Как правильно делать вырезы в стропилах каркасного дома?

Одним из сложных моментов в строительстве каркасного дома, перед которым останавливаются некоторые начинающие строители, является вопрос о том, как правильно делать вырезы в стропилах дома. Если внимательно изучить материал, опыт бывалых строителей, то окажется, что делать их достаточно просто. Для того, чтобы вырезы в стропилах не ставили вас в тупик, я и пишу эту статью.

Какими бывают прогоны

Прогоны бывают цельными и составными.

Цельные прогоны изготавливаются из одного куска древесины и укладываются своими концами на противоположные  фронтоны стен.

Однако при большой длине, из –за того, что на них действуют серьезные изгибающие нагрузки,  они становятся слишком громоздкими. Громоздкими настолько, что их изготовление  обходится дорого, а монтаж  возможен исключительно при помощи грузоподъемных механизмов.  Между тем, в этом нет необходимости в случае если  будут укладываться легкие кровельные материалы (например, ондулин).

Кроме того они практически сразу изогнутся под собственным весом.

При больших длинах конькового прогона  его рационально делать составным. Для того  чтобы  нагрузки не  деформировали и не разрушили его  необходимо установить вертикальную стойку  на которую прогон будет опираться и передавать часть действующих нагрузок.

Виды стропильных систем

Существует два варианта конструкции стропильных систем:

  • с висячими стропилами;
  • наслонная стропильная система.

Принципиальным различием этих вариантов является точка опоры стропильных ног. Первый вариант предусматривает и соединение их в верхней точке, когда прогон (конёк) опирается на них. Второй вариант обеспечивает более прочный прогон, обладающий несущими функциями, а стропила полностью закреплены на мауэрлате и на коньковом брусе.

Оба варианта активно используются. На практике они мало отличаются друг от друга, поскольку особенности реализации того или иного типа напрямую зависят от размеров здания и конструкции несущих стен. Строительство домов средней величины вынуждает использовать конструкции, имеющие большее сходство с наслонным типом, обеспечивающим большую прочность и жесткость системы. Рассмотрим оба варианта подробнее:

Система с висячими стропилами

Традиционный вариант использования висячих стропил — небольшие дома, с максимальным расстоянием между опорами до 6 м. Это объясняется появлением дополнительной нагрузки — помимо веса кровли и воздействия атмосферных факторов стропила получают самонесущие свойства. При увеличении размеров дома нагрузка становится чрезмерной и требует усиления конструкции.

Особенностью висячих стропильных систем является распирающее усилие, прикладываемое к мауэрлату. Для компенсации этого давления и защиты стен от деформации и последующего разрушения обязательно используются затяжки, расположенные в нижней части стропильных ног. При строительстве нередко прибегают к изготовлению т.н. стропильных ферм, имеющих форму равнобедренного треугольника. Они делаются на земле или собираются непосредственно на верхней части дома и устанавливаются на в виде готовой конструкции. Такой способ несколько ускоряет процесс создания крыши, так как используются однотипные элементы, что позволяет повторять одни и те же операции несколько раз и получать нужное количество элементов.

Наслонная стропильная система

Строительство домов средних и крупных размеров требует создания прочной и жесткой стропильной системы. Вес кровли, снеговые и ветровые нагрузки вынуждают использовать наслонный тип системы. Он отличается, прежде всего, техникой монтажа. Сначала устанавливаются опорные элементы — мауэрлат, лежень, стойки и прогон. Они обладают высокой несущей способностью и предназначены для принятия значительных нагрузок, поэтому изготавливаются из бруса. Стропильные ноги устанавливаются с опорой на мауэрлат снизу и на прогон в верхней части, при большой длине они усиливаются подкосами.

Специалисты отмечают большую надёжность наслонной стропильной системы. При сборке нет готовых частей конструкции, поэтому все работы производятся непосредственно на верху здания. Отсутствует необходимость поднимать тяжелые готовые элементы, наверх подается лишь материал. Каждая планка устанавливается отдельно, что позволяет обеспечить точность и плотность присоединения, избежать некачественного монтажа или ошибок. В сравнении с конструкциями с висячими стропилами, наслонные стропильные системы значительно выигрывают в прочности и позволяют получить более качественную и долговечную опорную конструкцию. В регионах с большими количествами осадков, снежными зимами, сильными порывистыми ветрами, наслонная стропильная система для двускатной крыши намного предпочтительнее и надежнее.

Как выбрать оптимальную конструкцию стропил двускатной крыши

Основной критерий выбора — размер и назначение постройки. Небольшие дома, не имеющие большой площади кровельного покрытия, способны обходиться более легкими опорными конструкциями. Постройки средней величины, крупные строения должны иметь прочную и мощную стропильную систему, способную противостоять давлению снега, ветра, выдерживать вес кровли. Для того, чтобы решить, как правильно сделать крышу, надо выяснить климатические особенности в регионе, количество выпадающих осадков, возможность и частоту сильных ветров, обильных снегопадов и т.д. Эти данные участвуют в расчете, они имеются в таблицах СНиП или в справочной литературе.

