деревянные элементы каркаса жестко, то после высыхания крыша дома может деформироваться. Поэтому для соединения стропил используют следующие виды креплений:

1. Жесткие. Жесткими креплениями называют такие разновидности крепежной фурнитуры, которые не способны компенсировать изменения размеров древесины в процессе высыхания. Они обеспечивают прочную, надежную фиксацию, однако, они могут стать причиной деформации каркаса, приводящей к изменению геометрии кровли, протечкам или даже обрушению конструкции. К этой разновидности крепежа относятся металлические уголки, металлические накладки и деревянные «чурки».
2. Подвижными. Подвижными крепления называют способы фиксации, которые за счет скользящих вдоль своей оси деталей могут компенсировать изменение размеров стропильного каркаса в процессе усадки сооружения. Каркас, закрепленный с помощью ползунов или салазок, «дышит» вместе с домом, подстраиваясь под его размеры, не давая деформаций. С помощью таких креплений можно возводить крыши для деревянных домов, не прошедших процесс усадки.

Интересно, что существует несколько вариантов комбинаций подвижных и неподвижных соединительных узлов. Наиболее распространёнными являются стропильные системы с одним жестким и двумя скользящими креплениями, которые обеспечивают достаточную подвижность при высокой прочности и жесткости конструкции.

Виды крепежных элементов

Среди опытных кровельщиков не стихают споры, чем эффективнее выполнять крепление стропил к балкам перекрытия и мауэрлату. Однако, в большинстве случаев загвоздка в том, что в данных условиях практичнее использовать – гвозди или саморезы. Оба эти крепежные элемента обладают своими достоинствами и недостатками:

• Гвозди хороши тем, что для их забивания необходим только молоток, который есть в каждом хозяйстве. Однако, некоторые мастера сетуют на то, что забивать их вручную слишком долго. Стоит напомнить, что для фиксации стропил используются специальные зазубренные гвозди, которые надежно сцепляются с древесиной.
• Для сборки стропильного каркаса используют оцинкованные саморезы, которые не боятся коррозии. За счет резьбы они прочно ввинчиваются в толщу древесины, надежно фиксируя элементы между собой. Завинчивать их быстро и удобно с помощью портативного шуруповерта. Минус этого вида крепежа в том, что при демонтаже удалять саморезы из дерева долго и муторно.

Большинство опытных кровельщиков сходятся на том, что для фиксации стропильных ног лучше использовать оцинкованные ершенные гвозди, длина которых на 5-3 мм превосходит толщину пиломатериалов. Правильно подобранные крепежные элементы – залог качественной и долговременной фиксации каркаса крыши, которой будет не страшны ни механические воздействия, ни ветровая нагрузка.

Видео-инструкция

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.

Способы крепления стропила к мауэрлату: основные способы и схемы крепления стропильных ног

Стропила – самая существенная часть кровельного скелета. Ноги стропил передают распор на мауэрлат и несущие стены дома. От чего же зависит качество всей стропильной системы и крыши в целом? Специалисты напоминают, что надежность любой кровельной конструкции будет зависеть, в первую очередь, от качества крепления стропила к мауэрлату. Какие принципы и особенности этого процесса должен знать каждый начинающий строитель и как крепить стропила к мауэрлату своими руками, вы узнаете прямо сейчас.

Крепление стропил к мауэрлату: немного «матчасти»

Для начала, предлагаем рассмотреть иллюстрацию, на которой показаны два вида стропильных систем:

Место крепления стропильной ноги с основой называется опорным узлом. Таких узлов в системе много, но мы коснемся подробно именно нижних креплений рамы со стропилами. Мауэрлат и стропильные ноги практически всегда изготавливаются из древесины, реже – из металла. Дерево использовать выгоднее и удобней, так как этот материал легок по весу, прост в монтаже и долговечен при правильной установке и эксплуатации.

Виды опорных узлов по уровню жесткости

Опорные узлы — места, в которых стропила крепится к элементам крыши:

В случае железных соединений, узлы являются неподвижными, жесткими (сварка или болты). Дерево – материал более мягкий и динамичный, который может набухать, рассыхаться и деформироваться. В связи с этим, специалисты рекомендуют выполнять опорные узлы с поправкой на возможные изменения формы древесины. Такие узлы могут иметь разную степень подвижности:

• Узел нулевой подвижности – жесткое крепление уголками с обеих сторон, при котором крепление стропила к мауэрлату остается неподвижным.
• Соединение первой степени подвижности – балка может вращаться по кругу.
• Соединение второй степени подвижности – круговое вращение со смещением, предусматривается установление специальных ползунов или салазок.
• Подвижное соединение третьей степени – возможность горизонтального, вертикального и кругового движения.

Для любого узла, будь он подвижный, либо нет, следует применять, как минимум, два вида фиксации. Например, зарубленные планки дополнительно фиксируются изнутри с помощью опорного бруса, а динамичные соединения укрепляются болтами и специальными стальными уголками.

О типах крепежа стропилин к основе

Поговорим о современных крепежных элементах. Для прочности и долговечности опорных узлов используются разнообразные металлические крепления: держатели балок, равносторонние, крепежные, анкерные, усиленные уголки, пластины, опоры, профиля, соединители, анкера и пр. Все эти запчасти сделаны из качественного металла. Для динамических узлов (1,2 и 3 типа) используют ползуны, уголки и перфорированные пластины. Для жесткого крепления применяют стационарные соединители, анкера и уголки.

Такие крепежи для стропильной системы используют чаще всего:

Для самостоятельного монтажа, более других, подходят перфорированные крепления, так как они имеют много отверстий для саморезов и болтов.

Жесткие или подвижные соединения: что выбрать

Итак, мы отметили, что опорные узлы, соединяющие мауэрлат с досками, могут быть разной степени подвижности: от «0» до «3». Нулевая степень – это жесткие крепления, которые исключают любые изменения положения балок.

Жесткие соединения: когда они необходимы

Мауэрлат устанавливают тогда, когда необходимо передать распорную нагрузку от стропил на несущие стены. Это делается, в основном, в домах из кирпича, панелей и блоков. Деформацию и усушку кровли в данном случае стараются исключить, чтобы не допустить изменения нагрузки на опорные стены. Здесь и появляется необходимость неподвижного соединения стропильной системы с мауэрлатом.

Неподвижные узлы, закрепляемые с запилом

Многие специалисты рекомендуют делать соответствующе запилы в месте крепления стропил к балкам перекрытия для большей прочности и неподвижности соединительных узлов. Эти запилы должны плотно стыковаться с мауэрлатом. Дополнительно такие узлы укрепляются болтами, анкерами и металлическими пластинами:

Или же длинными саморезами:

И еще один важный момент: размер запила бруска не должен превышать 1/3 его сечения. В противном случае стропильная система может потерять свои несущие способности:

Жесткие узлы без заруба стропил

Способ крепления с помощью подшивного бруска используется в наслонных стропильных системах. Стропилина срезается по шаблону и скашивается (для придания крыше нужного уклона) в месте прилегания к мауэрлату. Изнутри такие стропила усиливаются опорными брусками и укрепляются уголками с двух сторон к раме основы:

Еще один вариант не стыкового узла – жесткое крепление стропил, усиленное брусьями-накладками с обеих сторон. Две доски длиной не менее метра окаймляют каждую стропильную ногу. Один конец таких опор срезается под углом, который соответствует наклону ската крыши (в том числе, стропилин). Доски крепятся срезом к мауэрлату с помощью длинных болтов и усиленных стальных уголков. Брусья крепятся по заранее размеченным местам, сначала по одному. Затем вплотную к накладкам с одной стороны монтируются сами стропила, которые сразу укрепляются такой же накладкой с другой стороны. Есть вариант установки сразу двух брусьев-накладок, а после, стропил, но этот способ используют реже, так как он требует более точных расчетов.

Когда нужно делать подвижные соединения?

Вот мы и подошли к динамичным опорным узлам – соединениям, которые могут менять свое положение. Для чего это нужно? Вспоминаем физические свойства материалов – многие из них дают усушку либо набухание. В первую очередь, это касается зданий из чистого дерева – бруса, сруба и пр. Натуральная древесина обязательно дает усадку, благодаря которой ваша крыша может не только деформироваться, но и разрушиться основательно. Чтобы избежать таких фатальных последствий, мастера рекомендуют выполнять скользящие крепления стропильных ног с мауэрлатом (либо верхним венцом сруба).

Обязательное условие при установке скользящих узлов – опора стропильной рамы на прочный коньковый брус. Так как опорные нижние узлы динамичные, то максимальная жесткость должна быть достигнута на коньке кровли. Верхние края стропил подпиливаются для плотного соединения между собой и коньковым брусом, соединяются и усиливаются ригелями, металлическими лентами, пластинами и уголками. Лучше соединять с венцом сруба уже закрепленный в коньке стропильный элемент.

Что представляет собой скользящее крепление?

Подвижное соединение выполняется с помощью установления скользящих креплений, называемых «салазки» или «ползуны». Такой узел предусматривает определенную свободу стропильных ног, что позволяет предотвратить деформацию кровельной системы после естественной усадки деревянных строений:

Вот какие виды скользящих опор бывают:

Делать ли запил на стропилах, если дом из бруса: альтернативное мнение эксперта

Я предлагаю все-таки запиливать, но не стропила, а верхний венец. Во-первых, в этом случае снижается риск искривления стропил, во-вторых — уменьшается «мостик холода», в третьих – уменьшается касательное давление на мауэрлат (верхний брус сруба) и в-четвертых — упрощается утепление крыши в дальнейшем. Недостаток такого способа — при запиле верхнего венца балки уменьшается высота конька, поэтому, если в будущем планируется поднятие высоты потолка, следует предусмотреть на 1 венец больше. Но! Такие схемы годятся только для домов из дерева, так как в кирпичных и бетонных строениях мауэрлат должен быть целым, чтобы сохранить несущие качества.

Как правильно закрепить стропила к балкам?

В простых домах, в основном каркасных, мауэрлат может быть и упразднен. В этом случае стропила крепятся к балкам перекрытия. Самый надежный вариант сборки такой системы – подготовка стропильных ферм. Каждая ферма состоит из двух стропильных ног, соединительного ригеля и нижней затяжки. Для прочности фермы усиливают центральными балками и подкосами:

Балки перекрытия укладываются в таком направлении, чтобы стропильные фермы пересекали их перпендикулярно в разных плоскостях. Затяжка выполняет основные несущие функции, крепится к балкам перекрытия анкерами, сквозными болтами, шпильками и усиливается пластинами и металлическими уголками.

Возможен вариант крепления стропильных ног прямо на балку, которая и будет дополнительно выполнять функции затяжки. Для создания качественных опорных узлов в такой системе рекомендуется два способа крепления:

1. Соединение стропил с балкой двойным зубом – запилы выполняются на балке и скосе стропильной ноги (по два стыковых заруба на каждой).
2. Крепление болтом и хомутом. Может предусматриваться сквозное крепление, но если доски имеют большое сечение, делаются врубки и детали соединяются длинными болтами.

Крепление стропила к мауэрлату: поэтапное описание

Для примера опишем процесс жесткого крепления соединений стропила к мауэрлату на простой двускатной крыше.

I. Подготовка мауэрлата и стропил к работе

На этом этапе необходимо выпилить стропильные ноги заданной длины и произвести разметку их шага на основе. Оптимальная длина шага стропильных ног – 60-200 см. Также следует точно определить угол наклона стропил.

Мастер-класс по монтажу мауэрлата:

II. Создание запила

Выполняем запил на каждой стропильной ноге для плотного соединения с основой. Для усиления прочности можно предусмотреть дополнительный заруб на раме либо стропилине и установить упорный брус под каждую стропильную ногу.

III. Установка стропил на мауэрлат

Накладывать стропилины нужно аккуратно, чтобы не повредить остальные элементы здания (окна, стены и пр.). Заводим доски срезом на балки и опираем их на коньковый брус. Сначала устанавливаем крайние стропильные ноги, между которыми нужно протянуть нитку для выравнивания всех остальных стропилин.

IV. Крепление каждого стропила к мауэрлату

Теперь, когда все фермы установлены на свои места, нужно прочно закрепить опорные узлы. Используем для этого несколько из предложенных выше креплений:

• Гвозди + стальные уголки по левой и правой стороне стыков между доской и основанием.
• Сквозные болты или шпильки + опорный брус под укос стропилины.
• Анкера или болты + уголки или стальные пластины и пр.

Усилить крепление помогут две накладные доски с обеих сторон стропильной ноги, установленные на заранее размеченных местах мауэрлата. Также можно использовать проволочное крепление, как усилитель прочности соединений. Для этого нужно подготовить стальную проволочную скрутку из 2-3 проволок. Ее длины должно хватить на обвитие стропильной ноги в месте стыка с мауэрлатом и закрепления концов скрутки на металлическом костыле. В качестве костыля можно взять длинный стальной болт, который монтируется в стену на 30-40 см ниже мауэрлата, строго под опорным узлом.

Также рассмотрим один из дедовских способов — крепление скобами:

И в завершение предлагаем посмотреть видеоролик:

В чем секрет качества стропильной системы: три главных правила мастера

• Качественный пиломатериал – полдела на пути к успешному строительству. Мауэрлат и стропила не должны иметь трещин, червоточин и сучков.
• Точность измерений, запилов и однородность положения креплений – не менее важный момент. Если все стропильные ноги одинаковой длины и сечения, то лучше подготовить шаблон для выполнения срезов и зарубок.
• Запилы на мауэрлате – потеря несущих функций основы на 50% и выше. Процент снижения прочности зависит от глубины зарубок.

Когда стропильная система готова, приходит очередь монтажа обрешетки, утепления и настила кровельного материала. Но это уже другая интересная тема, о которой мы обязательно расскажем в следующей статье. А пока, желаем вам добротных материалов, легкой работы и хороших помощников!

голоса

Рейтинг статьи

Опирание подкосов на лежень. Узлы крепления стропильной системы

Можно ли выделить какую-то главную деталь в кровле? Вряд ли это получится, так как здесь каждый элемент выполняет свою функцию. Например, стропила – это часть крыши, имеющей скаты, которую можно назвать каркасом. Именно на них будет укладываться кровельный материал, будут крепиться другие элементы. Именно от того, как собрана и установлена стропильная система, будет зависеть и итоговая форма кровли. Но если работы по созданию крыши выполняются самостоятельно, то как крепить стропила? На самом деле, это достаточно сложный этап работ, от которого будет зависеть и прочность, и надежность, и даже геометрическая правильность крыши.

Стропильная система – это каркас крыши со скатами, собранный из непосредственно самих стропильных ног, а также мауэрлата и конькового бруса. Мауэрлат – это опорный брус, который располагается по периметру верхней части стен дома, а коньковый брус устанавливается непосредственно в верхней части кровли в том месте, где происходит соединение двух противоположных стропильных ног под углом.

Проектирование стропильной системы – важная задача, во время которой приходится правильно рассчитывать ветровую и снеговую нагрузки, которые будут приходиться на кровлю, а также учитывать и другие параметры. Первые показатели будут зависеть от того, в каком климатическом регионе будет находиться строящийся объект. Далее на основе полученных данных производится расчет толщины непосредственно стен дома (несущих), а также выбирается качество и тип материала для самой кровли, высчитывается угол наклона ее скатов и другие моменты.

Внимание! Недочеты и ошибки, допущенные при проектировании, могут негативно сказаться на качестве кровли. В ряде случаев они могут привести к быстрому обрушению или разрушению крыши.

В конструкцию стропильной системы могут входить сами стропила, стяжки, которые будут располагаться между ними, прогоны, дополнительные опоры – так называемые подстропильные ноги – и прочие элементы. Собранная стропильная система опирается обычно на тот самый мауэрлат либо на балки перекрытия. Мауэрлат помогает равномерно распределять нагрузку по всему периметру стен. В этом главное отличие данного способа крепления. Если крепить стропильную систему на балки перекрытий, то есть без установки мауэрлата, то основная нагрузка будет приходиться на точки крепления, а не распределяться равномерно по всем стенам.

На заметку! Последний случай – не вариант, если стены сделаны из кирпича, который начнет разрушаться со временем в местах, испытывающих максимальную нагрузку. А вот для деревянного сруба такой способ вполне подойдет.

Таблица. Зависимость сечения стропильных ног от их длины и шага.

Шаг, см / Длина, см	300	350	400	450	500	550	600
60	4х15	4х17,5	5х15	5х15	5х17,5	5х20	5х20
90	5х15	5х17,5	5х20	7,5х17,5	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20
110	7,5х12,5	7,5х15	7,5х17,5	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20	10х20
140	7,5х15	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20	7,5х20	10х20	10х20
175	10х15	7,5х20	7,5х20	10х20	10х20	10х25	10х25
215	10х15	10х17,5	10х20	10х20	10х25	10х25	—

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.

В начале планировки мансардной кровли подбирается система стропил, выполняющая роль опорной конструкции. Требуемый тип стропильной системы определяется на основе разновидности крыши.

В зависимости от выбранной системы это могут быть деревянные брусья, применяемые как кровельный каркас, сдерживающий составные стройматериалы всей конструкции, или конкретные элементы, которые создают опоры, называющиеся стропильными ногами. Перед началом работ деревянные составляющие пропитываются особыми составами, которые предохраняют крышу от возгорания и гниения. От качества выполнения этой процедуры напрямую зависит долговечность кровли.

Разновидности стропильных систем и устройство их узлов

Стропильная система разделяется на два основных типа: наслонные и . Поскольку узлы соединения в каждой из систем имеют различные характеристики, определенный тип стропил подбирается, исходя из свойств предпочитаемой крыши, включая ее архитектурные особенности.

Основные факторы при выборе нужного типа системы:

• общая функциональность кровли;
• сила давления кровельных стройматериалов на конструкцию;
• распространенность и частота атмосферных осадков на территории, где располагается дом.

