Крепление стропил: виды, способы, технология

При планировании любого здания важно уделить пристальное внимание монтажу кровли. Самой легкой в устройстве является двухскатная крыша, хотя большинство домовладельцев предпочитают более оригинальные и сложные варианты. Но даже для технически простых проектов надо изучить, как крепить стропила к основанию, какая стропильная система подойдёт в конкретной ситуации. От правильности решений зависит время безремонтной эксплуатации всего здания в целом.

Общая информация о системе

Стропила – это несущие конструкции (опоры) скатных крыш, принимающие нагрузку от покрытия кровли, лежащего снега и помогающие распределить ее между вертикальными стенами. Вместе стропила формируют каркас, где они объединены между собой посредством дополнительных элементов и крепежа.

Также под стропилами нередко подразумевают стропильные ноги – компоненты системы из габаритных досок, бруса. Они формируют наклонные плоскости крыши и играют роль опоры для обрешетки под кровельное покрытие.

Важно: Иногда для создания стропил применяют сборные стальные конструкции. Обычно так делают при обустройстве кровли из тяжеловесных материалов.

Вверху стропильные ноги парами соединяются друг с другом вдоль ската и формируют конек (коньковый прогон). Точку фиксации ноги на основе называют опорным узлом. Количество узлов рассчитывается для каждого здания индивидуально. Элемент, стыкующийся со стропилами, в строительстве именуется мауэрлатом. Для его изготовления применяется толстый брус (до 20 см), связывающий крышу и стены и служащий подложкой для стропильных ног.

Крепление стропил к мауэрлату двухскатной крыши – ответственная конструкция. Такой метод обустройства кровли считается самым популярным. Мауэрлат укладывается на протяжении капитальных стен и помогает держать стропила, распределять нагрузки от всего пирога кровли. При установке системы используются и другие важные элементы:

• лежни – дополнительные бруски, лежащие рядом с мауэрлатом и помогающие перераспределять нагрузки;
• затяжка – поперечный элемент для соединения пары стропильных ног;
• боковые прогоны – детали для поддержки ног;
• стойки – приспособления для передачи нагрузки с боковых прогонов на лежни;
• кобылки – деревянные детали для удлинения стропил, применяются, когда нужно сформировать свес крыши для защиты стен от осадков.

Особенности и нюансы стропильной системы

Проектирование системы опор – очень ответственная задача. Если на данном этапе допустить просчеты, ошибки, качество кровельного пирога сильно пострадает. Со временем крыша может разрушиться, либо вовсе пострадать при сильном ветре. Как правильно рассчитать количество, длину стропил, выбрать форму крепежа? Нужно учесть тип климата в местности и следующие данные:

• снеговая нагрузка (если снега много, угол между ногами делают в 45 градусов и больше);
• интенсивность ветра (для регионов с сильными ветрами предпочтительны низкоскатные крыши);
• разновидность кровельного материала, его вес.

Для обустройства стропильной системы на крышу применяется только качественная древесина, где нет сучков, червоточин. Минимальные дефекты возможны лишь на досках для обрешетки. Все пиломатериалы должны быть заранее обработаны антисептиками и антипиренами. (Читайте статью на тему «Осина или сосна — что подходит для бани лучше (сравнение, плюсы и минусы)»)

Виды стропил

В зависимости от функций, особенностей, выбранного крепления выделяют три основных вида стропил — наслонные, висящие и комбинированные.

Наслонные стропила

Так называют стропила, имеющие две основные опорные точки – на мауэрлат снизу и на конек сверху. Подобная стропильная система часто применяется в домах с односкатными конструкциями, где одна стена более высокая. Специфика, признаки наслонных систем:

• отсутствие горизонтальных распирающих усилий;
• уменьшение напряжения в конструкции посредством установки прогонов, стоек;
• возможность сделать мауэрлат по периметру, либо короткими отрезками (по 70 см) в точках опирания стропил;
• допустимость устройства деревянных домов без мауэрлата (его роль может играть верхний венец);
• соединение стропильных ног в коньке в перекрест или встык;
• простота обустройства, небольшие финансовые затраты;
• отсутствие необходимости в тяжелых грузоподъемных механизмах;
• возможность применения пиломатериалов с малым сечением.

К минусам данного вида систем относится тот факт, что при пролетах свыше 6,5 м в здании обязательно должна присутствовать еще одна несущая стена.

Висящие стропила

Такие конструкции имеют единственную точку опоры – наружные стены, либо мауэрлат. То есть узлы крепления находятся только там, где стропильные ноги опираются на стены – тут они фиксируются горизонтальными стяжками. Вверху ноги состыкуются без дополнительной опоры. Данный тип систем в описанном виде подходит для гаражей, небольших домиков, хозяйственных построек с пролетом между стенами менее 5-6 м.

Важно: Если пролет больше, то усилия в нижнем поясе будут слишком высокими, поэтому добавляют другие компенсирующие элементы – ригели, вертикальные связки, накладки из металла. Вся конструкция вместе называется фермой.

