Крепление стропил к балкам перекрытия двухскатной крыши

Красивый, прочный дом – мечта многих, кому посчастливилось обзавестись собственным загородным участком. Эффектная, а главное, надежная, кровля украшает любое строение, защищает его от всевозможных погодных неурядиц, одним словом, значение ее переоценить невозможно. Как сделать кровлю именно такой, как мы хотим – красивой, прочной, долговечной? Правильное устройство стропильной системы крыши – первый шаг к созданию высококлассной кровли, отвечающей всем требованиям и запросам.

Как закрепить стропила на балках перекрытия

Крепление стропил к балкам перекрытия обычно требуется при возведении легких мансардных крыш. Выбор оптимального варианта монтажа и соблюдение технологии позволит гарантировать надежность узлов крепления. Если опорой висячих стропил служат балки перекрытия, уложенные непосредственно на стену, то такая система создает серьезные точечные нагрузки на строительные конструкции. Обычно такой подход практикуется при строительстве деревянных домов, так как горизонтально расположенные бревна или брус, из которых выполнены стены, способствуют равномерному распределению нагрузок.

Для кирпичных стен нераспределенное давление является разрушительным – в местах расположения балок перекрытия край стены начинает крошиться. Чтобы рассредоточить давление, на гребень стены следует уложить мауэрлат, выполненный из толстого бруса (рекомендуется сечение 150×150 мм). Если выбран вариант кровли, где предусматривается крепление стропил к балкам перекрытия, то балки укладываются поверх мауэрлата и надежно крепятся к нему.

Построить дом своими руками не так сложно, как кажется с первого взгляда. Единственным элементом, при возведении которого у неопытных строителей могут возникнуть затруднения, является крыша. От нее зависит степень комфорта при проживании в доме. Разберемся с таким моментом, как крепление стропил к балкам перекрытия.

Крепление стропил к балкам перекрытия, которые выступают на 40 сантиметров от стен, может быть выполнено вырубкой методом двойного зуба. Это сделать достаточно просто: на конце каждой стропильной ноги вырубите подобие ступеньки. Такой же замок нужно вырубить на балке. Место соединения этих элементов затяните при помощи болта и хомута.

Существует еще один способ монтажа стыка стропил и балок перекрытия – использование накладок из досок. Они закрепляются при помощи саморезов или гвоздей со специальными надсечками. Распределение нагрузки от стропил между мауэрлатом и балками перекрытия позволяет сделать крышу более прочной.

Крепление стропил к балкам перекрытий чаще всего осуществляется на легких мансардных крышах. При этом стропильная система может иметь различные конструктивные варианты исполнения.

Крепление стропил к балкам перекрытий, в основном, производится на мансардных крышах.

Инструменты для возведения стропильной системы

Для монтажа стропильной системы двухскатной крыши понадобятся следующий набор инструментов:

  • рулетки, разной длины 5, 10, 20 метров;
  • маркеры, карандаши;
  • шнур, для натяжки;
  • молотки, разных назначений, гвоздодер;
  • ножницы, для раскроя;
  • кровельный нож;
  • шпатель;
  • скотч;
  • ножовки, электропила, электродрель с различными сверлами и насадками;
  • шуруповёрт с насадками;
  • разметки, уровни горизонтальный и вертикальный;
  • рейки, линейки;
  • пена монтажная;
  • страховочный ремень и веревка — для безопасной работы.

Весь инструмент на кровле содержать в сумке для инструментов, в целях безопасности.

Элементы каркаса

Все детали стропильных систем условно можно поделить на два типа:

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

Далее ознакомимся с обоими видами узлов.

Мауэрлат позволяет равномерно распределить нагрузку от кровли на стены

Основные узлы

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

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

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

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

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

Читайте также:  Монтаж водосточной системы своими руками

Фермой называется конструкция, образованная двумя СН

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

Вершина фермы называется коньковым узлом

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

Дополнительные

К дополнительным деталям можно отнести:

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

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

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

Основные элементы каркаса крыши

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

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

Деревянные крыши конструкции узлы

Всевозможные строения из дерева как жилые, так и подсобные остаются по-прежнему востребованными, даже несмотря на широкий ассортимент современных строительных материалов. При их строительстве не последнюю роль играет грамотное возведение крыши, поскольку только в этом случае строения получатся по-настоящему теплыми и долговечными.