У висячего типа стропил отсутствуют опоры, размещающиеся в промежутках. По этой причине возникает усиленный распор, передающийся на стены строения по горизонтали. Чтобы уменьшить этот показатель, в узел опор внедряют затяжной элемент из древесины или металла, предназначенный для объединения стропильных ног. Таким образом, узлы висячих стропил приобретают форму треугольника. Затяжной элемент размещается в основании ног, он выполняет функцию перекладины (чаще всего используется в двускатных конструкциях крыши) и работает на изгиб и сжатие. От высоты затяжного элемента зависит прочность соединения с основанием опор.

Наслонный тип стропил зачастую обустраивается в строениях, где присутствует центральная опорная колонна или несущая стена. Стропила упираются конечностями в боковые стороны постройки, а центральная часть ложится на колонну или другую опору внутри дома. Такой узел конструкции рассчитан на изгибное функционирование. Наслонные опоры создают меньшую нагрузку на составные части постройки, поэтому их монтаж не такой трудоемкий, как в случае с висячими стропилами. Кроме того, он не требует больших материальных расходов.

Существуют также варианты обустройства крыши, совмещающие в себе оба типа стропил. В этом случае каждый тип чередуется, то есть зоны без несущих стен обустраиваются висячими стропилами, а области с необходимыми опорами – наслонными.

Грамотное обустройство стропильной системы

Основным фактором высокой прочности крыши в будущей постройке является грамотное обустройство всех узлов и опорных точек.

В случае наслонных стропил для мансардной кровли предполагается наличие не менее 3 опорных пунктов. Это значение может поменяться, если величина пролета превышает стандартные нормы. Например, если величина пролета не более 10 м, потребуется всего одна добавочная опора.

Узел висячих опор собирается на основе размеров пролета. На малых пролетах затяжной элемент чаще всего заменяется ригелем. При больших размерах пролета затяжные элементы провисают, а опоры идут на изгиб.

Таким образом, узлы висячего типа могут иметь следующие различия относительно размера пролета:

Рисунок 1. Схема устройства мауэрата.

1. 9 м. Опоры необходимо сдерживать при помощи деревянного бруска, устанавливающегося перпендикулярно чердачному полу. В области основания он укрепляется скобами, а затяжные элементы крепятся специальными хомутами.
2. 13 м. Крепеж осуществляется с помощью подкосов, которые верхушкой упираются в основание, а нижней частью – в перпендикулярный брус. Интервал между опорами не должен быть больше 5,5 м.
3. 17 м. Основание необходимо усилить специальными приспособлениями. Для верхушки применяется шпренгельная структура: затяжные элементы прикрепляются к двум деревянным брускам, а между ними монтируется ригель.

Методы крепления узлов

Вне зависимости от того, требуется замена существующей стропильной системы или ее возведение с нуля, необходимо соблюдать определенный свод правил при креплении ее узлов.

Прежде всего, следует избегать простейшего крепежа перекладины и основания опоры, поскольку это может оказать разрушительное влияние на всю кровельную систему.

Рисунок 2. Крепление стропильной ноги к мауэрлату.

Другими словами, от нагрузки, создаваемой стройматериалами или атмосферными осадками, концы опор соскальзывают, и стропильная система повреждается. Это приводит к ее полному обрушению. Для предотвращения такого исхода необходимо повысить надежность этих узлов. Это достигается при помощи следующих видов крепления:

• зубья в шип;
• зубья в упор;
• упор на конец перекладины.

В зависимости от уклона можно использовать один или два зуба. Чтобы повысить надежность соединения, можно создать дополнительный крепеж при помощи уголков из металла.

Узлы крепления кровельной обрешетки

Основными узлами крепления стропильной системы являются:

• балочный;
• мауэрлатный;
• коньковый.

Балочный узел крепления

Рисунок 3. Схема конькового соединения стропильной системы.

В стропильной ноге создаются зубья в шип, а в перекладине вырезается гнездо, которое соответствует вырезанным зубьям. В этом случае гнездо должно занимать не более 30% от всей толщины перекладины.

Если при постройке кровли использовались легковесные материалы, а ее уклон составляет менее 35°, основания опор размещаются так, чтобы область их упора была значительно больше балки. Этого можно достичь, применив врезку с двумя зубьями в 2 шипа, упором (с использованием шипа или без него), а также двумя шипами в замок.

Узлы системы крепятся либо метизами с металлическими уголками, либо древесными брусками, накладками и шипами.

Мауэрлатный узел крепления

Существует 2 технологии мауэрлатного крепежа опор: жесткий и скользящий (рис. 1).

В первом случае между стропилом и мауэрлатом устанавливается прочное соединение без возможности соскальзывания, прогибов и выскакивания. Это достигается при помощи размещения специальных уголков с опорным бруском. Образованный узел нужно скрепить надежной проволокой при помощи метизов. Гвозди забиваются под определенным наклоном сбоку так, чтобы в мауэрлате они находились в перекрещенном состоянии. Последний гвоздь прибивается по вертикали. Данный метод является наиболее популярным.

Во втором случае крепление осуществляется при помощи особого механизма, позволяющего определенному элементу (в данном случае стропило) передвигаться в нужном направлении(рис 2).

Для создания такого соединения потребуется выполнить врезку на опорах, а затем уложить их на мауэрлат. Как и в предыдущем случае, обе части узла закрепляются при помощи двух скрещенных гвоздей и одним вертикальным сверху. К мауэрлату доски закрепляются металлическими скобами. После этого опорное основание выпускается за стену и скрепляется при помощи пластин и салазок. Таким образом, упор идет на мауэрлат, но все составляющие стропильной системы могут передвигаться в допустимых пределах.

Данный метод чаще всего применяется при возведении кровельной системы деревянных построек (бревна, сруб), которым свойственно оседание. Стоит помнить, что при жестком креплении есть вероятность повреждения стен строения.

Коньковый узел крепления

Такой узел может быть создан двумя методами: встык и внахлест (рис. 3).

Первый метод подразумевает собой обрезку верхушки опор под таким же наклоном, что и угол крыши. Их упирают в противоположные опоры, которые также нужно подрезать. Крепление создается при помощи двух гвоздей (150 мм), забиваемых сверху под определенным углом, чтобы они соразмерно располагались внутри каждого стропила. Для повышения надежности швы между опорами скрепляются деревянными накладками или пластинами из металла.

Второй метод является самым популярным. От первого способа его отличает метод стыковки внахлест. При этом опоры соединяются не торцами, а боковыми частями, после чего их закрепляют на болты.

Для долговечной и надежной кровли важно качественно сделать все узлы стропильной системы. Что это значит, мы и разберем прямо сейчас.

Стропила – это скелет кровли, на котором держатся внутренняя и внешняя обшивка, утеплитель, гидроизоляция и иные элементы. Также очень часто именно их используют в качестве основы под коммуникации. На крышу и, соответственно, стропила приходятся огромные нагрузки, которые могут достигать 200 кг/м 2 . Это вес строительных материалов, снега с листвой и прочего мусора. А чего стоят порывы ветра?

Стропила кровли как основа под коммуникации

При проведении ремонтных работ эта система должна выдержать не только вес человека, но и необходимого оборудования. При этом все эти параметры строго индивидуальны и зависят от ряда факторов, начиная от конфигурации и заканчивая климатической зоной. Однако в любом случае кровля и все ее элементы должны быть достаточно надежными, и только тогда мы сможем себя чувствовать действительно защищенно.

Для начала необходимо ознакомиться с терминологией. Фундаментом всей системы по праву можно назвать мауэрлат. Он представляет собой балку, на которой и крепится конструкция. Его главная функция – равномерное распределение нагрузок на стены. А вот балка, на которой фиксируется обрешетка, называется стропильной ногой. Это важнейший элемент, определяющий угол наклона ската и общий вид кровли. Между собой стропильные ноги скрепляет прогон. Он располагается как сверху, так и сбоку. В зависимости от этого бывают коньковые и боковые прогоны. В нижней части ноги фиксируются при помощи затяжки.

Мауэрлат для крепления стропильной конструкции

Благодаря подкосам и стойкам стропильные балки располагаются максимально устойчиво. Перпендикулярно ногам набиваются обрезные доски – обрешетка. Она служит основой для кровельного материала. А место соединения скатов кровли принято называть коньком. На нем набивается сплошная обрешетка, чтобы сделать эту часть крыши максимально надежной. Продолжение стропильных ног – кобылки. Они располагаются под свесом, защищающим стены от осадков. Очень часто первыми начинают гнить именно эти конструктивные элементы, так как они наиболее подвержены негативному влиянию погоды, при этом сами ноги могут служить еще очень долго. Надежность всей конструкции зависит от того, насколько качественным будет абсолютно каждый узел крепления . О них мы и поговорим более подробно.

Это понятие объединяет в себе ряд конструктивных элементов, так как они состоят из обрешетки, стоек и раскосов . По сути, эта жесткая конструкция и есть скелет кровли. В зависимости от размеров и личных пожеланий выделяют четыре вида ферм. Если ширина дома составляет от 12 до 24 м, тогда наиболее подходящими будет сегментная или трапециевидная форма. Для более габаритных конструкций, шириной до 36 м, подойдет многоугольная. А вот классическая треугольная станет прекрасным решением при строительстве домов шириной 9–18 м.

Стропильные фермы разных размеров

Огромную роль играет и материал. Наиболее часто используется древесина. В этом случае монтаж балок происходит путем врубки и последующей фиксации гвоздями, саморезами и иными крепежными элементами. Однако не во всех случаях актуально применение дерева. Так, если длина пролета превышает 16 м, тогда более подходящими будут фермы с растянутыми металлическими стойками, так как обеспечить надежные крепления деревянных элементов в этом случае будет тяжело. Еще пользуется популярностью комбинированный тип, в котором одновременно используются и деревянные, и металлические детали.

Конек представляет собой горизонтальное ребро в месте соединения двух скатов. Существует наслонная и стропильная система висячего типа. В первом случае конек устанавливается на стойки, расположенные параллельно длинным стенам. Очень важно обеспечить максимальное примыкание стропил к коньку, для этого делаются соответствующие запилы. Фиксация делается посредством гвоздей.

Конек в месте соединения двух скатов

Если речь идет о висячей конструкции, то концы стропильных ног соединяются попарно. Чтобы обеспечить подобное сопряжение, торец каждой балки подрезается под углом, равным наклону кровли. Далее стропила соединяются плоскостями срезов и фиксируются гвоздями, забитыми под углом. Обязательно необходимо закрыть место стыка металлической пластиной либо деревянной накладкой.

Попарное соединение стропильных ног

При соединении врубкой в полдерева достигается максимальная прочность. Для этого в месте сопряжения стропильные ноги соединяют с уступом. Затем сверлится отверстие под болт 14 мм. Дальнейшая фиксация достигается за счет болтового соединения. Когда речь идет о скользящей системе, то в этом случае концы ног соединяются посредством металлических пластинчатых шарниров.

Это следующий узел крепления стропильных систем, на котором нужно остановиться подробнее. Существует две технологии фиксации балок к мауэрлату. Жесткие крепления исключают какие-либо сдвиги, колебания, повороты, кручение и прочие манипуляции. Чтобы добиться подобного эффекта, на ноге делают запил. Далее соединение дополнительно фиксируют гвоздями, проволокой, саморезами и прочими вспомогательными элементами. Обычно несколько гвоздей забивают под углом так, чтобы внутри мауэрлата они скрестились. А потом еще один гвоздь вбивают вертикально.

Запил на ногах для крепления к мауэрлату

Скользящие крепления получаются благодаря специальному крепежу. Бывает одна, две либо три степени свободы этого сопряжения. Такое соединение отлично подходит для деревянных домов, так как жесткая фиксация во время усадки может сильно пострадать. Обеспечить подобное подвижное соединение можно несколькими способами. Нога упирается в мауэрлат подшитым бруском либо выпиленным зубом и жестко фиксируется с помощью металлического уголка. Таким образом достигается жесткость крепления в горизонтальной плоскости. В верхней части ноги соединяются врубками, при этом на горизонтальной площадке делается скос, чтобы обеспечить скользящее соединение.

Скользящие крепления элементов

Если в месте фиксации к мауэрлату вбить только один гвоздь либо использовать специальные гибкие пластины, то сопряжение получится скользящим и в этой части стропильной системы.

Сейчас остановимся на типовых узлах деревянной стропильной системы . Особенность такой кровли – наличие вальм. Подобный тип обладает рядом достоинств. Они более долговечны, так как нагрузка распределяется равномерно по всей поверхности, не боятся сильных ветров и осадков, экономичны. Однако более сложны в технологическом плане.

Типовые узлы вальмовой крыши

Состоит эта крыша из двух длинных трапециевидных скатов, при этом они не закрывают всю площадь, с торцов здания под наклоном устанавливаются треугольные вальмы. В этом случае появляются типовые элементы – дополнительные накосные стропильные ноги, из которых и формируются торцевые скаты. Соединение диагональных балок может быть различным. Пользуются популярностью как висячие фермы, так и наслонная конструкция, фиксирующаяся к мауэрлату.

Кровля из трапециевидных скатов и треугольных вальм

Если стропила скатов опираются на конек, то накосные ноги при этом должны прилегать к консоли конькового прогона. Очень важно, чтобы выпуск консоли был не менее 100 мм, но и не более 150 мм. Нижняя часть диагональных стропил фиксируется к мауэрлату либо специальной балке на стене дома. Иногда для изготовления стропильных ног используют деревянный брус, в этом случае накосные элементы фиксируются к специальной доске (прибоине), закрепленной на ферме. А вот монтаж к крайней висячей ферме делается посредством шпренгеля. При этом обязательно на балках ног делаются запилы под углом соответствующему наклону вальмового ската.

Стропильная система – каркас крыши дома, который несет на себе и равномерно распределяет вес кровельного пирога, порой доходящий до 500 кг/м2. Надежность этого своеобразного остова зависит от трех факторов: точности расчета, исходя из чего подбирается количество и сечение опорных элементов, материал, из которого он изготавливается, а также от правильности технологии крепления. Зная, как правильно крепить стропила, можно существенно увеличить несущую способность каркаса, сделав его более прочным и надежным. Ошибки в монтаже, напротив, приводят к ощутимым потерям прочности и деформациям крыши. В этой статье мы расскажем об основных видах и способах креплений, с помощью которых можно качественно установить стропила своими руками.

Стропильный каркас крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов из дерев или металла, которые придают конструкции форму, уклон, а также равномерно распределяют ее вес между несущими стенами. Его главным компонентом являются стропильные ноги, представляющие собой установленные под углом балки, которые соединяются попарно вдоль ската, образуя в верхней точке своего соединения конек. Существует две основных разновидности стропил:

• Наслонные. Наслонными стропилами называют опорные элементы, которые в конструкции крыши имеют две точки опоры – на коньковый прогон и мауэрлат. Стропильная система такого типа используется в сооружениях, имеющих внутри одну или более несущие стены, на которые можно «наслонить» стропила. Такое крепление стропил позволяет разгрузить их за счет использование дополнительных вертикальных опор.
• Висячие. Висячими называются элементы, которые имеют только одну точку опоры, располагающуюся там, где происходит крепление стропил к стене или мауэрлату. Стропильная система висячего типа испытывает нагрузку не только на изгиб, но и на распирание, поэтому она усиливается горизонтальными компенсирующими элементами (ригелями, затяжками, схватками).

Обратите внимание! В большинстве наиболее популярных стропильных систем осуществляется крепление стропил к мауэрлату. Мауэрлатом называют массивный брус или балку с сечением 150х150 мм или 200х200 мм, укладываемый вдоль несущих стен сооружения, на которые впоследствии будут опираться стропильные ноги. Он смягчает давление на стены дома, а также равномерно распределяет вес кровельного пирога. Прикрепить мауэрлат к верхнему поясу стен можно с помощью анкерных болтов или вмурованных металлических шпилек.

Основные соединительные узлы

Стропильный каркас называют системой, потому что все его элементы тесно взаимосвязаны и зафиксированы, в результате чего конструкция крыши приобретает устойчивую форму, жесткость и высокую несущую способность. Каждый соединительный узел между его частями является уязвимым местом, которое может легко деформироваться под нагрузкой, поэтому все крепления должны выполняться строго по технологии. Опытные мастера выделяют типы соединений в конструкции кровли:

1. Крепление стропил к коньковому брусу. Этот соединительный узел характерен только для наслонных стропильных систем, в которых верхней частью стропильная нога опирается на коньковый прогон, закрепленный на вертикальных стойках. Крепление стропил к нему может выполняться с помощью металлических накладок, гвоздей или скользящих креплений-ползунов.
2. Крепление стропил к мауэрлату. Наиболее важным крепежным узлом стропильного каркаса считается место соединения мауэрлатного бруса со стропильными ногами. Зафиксировать стропила на нем можно с помощью гвоздей, металлических уголков или деревянных брусков.
3. Соединение стропил между собой. Чтобы удлинить стропильные ноги, если длина ската превышает стандартную длину пиломатериалов, их собирают из нескольких элементов, соединенных между собой с помощью гвоздей, клея или металлических накладок.
4. Соединение стропильных ног с вспомогательными опорными элементами. В конструкции стропильного каркаса стропила могут соединяться с затяжкой, ригелем или подкосами для увеличения жесткости, прочности и несущей способности.

Учтите, что любые запилы, выполняемые, чтобы прикрепить стропила к балкам, мауэрлату или другим конструктивным элементам каркаса приводят к уменьшению их прочности, поэтому опытные мастера рекомендуют соединять их между собой с помощью уголков и накладок.

Способы фиксации

Решая вопрос, как крепить стропила к мауэрлату или коньковому прогону, необходимо правильно подобрать крепежную фурнитуру. Современный строительный рынок располагает огромным ассортиментом разнообразных по конструкции и размеру креплений. Главными критериями выбора крепежа являются материал, использованный для изготовления стропила, их сечение, а также вид нагрузки, которому они подвергаются. Существуют следующие способы крепления стропил:

Опытные мастера считают, что наиболее надежным способом фиксации стропил является использование металлических уголков, которые прочно соединяют деревянные элементы между собой, жестко фиксируя угол между ними. Уголок, перекрывающий стык между стропильной ногой и коньковым брусом или мауэрлатом, служит своеобразным распором между ними.

