Металл для крепления стропил

Обновлено: 01.05.2024

Стропила и обрешетка – каркас крыши, который несет на себе всю тяжесть кровельного пирога, термоизоляции, снеговую нагрузку, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, прочностью. Идея использовать металлические стропила, чтобы конструкция кровли получилась более жесткой, не нова, но ранее она применялась в основном для перекрытия промышленных или хозяйственных сооружений. Сейчас стропильный каркас и обрешетка из металлопрофиля считаются реальной альтернативой деревянным элементам крыши, если длина ската превышает 10 метров.

Функции стропил

Конструкция стропильного каркаса крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые образуют фермы. Шаг, величину сечения между стропилами и другими опорами определяет расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации. Кровельный каркас выполняет следующие функции:

Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные уголками, равномерно распределяют вес кровли, который может достигать с учетом снеговой нагрузки до 500-600 кг. Чем больше сечение стропил и меньше шаг между ними, тем большую несущую способность имеет конструкция.
Придание уклона и формы. Стропила, расположенные под углом к основанию крыши, формируют наклонную плоскость скатов, благодаря чему на поверхности кровли не скапливается снег и вода.
Формирование основания для фиксации кровельного материала. Крепление финишного покрытия кровельного пирога происходит к каркасу кровли. Обрешетка выступает как основа для фиксации покрытия, распределяющая его вес равномерно по стропильным балкам.

Обратите внимание! Какими должны быть все узлы, стропила и обрешетка кровельной конструкции определяет инженерный расчет. Чтобы определить необходимую несущую способность каркаса, необходимо вычислить суммарную нагрузку, которой он будет подвергаться. Для этого складывают вес кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку с весом стропильной системы.

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Учтите, что металлические и деревянные элементы каркаса нельзя соединять между собой без прокладки из гидроизоляционного материала или обработки антисептическим препаратом. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, его соседство с деревом приводит к образованию конденсата и загниванию стропил.

Методы крепления

Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:

Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.

Опытные мастера делают расчет на то, что металлическая обрешетка и стропила могут выдержать больший вес, чем деревянные, поэтому можно увеличить шаг между ними и уменьшить толщину сечения элементов. Более того, в строительных магазинах продаются готовые стропильные фермы, крепление которых выполнялось методом сварки, пригодные для перекрытия построек стандартной ширины.

Преимущества

Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:

Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.

Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.

Недостатки

Несмотря на очевидные достоинства, металлические стропильные системы – не самое популярное конструктивное решение в частном домостроении. Даже большой шаг между стропилами и разреженная обрешетка при высокой стоимости метала не могут сделать конструкцию дешевле деревянной. Недостатками металлических стропил считают:

Высокая теплопроводность. Металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому стропила и обрешетка крыши образуют мостики холодна. С точки зрения энергоэффектвности, каркас из металлопрофиля – не лучшее решение.
Проблематичность транспортировки и монтажа. Выбирая металлическую стропильную систему, принимайте в расчет, что перевозить, поднимать на высоту и осуществлять крепление длинных и тяжелых элементов сложнее, чем стропила пиломатериалов стандартной длины.
Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
Деформация под действием высокой температуры. Хотя металл считают негорючим материалов, во время пожара он сильно деформируется, что обычно приводит к обрушению кровли.

Чтобы определить имеет ли смысл использовать более дорогие стропильные элементы из металлопрофиля, нужно выполнить расчет каркаса крыши. Если длина ската превышает 10 метров, а нагрузка более 450-600 кг, то монтаж металлического каркаса экономически целесообразен.

Как крепить стропила крыши разной конструкции?

Возведение стропильной системы – целое искусство, требующее особого мастерства. Две одинаковые на первый взгляд крыши могут иметь абсолютно разный «скелет», и даже крепежные элементы внутри себя. И выбор способа соединения стропильных элементов между собой зависит от целого ряда факторов, среди которых личное предпочтение не играет роли. В ход идут топор, металлические пластины, гвозди и даже скобы – все для того, чтобы придать стропильной конструкции нужную жесткость, надежность и в то же время подвижность.

Все зависит от задач, которые стоят перед крышей, особенностей материала стен дома и климатических условий местности. А в чем преимущества и недостатки каждого из видов, мы сейчас расскажем.

Содержание

Врубка: технология, проверенная временем

Наиболее старый способ крепления стропил крыши — это врубка. Еще с давних времен, когда дома на Руси строились без единого гвоздя, стропила устанавливали именно так:

Вот как это выглядит на практике:

Еще хороший пример монтажа стропил при помощи врубки:

Но стоит заметить, что у врубки есть существенный недостаток — неравномерное высыхание древесины. Причем в ширине такое стропило практически не уменьшается, всего на 0,01% а вот в длине — да. Серьезные испытания, не правда ли?

И особенно негативно это сказывается на узлах с угловым и перпендикулярным соединением стропил. В таких узлах появляются щели, из-за чего в какой-то степени деформируется вся стропильная система. Поэтому в этой технологии появились небольшие изменения: узлы стали изготавливать на разрезных кольцах и зубчатых шайбах.

Болты: надежная фиксация

Одними из самых надежных для стропил считаются металлические болты:

Так они выглядят на практике:

Такие соединения стропил изготавливают следующим образом: ферму кладут на ровную поверхность и фиксируют струбцинами. Далее в местах укладки зубчатых шайб сверлят отверстия под болты — диаметром, превышающим диаметр болта на 1,5 мм. При этом важно держать сверло строго вертикально. К слову, первую готовую ферму используют в качестве шаблона для следующих.