Читайте также:  Вентиляционная решетка: виды, размеры и установка

При этом, не следует слишком усердствовать и строить чрезмерно мощную стропильную систему для небольшого домика. Необходимо помнить, что мощность — это дополнительный материал, а следовательно — возрастание веса конструкции. Оптимальный выбор позволит получить достаточно прочную и лёгкую систему, не перегружающую фундамент и стены, но полностью обеспечивающую защиту от внешних атмосферных проявлений.

Как увеличить длину стропил

При использовании пластинчатого шарнира, расстояние от него до опоры для стропил считают как 15% от длины пролета (шага установки стропил), где и располагают соединение. Поскольку расстояние пролетов между промежуточной опорой и мауэрлатом, коньковой и промежуточной опорами разная, то при стыковке стропил используют равноправную, а не равнопрогибочную схему, которая используется при стыковке прогонов. Что касается того, как стыковать стропила, то важно обеспечить одинаковую прочность, а не создать равный прогиб. А вот в коньковом прогоне главное – обеспечить равный прогиб, чтобы конек крыши оставался на одной высоте.

При сооружении вальмовых крыш задействуют стропила, направленные к внутренним или внешним углам стен. В этом случае стропильные ноги называют накосными стропилами. Они получаются более длинными, чем обычные, и становятся опорой для коротких стропил скатов.

Стропильную систему обычно собирают из различных деревянных элементов, таких как стропила, брус, доски, бревна. Гнутые стропила позволяют построить крышу необычной формы: например, округлой.

Как увеличить длину стропил

Способы, как срастить стропила:

  • соединением встык;
  • косым прирубом;
  • соединение внахлест.

При соединении встык для того, чтобы все было надежно закреплено, у обоих стропил обрезают стыкуемые концы под прямым углом. Чтобы место соединения стропил не подвергалось прогибу, срез торца каждого элемента должен производиться под углом точно в девяносто градусов. Соединяют срезанные концы стропил металлическим крепежным элементом или накладкой из доски и закрепляют. С целью прикрытия стыка стропил с обеих сторон используют накладки из доски, для крепления которых берут металлические гвозди для стропильной системы. Прибивают их в шахматном порядке, через один.

Если используют метод косого прируба, соприкасающиеся концы стропил подрезают под углом в 45 градусов. Затем концы стропил соединяют вместе, и посередине скрепляются болтом, имеющим диаметр 12 или 14 миллиметров.

Что касается того, как нарастить стропила внахлест, то деревянные элементы накладывают друг на друга с нахлестом в метр или больше, точность среза стропил соблюдать не обязательно. Потом, как и в случае соединения стропил встык, гвозди прибивают по всей области соприкосновения сращиваемых элементов в шахматном порядке.

Как увеличить длину стропил

Вместо гвоздей можно использовать также шпильки, закрепляемые с обеих сторон шайбами и гайками. Соединение элементов стропильной системы должно происходить таким образом, чтобы на места стыка приходился минимум нагрузки. Чтобы соединять стропила с мауэрлатом, используют скобы для стропил.

Сопряжение стропил

Сопряжение – это соединение деталей, при котором они полностью или частично входят друг в друга. Стропила соединяют с мауэрлатом или балками путем врезки или с помощью зуба с шипом, создавая узлы.

Верхнюю часть стропильной ноги укладывают на коньковый прогон с частичным или полным соединением с другой стропильной ногой. Простая стропильная система, собранная из досок, оказывается не менее прочной, чем изготовленная с применением деревянного бруса и жердей. Доски наращивают или соединяют в определенном порядке, и в ряде случаев их применение оказывается более выгодным по сравнению с тяжелым брусом, как со стороны универсальности, так и экономии.

Сопряжение стропил

Можно привести такие примеры стропильных систем из доски, как конструкция крыши с чердаком, которые можно утеплить и переделать в мансарду. Для увеличения длины ног иногда используют стропила, соединенные при помощи двух досок с просветом. Особенность такой конструкции состоит в том, что в нижней части системы достаточно прикрепить одинарные стропила, а в верхней – спаренные элементы.

Таким способом можно сэкономить на строительном материале, а сборка стропил друг с другом и с ригелем происходит проще. Вкладыши, выполненные из обрезков ног, укладывают между стропилами таким образом, чтобы расстояние между ними составляло не больше семи высот соединенных досок. В таком случае гибкость стропила, спаренного между вкладышами, равна нулю, и оно может работать в качестве цельного элемента. При этом длина вкладышей должна составлять две высоты досок и больше (прочтите также: «Какое расстояние между стропилами, методика вычисления «).