Разновидности креплений

Дерево — природный материал, который в процессе выравнивания влажности и высыхания дает значительную усадку, из-за чего линейный размеры сооружения изменяются. Именно поэтому опытные мастера рекомендуют возводить крышу для брусовых и бревенчатых домов, спустя год после постройки, когда процесс усадки переходит из активной в пассивную фазу. Если зафиксировать деревянные элементы каркаса жестко, то после высыхания крыша дома может деформироваться. Поэтому для соединения стропил используют следующие виды креплений:

Интересно, что существует несколько вариантов комбинаций подвижных и неподвижных соединительных узлов. Наиболее распространёнными являются стропильные системы с одним жестким и двумя скользящими креплениями, которые обеспечивают достаточную подвижность при высокой прочности и жесткости конструкции.

Виды крепежных элементов

Среди опытных кровельщиков не стихают споры, чем эффективнее выполнять крепление стропил к балкам перекрытия и мауэрлату. Однако, в большинстве случаев загвоздка в том, что в данных условиях практичнее использовать – гвозди или саморезы. Оба эти крепежные элемента обладают своими достоинствами и недостатками:

• Гвозди хороши тем, что для их забивания необходим только молоток, который есть в каждом хозяйстве. Однако, некоторые мастера сетуют на то, что забивать их вручную слишком долго. Стоит напомнить, что для фиксации стропил используются специальные зазубренные гвозди, которые надежно сцепляются с древесиной.
• Для сборки стропильного каркаса используют оцинкованные саморезы, которые не боятся коррозии. За счет резьбы они прочно ввинчиваются в толщу древесины, надежно фиксируя элементы между собой. Завинчивать их быстро и удобно с помощью портативного шуруповерта. Минус этого вида крепежа в том, что при демонтаже удалять саморезы из дерева долго и муторно.

Большинство опытных кровельщиков сходятся на том, что для фиксации стропильных ног лучше использовать оцинкованные ершенные гвозди, длина которых на 5-3 мм превосходит толщину пиломатериалов. Правильно подобранные крепежные элементы – залог качественной и долговременной фиксации каркаса крыши, которой будет не страшны ни механические воздействия, ни ветровая нагрузка.

Видео-инструкция

Узел крепления подкоса к стропильной ноге. Крепеж для 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.

Стропильная система – каркас крыши дома, который несет на себе и равномерно распределяет вес кровельного пирога, порой доходящий до 500 кг/м2. Надежность этого своеобразного остова зависит от трех факторов: точности расчета, исходя из чего подбирается количество и сечение опорных элементов, материал, из которого он изготавливается, а также от правильности технологии крепления. Зная, как правильно крепить стропила, можно существенно увеличить несущую способность каркаса, сделав его более прочным и надежным. Ошибки в монтаже, напротив, приводят к ощутимым потерям прочности и деформациям крыши. В этой статье мы расскажем об основных видах и способах креплений, с помощью которых можно качественно установить стропила своими руками.

Стропильный каркас крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов из дерев или металла, которые придают конструкции форму, уклон, а также равномерно распределяют ее вес между несущими стенами. Его главным компонентом являются стропильные ноги, представляющие собой установленные под углом балки, которые соединяются попарно вдоль ската, образуя в верхней точке своего соединения конек. Существует две основных разновидности стропил:

• Наслонные. Наслонными стропилами называют опорные элементы, которые в конструкции крыши имеют две точки опоры – на коньковый прогон и мауэрлат. Стропильная система такого типа используется в сооружениях, имеющих внутри одну или более несущие стены, на которые можно «наслонить» стропила. Такое крепление стропил позволяет разгрузить их за счет использование дополнительных вертикальных опор.
• Висячие. Висячими называются элементы, которые имеют только одну точку опоры, располагающуюся там, где происходит крепление стропил к стене или мауэрлату. Стропильная система висячего типа испытывает нагрузку не только на изгиб, но и на распирание, поэтому она усиливается горизонтальными компенсирующими элементами (ригелями, затяжками, схватками).

Обратите внимание! В большинстве наиболее популярных стропильных систем осуществляется крепление стропил к мауэрлату. Мауэрлатом называют массивный брус или балку с сечением 150х150 мм или 200х200 мм, укладываемый вдоль несущих стен сооружения, на которые впоследствии будут опираться стропильные ноги. Он смягчает давление на стены дома, а также равномерно распределяет вес кровельного пирога. Прикрепить мауэрлат к верхнему поясу стен можно с помощью анкерных болтов или вмурованных металлических шпилек.

Основные соединительные узлы

Стропильный каркас называют системой, потому что все его элементы тесно взаимосвязаны и зафиксированы, в результате чего конструкция крыши приобретает устойчивую форму, жесткость и высокую несущую способность. Каждый соединительный узел между его частями является уязвимым местом, которое может легко деформироваться под нагрузкой, поэтому все крепления должны выполняться строго по технологии. Опытные мастера выделяют типы соединений в конструкции кровли:

1. Крепление стропил к коньковому брусу. Этот соединительный узел характерен только для наслонных стропильных систем, в которых верхней частью стропильная нога опирается на коньковый прогон, закрепленный на вертикальных стойках. Крепление стропил к нему может выполняться с помощью металлических накладок, гвоздей или скользящих креплений-ползунов.
2. Крепление стропил к мауэрлату. Наиболее важным крепежным узлом стропильного каркаса считается место соединения мауэрлатного бруса со стропильными ногами. Зафиксировать стропила на нем можно с помощью гвоздей, металлических уголков или деревянных брусков.
3. Соединение стропил между собой. Чтобы удлинить стропильные ноги, если длина ската превышает стандартную длину пиломатериалов, их собирают из нескольких элементов, соединенных между собой с помощью гвоздей, клея или металлических накладок.
4. Соединение стропильных ног с вспомогательными опорными элементами. В конструкции стропильного каркаса стропила могут соединяться с затяжкой, ригелем или подкосами для увеличения жесткости, прочности и несущей способности.

Учтите, что любые запилы, выполняемые, чтобы прикрепить стропила к балкам, мауэрлату или другим конструктивным элементам каркаса приводят к уменьшению их прочности, поэтому опытные мастера рекомендуют соединять их между собой с помощью уголков и накладок.

Способы фиксации

Решая вопрос, как крепить стропила к мауэрлату или коньковому прогону, необходимо правильно подобрать крепежную фурнитуру. Современный строительный рынок располагает огромным ассортиментом разнообразных по конструкции и размеру креплений. Главными критериями выбора крепежа являются материал, использованный для изготовления стропила, их сечение, а также вид нагрузки, которому они подвергаются. Существуют следующие способы крепления стропил:

Опытные мастера считают, что наиболее надежным способом фиксации стропил является использование металлических уголков, которые прочно соединяют деревянные элементы между собой, жестко фиксируя угол между ними. Уголок, перекрывающий стык между стропильной ногой и коньковым брусом или мауэрлатом, служит своеобразным распором между ними.

Разновидности креплений

Дерево — природный материал, который в процессе выравнивания влажности и высыхания дает значительную усадку, из-за чего линейный размеры сооружения изменяются. Именно поэтому опытные мастера рекомендуют возводить крышу для брусовых и бревенчатых домов, спустя год после постройки, когда процесс усадки переходит из активной в пассивную фазу. Если зафиксировать деревянные элементы каркаса жестко, то после высыхания крыша дома может деформироваться. Поэтому для соединения стропил используют следующие виды креплений:

Интересно, что существует несколько вариантов комбинаций подвижных и неподвижных соединительных узлов. Наиболее распространёнными являются стропильные системы с одним жестким и двумя скользящими креплениями, которые обеспечивают достаточную подвижность при высокой прочности и жесткости конструкции.

Виды крепежных элементов

Среди опытных кровельщиков не стихают споры, чем эффективнее выполнять крепление стропил к балкам перекрытия и мауэрлату. Однако, в большинстве случаев загвоздка в том, что в данных условиях практичнее использовать – гвозди или саморезы. Оба эти крепежные элемента обладают своими достоинствами и недостатками:

• Гвозди хороши тем, что для их забивания необходим только молоток, который есть в каждом хозяйстве. Однако, некоторые мастера сетуют на то, что забивать их вручную слишком долго. Стоит напомнить, что для фиксации стропил используются специальные зазубренные гвозди, которые надежно сцепляются с древесиной.
• Для сборки стропильного каркаса используют оцинкованные саморезы, которые не боятся коррозии. За счет резьбы они прочно ввинчиваются в толщу древесины, надежно фиксируя элементы между собой. Завинчивать их быстро и удобно с помощью портативного шуруповерта. Минус этого вида крепежа в том, что при демонтаже удалять саморезы из дерева долго и муторно.

Большинство опытных кровельщиков сходятся на том, что для фиксации стропильных ног лучше использовать оцинкованные ершенные гвозди, длина которых на 5-3 мм превосходит толщину пиломатериалов. Правильно подобранные крепежные элементы – залог качественной и долговременной фиксации каркаса крыши, которой будет не страшны ни механические воздействия, ни ветровая нагрузка.

Видео-инструкция

Наслонная стропильная система – конструкция, применяемая при сооружении крыш зданий с промежуточными несущими стенами, опорными столбами или колоннами. Опирается она не только на стены снаружи, но и на внутреннюю центральную опору (в некоторых случаях – на две).

Если говорить про использование, то наслонные стропила – самые распространенные для жилых частных домов, которые, как правило, имеют внутренние стены-перегородки.

Составные элементы наслонной системы: две стропильные ноги, нижние края которых опираются и закрепляются на наружных стенах (мауэрлате), а верхние – на горизонтальном коньковом прогоне. Прогон, в свою очередь, удерживается вертикальными стойками, упертыми в промежуточную стену.

Это классическая схема устройства наслонной системы, подходящая для двухскатной крыши. С односкатной крышей прослеживаются те же правила, но с иной реализацией. Стропила, входящие в стропильную систему, укладывают с опорой на противоположные несущие стены (выходит, что только на две опоры). Внутренняя перегородка здесь не нужна. По сути, ее функцию выполняет более высокая стена.

Для повышения несущей способности стропильной конструкции, в систему внедряют подкосы. Их наличие позволяет увеличить длину перекрываемых пролетов.

Для односкатных крыш возможно применение наслонных стропил без внедрения подкосов при пролетах до 4,5 м. Наличие подкоса увеличивает эту возможную длину до 6 м. Похожая тенденция прослеживается с двухскатными крышами. Двухскатная конструкция с одной промежуточной опорой используется для пролетов до 9 м. Установка подкосов увеличивает максимальную длину пролета до 10 м. А комбинация подкосов со схваткой (горизонтальной балкой, соединяющей пару стропильных ног) – до 14 м.

Существует несколько вариантов реализации наслонных систем, среди которых различают безраспорные и распорные конструкции с дополнительными поддерживающими подкосами, схватками, подстропильными балками.

Рассмотрим основные конструкции наслонных стропил.

Безраспорные стропила без подкосов

Данный вид наслонных стропил не дает распор на внешние стены. Нивелирование распирающих нагрузок происходит, благодаря особому сочетанию креплений. Один край стропилины всегда закрепляют жестко, а второй – на скользящей опоре. Это дает отсутствие распора.

Жесткое крепление может означать, что узел закреплен, но допускается поворот балки в шарнире (одна степень свободы). Также существует жесткое защемление стропильной балки, при котором любые смещения невозможны (нулевая степень свободы).

Больше свободы дает скользящее крепление, которое позволяет стропильной ноге не только поворачиваться, но и смещаться горизонтально (две степени свободы).

Безраспорная конструкция характеризуется тем, что в ней всегда присутствует и жесткое, и скользящее крепление. Благодаря этому, под влиянием нагрузки, стропила изгибаются, не передавая распор на стены.

Варианты закрепления стропильных ног

Низ стропилины закрепляют жестко, верх – свободно (скользящая опора)

Нижний край стропилины крепят жестко к мауэрлату (одна степень свободы), путем врубки зубом. В другом случае применяют запил с фиксацией опорным бруском.

На верхнем конце стропилины делают горизонтальный пропил со скосом. Если врубка невозможна, то край стропильной ноги подшивают снизу обрезком балки и скрепляют с двух сторон монтажными пластинами. Крепление верхнего края стропилины к прогону выполняют по типу скользящей опоры. При этом противоположные стропилины укладывают на конек поочередно, без скреплений между собой. Поэтому двускатную крышу, выполненную по этой схеме можно воспринимать, как две односкатные крыши, прилегающие друг к другу.

Сложность схемы в том, что любая погрешность в реализации конькового узла, превращает безраспорную конструкцию в распорную. Поэтому данный вариант редко используют для двухскатных крыш, чаще – для односкатных.

Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко

Самая распространенная схема для частных домов.

Нижний край стропилины закрепляют к мауэрлату на ползуне (металлической скобе), благодаря чему она может сдвигаться и изгибаться под нагрузкой. Чтобы стропилина не могла “уйти” в боковом направлении, с двух сторон ее фиксируют металлическими уголками или брусками.

Верх стропильных ног закрепляют на шарнире с допуском поворота (одна степень свободы). При этом коньковые узлы наслонных стропил данного типа выполняют так: края стропилин схлестывают между собой и соединяют болтом или гвоздями. Или же стыкуют предварительно срезанные под углом концы, а затем связывают их металлическими или деревянными накладками.

Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко защемляют

Эта схема отличается от предыдущей тем, что соединение стропил в коньковом узле выполняется с жестким защемлением. Стропила скошенными торцами опирают друг в друга, а затем связывают их между собой и коньковым прогоном двумя ригелями-затяжками. Получается узел с защемлением.

Низ стропильных ног соединяют с мауэрлатом свободно, на ползуне.

Данный вариант креплений отличается повышенной несущей способностью, позволяющей применять его в регионах с повышенным уровнем снеговых осадков.

Способы повышения устойчивости безраспорных систем

Все три рассмотренные стропильные системы показывают себя, как устойчивые при неравномерных нагрузках только в случае жесткой фиксации конькового прогона. То есть, когда его концы выводят на фронтоны или подпирают дополнительными накосными стропилами.

Если же коньковый прогон опирается только на стойки, крыша может потерять устойчивость. В рассмотренных втором и третьем вариантах (низ стропильной ноги на ползуне, верх – жестко закреплен) при увеличении нагрузки на один из скатов крыша будет смещаться в сторону увеличившейся нагрузки. Первый вариант сохранит форму, но только при идеально вертикальных стойках (под прогоном).

Чтобы, несмотря на нежесткую фиксацию прогона и неравномерные нагрузки, система стропил наслонная осталась устойчивой, ее дополняют горизонтальной схваткой. Схватка – это балка, обычно с тем же сечением, что и у стропил.

Она скрепляется со стропилами гвоздями или болтами. Пересечение схваток и стоек фиксируется гвоздевым боем. Работу схватки можно охарактеризовать, как аварийную. В случае неравномерной большой нагрузки на скаты, схватка включается в работу и предохраняет систему от перекоса.

Укрепить систему с жестко закрепленным верхом и свободным низом (второй и третий варианты) можно с помощью небольшой трансформации нижнего узла. Стропильные ноги выводят за край стен. При этом само крепление остается скользящим, по типу ползуна.

Еще один вариант повышения устойчивости – жесткое крепление низа стоек, на которых удерживается горизонтальный коньковый прогон. Для этого их врубают в лежень и фиксируют к перекрытиям, например, используя накладки из досок или брусков.

Распорные стропила без подкосов

В этом случае стропила опираются на несущие стены и передают им распор. Поэтому такие системы нельзя применять для домов, стены которых выстроены из газобетона. Газобетонные блоки совершенно не противостоят изгибу и разрушаются при распорных нагрузках. А другие материалы, например, кирпич или бетонные панели, легко выдерживают такие нагрузки и не деформируются.

Распорная система стропил требует наличия жестко закрепленного мауэрлата. Причем, чтобы выдержать распор, прочность стен должна быть высокой. Или же по верху стен должен идти неразрывный железобетонный пояс.

Для распорных стропил используют те же, рассмотренные выше для безраспорных систем, варианты креплений. Но с одним нюансом: все имеющиеся скользящие крепления (ползуны) заменяют на шарнирные с возможностью поворота. Для этого к низу стропилины прибивают опорный брус или делают врубку зубом в мауэрлат. Шарнирное крепление в коньковом узле выполняют, наложив стропила друг на друга и скрепив их гвоздевым боем или болтом.

Распорная конструкция – это нечто среднее между наслонными безраспорными и висячими системами. Коньковый прогон в них еще используется, но он уже не играет значительной роли. Ведь стропила уперты нижними краями в стены, а верхними краями – друг в друга. При просадке стен или прогибе конькового прогона под собственным весом, прогон перестает работать вообще. По своей сути такие стропила становятся висячими.

Для повышения устойчивости системы в нее включается схватка, которая работает на сжатие. Она частично, хоть и в небольшой степени, снимает распор на стены. Для того, чтобы схватка сняла распор полностью, она должна соединить нижние края стропильных ног. Но тогда она станет уже не схваткой, а затяжкой.

Также уменьшает распор установка жестко зафиксированного конькового прогона.

Стропила с подкосами

Такие системы могут устраиваться как по распорным, так и по безраспорным схемам. Их отличие от уже рассмотренных вариантов состоит в наличие третьей опорной части под стропильной ногой – подкоса (подстропильной ноги).

Подкос меняет систему. Стропилина из однопролетной балки превращается в двухпролетную неразрезную. Это позволяет увеличить перекрываемый пролет, вплоть до 14 м. А также – уменьшить сечение стропил.

Подкос соединяют со стропилиной таким образом, чтобы не допустить ее смещения. Делается это следующим образом: подкос заводят под стропило и фиксируют деревянными накладками по бокам и снизу.

Наслонная система с подстропильными балками

Эта конструкция наслонных стропил подходит для построек с двумя продольными несущими стенами или промежуточными поперечными стенами. Стойки в этом случае расположены не под коньком, а под стропилами. Коньковый прогон отсутствует.