Висящие стропила нередко выполняют роль перекрытия – балки служат основой для потолка. Большие по размеру секции приходится собирать на строительной площадке, после чего поднимать наверх с помощью специальных механизмов. Их изготовление и монтаж стоят дороже и более сложны технически. Зато для крепления висящей системы на бревенчатый дом можно не ставить мауэрлат и не делать врубки – можно просто скосить доски опор.

Комбинированные стропила

Наслонные и висящие опоры порой комбинируются, в результате система получается самой прочной и надежной. Она идеально подходит для зданий, где внутри имеются колонны вместо стен. Шаг установки ферм (комплекта опор с дополнительными элементами) равен 3-4 м, а между ними крепятся наслонные стропила. Преимуществами такого типа конструкций являются высочайшие несущие способности, перекрытие больших пролетов без промежуточных опор. К недостаткам причисляется сложность изготовления, трудности монтажа.

Разновидности креплений (соединительных узлов)

В стропильной системе все составляющие связаны между собой и надежно зафиксированы. Именно поэтому кровля обретает устойчивость, высокие несущие свойства. Специалисты выделяют такие типы узлов:

1. Между верхом ног и брусом конька. Стык имеет место только в наслонных системах. Обычно крепление осуществляют скобами, накладками, скользящими «ползунками», кронштейнами.
2. Узел «стропила-мауэрлат». Считается самым важным во всей системе. Основные крепежные детали – уголки, бруски, гвозди.
3. Между двумя стропильными ногами. Соединение дает возможность удлинить элементы, если их размер превышает товарную длину бруса. Закреплять стык можно накладками, гвоздями.
4. Узел «стропила-вспомогательные детали (затяжки, подкосы)». Комплектующие для монтажа в данном случае — гвозди, накладки.

Виды креплений

При формировании узлов применяются 2 типа стыкования стропил:

1. Жесткое. Узел всегда сохраняет неподвижность, обеспечивает прочное фиксирование составляющих. За его устройство отвечают металлические уголки, накладки. Жесткие крепления не компенсируют усушку древесины и изменение ее размеров с течением времени. Если применять их неправильно, есть риск деформирования каркаса, нарушения геометрии кровли.
2. Подвижное (скользящее). Элементы могут плавать – смещаться относительно взаимного расположения. За счет скольжения детали способны компенсировать усадку стропильной системы, подстраиваться под нее без деформаций и разрушений. Примеры подвижных крепежных комплектующих – ползунки, салазки. Данный вид крепления актуален для сооружений из дерева, не прошедших полную усадку.

Существует отдельная классификация скользящих узлов по степени подвижности:

• 1-я степень – балки и иные элементы способны вращаться вкруговую;
• 2-я степень — за счет наличия специальных ползунков возможно вращение со смещением;
• 3-я степень – части стропильной системы способны двигаться горизонтально, вертикально, по кругу.

На практике жесткие и динамичные узлы сочетаются друг с другом. Обычно ноги фиксируются двумя подвижными и одним неподвижным креплением, что гарантирует отсутствие деформаций при усадке и высокую надежность каркаса. К примеру, правильный способ крепления зарубленных планок таков: наличие динамичного стыка с дополнительным укреплением стальным уголком и брусом. (Читайте статью на тему «Баня из липы: плюсы и минусы, отделка, строительство»)

Важно: Любое запиливание, которое делается для присоединения стропил к балкам, брусу, уменьшает прочность каркаса, поэтому требуется применение большего количества крепежных комплектующих.

По конструкции скользящие крепления бывают закрытыми и открытыми (их еще называют съемными). Закрытые включают уголок, присоединяющийся к мауэрлату одной из сторон. На второй стороне он оснащен проушиной с железной петлей и дырками для размещения на стропильной ноге. Вертикальная составляющая уголка остается незакрепленной, поэтому деревянный элемент может частично сдвигаться. Открытые крепления имеют свою специфику. Петля у них не вводится в проушину, а перегибается вниз по мере присоединения уголка.

Особенности крепежа

На рынке присутствует огромное количество крепежных деталей для установки стропильных систем. Для их фиксации мастера чаще используют гвозди. Они забиваются обычным молотком, но этот процесс довольно долгий и трудоёмкий. Еще сложнее работать с зазубренными (ершенными) гвоздями, зато они на порядок эффективнее при обустройстве кровли.

Саморезы с оцинковкой не склонны к ржавлению. Внизу они имеют резьбу, посредством которой прочно сидят в материале. С помощью электрошуруповерта процесс вкручивания саморезов на порядок упрощается и ускоряется. Недостаток – сложность извлечения крепежа, неверно закрученного в собранный лаг.

Характеристики прочих крепежных комплектующих и элементов таковы:

• Уголок с ребром жесткости. Такие изделия помогают снизить риск повреждения деталей, требующих запила. Они выполняются из трехмиллиметрового металла, оснащены большим набором дыр для саморезов.
• Крепление (уголок) ЛК1. Представлен в широком ассортименте по размерам, его можно подобрать для всех видов бруса, доски. ЛК1 подходит для фиксирования стропильных ног, монтажа мауэрлата. Дает предельную жесткость, крепость узла.
• КР11-КР21. Уголки оснащены отверстием овальной формы для анкеров. При усадке здания препятствуют срыву болтов.
• КР5-КР6. Используются для состыкования элементов, испытывающих самые высокие нагрузки. Пригодны для конструкций с большой массой и сделанных из непросушенной древесины.
• Уголок КМ. Произведен из дырчатого металла для стропильных ног большого сечения. Применение уголка облегчает работу с устройством стропил. Достаточно знать, как запилить правильный угол на мауэрлате. Сложной врезки деталей с таким крепежом не понадобится.