Древесина в качестве стройматериала использовалась всегда. Всюду где преобладали лесные массивы, она была самым надежным и доступным материалом для местных жителей. Они не только строили из дерева жилье, но и покрывали им кровлю. Деревянная кровля отлично справляется с функциями влаго- и теплозащиты, не говоря уже об эксклюзивном внешнем виде. Покрытие из древесины и сегодня занимает лидирующее место среди кровельных материалов.

Устройство стропил для чердачного помещения

Чердак двухскатной крыши имеет самую простую висячую систему.

Для чердачного перекрытия целесообразно изготовить готовые фермы на земле, а затем их поднять на крышу, предварительно установив мауэрлат.

Фермы состоят из стропильных ног, прочно закрепленных затяжкой у нижнего основания. Можно дополнительно использовать подкосы или бабки.

Большое значение имеет закрепление затяжек на стропилах. Рекомендуется устанавливать затяжки так, чтобы их брусья располагались за линией стены на полметра, тогда отпадет необходимость дополнительно устанавливать свес.

Как изготовить стропила самостоятельно вы можете прочитать здесь.

Фермы закрепляют с помощью верхних и нижних прогонов.

Стропильная система для чердачного помещения

Крепление стропил в коньке

Ограждающие конструкции испытывают большие колебания температуры и влажности, поэтому стропильная система должна иметь возможность компенсации деформаций. Если все детали будут связаны между собой жестко, изменения их размеров могут привести к нарушениям геометрии и негативному воздействию на другие части здания.

Чтобы правильно соединить стропила и мауэрлат, нужно учитывать все факторы и подобрать оптимальную конструкцию конькового узла:

  • Если в нижней части стропила закреплены жестко, то в коньке должна оставаться некоторая степень свободы. Для этого балки не фиксируются к коньковому прогону, а как бы наслоняются. Между собой они могут крепиться различными способами — врубкой, гвоздями, накладками.
  • Когда нижнее соединение подвижное, конек должен прочно скреплять все детали воедино. В этом случае в верхней точке создается жесткое защемление, исключающее смещение в узле.

В висячих системах коньковый опорный прогон отсутствует. Все составляющие ферм соединены максимально жестко.

Конструкции скатных крыш

Мастики представляют собой искусственные смеси органических вяжущих с минеральными наполнителями и добавками. Это пластичные гидроизоляционные материалы, представляющие собой дисперсную систему с более или менее крупными частицами минерального наполнителя.

Классификация кровельных и гидроизоляционных мастик

В зависимости от вида вяжущего могут быть: битумные, резинобитумные, дегтевые, битумно-полимерные мастики.

В качестве наполнителей используют асбест, асбестовую пыль, коротковолокнистую минеральную вату; пылевидные тонколистовые порошки из известняков, доломита, кварца, кирпича, трепела, талька, а также золы от пылеугольного сжигания минерального топлива или комбинированные.

Читайте также:  Пошаговый монтаж металлочерепицы Монтеррей своими руками

Наполнители повышают теплостойкость и твердость мастик, уменьшают их хрупкость при пониженных температурах, сокращают удельный расход вяжущего вещества. Волокнистые наполнители, армируя материал, увеличивают его сопротивление изгибу. Могут быть применены смешанные наполнители: и волокнистые, и порошкообразные.

Мастики могут быть горячие, применяемые с предварительным подогревом (до 160 °С — для битумных мастик и до 130 °С — для дегтевых) и холодные, содержащие растворитель, используемые без подогрева при температуре воздуха не ниже +5 °С и с подогревом до 60…70°С при температуре воздуха ниже 5°С.

По назначению мастики бывают приклеивающие, применяемые для приклеивания рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов и устройства защитного слоя кровли, кровельно-изоляционные, применяемые для устройства мастичных кровель, мастичных слоев гидроизоляции; гидроизоляционно-асфальтовые, применяемые для устройства пароизоляции; антикоррозионные, применяемые для устройства антикоррозионного защитного слоя кровли из фольгоизола.

По способу отверждения они бывают отверждаемые и неотверждаемые. По виду разбавителя — содержащие воду, органические растворители и жидкие органические вещества. На воздухе затвердевают в течение часа и образуют гладкую эластичную поверхность, стойкую к атмосферным воздействиям. Они характеризуются водостойкостью, высокой клеящей способностью, а некоторые — и биостойкостью.

Требования к мастикам.