Стропильные ноги в схеме опираются на две подстропильные балки (сквозные прогоны), которые, в свою очередь, уложены вдоль скатов крыши и опираются на вертикальные стойки. Стойки закреплены к несущим промежуточным стенам через лежни.

Сквозные прогоны можно и не включать в схему. Тогда стойки придется подводить непосредственно под каждую стропилину и закреплять с затяжкой гвоздевым боем.

Сверху стропильные ноги стыкуют между собой и связывают накладками из металла или дерева с двух сторон.

Отсутствие конькового прогона автоматически означает, что стропильная система образует распор. Чтобы его нейтрализовать в безраспорном варианте системы, ниже сквозных прогонов закрепляют затяжку. При нагрузках она будет растягиваться и устранит нежелательный распор. Для сохранения устойчивости в системе используется схватка, закрепленная в нижней части сторопильных ног. Также от складывания конструкцию уберегут специальные расшивки, которые закрепляют крест-накрест между стойками.

В распорной системе схватку устанавливают выше сквозных прогонов. Тогда схватка под нагрузкой будет сжиматься и, по сути, превратится в ригель.

Установка стоек под стропильными ногами или сквозных прогонов (и отсутствие центральных стоек!) дает возможность использовать наслонные стропила данного типа для устройства просторных мансардных помещений. Другие схемы подходят только для чердачных помещений и мансард с перегородками.

Ключевые моменты монтажа наслонных стропил

Имея на руках рассчитанную схему устройства, можно приступать к монтажу стропильной системы. Установка выполняется в несколько этапов, основные из них такие:

1. По верху наружных стен укладывают мауэрлат – доску или брус. Чтобы предупредить загнивание мауэрлата, между ним и стеной прокладывают гидроизолирующий материал – рубероид, толь и т.п.

2. По верху промежуточной стены укладывают лежень, который необходим для крепления вертикальных стоек.

3. На лежне закрепляют стойки с шагом 3-6м.

4. Сверху, на стойки, устанавливают коньковый прогон.

5. Выставляют стропила с шагом 0,6-1,2 м. Снизу стропильная нога крепится к мауэрлату в соответствии с выбранной схемой креплений (на шарнире или на ползуне). Сверху стропильные ноги либо выкладывают отдельно на коньковый прогон, либо соединяют верхние края между собой, опирая на конек.

6. Если схема предусматривает, стропильные ноги соединяют горизонтальными схватками.

7. Опять же, по требованию схемы, выставляют подкосы, опорные элементы.

Выполняя работы по установке стропил нельзя допускать оплошностей. Следует помнить, что стропильная система – это каркас крыши, который должен выдерживать все возможные нагрузки. Неправильно рассчитанная или смонтированная система может запросто привести к перекосу и даже разрушению всей крыши.

Кровельная система представляет собой часть устройства крыши с наружной стороны, которая поддерживается несущей конструкцией. В ее состав входит обрешетка и стропильная система. Треугольник, лежащий в основе данной системы, должен являться жестким и наиболее экономичным конструктивным элементом, который содержит узлы крепления стропил кровли.

Главные характеристики узлов стропильной системы

Основные узлы крепления стропильной системы кровли показаны на рис. 1. Они подразумевают наличие стропильной ноги (мауэрлата – 1), стропильной ноги (конькового прогона – 2), стойки (затяжки – 3). Конструкция стропильной системы – это основной несущий элемент кровли.

Все узлы крепления кровли должны иметь достаточную прочность, это должно исключать значительную степень риска, связанного с обрушением кровли. Последствия допущенной ошибки при соединении элементов могут оказаться самыми непредсказуемыми.

Рисунок 1. Основные узлы крепления стропильной системы кровли: 1 – мауэрлат, 2 – коньковый прогон, 3 – затяжки.

Вначале производят установку стропил на мауэрлате при наличии у строения кирпичных стен. Аналогичные узлы предусматриваются и для блоков из бетона, тогда необходимо создать железобетонный пояс жесткости, а в его конструкцию обязательно вставить шпильки. Их расположение должно быть на расстоянии от 1 до 1,5 м друг от друга, а их диаметр должен составлять более 14 мм. Верх шпилек должен быть оснащен специальной резьбой.

Мауэрлат просверливают, делая отверстия, которые необходимы для крепления элементов на нем. Каждое из отверстий должно иметь размер, совпадающий с диаметром шпильки, а его шаг должен соответствовать расстоянию между шпильками. На каждый выступающий конец шпильки надевают гайку и затягивают ее, за счет чего и обеспечивается прочность соединения мауэрлата и стены. Соединять стропила с мауэрлатом следует так, чтобы не произошло ослабление их несущей способности.

Описание основных крепежных элементов для монтажа стропильной системы

Если в процессе строительства дома было использовано оцилиндрованное бревно либо брус, то создавать армопояс не обязательно. производят на верхнем брусе либо на бревне стенки. С данной целью соединения мауэрлата со стропилами применяют разные способы врубок (врезок).

Каким крепежом крепят металлические стропила:

1. Пластинами.
2. Крепежными элементами LK.
3. Уголками.
4. Кронштейнами WВ.
5. Саморезами.
6. Разновидностями уголка КР.
7. Стяжками из проволоки.
8. Монтажной лентой перфорированной ТМ.
9. Болтами с гайками.
10. Кронштейнами WВ.

Если при соединении стропил с мауэрлатом применяют кронштейны, то их врезку на стропилах не производят, что способствует укреплению несущей способности. Обычно производят металлические кронштейны, а металл является оцинкованным и имеет размер толщины в 0.2 см. Кронштейны укрепляют гвоздями, анкерными болтами или шурупами.

Применять крепежный элемент LK можно, создавая узлы крепления не только стропил с мауэрлатом, но и других различных элементов, составляющих конструкции кровли. Крепежный элемент LK укрепляется к древесине, как и кронштейны, при этом исключение будет составлять использование анкерных видов болтов.

Монтажная перфорированная лента позволяет усилить соединительные узлы при возведении кровельных систем. Ее применяют не только с целью создания более прочных узлов, но и для укрепления элементов для дополнительного применения с целью придания жесткости либо прочности системе в целом. Крепят перфорированную монтажную ленту шурупами или гвоздями, поэтому используется она с целью усиления конструкции системы стропил любой кровли, целостность которой не будет нарушаться.

С использованием уголков КР и их различных модификаций узлы крепления усиливают, чтобы они могли эффективно участвовать при соединении мауэрлата и стропил. Обеспечение соответствующей прочности узлам кровли допустимо при использовании уголков, что позволяет повысить несущие характеристики кровельной конструкции.

Использование соединительных элементов из металла не связано с врезкой уголков в систему кровли. Это не будет являться причиной понижения несущей способности кровельной системы. Применять уголки для соединения можно с применением шурупов либо гвоздей, выступы которых напоминают ерша.

Как соединяют узлы в коньковой части?

Существует три основных типа крепления в коньковых частях кровельной системы:

1. Соединение встык.
2. Крепление на основе конькового прогона.
3. Коньковый стык внахлест.

С целью крепления первым способом обрезают коньковую часть с верхнего края под углом, который является одинаковым с углом ската крыши. Затем его упирают в необходимое стропило, которое должно быть тоже обрезано под углом, но с противоположной стороны кровли. Для обрезки углов иногда используют специальный шаблон.

Гвозди для соединения стропил под коньком должны быть размером 150 мм и больше, их понадобится две штуки. Каждый гвоздь забивается в стропила в их верхней части под соответствующим углом. Острый конец прибитого гвоздя обычно входит в срез стропила с противоположных сторон. Укрепления конькового стыка можно добиться путем наложения на него пластины из металла сбоку либо деревянной накладки так, чтобы достаточно было притянуть ее с помощью болтов либо гвоздей.

Соединение вторым способом, то есть через коньковый прогон, связано с укреплением стропил на коньковом брусе. Прогон представляет собой одну из дополнительных опорных балок или брусов, который является подпоркой стропил. Он располагается параллельно коньку или мауэрлату. Способ отличается от предыдущего тем, что между стропилами, которые спилены под углом, укладывается коньковая балка, что является трудоемким процессом, поэтому данный способ используется реже.

Более распространен способ, который схож с первым, но отличается он тем, что крепление производится внахлест, а метод стыка не применяется. Стропила должны при этом соприкасаться торцами, а не боковыми поверхностями. Стянуть стропила следует болтом или шпилькой, гвоздями. Это соединение применяется многими мастерами на практике.

В целом устанавливать стропила на мауэрлате можно путем создания конструкций кровельных стропильных систем, которые являются распорными либо безраспорными. Это определяет выбор соответствующего способа соединения мауэрлата и стропил, которые можно аналогично укрепить к коньку.

Основные недочеты при монтаже узлов крепления стропильной системы

Проблема выбора способа крепления стропильной системы к конструкции строения является очень важной при создании узлов крепления. Зачастую при создании узлов мауэрлат служит опорой для стропил. Крепление мауэрлатного бруса осуществляется “намертво” с помощью анкерных болтов к армированному поясу жесткости.

Возможным недочетом является незаанкерованный пояс жесткости, что может привести к опрокидыванию мауэрлатного бруса и нарушению устойчивости кровельной стропильной системы. Происходит расшатывание крыши, а кровля при этом сползает. Из-за ошибочного размещения анкерных болтов или неправильно выполненных отверстий крепление является уже неэффективным.

Если гайки навинчивают с перетягом на болты, то узел крепления становится непрочным и подвергается скорому разрушению. Для создания узла крепления при этом иногда применяется проволочная скрутка.

При строительстве стропильной системы следует соблюдать безопасность соединений.

Например, если стропильная конструкция совмещается с перекрытием без учета несущей способности перекрытия чердака, то это является наиболее опасным моментом, который может повлечь разрушение постройки.

Если затяжку меняют на сборную железобетонную балку перекрытия, предназначенную на изгиб, то использование сборных железобетонных балок должно быть эффективным за счет их жесткого закрепления в армированном поясе жесткости перекрытия, который устроен с использованием арматурного каркаса. Его ось должна идти в одном направлении с действующими силами.

Вместе с тем наличие недочетов в процессе создания стропильной системы, которая является несущей деревянной конструкцией перекрытия, зачастую возникает по причине недопонимания функций, выполняемых затяжкой и ригелем во всей кровельной системе. Затяжка отличается от ригеля тем, что она представляет собой продольную, а ригель – поперечную балку.

Строительство стропильной системы связано с созданием распорной системы, работающей по принципу расхождения внизу плоскостей, что происходит под влиянием не только их собственного веса, но и нагрузки, которая приходится на линию пересечения плоскостей, чему должна препятствовать поперечная балка, то есть затяжка.

Приступая к устройству крыши, следует выяснить все моменты, связанные с допущением определенных ошибок, возникающих при выполнении работ по устройству стропильной системы. Устройство кровли дома связано с возможными трудностями и недочетами, не позволяющими достичь поставленной цели.

Можно ли выделить какую-то главную деталь в кровле? Вряд ли это получится, так как здесь каждый элемент выполняет свою функцию. Например, стропила – это часть крыши, имеющей скаты, которую можно назвать каркасом. Именно на них будет укладываться кровельный материал, будут крепиться другие элементы. Именно от того, как собрана и установлена стропильная система, будет зависеть и итоговая форма кровли. Но если работы по созданию крыши выполняются самостоятельно, то как крепить стропила? На самом деле, это достаточно сложный этап работ, от которого будет зависеть и прочность, и надежность, и даже геометрическая правильность крыши.

Стропильная система – это каркас крыши со скатами, собранный из непосредственно самих стропильных ног, а также мауэрлата и конькового бруса. Мауэрлат – это опорный брус, который располагается по периметру верхней части стен дома, а коньковый брус устанавливается непосредственно в верхней части кровли в том месте, где происходит соединение двух противоположных стропильных ног под углом.

Проектирование стропильной системы – важная задача, во время которой приходится правильно рассчитывать ветровую и снеговую нагрузки, которые будут приходиться на кровлю, а также учитывать и другие параметры. Первые показатели будут зависеть от того, в каком климатическом регионе будет находиться строящийся объект. Далее на основе полученных данных производится расчет толщины непосредственно стен дома (несущих), а также выбирается качество и тип материала для самой кровли, высчитывается угол наклона ее скатов и другие моменты.

Внимание! Недочеты и ошибки, допущенные при проектировании, могут негативно сказаться на качестве кровли. В ряде случаев они могут привести к быстрому обрушению или разрушению крыши.

В конструкцию стропильной системы могут входить сами стропила, стяжки, которые будут располагаться между ними, прогоны, дополнительные опоры – так называемые подстропильные ноги – и прочие элементы. Собранная стропильная система опирается обычно на тот самый мауэрлат либо на балки перекрытия. Мауэрлат помогает равномерно распределять нагрузку по всему периметру стен. В этом главное отличие данного способа крепления. Если крепить стропильную систему на балки перекрытий, то есть без установки мауэрлата, то основная нагрузка будет приходиться на точки крепления, а не распределяться равномерно по всем стенам.

На заметку! Последний случай – не вариант, если стены сделаны из кирпича, который начнет разрушаться со временем в местах, испытывающих максимальную нагрузку. А вот для деревянного сруба такой способ вполне подойдет.

Таблица. Зависимость сечения стропильных ног от их длины и шага.

Шаг, см / Длина, см	300	350	400	450	500	550	600
60	4х15	4х17,5	5х15	5х15	5х17,5	5х20	5х20
90	5х15	5х17,5	5х20	7,5х17,5	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20
110	7,5х12,5	7,5х15	7,5х17,5	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20	10х20
140	7,5х15	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20	7,5х20	10х20	10х20
175	10х15	7,5х20	7,5х20	10х20	10х20	10х25	10х25
215	10х15	10х17,5	10х20	10х20	10х25	10х25	—

6 способов правильного крепления стропил к коньковому брусу

Узел крепления конька и стропил — одна из ключевых частей наслонной стропильной системы. Нижний край стропильных ног в такой системе опирается на мауэрлат или прямо на стену, а верхний — на коньковый прогон. Именно конек связывает стропильную систему в единое целое, придает ей большую, чем у висячей конструкции, жесткость, делает устойчивой. Поэтому очень важно, чтобы крепление стропил к коньковому брусу и их сращение друг с другом было правильным. Иначе прочность всей стропильной системы окажется под угрозой.

Как это часто бывает в строительстве, крепление конькового бруса к стропилам можно выполнить не одним, а сразу несколькими способами. Причем у каждого метода есть особенности, а у некоторых — еще и довольно узкая сфера применения. В статье мы подробно рассмотрим все основные способы крепления стропил к коньку и расскажем об их преимуществах и недостатках, чтобы вы смогли выбрать тот метод, который будет оптимальным в вашем случае. Но, для начала, остановимся на крепеже, который используют для монтажа стропильных ног.

Крепление стропил к коньковому прогону выполняется с помощью трех видов крепежей: крепежные метизы, деревянные соединительные элементы и металлические крепежные детали.

Крепежные метизы

Крепежные метизы — это все, что вбивается или ввинчивается непосредственно в дерево. Чтобы соединить стропила с коньковым брусом используют:

1. Ершенные гвозди длиной 150-200 мм. Самый старый и простой тип крепления, который применяют при возведении практически каждой стропильной системы.
2. Кровельные скобы — П-образный крепеж с заостренными плечами длиной 60 мм, который изготавливают из проволоки или прута диаметром 8-12 мм. Очень надежный и простой тип крепежа.
3. Саморезы и шурупы для крепления металлических соединительных элементов. Заменять длинными саморезами ершенные гвозди нежелательно, поскольку такой узел менее надежен.
4. Болты для сквозных креплений. Болты М16 нужны для создания шарнирного соединения стропил, болты М10 или М12 — для установки соединительных элементов, в основном, деревянных.

Металлические зубчатые пластины (МЗП), которые часто используют для соединения висячих стропильных ног, для крепления стропил на конек стропильной системы не подходят. Для их монтажа нужен специальный пресс, который создаст усилие, достаточное для того, чтобы все шипы пластины плотно зашли в дерево. Создать такое усилие просто молотком невозможно, поднять пресс к коньку — тоже.

Деревянные соединительные элементы

К этой категории относятся:

1. Косынки — треугольные накладки, которые по форме повторяют узел крепления конька и стропил.
2. Ригели — деревянные доски-накладки, у которых края подрезаны на угол, равный наклону стропил.
3. Нагели — деревянный крепежный элемент, работающий на сдвиг. Деревянные нагели в строительстве сейчас практически не используют, за исключением устройства срубов по традиционной технологии.

Деревянные накладки, как и вся стропильная система, «дышат» — меняют свои размеры при изменении влажности. Поэтому для домов из бруса лучше, когда стропильная система с коньковым прогоном связана именно с помощью подвижных деревянных накладок, а не закреплена металлическими пластинами.

Металлические крепежные детали

Для строительства стропильных систем современных домов практически всегда применяют крепежи из металла. Они прочны, долговечны, выдерживают очень большую нагрузку и менее трудоемкие в использовании, по сравнению с традиционными видами крепежных элементов.

Крепление конькового прогона и стропил к нему выполняют с помощью таких металлических деталей:

1. Усиленные уголки для дерева. Металлический уголок с перфорированием, по центру усиленный продавленным ребром жесткости. Все способы крепления стропил к коньковому брусу без вырубки требуют использование таких уголков.
2. Перфорированные металлические пластины. Нужны для крепления стропил в месте стыка, заменяют собой деревянные накладки.
3. LK-крепления. Металлический ассиметричный уголок со сдвинутыми плечами, форма которого напоминает цифру 4. Используется для крепления стропил к коньковому брусу без вырубки. Устанавливаются сбоку, а не сверху прогона.

Как правило, металлический крепеж делают из оцинкованной стали. Но для большей надежности ставят пассивированные соединительные элементы, поскольку они лучше защищены от коррозии.

Вырубка — это запилы на стропилах, глубиной в четверть или треть доски и шириной в половину ширины коньковой балки. Они повторяют форму бруса конька и нужны для предотвращения продольного скольжения стропильных ног по коньковому прогону.