Кроме готовых деталей, опытные мастера умеют прикреплять ноги между двумя деревянными накладками. Это способ монтажа считается жестким и отлично подходит, если надо закрепить опоры под выбранным углом. Также ноги нередко крепят на мауэрлат усиливающими деревянными подкладками нужной толщины. Возможна фиксация скруткой из металлической проволоки, скобами, дырчатой лентой. Указанные методики используются в роли дополнительных.

Подготовительные работы со стропильной системой

На первом этапе подготавливают опоры согласно заранее выполненным расчетам. В зависимости от нагрузок на кровлю их шаг может составлять 70-200 см. Далее для жесткого крепления каждую опору нужно правильно запиливать, чтобы соединение с базой было плотным. Запил создают так:

• карандашом с помощью угольника наносят разметку;
• ручной пилой или электролобзиком делают запилы («пятки»), которые должны надежно прилегать к мауэрлату;
• при необходимости, предусматривают дополнительный заруб, чтобы поставить упорный брусок.

Технология крепления

Установка стропил должна проводиться аккуратно, чтобы не повредить готовые элементы здания (оконные проемы, двери). Самый простой способ соединения – монтаж внахлест. Мастеру даже не нужно срезать торцы. Тем не менее, чаще производится установка стропил с запилами, которая считается более точной и надежной. (Читайте статью на тему «Проекты бань 5 на 5: планировка и этапы строительства»)

Основной этап

Стропильную ногу с запилом или собранную ферму ставят на положенный участок, фиксируют выбранным типом крепежного элемента (например, крупными уголками с обеих сторон). Саморезы, гвозди забивают в мелкие отверстия в крепеже минимум по 4 штуки на сторону. После ногу просверливают насквозь и вводят стальную шпильку диаметром 12 мм. Уголки стягивают и закручивают на шпильке гайку.

Для усиления стропильного крепления применяют проволоку. Делают скрутку из 2-3 кусков проволоки такой длины, чтобы ее хватило на обвивку стропильной ноги в области узла на мауэрлате. Также длина должна быть достаточной для закрепления концов. Дополнительно ставят металлический костыль — длинный стальной болт, расположенный на 30 см ниже мауэрлата под опорным узлом. К нему приматывают проволочную скрутку и закрепляют концы.

Изначально ставят первую и последнюю опору. Затем между ними натягивают шнур, чтобы последующие элементы были идеально выровнены. Правильность установки каждой пары проверяют строительным уровнем. В этом случае кровля не будет иметь перекосов.

Соединение стропил на коньке

Вверху стропильные ноги соединяют встык, либо крепят к коньковому прогону. Если решено воспользоваться первым способом, то верхнюю часть каждой опоры спиливают под углом, упирают в противоположный элемент. Для сохранения одинакового угла заранее делают шаблон и используют его для нанесения разметки. Стропила фиксируют любыми крепежными элементами длиной от 15 см. (Читайте статью на тему «Бюджетная баня своими руками: бюджет, проекты, строительство»)

Возможные ошибки со стропилами

Самой распространенной ошибкой является использование для монтажа стропильной системы некачественной древесины. Крупные сучки, выбоины, дефекты приводят к быстрому разрушению элементов и нарушению целостности конструкции.

Важно: Точность измерений, запилов, правильность положения стропильных ног должны соблюдаться строго, иначе срок службы кровли тоже сократится.

Еще одной возможной ошибкой является формирование слишком глубоких запилов. В этом случае несущие способности мауэрлата снижаются, а допускать этого нельзя. Также неправильным будет создание жестких узлов для недавно построенных зданий. Опытные мастера советуют возводить крышу для бревенчатых и брусовых домов через год, когда интенсивная усадка уже закончена.

Советы и рекомендации по стропилам

При выборе крепежа для стропильной системы обязательно учитывают материал изготовления стен. Так, для кирпичных стен стропильные ноги обязательно дополнительно обматываются проволочной скруткой, причем металлический костыль заранее заделывают в кладку. Мауэрлат на деревянных стенах защищают от ветровых нагрузок путем соединения с предпоследним венцом, либо вовсе отдают его функции последнему венцу. (Читайте статью на тему «Баня из бруса своими руками: проекты, строительство»)

Газобетонные блоки не слишком прочные, поэтому в них делают цельный армопояс и закладывают в него металлические шпильки. Сверху на шпильки насаживают мауэрлат и закрепляют его болтами.

Заключение

Расчет и монтаж стропильной системы – один из самых трудных этапов в строительстве дома или бани. При отсутствии опыта лучше доверить эту работу профессионалам, либо тщательно изучить все тонкости технологии и старательно применять знания на практике!