Кровельные и гидроизоляционные мастики должны быть однородными без включений частиц наполнителя, не пропитанных вяжущими веществами; удобонаносимыми; при изготовлении и эксплуатации не выделять в окружающую среду вредных веществ в количестве выше допустимых; с теплостойкостью не ниже 70 °С; водонепроницаемыми, биостойкими; прочно склеивающими слои рулонных материалов. Мастики должны быть долговечными, т.е. обладать стабильными физико-механическими характеристиками в процессе эксплуатации в интервале температур эксплуатации.

Наносить мастики на изолируемые поверхности следует по следующей схеме: перед устройством мастики наносят разжиженную битумную эмульсионную пасту в виде грунтовки; наносят основные слои из битумных эмульсионных мастик; число слоев зависит от уклона крыши; наносят дополнительный слой мастики по армирующим мастикам для усиления мастичного ковра в местах повышенного скопления влаги; устраивают защитный слой в виде облицовки, посыпки из крупнозернистого песка или гравия, окраски.

Битумные мастики. Вяжущими веществами, применяемыми для изготовления битумных мастик, являются искусственные нефтяные битумы, получаемые в результате переработки нефти и ее смолистых остатков. Нефтяные битумы имеют черный или темно-бурый цвет, при нагревании меняют вязкость. В зависимости от вязкости их разделяют на твердые, полутвердые и жидкие.

Твердые и полутвердые нефтяные битумы применяются для строительных и кровельных работ (изготовления кровельных и гидроизоляционных рулонных материалов, битумных мастик и лаков), а жидкие — в качестве пропиточного материала основы рулонных кровельных материалов. При использовании битумов необходимо умело выбрать марку битума, сочетания ее с условиями применения.

Марка битума устанавливается по основным его свойствам: вязкости, растяжимости, температуре размягчения и вспышки.

Физико-механические свойства битумов

Мастика битума Вязкость при 25°C, 0,1 мм Растяжимость при 25°C, см, не менее Температура, °C, не ниже
размягчения вспышки
Кровельные
БНК-45/180 140…220 Не нормируется 40…50 240
БНК-90/40 35…45 то же 85…95 240
БНК-90/30 25…35 то же 95…95 240
Строительные
БН-50/50 41…60 40 50 220
БН-70/30

Опорный узел фермы на лобовой врубке с одним зубом

Конструкция узла представлена на рис.6. Верхний сжатый элемент (ВП или опорный раскос) упирается частью своего торца в вынутое для этой цели гнездо в нижнем растянутом элементе (нижнем поясе фермы). Площадка смятия а-б располагается перпендикулярно к оси верхнего сжатого элемента; центр площадки смятия должен совпадать с осью верхнего элемента. Площадка в-б в работе врубки участия не принимает. Площадка б-г работает на cкалывание.

Глубина лобовой врубки h вр в опорных узлах должны быть не более 1/3 высоты бруса нижнего пояса. Наименьшая глубина врубки для бруса – 2 см.

Длина плоскости скалывания должна быть не менее четырех глубин врубки и не менее 20 см.

Для связи верхнего и нижнего элементов должен быть поставлен стяжной болт диаметром 16-25 мм, обеспечивающий необходимую плотность сопряжения. В случае скалывания площадки б-г болт может предотвратить обрушение фермы или замедлить его, вследствие чего эти стяжные болты иногда называют «аварийными». Болты располагают перпендикулярно к оси сжатого элемента; иногда при очень больших углах наклона сжатого элемента к нижнему растянутому элементу возможна постановка болтов перпендикулярно биссектрисе угла наклона.

Упором для нижней шайбы болта служит скошенная плоскость деревянной опорной подкладки – подбалки, прибиваемой к нижнему элементу гвоздями. Подбалку опирают на опорную подушку, которая распределяет опорное давление на большую площадь стены. В подбалке, в месте примыкания к опорной подушке, обычно делают уступ примерно на 2 см. Постановка подбалок в опорных узлах ферм совершенно обязательна. Помимо создания упора для закрепления стяжного болта, подбалка усиливает ослабленное сечение растянутого пояса и своим выступом фиксирует положение опорной подушки, чем облегчает и ускоряет правильную установку ферм на место. Толщину подбалки принимают не менее глубины врубки h вр.

Читайте также:  Как посчитать уклон односкатной кровли в зависимости от материала

В фермах из брусьев для предотвращения появления значительных изгибающих моментов, возникающих вследствие несимметричного ослабления растянутого элемента, рекомендуется центрировать опорные узлы по оси, проходящей через середину ослабленного сечения нижнего пояса ().