По традиционной технологии крепление стропил к коньку всегда выполняется с вырубкой. Кроме надежной фиксации стропильных ног на коньковом брусе, благодаря запилу стропила опираются на конек не по линии ребра, а прилегают к нему по всей ширине. Следовательно, и нагрузка распределяется не по тонкой линии, а по куда большей площади.

Соединение стропил с коньком с вырубкой

Теперь о том, как запилить конек на крыше. Важно понимать, что вырубку делают только на стропилах. Коньковый прогон ни в коем случае нельзя ослаблять запилами. Вырубку на стропильных ногах обычно делают на земле по заготовленному шаблону.

Шаблон вырубки изготавливают из короткого отреза той же доски, что используется для стропил. Отрезок прикладывают к торцу конькового прогона, и выставляют так же, как будут установлены стропила: под тем же углом, на той же глубине запила. Карандашом на доске размечают контуры конькового бруса и делают по этой линии вырез. Затем доску с вырубкой снова прикладывают к коньку, чтобы убедиться, что запил плотно прилегает к прогону, а наклон такой же, как должен быть у стропил. Если все правильно, то шаблон готов.

Несмотря на сложности, связанные с выполнением запила, к этому способу крепления стропил к коньковому прогону прибегают все еще довольно часто. Хотя, в основном, это связано с кровельными традициями — сейчас есть альтернативные методы фиксации стропильных ног. Причем эти методы часто даже более надежные: вырубка уменьшает ширину доски, что закономерно снижает ее прочность, а любой способ крепления, когда запил не нужен, лишен этого недостатка. Например, установка коньковой доски и крепление стропильных ног с помощью металлических уголков и пластин позволяет надежно зафиксировать соединение без ослабления стропил вырубкой.

Но учитывайте, что при строительстве домов из оцилиндрованного бревна, сделать стропильную систему без запилов, скорее всего, не получится. На круглом коньке хорошо закрепить стропильные доски с помощью только металлического крепежа сложно.

Для круглых коньков срубов почти всегда делают вырубку

Если вы решили отказаться от вырубки, при креплении стропил к коньку следуйте правилам:

1. Стропильные ноги должны быть и соединены друг с другом, и закреплены к брусу конька. Исключение одно: шарнирное крепление стропил.
2. Дерево для стропильной системы должно быть хорошо высушено, иначе при жестких креплениях стропила может повести.
3. Стропила должны опираться на коньковый брус, а не висеть на саморезах или гвоздях и креплениях.

Последнее правило должно соблюдаться при любом способе крепления. Даже если стропила соединены металлическими планками на шарнире, они все равно должны лежать на коньковом брусе, передавая на него нагрузку.

В отличие от висячих стропил, наслонные можно крепить и встык, и внахлест.

Крепление встык считается более надежным, поскольку стропила торцами опираются друг на друга и нагрузка на сжатие передается на всю доску. Но выполнить его сложнее: нужно точно подрезать стропильные ноги, чтобы их торцы плотно соприкасались по всей площади. Этот способ крепления стропил оптимален для домов из кирпича, газоблока, ракушняка и других подобных материалов.

У крепления внахлест тоже есть свои преимущества. Не нужно подгонять стропила друг к другу, что облегчает монтаж стропильных ног. Кроме того, крепление стропил к коньковому прогону внахлест — подвижное, а не жесткое. Поэтому этот метод хорошо подходит для домов из бруса или оцилиндрованного бревна — для них жестко закрепленная стропильная система противопоказана. Но нужно учитывать, что нагрузка на крепления стропильных ног при их соединении внахлест увеличивается. И для фронтонов такое решение не подходит: если стропила установлены со сдвигом, то необходимо набивать еще брус, чтобы получить ровную плоскость для обшивки фронтона или для установки ветровой доски.

Если упростить, то крепление стропил внахлест — хороший выбор, если дом деревянный или монтировать стропильную систему вы будете сами. Во всех остальных случаях лучше крепить стропила встык.

Закрепить стропила на коньковой балке можно как минимум шестью способами. И хотя металлические пластины и уголки в последние годы используют все чаще, начнем с традиционного метода — крепления гвоздями и скобами. 

Крепление стропил к коньку гвоздями и скобами

Этот способ крепления «работает» только в сочетании с врубкой при монтаже встык. Это значит, что перед тем, как крепить стропила к коньковому прогону, их надо подогнать друг к другу. Для этого уже запиленные по шаблону стропильные ноги устанавливают внахлест и выравнивают по уровню до нужных углов наклона. Затем стропила скрепляют струбциной, намечают карандашом строго вертикальную линию будущего стыка, и по ней разрезают доски пилой. После этого стропила устанавливают на место и получают идеальную линию стыка, по которой доски плотно прилегают друг к другу.

Дальше все просто:

1. В верхнюю плоскость каждой стропильной ноги наискось вбивают кровельный гвоздь так, чтобы он зашел в торец соседнего стропила. Гвозди должны как бы перекреститься внутри досок.
2. Коньковая балка стропильной системы соединяется с обеими стропильными ногами кровельными скобами.

Гвоздевое соединение простое и надежное, если сделано правильно. Вот только при таком способе крепления очень многое может пойти не так. Например, ровно вбить в торец доски гвоздь, длинной 150-200 мм не так просто. А если его перекосит, узел уже будет не таким надежным. Еще неаккуратный удар может привести к растрескиванию древесины, причем не сразу, а спустя месяцы и годы, когда заметить это уже будет сложно. Поэтому гвоздевое крепление стропил к коньковому брусу — вариант, который для стропильных систем современных домов почти не используют.

Монтаж стропил с накладкой

Деревянная накладка из ригеля или косынки — еще один классический способ, как закрепить коньковый брус и стропила в один конструктивный узел. Накладки всегда устанавливают с обеих сторон стропил и соединяют либо длинными саморезами, либо болтами. Запилы при этом не делают. Второй вариант надежнее, поскольку, во-первых, болт намного толще самореза, а, во-вторых, при большой нагрузке шуруп может вырвать из дерева, в то время как срыв болтового соединения в условиях бытовых нагрузок принципе невозможен.

Обычно каждую пару стропил укрепляют только накладкой сверху. Ригель соединяет концы стропил и прилегает к коньковому брусу, опираясь на него. К коньку конструкцию крепят любым удобным способом: уголками, кронштейнами, скобами.

Но есть и усиленный вариант. В этом случае одной парой накладок стропила скрепляют сверху конькового прогона, а вторую устанавливают сразу под брусом, как бы зажимая его. Такой узел позволяет обойтись даже без жесткого крепления стропил к коньковому брусу. Главное, чтобы и верхние, и нижние накладки плотно прилегали к прогону.

Метод крепления с накладками очень надежен. Но он довольно трудоемок и требует повышенного расхода пиломатериалов. Поэтому деревянные накладки используют, в основном, при монтаже стропильных систем домов из дерева, для крыш большой площади или при возведении здания с пологой кровлей в регионе с большой снеговой нагрузкой.

Крепление стальными уголками и пластинами

Это не один метод фиксации стропил, а сразу несколько. Все эти способы крепления конькового бруса к стропильным ногам объединяет только одно: использование металлических соединительных элементов.

Чаще всего стропила к брусу крепят металлическими уголками, а между собой — перфорированной пластиной. Такое соединение получается очень надежным и элементарным в монтаже — даже новичок вряд ли допустит ошибку. И пластины, и уголки устанавливают с обеих сторон стропильных ног, что еще сильнее повышает прочность узла крепления конька и стропил.

Вместо уголков для крепления стропил к коньковому прогону можно использовать LK-кронштейны. Их верхнее плечо привинчивают к широкой стороне доски, нижнее — к коньковому брусу. Установленные с обеих сторон стропил, LK-крепления не только соединяют стропильные ноги с коньком, но и мешают их продольному сдвигу. При этом если уголок крепится прямо под пластиной, LK-крепления устанавливаются чуть дальше, что снижает вероятность растрескивания стропил.

Намного реже для крепления стропил между собой используют не пластину, а перфорированную металлическую ленту. Ее крепят по верхней плоскости стропил в шахматном порядке, захватывая 20-25 см верха каждой доски. Поскольку при таком соединении саморезы ввинчиваются в доску с торца, лента надежнее пластины стягивает стропила вместе. Но лента скрепляет только стропила, с коньковым брусом их обязательно соединяют уголками или LK-кронштейнами. Поскольку особых преимуществ у перфорированных лент перед пластинами нет, а ставить их сложнее, чаще всего, выбор делают не в их пользу.

Если стропила и коньковый прогон соединяются любой комбинацией металлических крепежных элементов, вырубки обычно не делают.

Соединение врубкой вполдерева

По своей сути этот вид соединения напоминает крепление стропил внахлест. Только вместо полной ширины «нахлестывается» только половина: в стропилах делают выборку так, чтобы при их соединении доски были в одной плоскости. Скрепляются стропильные ноги болтами или несколькими гвоздями.

Крепление врубкой вполдерева — одно из самых трудоемких. Поэтому такое соединение стропил используют, в основном, при строительстве срубов по традиционной технологии. Только болт в этом случае заменяют деревянным нагелем.

Примыкание стропил к коньковому брусу

Очень редкий в России способ монтажа стропил. Зато он очень распространен в США и Канаде, откуда и пришел к нам вместе с технологией быстровозводимых домов из SIP-панелей. При таком методе крепления стропила не опираются на прогон, а упираются в него. Это принципиально меняет схему распределения нагрузок в коньковом узле кровли, поэтому при монтаже стропил примыканием нужно очень точно следовать проектным чертежам.

При примыкании стропил к коньковому брусу их обычно крепят сразу в трех плоскостях:

• устанавливают стропила на кронштейны или на LK-крепления;
• соединяют стропильные ноги металлической перфорированной полосой по верхней плоскости досок или 2-3 длинными гвоздями, забивая их наискось так, чтобы они зашли глубоко в коньковый брус;
• по бокам от стропил с обеих сторон конька устанавливают доски того же сечения, что и стропильные ноги.

Для крыш небольшой площади можно ограничиться только двумя крепежами: кронштейнами и досками-фиксаторами. Соединять стропила гвоздями или полосой в этом случае не нужно.

Учитывая сложность монтажа и неясные преимущества метода перед стандартными способами крепления стропил, его практически не применяют для строительства домов по индивидуальному проекту. Но в готовых проектах такая стропильная система встречается.

Шарнирный узел крепления стропил к коньку

Срубы и дома из бруса после возведения дают усадку. Даже если она равномерная, угол наклона стропил может немного измениться. А если скаты крыши разной длины или стены дома усаживаются неодинаково, это изменение может быть очень значительным. Поэтому жесткое крепление стропил в деревянных домах недопустимо: в лучшем случае после усадки такое соединение ослабнет, в худшем — стропильные доски могут выгнуться и растрескаться, что приведет к необходимости срочного капитального ремонта крыши. Поэтому в домах из бруса или оцилиндрованного бревна узел крепления стропил к коньку делают подвижным — шарнирным.

В качестве шарнира в таких соединениях всегда выступает болт М16 или шпилька, зафиксированная гайками с двух сторон. В этом случае при изменении наклона стропильных досок они просто поворачиваются вокруг болта без появления микротрещин или других дефектов.

Шарнирное соединение делают двумя способами: с помощью удлинения стропил металлическими пластинами или простым монтажом стропильных досок внахлест.

При использовании пластин, перед тем как крепить диагональные стропила к коньковому брусу, их подрезают так, чтобы в нижней точке торца был небольшой зазор — 5-10 мм. Край доски обычно срезают под 90°, поэтому при установке стропил получается выемка треугольной формы. Но допустим и вертикальный срез, хотя в этом случае зазор делают шире — минимум 20 мм. Дальше на стропила устанавливают металлические пластины с двух сторон и закрепляют их 1-2 болтовыми соединениями и шурупами. Пластины должны выступать за стропила и перекрещиваться примерно над средней линией конька. В этом месте их соединяют болтом-шарниром.

Дальше есть два варианта, как крепить коньковый брус к стропилам с подвижным соединением. Первый — это обычная врубка, как на фото:

Второй способ — это подвешивание стропил на уголке. При таком креплении болтом-шарниром пластины соединяют не только друг с другом, но и еще с уголком, который, в свою очередь, привинчивают к коньковому брусу:

Этот метод дает большую свободу соединению, но используют его, в основном, для небольших домов и бань. Слишком большую нагрузку стальной уголок может просто не выдержать.

Иногда стропильные ноги вообще не крепят к коньковому брусу. Но тогда они должны плотно опираться на конек. Причем не только сразу после постройки дома, но и после его усадки.

При укладке стропил внахлест и креплении их болтом также получается шарнирное соединение:

Как и пластинчатый шарнир, соединенные внахлест болтом стропила либо фиксируют на коньке вырубками, либо подвешивают на уголках. Все подвижные виды соединений хорошо показаны на рисунке:

Способ крепления вполдерева тоже относят к шарнирному типу соединений, но, кроме трудоемкости, у него есть еще один существенный недостаток — относительно небольшая свобода соединения. Если уклон скатов измениться значительно, стропильные ноги будут сдавливаться, что может привести к деформации досок и трещинам.

В статье подробно рассказано, как правильно крепить стропила к коньку, начиная от обзора видов крепежа до подробного описания каждого способа крепления. Крепить стропильные ноги к коньку можно:

1. С вырубкой — традиционный способ, и без нее — более простой метод монтажа, который стал возможен благодаря современному металлическому крепежу.
2. Встык — более надежный, но и более сложный метод крепления, который подходит для домов из газоблока, кирпича, бетона, или внахлест — более простой метод, который хорош для срубов и домов из бруса.
3. Гвоздями и скобами — устаревший метод, который менее надежен, чем другие способы крепления.
4. С помощью деревянных накладок, которые надежно связывают стропила и коньковую балку в один узел.
5. С помощью металлических крепежных элементов — оптимальный на сегодня метод крепления, который обеспечивает прочное соединение и очень прост в реализации.
6. Вполдерева — очень трудоемкий способ, который обычно используют при монтаже стропильной системы по традиционной технологии.
7. Примыканием к коньковому брусу — метод крепления родом из Северной Америки. Редко используется, поскольку у него нет особых преимуществ перед стандартными способами монтажа стропил, а сложность работ — высокая.
8. На шарнирах — не один, а сразу несколько методов соединения стропил, которые объединяет одно: подвижное крепление, которое выдерживает изменение уклона крыши во время усадки сруба или дома из бруса.

Все перечисленные методы крепления надежны и проверены. Поэтому для обычного дома, который строится на юге и в средней полосе России, рекомендуем выбирать метод крепления стропил к коньковому прогону исходя из критерия простоты монтажа. В большинстве случаев, это соединение стропил перфорированной пластиной, а стропильных ног и конька — металлическими уголками. Для деревянных домов нужны шарнирные соединения, а для зданий в северных регионах с большой снеговой нагрузкой — усиленные методы крепления стропильных ног, которые способны выдержать сотни килограмм снеговой нагрузки.

Моделирование разрезных и неразрезных балок

Изгибающие моменты во второстепенных балках появились над опорами, что характерно для неразрезных элементов. Шарниры из плоскости балок в схеме остались по тем же причинам, о которых я писал выше, что привело к разумному отсутствию изгибающих моментов из плоскости. Однако в нашей новой схеме появились новые моменты – крутящие в балках:

Связаны они с неравномерной загрузкой крайней балки Нагрузка на нее предается с одной стороны, а жесткое примыкания ведет к повороту сечения, который ограничен на колонне. Получается, что теперь колонна подвергается действию момента из плоскости, посмотрим в расчет:

Действительно, моменты в колоннах появились, что также неприемлемо, если вспомнить работу реальной конструкции. Модель необходимо доработать, сохранив при этом неразрезную работу конструкции. Рассмотрю два способа (хотя можно найти и больше):

1 . Расшивка узлов

В этом методе программа Лира 10.6 позволяет расшить конструкции в узле крепления балки второстепенной и главной, при этом, наложив вручную связь по заданным направлениям. Операция называется «Создание групп объединения перемещений».

Для разрыва соединений необходимо выделить элементы, которые подвергаются дальнейшему разъединению, а также узлы, в которых происходит расшивка. В этом узле после выполнения операций появится два узла (в одной координате), которые будут объединены по заданным направлениям (x,y,z).Сложность метода заключается в выделении балок и узлов в сложных схемах.

Результат работы привожу в эпюрах:

Появляются только те моменты, которые мы встречаем в реальных схемах.

2. Создание двух узловых конечных элементов упругой связи

Устранить недостаток первого метода (выделение элементов в сложных схемах) можно с помощью двухузловых конечных элементов упругой связи. Элементы можно копировать, а значит можно быстро размножать такие соединения по схеме. Для использования такого метода в схеме необходимо сперва сместить плоскость балок, и заполнить расстояние между узлами двухузловым конечным элементом упругой связи (КЭ55).

Жесткость таким элементам присваивается значительная, физически означающая смятие узла (поскольку жесткость упругой связи – это отношение силы на деформацию, при весьма малой деформации значение жесткости будет стремиться к бесконечности). Длина элементов упругой связи особой роли не играет, поскольку жесткость от длины не зависит. Закреплять направления необходимо ориентируясь на локальные оси элементов упругих связей, освобождая повороты из плоскости изгиба второстепенных балок, а так же кручение. Получим результаты:

Усилие момента из плоскости балок возникло из-за применения связи конечной жесткости, а не абсолютной как в первом случае, однако оно пренебрежимо мало, в сравнении с изгибающим моментом в плоскости изгиба. Метод можно считать приемлемым. У метода есть недостаток, например, при построении многоэтажной балочной клетки будет не просто учесть работу колонны выше уровня клетки. В таком случае можно попробовать балки «не довести» до колонн.

В результате можно сказать, что оба момента в схеме обеспечили реальную работу конструкции с неразрезными прогонами. Методы можно комбинировать в одной схеме, учитывая особенности работы обоих методов.