Читайте также:  Как проверить вентиляцию на кухне, различия вентиляции и вытяжек

Составной вариант

Соединение стропил внахлест можно произвести и другим способом. В таком варианте элемент не только удлиняется, но еще и увеличивается его сечение. Здесь срастить нужно не две, а три доски. Суть метода в следующем:

Составной вариант
  • К одной доске с обоих ее концов внахлест сращиваются две другие доски. Между наращенными компонентами остается пространство, которое равняется толщине одинарного элемента. В результате получается стропила с разным сечением на концах;
  • В просвет между двойными компонентами устанавливаются вкладки. Их длина должна быть в два раза больше, чем толщина одинарной доски сращенных стропил. Расстояние между вкладками делается не менее двукратного значения их длины;
  • В оставшееся пространство можно плотно поместить минеральную вату или джут. Такая прослойка скомпенсирует усадку древесины;
  • Крепление проводится при помощи гвоздей, расположенных в шахматном порядке.
Составной вариант

Такой способ сращивания стропил характерен тем, что сверху получается тонкий конец, а снизу толстый усиленный. Такой вариант конструкции применяют при возведении ломаной крыши и при установке диагональных стропильных ног.

Составной вариант

Составной вариант

Составной вариант

Классификация соединительных узлов

Каркас крыши состоит из целого ряда элементов, надежно скрепленных между собой. Но основную эксплуатационную нагрузку несут стропила, поэтому от прочности их крепления на мауэрлат и соединения между собой зависят функциональные характеристики крыши и безопасность всей конструкции.

Стропильные системы, висячие и наслонные, передают нагрузку от собственного веса, веса кровельного пирога и атмосферных воздействий на несущие стены и другие конструкции. Нижние концы стропил опираются на опорную балку или мауэрлат, верхние попарно скрепляются непосредственно друг с другом или монтируются к коньковому прогону. Кроме того, для жесткости конструкции применяются дополнительные опоры, ригели, подкосы и другие элементы. При необходимости увеличить длину стропил выполняется наращивание стропильных ног. В целом, узлы соединения стропил можно подразделить на несколько основных групп :

  • узел соединения с «фундаментом» крыши»;
  • узел конькового соединения;
  • узел крепежа дополнительных элементов стропильной системы;
  • стыкование стропил при наращивании.

Все виды соединения стропил подразумевают использование определенных крепежных элементов.

Наращивание стропил

Соединение стропил между собой по длине позволяет изготовить стропильную ногу необходимых размеров из имеющегося пиломатериала. Чаще всего сращивание выполняется следующими методами соединения :

  • встык;
  • внахлест;
  • способом косого прируба;
  • в три доски;
  • с опорой на прогон.

Крепление встык. Для сращивания стыкуемые концы требуется отрезать строго под углом 90°. После плотного совмещения получившихся торцов, на стропила в месте стыка монтируется деревянная накладка или металлический крепежный элемент (пластина с зубьями). Накладки из доски устанавливаются с обеих сторон и прибиваются в шахматном порядке гвоздями соответствующей длины, либо крепятся саморезами.

Метод косого прируба. Подрезка концов выполняется под углом 45°. Срезанные концы стыкуются, после чего посередине сверлится сквозное отверстие для болтового крепежа. Бруски стягиваются болтом диаметром 12 или 14 мм с широкой шайбой.

Крепление внахлест. Деревянные элементы укладываются с нахлестом и по всей длине сшиваются гвоздями, которые должны располагаться в шахматном порядке. В отдельных случаях могут применяться шпильки с гайками и шайбами. Такое соединение стропил по длине не требует точного выполнения срезов торцов.

Длинную стропильную ногу можно изготовить, используя три доски и прокладки. В этом случае одна из досок укладывается между двумя другими с нахлестом не менее метра и крепится гвоздями в шахматном порядке. Затем в пустой промежуток между крайними досками вставляются и пришиваются гвоздями деревянные прокладки, равные по толщине средней доске, чтобы обеспечить жесткость конструкции.

Соединение стропил по длине с опорой на промежуточный прогон выполняется в том случае, когда все стропильные ноги наращиваются на одном расстоянии от свеса крыши. Горизонтальный прогон монтируется на стойках, которые опираются на внутреннюю несущую стену или колонны. В случае, когда место сращивания приходится на прогон, появляется возможность обеспечить необходимую жесткость длинной стропильной ноги. Обе части стропила соединяются между собой скобами либо другими элементами, и дополнительно гвоздями крепятся к прогону.

Наращенная стропильная нога должна по всей длине иметь одинаковую жесткость и прочность, в противном случае в процессе эксплуатации крыша деформируется.