При разметке врубки с площадкой смятия, расположенной симметрично относительно оси сжатого элемента, наиболее простое графическое ее построение может быть получено следующим образом (). На расстоянии 0,5h вр от верхней кромки нижнего пояса проводят прямую, параллельную этой кромке, до пересечения с осью сжатого элемента в точке n. Через точку n затем проводят прямую а-б, перпендикулярную к оси сжатого элемента.

На приведен другой вариант лобовой врубки; он отличается от основного тем, что в нем осевая линия сжатого бруса не совпадает с серединой площадки смятия, вследствие чего в сжатом элементе возникает изгибающий момент М = N e . Такое решение не рекомендуется для основных узлов ферм, но оно иногда допускается в промежуточных узлах подкосных конструкций с обязательным учетом дополнительных напряжений, возникающих в сжатом элементе от эксцентричного приложения сжимающего усилия.

В лобовых врубках с одним зубом необходимо проверить прочность рабочих поверхностей на смятие и на скалывание. Ослабленный врубкой нижний пояс надо проверить на возможность разрыва. Проверку на смятие производят по формуле:

(6)

где N см =N с – усилие смятия, равное усилию в примыкающем сжатом элементе верхнего пояса (опорного раскоса в случае полигональной фермы) и направленное перпендикулярно к плоскости смятия;

R см – расчетное сопротивление древесины смятию под углом (приложение 2);

A см – площадь смятия

,

где h вр – глубина врубки, b – ширина бруса.

Проверку прочности лобовой врубки на скалывание производят по формуле:

(7)

где N ск =N р – скалывающее усилие, равное усилию в нижнем поясе;

A ск – площадь скалывания А ск =bl ск,

где l ск – длина площадки скалывания,

b – ширина бруса;

–среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию,

, (8)

где e – эксцентриситет, равный 0,5h;

R ск – расчетное сопротивление древесины скалыванию (приложение 2).

Минимальное значение длины площадки скалывания:

l ск 20 см; l ск 1,5h; l ск h вр;

а максимальная величина, вводимая в расчет, должна удовлетворять условию:

Стяжной болт, скрепляющий сопрягаемые элементы в узле, может быть рассчитан как «аварийный». Растягивающее усилие в болте с учетом сил трения находят из выражения:

N б =N с tg(60 0 -). (9)

Необходимая площадь болта в месте, ослабленном нарезкой:

, (10)

где R bt – расчетное сопротивление стали болта растяжению (для болтов класса 4,6R bt =1700 кГ/см 2),

Гвозди, которыми подбалка узла крепится к нижнему поясу, должны воспринимать усилие:

Т=N б sin,

где N б – усилие в аварийном болте.

Необходимое количество гвоздей, крепящих подбалку:

,

где Т гв – расчетное усилие на один срез несимметрично работающего гвоздя, определяемое по общим правилам расчета нагельных соединений.

Висячие стропила – устройство и конструкция стропильной системы

Приветствую вас, друзья! В сегодняшней статье мы подробно рассмотрим все аспекты, касающиеся висячих стропил. Они являются основными составляющими элементами кровли, вместе с которыми формируют каркас замкнутого типа, который обладает высокой прочностью и устойчивостью к воздействию осадков и ветровой нагрузки.

Висячие стропила – устройство и конструкция стропильной системы

Но прежде чем мы начнем, я кратко хотел бы остановлюсь на видах стропил, которые бывают двух видов – наслонные и висячие – и особенностями их применения.

Типы каркасов щипцовой крыши

Различают 2 типа каркаса для двухскатной крыши: наслонный и висячий. Первый рекомендуют, когда в строении есть несущие внутренние стены. При устройстве такой системы, по центру устанавливают вертикальную балку, через которую вес кровли передается нагруженной стене, находящейся посредине здания. Обычно такое решение принимают, когда между наружными стенами здания больше 10 м. В домах, ширина которых не превышает 10 м, обычно нет внутренних нагруженных стен. В этом случае устанавливают висячие стропила, которые опираются на несущие наружные стены. При этом возникают, негативно действующие на стены, распирающие усилия. Чтобы свести на нет это явление, между стропильными ногами монтируют нижние и верхние затяжки таким образом, чтобы образовался треугольник. Иногда в качестве нижних затяжек используют балки перекрытия, что дает возможность устроить на крыше мансардное помещение.

Внимание! Когда в доме вместо несущей внутренней стены предусмотрена установка колонн, то придется совмещать 2 стропильные системы. Наслонные стропила будут опираться на колонны, а висячие стропила располагают между колоннами.

Двухскатная крыша: популярное решение при строительстве домов с жилым чердачным помещением