Соединение балок с ригелями

Тим Хили Сдвоенная двухсекционная балка или балка, прикрепленная к ригелю настила, как показано здесь, создает точечную нагрузку, которая может вызвать вращение ригеля наружу и прогиб. Даже если балка подвешена непосредственно к балке обода, при высоких нагрузках возможно продольное изгибание при кручении. Прежде чем рассматривать эту деталь подключения, проконсультируйтесь со своим инспектором или инженером.

Разница между балкой и балкой не всегда очевидна и в некоторой степени зависит от типа конструкции.Например, в строительстве деревянных каркасов термины часто меняются местами, но в мостостроении они имеют очень разные значения. В деревянном строительстве мы часто думаем о балке как о элементе, который воспринимает несколько больших точечных нагрузок (например, балочная ферма), в отличие от балки, воспринимающей меньшие нагрузки (балка перекрытия). Однако для целей этой статьи мы можем предположить, что термины взаимозаменяемы.

Ни в IRC, ни в DCA 06 нет подробных указаний по поводу балок, но они часто используются в конструкции палубы и крыльца.Например, чтобы обеспечить лучший дренаж, многие строители настила обрамляют полы крыльца так, чтобы настил T&G мог проходить перпендикулярно дому. Обычно это означает, что балки подвешиваются к двойному каркасу или балкам, а не к перекладине и противоположной балке, так что они параллельны стене. Однако технически IRC не разрешает подвешивать балки, поддерживающие балки настила, к балкам настила или балкам обода (см. IRC 2012, R507.2.2). В какой момент балка создает достаточную точечную нагрузку, чтобы это стало проблемой, и чиновник вашего кодекса лишил ее права прикрепления к журналу палубы?

Расчетные нагрузки на ригели настила от балок обычно составляют около пары сотен фунтов, но расчетная нагрузка от балки легко может достигать тысяч фунтов.Хотя подрядчику может показаться интуитивно понятным увеличение размера подвески для балки, это может быть не настолько очевидным, что значительное увеличение точечной нагрузки на регистр может вызвать сбой в регистре; отсюда и положения предметного кода. В случае с настилом некоторые инспекторы могут разрешить подрядчику подвешивать сдвоенные балки непосредственно к балке обода, не требуя печати инженера, но по мере увеличения нагрузки инспектор может усомниться в адекватности соединения с балкой обода. . Для больших настилов и больших нагрузок может потребоваться проектирование опоры ригеля и балки.

Проблема проектирования

С более общей инженерной точки зрения, основная проблема при прикреплении балки или балки к ригелю или балке обода — это возможность бокового продольного изгиба при кручении. Здесь длинная тонкая балка с небольшой боковой поддержкой или без нее скручивается под нагрузкой, иногда под собственным весом. Вращение балки на самом деле довольно распространено в стальных каркасах, изготовленных методом холодной штамповки, и в некоторой степени распространено в горячекатаной стали. Фактически, наша фирма однажды расследовала случай, когда этот режим отказа произошел в большом масштабе во время строительства стальной коробчатой ​​балки для моста.

Мы не всегда думаем о вращении балки как о возможном отказе в деревянном строительстве. Деревянный каркас относительно жесткий вдоль своей длинной оси, хотя любой подрядчик, который их установил, знает, что длинные двутавровые балки очень нестабильны до установки обшивки пола из-за их тенденции откатываться наружу.

Точно так же балка обода — длинная, высокая и узкая однослойная балка LSL размером 1 1/4 на 14 дюймов — с заметной точечной нагрузкой также будет склонна к вращению.Но инспекторы и инженеры редко подвергают сомнению этот режим отказа, предположительно потому, что верхняя и нижняя пластины, между которыми он зажат, помогают закрепить балку.

Тип балки обода — размерная или спроектированная — также является проблемой. Если проектируют балку обода, как это часто бывает в наши дни, я всегда звоню производителю и спрашиваю его рекомендации. Я заметил, например, что некоторые производители пиломатериалов устанавливают блокировку ребер жесткости, когда балки параллельны балкам обода, независимо от крепления к настилу.

Нет предписания решения

В случае настила некоторые инспекторы могут просто потребовать более строгого графика крепления ригелей, когда нагрузки на фермы минимальны, например, когда балки были сдвинуты вдвое для поддержки лестничного коллектора. Когда балки выдерживают большие нагрузки — например, балки для настила крыльца в приведенном выше примере — он может позволить вам опустить балку и подвесить сдвоенные балки непосредственно на балке, не требуя, чтобы соединение было спроектировано инженером.Для очень больших нагрузок может потребоваться проектирование балочной опоры.

Как всегда, необходимо учитывать такие факторы, как тип обшивки и облицовки (штукатурка, EIFS, сайдинг и т. Д.), Чтобы убедиться, что они не мешают передаче нагрузки на балку обода.

Конечно, для некоторых проектов может потребоваться инженерный анализ. Если ситуация относительно проста и балка обода изготовлена ​​из специального материала, звонок производителю может дать зеленый свет инспектору.

Пол Беннетт, P.E., является управляющим инженером в Exponent Failure Analysis Associates, в Боулдере, штат Колорадо.

Соединение стойки с балкой

Вот как это выглядит под вашим домом. Нижняя часть столбов находится на бетонных опорах, а верхняя часть столбов поддерживает балки, также известные как балки. Балки пола опираются на балки, а пол, по которому вы идете, находится поверх балок. Строительные нормы и правила не делают различий между столбами высотой 2 фута или 10 футов высотой, и требуется только , один гвоздь , используемый для прикрепления нижней части столба к бетонному блоку, и НИЧЕГО (например, заглушки опор) не требуется для прикрепите верх стойки к балке.Существует чрезвычайно распространенное и дорогостоящее заблуждение, что эти почтовые связи должны быть усилены. Остальная часть статьи доказывает, почему эта процедура является пустой тратой денег.

Как показано ниже, иногда стойки поддерживают балки, к которым прибит пол, а балки отсутствуют.

ЭТИ СТОЛБЫ В ПОЛЕЗНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПОДДЕРЖИВАЮТ ЦЕНТР ПОЛА, ПОКА ФУНДАМЕНТ ПЕРИМЕТРА УПРАВЛЯЕТ НАРУЖНЫМИ КРАЯМИ. СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОДЕКС НЕ ТРЕБУЕТ НИКАКИХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ С ЭТИМИ ПОСТАВКАМИ.

Ниже приведены фотографии некоторых соединителей для металлических столбов. Наше первое предупреждение: что-то здесь может быть не так, это то, что это не рекомендуется никакими правилами и инструкциями по сейсмической модернизации.

СТАЛЬНЫЕ СОЕДИНИТЕЛИ, ПРИКРЕПЛЯЮЩИЕ ВЕРХНУЮ СТОЙКУ К БАЛКУ, ПОДДЕРЖИВАЮЩУЮ ПОЛ, И НИЖНУЮ СТОЙКУ К БЕТОННОМУ БЛОКУ

РАЗЪЕМ РАЗНООБРАЗНОГО ТИПА, ИЗВЕСТНЫЙ, КАК Т-образная РЕМЕНЬ, КРЕПЛЯЮЩИЙ ВЕРХНУЮ ШТУКУ К БАЛКУ

СТРЕЛКА ВНИЗ УКАЗЫВАЕТ БОЛТ, КОТОРЫЙ ПРИСОЕДИНЯЕТСЯ СТАЛЬНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ К БЕТОННОМУ БЛОКУ.

ТИПИЧНЫЙ ДОМ, ГДЕ ПОДРЯДЧИК ИЛИ ИНЖЕНЕР СЧИТАЛИ, ЧТО РАЗЪЕМНИКИ БЫЛИ ВАЖНЫМИ

Что говорится в строительном кодексе?

ДЛЯ ДАННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО КОДА ТРЕБУЕТСЯ ТОЛЬКО ОДИН ИЛИ ДВЕ ГВОЗДИ ДЛЯ ПРИКРЕПЛЕНИЯ НИЖНЕЙ СТОЙКИ («КОЛОННЫ») К БЕТОННОМ ПРОБКУ. В СУЩЕСТВУЮЩИХ ДОМАХ ДРЕВЕСИНА ВСТРАИВАЕТСЯ В ПОВЕРХНОСТЬ БЕТОННЫХ БЛОКОВ.

Цель этого требования четко указана в Международном жилом кодексе

.

Цитата прямо из IRC R407.3 комментарий: «Чтобы свести к минимуму вероятность случайного смещения колонн, поддерживающих балки или фермы, необходимы средства механического крепления колонны». Требование IRC R407.3 буквально касается обеспечения минимального соединения, чтобы вы не могли оторвать колонну локтем или бедром от ее опоры или сместить ее, наткнувшись на нее с тяжелой коробкой.

Сведения об инженере

Вот три примера чертежей, которые передаются подрядчикам, чтобы показать, что инженер хочет сделать с этим неважным подключением.На рисунке слева в красной коробке находится стальной Т-образный соединитель для крепления ремешка, который мы вам показали ранее. В синем поле отображается сообщение о блокировке соединения. Стрелки указывают на крепеж и болты, соединяющие столб с бетонным блоком. Изображение справа от другого инженера показывает то же самое.

На нижнем чертеже требуется новый железобетонный фундамент. Он зарыт в землю и имеет ширину 18 дюймов и глубину 18 дюймов. Он также имеет два типа стальных соединителей вверху стойки и один стальной соединитель внизу.Эта штуковина настолько сложна, что ее создание, вероятно, обойдется в 1200 долларов или больше.

соединительных балок над столбами: какие варианты?

Палубы меньшего размера, которые находятся в пределах доступной длины стандартных размерных пиломатериалов, позволяют использовать цельные балки, но что вы делаете, когда ваша дека выходит за рамки того, что доступно в строительном магазине? Для больших настилов с пролётами балок более 20 футов требуется, чтобы несколько балок были соединены вместе на стойке.

Поскольку эти типы соединений представляют собой потенциальную слабую конструкцию настила, очень важно, чтобы они выполнялись должным образом.

Соединение балок над стойками может быть выполнено либо вырезанием выемки в стойке и сращиванием балок вместе над выемкой, либо стыкованием концов каждой балки вместе сверху стойки и соединением их с помощью гальванизированных металлических заглушек столбов.

В этой статье мы рассмотрим оба метода, как правильно применять каждый, и поможем вам определить, какой из них лучше всего подходит для вашей колоды и уровня навыков. Мы также рассмотрим, как соединить балки, которые встречаются на угловых стойках.

Что такое балки?

Балки представляют собой конструкционные элементы из древесины, поддерживаемые столбами и опорами, которые обеспечивают поддержку балок, проходящих перпендикулярно над ними.Балка может состоять из одного большого куска пиломатериала, обычно толщиной 4 дюйма или более, или двух-трех кусков пиломатериалов двух размеров, скрепленных болтами. Балки либо проходят поверх столбов, удерживаются на месте специальными скобами, либо входят в паз, вырезанный в столбах.

Зачем нужно соединять балки над столбами?

Настилы часто имеют размеры больше, чем максимальная длина размерной древесины, доступной для создания балки. Самая длинная балка, которую можно купить, обычно составляет 20 футов. Однако в некоторых магазинах пиломатериалов есть балки длиной не более 16 футов.

Если у вас настил, превышающий эти размеры, единственный способ обеспечить поддержку — это увеличить длину балок, соединив их концы. Помимо общей длины, некоторые балки необходимо стыковать также по углам.

Почему этот тип соединения важен в структурном отношении?

Стык между двумя балками представляет собой структурную слабость каркаса настила. Короче говоря, сплошной кусок пиломатериала намного прочнее, чем два соединенных вместе бруса.

При отсутствии надлежащей поддержки это слабое место в балке может прогнуться под тяжестью сочленений и настила, создавая серьезные структурные проблемы и небезопасную платформу.По этой причине очень важно, чтобы соединения выполнялись только над стойками, чтобы обеспечить дополнительную поддержку, в которой они нуждаются.

Это означает, что требуется тщательное планирование, чтобы обеспечить приобретение балок подходящей длины, чтобы стык заканчивался поверх столбов.

Обычно это не означает покупку пиломатериалов самых длинных размеров. Например, палуба с линией из трех столбов на расстоянии 12 футов друг от друга потребует соединения двух балок над средней стойкой, которая находится на расстоянии 12 футов от центра каждой внешней стойки до центра.В этом случае настил требует, чтобы каждая балка была длиной 12 футов, чтобы обеспечить соединение над стойкой.

Правильное планирование обеспечит приобретение пиломатериалов соответствующей длины для балок и минимизирует отходы.

Каковы требования Строительных норм для соединения балок?

В Международном жилищном кодексе (IRC) конкретно указано, что стыки многопролетных балок должны располагаться над столбами (R507.6). Это означает, что каждая часть балки должна выходить на стойку не менее чем на один дюйм, чтобы соответствовать требованиям.”

В идеале стык должен располагаться в середине стойки, обеспечивая достаточное покрытие с обеих сторон, чтобы предотвратить смещение стыка с опорной стойки. Всегда проверяйте местные строительные нормы и правила, чтобы узнать, есть ли дополнительные требования.

Какие есть варианты соединения балок над столбами?

Когда дело доходит до соединения балок палубы над столбами, у вас есть два варианта. Эти варианты варьируются от стыковых соединений, которые, возможно, являются самым простым вариантом, до сращивания, что требует больше времени, но может привести к более эстетичному виду.

В этом разделе мы рассмотрим, что представляет собой каждый тип соединения, а также его плюсы и минусы. Имейте в виду, что какой бы метод вы ни выбрали, он должен соответствовать всей колоде. Стойка, в которой используется метод сращивания, должна использовать сращивание на всех соединениях стойки и балки, а не только на тех, где балки соединяются, чтобы добиться единообразного вида.

Это также решение, которое следует принять до начала строительства, так как тип соединения, который вы выбираете, будет определять длину и глубину опорных столбов.

Сварка

Соединение включает вырезание выемки в штыре для поддержки двух концов балок. Вырез делается достаточно широким, чтобы выдержать всю ширину балки, и достаточно глубоким, чтобы верх балки находился заподлицо с верхней частью стойки.

После того, как концы балки находятся на месте, несколько болтов устанавливаются через балку и оставшуюся ширину стойки. Этот метод эффективен, поскольку он позволяет весу балки полностью опираться на стойку, в то же время позволяя балке надежно прикрепляться к стойке с помощью болтов.

Даже если вы вырезаете часть стойки из-за того, что балки оказывают давление на стойку, направленную вниз, она по-прежнему сохраняет всю свою структурную целостность.

Для выполнения этого метода вам потребуются циркулярная пила, ручная пила, угольник и зубило. Начните с разметки выемки, чтобы два конца балки соединились и идеально вошли в выемку. В противном случае стык не будет конструктивно прочным.

Сделайте это, измерив точную ширину и глубину балки.Хотя это может показаться очевидным, сделать необходимые пропилы перед тем, как поставить балку в землю, намного проще, чем пытаться сделать это постфактум.

Отметив конец столба, с помощью циркулярной пилы сделайте первые пропилы. Из-за круглой формы лезвия пилы вы не сможете выполнять пропил только с помощью циркулярной пилы.

Не делайте резку, превышающую размер надреза, чтобы закончить надрез, так как это значительно ослабит стойку.

Вместо этого используйте сабельную пилу или ножовку, чтобы закончить пропил.Когда разрез будет завершен, вставьте в него стамеску и с помощью молотка выбейте выемку.

Затем вам нужно будет использовать молоток и долото, чтобы очистить пропил, чтобы балка могла прилегать к стойке в выемке. При установке балки убедитесь, что каждый из двух концов опирается как минимум на один дюйм стойки для поддержки.

Используйте два оцинкованных болта на концах каждой балки, чтобы прикрепить балку к стойке. Этот метод создает прочное соединение, поскольку каждая балка хорошо прикреплена к стойке болтами, а вес полностью поддерживается стойкой, на которой они опираются.

Этот метод также более привлекателен, чем стыковые соединения, поскольку в нем не используются большие металлические пластины, которые могут быть неприглядными, если виден каркас деки.

Тем не менее, этот метод требует больше времени и навыков, так как он включает в себя вырезание выемок и значительное количество долбления для создания выемки, которая будет совпадать с торцами балки.

Стыковые соединения с заглушкой

Стыковое соединение предполагает размещение двух концов балки под прямым углом к ​​стойке.Два конца каждой балки прикреплены к стойке с помощью крышки стойки, специально предназначенной для соединения двух балок, при этом обе балки крепятся к опорной стойке.

Как и в случае других типов соединений, важно, чтобы каждый из двух концов балок имел под собой не менее одного дюйма стойки, чтобы обеспечить надлежащую поддержку всего соединения.

При создании стыкового соединения начните с установки правильного колпачка поверх стойки. Эти колпачки обычно имеют заранее заданные отверстия для гвоздей для оцинкованных гвоздей или шурупов, что упрощает их установку.Когда два конца каждой балки войдут в колпачок, завершите установку, установив крепеж в предварительно установленные отверстия.

При использовании этого метода следует помнить о нескольких вещах. Многие заглушки предназначены либо для сплошных балок, либо для многослойных балок, поэтому обязательно приобретите заглушку, совместимую с конструкцией вашей палубы, чтобы обеспечить безопасное и надежное соединение.

Стыковые соединения

являются привлекательным вариантом, поскольку не требуют дополнительной резки и поддерживают всю структуру стойки, исключая любую потерю структурной целостности.Тем не менее, металлические соединители могут быть неприглядными, что делает их непривлекательным вариантом для более высоких палуб, где видна рама деки.

Очень важно приобрести галстук подходящего размера, соответствующего размеру столбов на вашей палубе.

Крепление балки к стойке 4 × 4

Соединители для столбов 4 × 4, такие как эта модель от Simpson Strong Ties, регулируемые колпачки для столбов, состоят из двух частей. Нижняя часть обхватывает столб с двух сторон. Каждая деталь имеет четыре точки соединения, которые прикрепляются к стойке, чтобы соединенная балка не смещалась со стойки.