Укладка кровельного покрытия

На односкатных крышах эта процедура выполняется так же, как и на любых других, за одним исключением: отсутствие конька или соединений скатов. Поэтому кровельный материал укладывается так, чтобы он со всех сторон немного заходил за край крыши, или же используются доборные элементы, а именно карнизные и торцовые планки.

Шифер и керамическая черепица монтируются с заходом за пределы стропильной системы на 2…10 см (в зависимости от размеров монтажной единицы). Снизу свесы крыши могут подшиваться различными листовыми и панельными материалами.

Коньковое соединение

После того, как стропильная нога укреплена на мауэрлате, переходят к коньковому узлу крепления. Это соединение можно сделать тремя способами: встык, к коньковому прогону и внахлест.

Для крепления встык стропила спиливают в верхней части под углом, равным наклону крыши, и соединяют гвоздями (150 мм), вбивая их в верхние плоскости стропил, так, чтобы гвозди вошли в торец противоположного стропила. Для прочности прикрепляют металлическую пластину или деревянную накладку, которую также прибивают гвоздями или прикрепляют с помощью болтов..

При креплении к коньковому прогону между стропилами дополнительно укладывается коньковая балка (прогон), этот способ более трудоемкий.

При креплении внахест стропила, находящиеся с противоположных сторон, заходят друг на друга и соприкасаются боковыми поверхностями. Их соединяют болтами, гвоздями или шпильками.

Особенности скользящего соединения

Схема скользящей опоры для стропил

Такое сочленение, как уже отмечалось, используется при обустройстве кровельных систем домов, построенных из древесины (бруса, сруба и пр.). Жесткое сочленение запрещается использовать из-за все тех же свойств древесины.

После завершения строительства материал еще пару лет будет меняться в размерах, т.е. давать усадку. Стропильные элементы тоже будут двигаться, так что ни о каких жестких соединениях речи быть не может, т.к. из-за них стены дома попросту деформируются.

Особенности скользящего соединения

Важно дать стропильным ногам небольшую свободу движений. Делается это с помощью уже упоминавшихся «салазок». Также монтаж может выполняться с применением специальных уголков, имеющих продолговатое крепежное отверстие.

Распорки, подкосы и бабки крепятся к стропилинам за счет хомутов и скоб. Дополнительно должно обеспечиваться крепление стропилин к стенам здания при помощи проволочных скруток. Благодаря им будет существенно снижен риск срыва кровельной системы при сильном ветре.

Закрепление на мауэрлате и стойках

Для соединения стропил с балкой-мауэрлатом потребуется определенная сноровка. В нижней части стропила делают зарез до половины его диаметра.

Форма зареза должна быть такой, чтобы стропильная нога смогла «зацепиться» за внешний угол мауэрлата, не соскользнув с него.

Запрещается соединение стропила с мауэрлатом без устройства такой выемки, так как в этом случае стропилина просто соскользнет с опорной балки, и вся конструкция рухнет вниз.

В некоторых случаях выемку делают в самом мауэрлате. Для этого опорная балка должна быть сделана из древесины твердых пород или лиственницы. Нельзя делать зарубки в мауэрлате, изготовленном из сосны и других хвойных пород.

Почему так важно надежно закрепить стропила на опорной балке? Если этого не сделать, то скаты разъедутся под давлением даже небольшого снежного покрова.

Чтобы этого не случилось, была придумана методика врезания ног в мауэрлат.

Существует два метода врезки в мауэрлат:

  • в балку;
  • в прорезь в балке.

При врезке в балку в стропилине вырезают шип, а в мауэрлате – паз. Глубина щели не должна превышать 1/4 диаметра опорной балки.

Второй метод — врезка стропилины в прорезь — используют на крутых кровлях. Угол наклона ската должен быть > 35 градусов.

Во избежание сколов врубка в мауэрлат должна находиться не ближе 4-х сантиметров от края балки. Для более пологих крыш используют метод врезки двойным зубом.

Врезка двойным зубом может производиться как:

  • два шипа с замковым соединением;
  • соединяющий упор с шипом;
  • упор без шипа.

Зубы могут входить в опорную балку на одинаковую глубину или на разную, при этом первый зуб всегда входит на меньшую глубину, чем второй.

Крепление стропил с затяжкой в висячих стропильных конструкциях и соединения стропил с лежнями в наклонных конструкциях обязательно проводится с помощью врезки.

Дополнительно узел соединения усиливается металлическими уголками или тремя длинными гвоздями.

Теперь вы знаете, как правильно соединить стропила друг с другом и с другими элементами каркаса крыши и сможете самостоятельно выполнить эти операции.

При возведении каркаса крыши могут применяться различные способы соединения стропил между собой и с другими элементами конструкции. Выбор типа соединений зависит от особенностей стропильной системы, характеристик материала и предпочтений строителей.