Нижняя часть каждой детали тянется на 2-1 / 2 дюйма вниз по стойке, создавая большую площадь поверхности для надежного соединения. Верх каждой детали служит соединителем для соединения. Металлическая деталь длиной 6 дюймов и шириной 3 дюйма надежно удерживает стыковые концы двух стропил вместе с обеих сторон, обеспечивая прочное соединение.

Крепление балки к стойке 6 × 6

Этот соединитель Simpson Strong Ties для столбов 6×6 работает несколько иначе. Он также состоит из двух частей; однако, вместо того, чтобы оборачиваться вокруг обхвата стойки, кронштейн сидит на верхней части стойки с выступами, которые входят в контакт со стойкой с обеих сторон.На каждой из двух лапок размером 2-1 / 4 дюйма есть два предварительно просверленных отверстия для гальванизированных креплений.

После установки два кронштейна удерживают каждый конец соединяемых балок со сторонами высотой 2,5 дюйма и проходят по всей ширине стойки 6 × 6. Четыре предварительно просверленных отверстия с каждой стороны надежно удерживают балки на месте над стойкой.

Угловые соединения

В некоторых конструкциях настилов необходимо соединить две балки на угловой стойке.

Присоединение балки к углу может быть немного сложнее, но все же это выполнимо.Он включает в себя выполнение нескольких типов соединений с двумя слоями балки, чтобы соединение не разошлось с течением времени.

При таком типе соединения имеет смысл устанавливать каждый слой балок отдельно, а затем прикреплять отдельные слои после того, как соединение будет выполнено.

Начните с укладки двух внутренних балок. Сделайте стыковое соединение на стойке между двумя балками, используя оцинкованные крепежи для соединения.

Убедитесь, что головки крепежных элементов утоплены, чтобы головки не выступали из досок.Это позволит внешним частям балок прилегать к внутреннему слою в месте стыка.

После соединения двух балок в углу соедините внешние слои балок. При выполнении этого соединения используйте косой стык, сделав на концах пропилы под углом 45 градусов с помощью торцовочной пилы. Соедините концы оцинкованными крепежными деталями так, чтобы у обеих частей была поддержка минимум одного дюйма от стойки.

Убедитесь, что противоположные концы каждого слоя балки совпадают при резке и создании стыков над стойкой.

При использовании разных типов стыков для каждого слоя швы стыка будут располагаться в шахматном порядке, создавая более прочное общее стык между двумя балками. Как только стыки будут на месте, добавьте крепежные детали по длине балок, чтобы скрепить каждый из двух слоев балки вместе.

В некоторых случаях может потребоваться создание углового стыка не под прямым углом. В этом случае сначала используйте тот же метод создания соединения для внутреннего слоя двухслойной балки.

Вместо использования стыкового соединения под углом 90 градусов сделайте косые пропилы на обеих досках, чтобы учесть угол наклона деки.Как только это соединение будет выполнено, соедините внешние слои балки с помощью косого пропила. Это приведет к расшатыванию швов и созданию прочного соединения.

Опять же, не забудьте закрепить каждый слой каждой балки вместе после выполнения углового соединения.

После создания стыка балки еще нужно прикрепить к стойке. Используйте металлический галстук, такой как эта модель от Simpson Strong Ties. Эта стяжка крепится к внешней части балки и внешней части стойки с помощью оцинкованных креплений.Это предотвращает отрыв соединения от стойки со временем.

Как не соединять балки над стойкой

Есть правильный способ присоединить балку к столбу, а есть неправильный. В этом разделе будут рассмотрены некоторые из наиболее распространенных ошибок, допускаемых при соединении балок.

Пожалуй, самая распространенная ошибка — создание сустава, в котором стойки не используются для поддержки. Как мы упоминали ранее, соединения представляют собой структурную слабость балки.

Ни стыковое соединение, ни стыковое соединение не обладают структурной целостностью, чтобы выдерживать динамическую нагрузку и статическую нагрузку настила без дополнительной поддержки стойки.Соединение без опоры в конечном итоге прогнется и создаст опасные структурные проблемы в настиле.

Имея это в виду, сделайте так, чтобы конец каждой балки поддерживался стойкой и придерживался правила 1 дюйма.

Некоторые домовладельцы совершают ошибку, присоединяя балки к стойке, прикрепляя их сбоку с помощью болтов вместо того, чтобы опирать балки на верхнюю часть стойки. Часто это делается путем наложения двух слоев балки вокруг стойки.

При использовании этого метода весь вес балки, балок и настила переносится на крепеж, а не на стойку.

В отличие от столбов, металлические болты не обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать такой вес. Этот тип конструкции может вызвать срезание болтов под нагрузкой на палубу и под действием живого веса, что приведет к обрушению частей настила, что может привести к серьезным травмам.

Балки должны опираться на стойки, чтобы надлежащим образом поддерживать каркас палубы.

Также часто встречаются ошибки при вырезании паза для стыкового соединения. При вырубке столба для создания стыкового соединения один одобренный метод соединения балок работает только в том случае, если все сделано правильно.

Создание слишком большой выемки может вызвать структурные проблемы, а создание слишком неглубокой выемки не позволит стойке адекватно поддерживать балку. Помня об этом, вырежьте выемку нужной глубины, чтобы внешний край балки плотно прилегал к стойке.

Также убедитесь, что размер стойки позволяет вырезать выемку, сохраняя при этом достаточно древесины, чтобы надежно удерживать балку на выемке. Для этого должно хватить примерно половины ширины балки.

Заключение

При строительстве больших настилов, требующих пролетов более 20 футов, или в случаях, когда поиск более длинных пиломатериалов является проблемой, единственный способ добиться длины, необходимой для поддержки стыков настила, — это соединить две балки на стойке.

Используя стыковое соединение или стыковое соединение для соединения концов двух балок, вы можете создать конструктивно прочное соединение, гарантирующее, что оно не создаст слабых мест в раме вашей деки. Как и при любом строительстве, не забудьте проверить местные строительные нормы и правила, чтобы убедиться, что тип метода соединения балок, который вы использовали, указан в коде.

Евгений был энтузиастом DIY большую часть своей жизни и особенно любит проявлять творческий подход, вдохновляя на творчество других. Он страстно увлекается благоустройством, ремонтом и обработкой дерева.

Балка vs Балка vs Балка: в чем разница?

Может быть, вы слышали, что люди ссылаются на балки перекрытий, на главную балку дома или даже на балку дома. Со всей этой терминологией легко запутаться с названиями структурных компонентов дома.Когда дело доходит до балки, балки и балки, в чем разница?

Балка и балка являются типами балок. Термин «балка» — это общий, всеобъемлющий термин, который относится к конструктивному элементу в конструкции, которая поддерживает крышу или пол над ней. Балка является основной несущей балкой в ​​конструкции и поддерживается стойками. Балка — это элемент конструкции, поддерживаемый балками.

Таким образом, основная балка в вашем доме — это не просто «основная балка» — это балка балки.А балки перекрытия в вашем доме — это не просто «балки», а технически «балки». Простое использование термина «балка» не совсем правильно, когда речь идет о любом структурном элементе вашего дома.

В этой статье мы рассмотрим различные примеры балок и балок, а также другие типы балок, которые можно найти в домах и других обычных конструкциях. Мы также обозначим различия между ними, чтобы вы больше никогда не перепутали балку с балкой или балкой!

Балка против балки против балки: ключевые моменты

Прежде чем перейти к деталям, давайте рассмотрим основные различия между балками, балками и балками.Главное помнить, что балки и балки . Под балкой понимается горизонтальный несущий элемент конструкции.

Что такое балка?

Балка — это горизонтальный несущий элемент конструкции. Балки не следует путать со стойками, которые являются вертикальными и поддерживают балку. Во всех домах есть балки, и в большинстве домов будет много разных типов балок, включая балки, балки и коллекторы.

Балки несут все динамические и статические нагрузки в конструкции и передают их поддерживающим ее элементам конструкции.Балка может поддерживаться другой балкой или вертикальными стойками. В случае балок нагрузки передаются на другую балку — балку. Коллекторы, перекрывающие проемы, передают нагрузки на каркас стен — стойки, которые передают нагрузки на балки, которые передают нагрузку на балки и вниз на стойки.

Балки встречаются во всех частях дома, от подвалов до чердаков, и могут иметь или не иметь конкретных имен, которые отличают их от других балок. Например, каркас стойки 2 × 4 будет иметь 8-дюймовые вертикальные стойки, увенчанные горизонтальной стойкой как часть каркаса стены.Технически верхняя шпилька представляет собой балку, но у нее нет названия.

Но если у вас есть стропила, все стропила соединяются в коньковую балку. Коллекторы охватывают пространство над окнами и дверями, передавая нагрузки над ними на вертикальные стойки по обе стороны от проема. У этих балок есть конкретные названия. Независимо от типа балки, все они создают нагрузки на опорные элементы под ними.

Типы балок

При изготовлении балки используется множество различных материалов.Основным фактором является то, какой тип балки изготавливается и в каком виде конструкции. Мосты и крупные коммерческие объекты будут использовать почти исключительно сталь. С другой стороны, в большинстве домов есть балки, которые сделаны из какого-то размерного бруса. Давайте посмотрим на различные типы материала балки ниже:

• Деревянная балка. Деревянная балка — это балка, полностью сделанная из цельного куска дерева. Обычно они выставляются как эстетический элемент в дополнение к поддержке нагрузки.В старых домах также будут балки из деревянных балок, поддерживающие балки.
• Сталь. Стальные балки, такие как двутавровые или Z-образные балки, используются в качестве балок или балок с открытыми перемычками в коммерческих и промышленных целях. Во многих домах используются двутавровые балки, которые отличаются исключительной прочностью и требуют меньшего количества вертикальных стоек.
• Разработано . В конструкционных балках используются деревянные изделия заводского изготовления или габаритные пиломатериалы в качестве ферм для создания балок, используемых в качестве балок, балок или других типов балок.Чаще всего они встречаются при строительстве балок дома.
• LVL . LVL, известный как «клееный брус», преимущественно используется в балках домов. LVL очень похож на фанеру, за исключением того, что каждый слой дерева ориентирован одинаково, в отличие от фанеры. Равномерная ориентация каждого слоя на балке LVL позволяет изготавливать балки большей длины, позволяя создавать балки любой длины.
• Flitch. В балке из стального листа используются стальные пластины в сочетании с габаритной древесиной для создания сверхпрочной балки.Часто сталь будет зажата между двумя кусками пиломатериала или соединена с одним куском с помощью болтов. Иногда вместо стали используют фанеру. Фальш-балки используются в балках, балках и перекрытиях в домах.
• Комбинированный размер. В этих балках используется несколько кусков размерной древесины, чтобы перекрывать большие расстояния и выдерживать большие нагрузки. Их часто объединяют в пару или втрое, прибивают или скрепляют вместе болтами и смещают в шахматном порядке, чтобы максимизировать прочность древесины. Они используются в основном в качестве балок в домах.

Что такое балка?

Балка — это вторичная горизонтальная опорная балка. В доме он поддерживает все черновые полы дома и всегда поддерживается балкой или балками. Балки балки всегда будут проходить перпендикулярно балке фермы.

Балки перекрытий изготавливаются из стали, габаритных пиломатериалов, LVL или конструкционных пиломатериалов. В некоторых домах фермы популярны для использования в качестве балок. Они по-прежнему считаются балками балок, поскольку каждая ферма действует как балка балки, поскольку она все еще поддерживается балкой балки.

В то время как многие дома в настоящее время строятся с использованием латунных балок или инженерных балок, наиболее распространенной балкой перекрытий для дома является размерная древесина. Обычная ширина размерной древесины, используемой в конструкции балок, составляет 2 × 8, 2 × 10 или 2×12. Обычно они отстоят друг от друга на 16, 19 или 24 дюйма.

Типы балок

• Балки перекрытия — балки перекрытия поддерживают черновой пол перекрытия с динамической нагрузкой в ​​конструкции. Они рассчитаны на то, чтобы выдерживать весь собственный вес — то есть вес неподвижной конструкции над ней — плюс вес любых «живых» нагрузок, таких как люди или мебель, которые могут перемещаться в пространство выше или выходить из него.Они поддерживаются балкой, которая проходит перпендикулярно балкам под ними.
• Потолочные балки — эти балки выдерживают нагрузки на крышу и являются последними горизонтальными опорами в доме перед тем, как начнется возведение крыши. Они переносят кровельные нагрузки с крыши на каркас по периметру дома.
• Ободные балки — эти балки крепятся перпендикулярно концам балок пола. Они предохраняют балки пола от коробления и переносят нагрузки по периметру вашего дома над балками, чтобы отдельные балки не прогибались.Несмотря на то, что они не несут прямую нагрузку, они работают в тандеме с балками пола, чтобы улучшить их работу.

Несущие балки?

Да, балки перекрытия несущие. Балки перекрытия выдерживают постоянную нагрузку на черновой пол и каркас над ним. Они также несут все временные нагрузки на пол или перекрытия выше. Балки принимают на себя нагрузки, расположенные выше, и отправляют их либо на балку балки, либо на боковые стены, которые могут быть шпильками — пиломатериалами — или бетонными стенами, если это подвал — блочными или насыпными.

Балки перекрытия и перекрытия всегда направляют нагрузки в обе стороны — наружу или внутрь — на другую балку. Балки пола на самом нижнем этаже конструкции дома посылают нагрузки на балку или фундаментные стены. Балки на всех других этажах создают нагрузки либо на стены по периметру — обычно 2×4 или 2x6s, — либо на центральную несущую стену, которая также является каркасом или балкой.

Длина, которую может перекрыть балка без опоры, зависит от типа материала, используемого для создания балки, и расстояния между каждой балкой.Например, перекрытия перекрытия 2 × 12, расположенные на расстоянии 12 дюймов друг от друга, могут перекрывать почти 25 футов без опоры.

Что такое ферма?

Балка — это главная балка в конструкции, поддерживающая все остальные балки. Таким образом, балка обычно является самой большой и прочной балкой в ​​любой конструкции. Балки всегда поддерживаются вертикальными стойками, что отличает их от других балок, которые всегда поддерживаются балкой. В жилищном строительстве чаще всего представляют собой габаритные пиломатериалы или стальные двутавры.

Балки фермы находятся в основании большинства домов, поддерживая каркас дома через балки перекрытия. Балки опираются непосредственно на балку и распределяют нагрузку с внешними фундаментными стенами. Балка будет поддерживаться вертикальными стойками, которые представляют собой стальные стойки или габаритные пиломатериалы. Балки также поддерживаются на обоих несущих концах бетонными фундаментными стенами.

Вы не часто слышите, чтобы домовладельцы или подрядчики называли балку дома балкой «балкой».Вместо этого они просто назовут его «дальним светом». Хотя в этом нет ничего плохого, это тоже неправильно с технической точки зрения. Основная балка в вашем доме — балка, потому что она поддерживается вертикальными стойками. Мы все чаще слышим о балках, используемых на мостах и ​​других промышленных объектах.

Виды балок в домах

Есть несколько мест в доме, где мы можем найти балку. Во-первых, как упоминалось выше, мы найдем одну, действующую как главную опорную балку в нашем доме.Мы также можем найти такую ​​на последующих этажах, если у вас есть открытая планировка и вам нужна балочная балка, чтобы охватить большое внутреннее пространство, которое, в свою очередь, поддерживает перекрытия пола или потолка над ним.

Стальной двутавр

Стальная двутавровая балка часто выступает в качестве балки в домах и многих других типах конструкций. Она называется двутавровой балкой, потому что ее конец имеет форму заглавной буквы «I». Это обеспечивает плоскую верхнюю и нижнюю поверхность, что делает ее идеальной для восприятия нагрузок, а также упрощает размещение столбов под ними в качестве опоры.

Стальная двутавровая балка может иметь длину до 45 футов и более, но все зависит от глубины балки. Разделите длину пролета в дюймах на 20, чтобы найти подходящую глубину балки, которая вам нужна. Ширина балки должна быть не менее глубины. В большинстве домов используются двутавровые балки стандартного размера — с меньшей стороны — и поддерживаются столбами.

Вы можете перекрыть всю длину балки с помощью опор с двутавровой балкой подходящего размера. Однако стоимость и вес такой балки могут быть непомерно высокими.Поэтому строители выберут балку меньшего размера со стойками или балку другого типа, например стальную балку с открытыми перепонками или пиломатериалы.

Доска обрезная

Балка из габаритного бруса, вероятно, является одной из наиболее часто используемых балок в домашнем строительстве. Недорого купить и быстро изготовить, вы можете легко разрезать эти балки по размеру на месте. Чтобы скрепить их вместе, достаточно гвоздей диаметром 4 или 3 дюйма. Они также невероятно прочные, если их правильно установить.

Пролет балки различается в зависимости от породы древесины, размеров пиломатериалов, размера и предполагаемой нагрузки поддерживаемой конструкции. Таблица пролета помогает определить балку подходящего размера. Вы можете объединить доски 2×8, 2×10, 2×12 с 5 досками для создания более сильных балок.

Массив дерева

Балка из цельного дерева — это просто балка из одного дерева. Вы найдете их либо в очень старых домах, либо в более новых зданиях, которые используют их как функциональную, так и эстетическую роль.В наши дни приготовьтесь платить за сплошной пиленый брус. Размерная брус такой же длины будет намного дешевле.

Балки из массивных балок могут иметь слабые места, поскольку такие дефекты, как сучки, могут снизить несущую способность балки. Во-вторых, эти балки фермы могут потрескаться или потрескаться. Проверка выглядит как даже небольшие трещины в некоторых местах вдоль дерева, особенно в торцевых волокнах.

Joist vs Bean: в чем разница

Ниже мы рассмотрим конкретные различия между балкой и балкой.Помните, что балка — это тип балки, а технический термин для балки в строительстве — «балка балки», поскольку это горизонтальный несущий элемент конструкции. Балка включает в себя все горизонтальные несущие элементы, включая балки.

Балка против балки: в чем разница?

Балка фермы является основной горизонтальной опорной балкой в ​​любой конструкции. Они поддерживают балки балок и все другие балки в доме. Балки будут самой большой балкой в ​​здании, и их будет намного меньше, чем других балок в здании, например, балок.

Разница между балкой и балкой

Балки и балки связаны между собой тем, что балка всегда поддерживает балки балок. К тому же они всегда перпендикулярны друг другу. Балки перекрывают всю ширину конструкции, а балки фермы — всю длину конструкции. Хотя это правило применяется не всегда, это наиболее частые затраты для этих двух типов членов.

Балки более многочисленны. Они располагаются на балках балок и обычно находятся на расстоянии 16–24 дюймов по длине конструкции, что означает, что в 50-футовом доме может быть около 80 балок, поскольку с обеих сторон балки будут балки.В той же конструкции может быть только одна балка, поддерживаемая несколькими стойками.

Балки также меньше балок. В упомянутой выше конструкции, если бы все балки были 2х12, основная балка также могла бы быть 2х12, но с несколькими, расположенными рядом друг с другом. Популярным термином для этих балок являются балки коробчатого сечения. Коробчатые или балочные балки очень распространены в домашнем строительстве, потому что они довольно легкие, прочные, дешевые и легко режутся. Кроме того, они обеспечивают отличную опорную поверхность для балок.

Сводная информация о балке, балке и балке

Говоря о различных компонентах каркаса вашего дома, важно отличать балку от балки от балки. Просто помните, что вы никогда не назовете конкретный элемент конструкции в своем доме «балкой». Если вы это сделаете, вы можете говорить о балке или балке — или о перемычке, коньковой балке, коробчатой ​​балке или любой другой горизонтальной опоре.

Поскольку теперь мы знаем, что в доме существует много типов балок, очень важно понимать, что балочные балки являются «главной балкой» в доме и идентифицируются, потому что они всегда поддерживаются вертикальными колоннами.Балки всегда поддерживаются балкой.

Полезно знать, какую роль каждый тип балки играет в конструкции. Это упрощает поиск решений проблем, которые могут возникнуть в вашей конструкции, от шатких полов до гниющих деревянных элементов. Просто знайте, что прежде чем вы начнете работать с балкой любого типа в вашем доме, вам нужно будет учесть нагрузку, которую она поддерживает, прежде чем вы начнете работать с ней или попытаетесь ее удалить!

Наконец, когда люди говорят о балках в своем доме, попытайтесь использовать соответствующую терминологию.Со временем названия некоторых структурных частей дома выпали из общей терминологии, что сбивает с толку среднего домовладельца. Поэтому избегайте «главной балки» и помните, что ваш дом поддерживается балкой, которая поддерживает балки, и что все несущее и горизонтальное — это просто балка.

Точка вставки — База технических знаний — Computers and Structures, Inc.

Точка вставки связывает фактическое положение объекта с линией, нарисованной для представления этого объекта в модели.По умолчанию призматические объекты располагаются таким образом, чтобы их центроид и аналитические свойства совпадали с линией, показанной в вычислительной модели. Криволинейные объекты располагаются таким образом, чтобы их центроид в середине пролета был выровнен. Однако иногда точка вставки указывается так, что объект располагается относительно этой строки. Например, если ферма должна быть нарисована так, чтобы ее узлы находились на каждом конце верхнего фланца, точка вставки в центре должна быть указана до рисования объекта.Это поместит балку ниже линии, которая представляет ее местоположение.

В качестве демонстрации в примере рассматривается балка с простой опорой и штифтовыми опорами на обоих концах. На середину пролета балки прикладывается точечная нагрузка, ориентированная в направлении силы тяжести. Два случая, рассматриваемых для расположения балки, включают:

• Случай 1: Точка вставки по умолчанию в центре тяжести объекта (объект 10)

• Случай 2: Точка вставки по центру вверху (объект 8)

По факту По завершении анализа видно, что прогиб в середине пролета для случая 1 больше, чем для случая 2.Хотя жесткость балки одинакова для каждой модели, это несоответствие может быть связано с различием в граничных условиях, которое возникает из-за переменного местоположения точки вставки.

Конфигурация штифтовой опоры удерживает каждую балку от продольного смещения. Для случая 2 это продольное ограничение находится не в центре тяжести поперечного сечения (10), а в верхней центральной точке (8) вставки. Это предотвращает укорочение верхних волокон и создает силу продольного натяжения, которая действует на рычаг вокруг нейтральной оси.Эксцентриситет создает отрицательный момент, который уменьшает положительный момент, вызванный приложенной нагрузкой. Это также уменьшает смещение середины пролета. На рисунке 1 показана геометрия балки и ее отклонение, а на рисунке 2 представлены диаграммы моментов и осевых сил.

Рисунок 1 — Геометрия и отклонение балки

Рисунок 2 — Диаграммы моментов и осевых сил

Установка роликовой опоры в одном из предыдущих мест расположения штифта освободит балку от продольного отклика.Это показано на рисунке 3:

Рисунок 3 — Продольное освобождение от роликовой опоры

• Проблема проверки 1-011, доступная в контекстной справке через меню «Справка»> «Документация»> «Проверка анализа»> «Рамы»

Подъемные балки и разбрасыватель Штанги для такелажа

Подъемные балки и распорки предназначены для безопасного и эффективного подъема тяжелых грузов с помощью крана. Оба считаются подъемным устройством, расположенным ниже крюка, поскольку крепление груза (или грузов) происходит ниже крюка крана.

Хотя оба варианта схожи в том, что они создают точку соединения между грузом и краном, существуют различия, которые делают каждый из них подходящим для разных приложений.

Основное отличие заключается в конструкции, которая определяет способ передачи силы во время подъема. Подъемная балка находится под давлением в одной точке подъема и, следовательно, подвержена сдвигу и изгибу, в то время как балка-распорка предназначена для работы в условиях сжатия и равномерно распределяет нагрузку на более длинную площадь.

Кроме того, поскольку на подъемной балке есть только одна точка подъема и во время подъема будет происходить изгиб, они должны быть больше и тяжелее, чем распорная балка. Однако конструкция с одноточечным подключением означает, что она лучше работает в приложениях, где мало места.

Все наши подъемные балки и распорные штанги производятся в США в соответствии со всеми требованиями ASME B30.20 и OSHA и поставляются с сертификационными документами. Все они также имеют пробную загрузку в соответствии с требованиями OSHA и оснащены чипом отслеживания RFID для управления логистикой.

Подъемные балки

Подъемная балка — это длинная двутавровая балка с перемычкой или проушиной наверху, обеспечивающей соединение с краном или крюком другой подъемной машины. Он также имеет две или более точки подключения на нижней стороне, где подключается нагрузка.

Подъемные балки отлично подходят для подъема общего назначения, а также для подъема слабых или гибких грузов, которые требуют дополнительной поддержки другого оборудования, такого как подъемные магниты или подъемный вакуум.

Дополнительным преимуществом является возможность поднимать более одного груза за раз, поскольку он обычно имеет две или более точек соединения.Дизайн и конструкция делают их идеальным выбором, если в зоне подъема имеется небольшая высота над головой.

Типы подъемных балок

Дополнительные опции оборудования доступны по запросу для большинства из этих стилей.

Низкая высота

Изготовлен с двумя стандартными поворотными крючками из сплава; отлично подходит для подъемных работ, где ограниченная высота над головой является проблемой. Доступны как в стандартном, так и в усиленном исполнении. Стандартное исполнение предназначено для безопасного подъема от половины тонны до пяти тонн; тяжелые условия разрешены для подъема 7.От 5 до 20 тонн.

Сверхнизкая высота потолка

Подъемный крюк, вложенный в балку, обеспечивает дополнительное пространство в ситуациях, когда во время подъема имеется минимальная высота над головой. В этой конструкции предусмотрены проставки, чтобы крючок оставался по центру. Стандартная модель оснащена стандартными поворотными крючками из сплава.

Экономичный регулируемый с дужками

Регулируемая конструкция позволяет быстро и просто регулировать неуравновешенные нагрузки. Изготовлен с дужками снизу. Низкопрофильная верхняя часть соединяется с нагрузками даже в ситуациях с более низким профилем.

Эконом, фиксированный с помощью кандалов

Стандартная балка фиксированного типа сочетает в себе скобы внизу с каждого конца и увеличенную подъемную проушину наверху для быстрого и легкого крепления. Отлично подходит для использования на обычных складах и на стройплощадках.

Регулируемая подъемная балка со скобами

Скобы внизу обеспечивают прочные и стабильные точки соединения, а регулируемая конструкция позволяет быстро и легко регулировать несбалансированную нагрузку.

Регулируемая подъемная балка с поворотными крюками

Поворотные крючки снизу обеспечивают быстрое и легкое соединение, а регулируемая конструкция позволяет регулировать несбалансированные нагрузки.

Непроводящие

Непроводящая конструкция спроектирована с естественной искробезопасной изоляцией, что делает ее идеальной для работы с большими батареями и другим подобным грузом. Подъемная проушина окрашена в безопасный желтый цвет для лучшей видимости. Оснащен двумя дужками внизу, которые регулируются в соответствии с разной шириной.

Корзина

Предназначен для использования с подъемным стропом в конфигурации с корзиной. Имеет два набора низкопрофильных подъемных крюков типа «бычий рог», каждый из которых предназначен для строп с шириной проушины 2 дюйма.

Двойной подъемник

Конструкция с двумя подъемниками обеспечивает устойчивый подъем для различных грузов, когда подъемник находится в пределах 5 градусов от вертикали. Поворотный крюк из сплава на дне входит в стандартную комплектацию.

Пластина

Подключается к стропе с отверстиями в верхней части каждого конца; нижняя часть балочного подъемника оснащена большими J-образными крюками для удержания и подъема пластин.

Контейнер

Предназначен для подъема мягких контейнеров для массовых грузов или других типов гибких контейнеров с подъемными петлями / ремнями.Н-образная балка имеет увеличенную подъемную проушину для быстрого соединения. Встроенные проушины на каждой балке не позволяют петлям или ремням контейнера соскользнуть или вовнутрь и разбалансировать контейнер. Пространства для проушин вмещают лямки / петли шириной до 3 дюймов.

Малая длина с верхом для тюка

Укороченная треугольная балка с верхом в виде тюка идеально подходит для балансировки и подъема небольших грузов. Изготовлен со скобами внизу для надежных и стабильных точек соединения.

Маленькая длина с дужкой

Сплошная треугольная конструкция обеспечивает устойчивость груза во время подъема, а точки скобы снизу и сверху обеспечивают надежное соединение. Кандалы стандартные.

Распорка

Распорка или распорная балка предназначены для использования с стропом, который соединяет крюк подъемной машины с концами балки. Балка обычно имеет точки соединения на нижней стороне, которые зацепляются за груз для подъема.

Распределительные балки распределяют нагрузку более чем в одной точке, что обеспечивает повышенную устойчивость.Они отлично подходят для приложений, где груз слишком большой или тяжелый, чтобы его можно было поднять за одну единственную точку соединения.

Распределительная балка также идеально подходит для использования в ситуациях, когда важен контроль нагрузки и / или точки подъема находятся далеко друг от друга. Распределительная балка или штанга также могут содержать стропы на каждой штанге для подъема длинного узкого груза, удерживаемого в горизонтальном положении.

Поскольку стропы увеличивают расстояние от крюка до груза, распорные балки в качестве подъемных устройств, как правило, являются ограниченным вариантом при небольшом зазоре над потолком.

Типы распорных балок

Фиксированные распорные балки

Крючки с поворотной защелкой внизу сочетают в себе универсальность, быстрое соединение и надежный замок.

Регулируемые распорные балки

Как и фиксированная распорная балка, регулируемые распорные балки отлично подходят для поддержки длинных грузов во время подъема. Модель с регулируемым разбросом обеспечивает дополнительную универсальность за счет телескопической конструкции, которая увеличивает длину устройства с шагом в 1 дюйм.

Подъемные стропы и оснастка

Мы предлагаем полную линейку подъемных строп в дополнение к нашему выбору оснастки и оборудования.Обязательно ознакомьтесь с нашим специальным разделом «Как выбрать подъемную стропу», чтобы получить дополнительную информацию о различных типах подъемных строп.

Вопросы?

Не знаете, какое оборудование вам нужно для работы? Хотите знать, какой продукт сопоставим с определенной подъемной балкой Caldwell, Peerless или другой подъемной балкой? Позвоните нашим специалистам по продукции. Они с радостью ознакомятся с нашими подъемными балками и помогут определить, какие из них лучше всего подходят для вашего применения.

Рекомендации по проектированию и установке деревянных балок

:: Weyerhaeuser

Джерад Бэнкстон, П.E.

Успешное проектирование и установка деревянных балок, таких как Microllam® LVL, TimberStrand® LSL и Parallam® PSL, выходит за рамки простого поиска элемента в таблице. Знание того, как балка будет нагружена (с боковой или верхней нагрузкой), и общего применения элемента поможет определить, какой продукт использовать для обеспечения успешной установки.

Балочные соединения

Часто нам задают вопрос, как соединить многослойную балку.Соединения балок зависят от того, как прикладывается нагрузка (будь то верхняя, боковая или точечная нагрузка) и величины нагрузки. Боковые нагрузки и точечные нагрузки на балки обычно требуют наиболее агрессивных схем соединения для передачи нагрузки на все слои балки. TJ-9000 предоставляет таблицы соединений для боковых, верхних и точечных нагрузок на балки.

Если вы используете наше программное обеспечение для расчета размеров отдельных элементов Forte для определения размеров балки, теперь у него есть возможность спроектировать и составить отчет о необходимом соединении для балки на основе величины нагрузки и того, как она применяется к балке.Щелкните здесь, чтобы просмотреть видеоурок по использованию этой функции в Forte.

Боковые нагрузки на одну сторону балки

Балки заподлицо с нагрузками, приложенными только к одной стороне, требуют особого внимания, особенно когда элемент имеет ширину 7 дюймов. В нашей литературе рассматривается это условие, утверждая, что балки шириной 7 дюймов должны иметь боковую нагрузку только тогда, когда нагрузки прилагаются к обеим сторонам элементов (для минимизации вращения). Потенциал вращения балки увеличивается по мере того, как нагрузка прикладывается дальше от центральной линии балки (чем шире балка, тем больше потенциал вращения).На рис. 1 показано, как образовался зазор между балками и боковой балкой, нагруженной заподлицо, из-за вращения балки под нагрузкой.

Рис. 1. Балка, вращающаяся из-за боковой нагрузки

Один из способов предотвратить вращение — это установить натяжную ленту подходящего размера от нижней части полки балки через нижнюю часть и вверх по задней стороне балки заподлицо. Натяжной ремень будет сопротивляться вращению и удерживать балку вместе.

Компрессионная кромочная скоба (свободная длина)

При проектировании балки необходимо также учитывать, как элемент будет закреплен (в частности, как будет закреплена кромка сжатия), чтобы предотвратить поперечное перемещение балки.Для простых пролетных балок край сжатия обычно находится наверху балки (см. Рисунок 2), однако для балок с несколькими пролетами край сжатия изменяется от верха к низу балки при пересечении промежуточных точек опоры (см. Рисунок 3).

Рис. 2. Простая пролетная балка — синяя кромка сжатия

Рис. 3. Пример неразрезной балки — кромка сжатия синего цвета

Без достаточных распорок балка может иметь тенденцию «выгибаться» или перемещаться вбок, как это показано на рисунке 4 на примере балки крыльца с простым пролетом.

Рис. 4. Изгиб балки под нагрузкой

Обычной практикой является установка пони-перегородок поверх опущенных коллекторов ворот гаража (см. Рисунок 5). Степень жесткости, обеспечиваемая стеной пони, зависит от таких элементов конструкции, как высота стены и тип обшивки стены. Боковая устойчивость падающей балки, такой как нижеприведенная, зависит от размера проема, размера балки и высоты стенки пони.

Рис. 5. Стенка пони на верхней части заголовка гаражных ворот

В нашем руководстве по спецификациям TJ-9000 содержится руководство по построению перегородки и перемычки в зависимости от типа, размера и ширины проема балки.

На рис. 6 приведен пример, в котором стенка пони не обеспечивала адекватного крепления, и балка начала изгибаться (или выгибаться) из стены.

Рис. 6. Изгиб балки из-за недостаточного крепления

Эту проблему можно было решить на этапе проектирования, указав, чтобы балка плотно прилегала к двойным верхним пластинам. В качестве альтернативы, вместо сборного коллектора можно было бы использовать более устойчивый в поперечном направлении сплошной коллектор, такой как Parallam® PSL или TimberStrand® LSL (см. Рисунок 7).

Рис. 7. Жатка плотно прилегает к верхним пластинам

Многопролетные балки, такие как эта непрерывная перегородка гаражных ворот, показанная на Рисунке 8, могут стать проблематичными, поскольку стены между двумя проемами обычно недостаточно, чтобы закрепить нижнюю часть балки.

Рисунок 8. Заголовок сплошных гаражных ворот

В результате того, что эта непрерывная перегородка ворот гаража не была должным образом закреплена, стена прогибалась примерно на 1 дюйм (см. Рисунок 9).

Рисунок 9. Изгиб стены

Самым простым решением этой проблемы была бы установка коллекторов гаражных ворот в виде отдельных (простых пролетных) балок вместо одного сплошного элемента. Решением также могло бы стать использование сплошного элемента, не требующего промежуточных распорок.

Рассмотрение того, как балка будет нагружена и как балка будет закреплена окружающей конструкцией, поможет выбрать продукт, подходящий для данной области применения.Если у вас возникнут вопросы по вашему следующему дизайну, не стесняйтесь обращаться в нашу службу технической поддержки по телефону 888-453-8358 или по электронной почте [email protected].

---

ДЖЕРАД БАНКСТОН, П.Е.

Джерад Бэнкстон, П.Е. инженер Weyerhaeuser, обслуживающий компанию Trus Joist Engineered Wood Products из Сент-Пола, Миннесота. За более чем 14 лет работы в Weyerhaeuser Джерад обеспечил техническую поддержку и обучение для жилых, многоквартирных и промышленных приложений.

.