Теперь между элементами фермы крепят зубчатые шайбы, и в просверленные отверстия вставляют шпильки из высокопрочной стали и шайбы 6 мм размерами 100 Х 100 мм. Именно такие размеры препятствуют смятию древесины. Кроме того, шпильки и болты из обычного металла не подходят, ведь при напряжении может сорваться резьба. Дальше двусторонние шайбы как бы запрессовываются в древесину:

Если все сделано правильно, шайба работает на сжатие и растяжение. И после усушки древесины узел подтягивают еще раз. При этом сам болт будет нести 25% нагрузки, а шайба — до 75%.

По такой же схеме собирают фермы с узлами на разрезных кольцах. Сам разрез на кольце необходим для компенсации температурного расширения металла. И такое крепление деревянных стропил куда более надежное, чем у болта без шайбы и кольца, лучше срабатывает в условиях смены температур и обеспечивают куда большую площадь поверхности соединяемых деталей. В этом случае уже не нужна запрессовка кольца, т.к. его достаточно опустить в подготовленные канавки.

К слову, наряду с болтом применяется не только метод врубки, но и фиксация стропил при помощи боковых накладок с гвоздями.

Гвозди: просто и жестко

Довольно популярный и простой способ крепления стропил к стене — фиксация гвоздями. Нет ничего проще, чем взять доску и прибить ее к деревянной стене парой гвоздей. Причем сами гвозди вполне могут служить неким шарниром, если закрепить стропила только концом.

Но если использовать больше гвоздей и увеличить жесткость, то поворот уже будет невозможным. Только если нагрузка не станет превышать расчетную, иначе узел снова будет подвижным. Вот почему при таком способе крепления важно точно рассчитать нагрузку, иначе будут нарушены схемы узлов и разрушится вся система.

Сами гвозди нередко становятся дополнительным способом фиксации в сочетании с врубкой:

Металлические накладки: вариант для ферм

Для стропильного каркаса хорошо подходят стальные перфорированный накладки с острыми элементами по всей площади. Это как раз то, на что крепят стропила чаще всего за рубежом. И главное преимущество такой привязки стропил в том, что здесь нет необходимости делать запил в стропилах и мауэрлате. А потому нетронутая древесина сохраняет свои высокие прочностные характеристики:

Сегодня этот тип крепежа стропил к стене дома по праву считается самым надежным:

Еще один вариант:

По этому же принципу устроены металлические уголки:

Деревянные чурки: забытые технологии

К слову, и до появления металлических пластин и уголков кровельщики находили, чем скрепить стропила между собой: это были деревянные чурки. Это бруски квадратного сечения, которые фиксируют между стропилами и мауэрлатом, чем значительно увеличивают жесткость стропильной конструкции:

На практике она выглядит так:

Причем встречается и вариант удвоенной прибоины:

Проволока: надежная привязка

Теперь перейдем к тому, как стропила крепится к стене из бруса естественного уровня влажности? Дело в том, что деревянные конструкции подвержены изменениям уровня влажности и температуры, ввиду чего при постепенной усушке немного изменяется высота каждого бруса или бревна. И чем выше высота стен, тем больше степень ее усадки со временем. Т.е. в случае с односкатной крышей больше потеряет в высоте стена под коньком, и меньше та, что будет расположена ниже.

В таком случае стропилам важно обеспечить возможность небольшого поворота и при этом даже едва заметного сдвига вдоль стены. И уже достаточно давно для этой цели привязку стропил к стене делают при помощи отожженной проволоки. Ею верхнее бревно фиксируют к стропильной ноге.

Причем важно знать, как правильно крепить проволокой стропила на крыше разных форматов. Так, если речь идет о доме или бане солидного вида, скреплять стропила важно сразу с двух сторон. Если же уклон скатов небольшой, а сама кровля — низкая, тогда достаточно одной проволоки.

Скользящее крепление: для сруба и бревна

Когда возводят деревянные дома или бани, необходимы скользящие стропила. Они позволят сохранить стропильную систему целостной и ровной, когда стены будут неравномерно усаживаться в течение года.

Этот элемент конструкции отлично приспосабливается к деформации конструкции стен. Стропила крепятся к несущему брусу не жестко, благодаря чему предотвращается распирание стен. Ведь и бревно, и профилированный брус подвержены естественной усадке. Бывает, что и одна стена по окончанию усадки становится ниже другой, и при жестком креплении стропил друг к другу “поведет” всю крышу.

Само скользящее крепление стропил к стене представляет собой уголок с петлей и металлический кронштейн:

Монтировать этот элемент нужно под углом 90 градусов к опоре, так можно обеспечить небольшую подвижность системы. В процессе усадки эти крепежи нужно будет два раза выводить в крайнее положение, чтобы установить стропила под правильным углом к стене дома.

Сами скользящие опоры делятся на такие виды: открытого типа и закрытого. Первые представляют собой изогнутую стальную пластину, у которой на концах есть по два или три отверстия. При этом длина хода подвижного элемента должна быть от 60 мм до 160 мм. В неподвижной части элемента обычно до пяти отверстий.

А вот закрытая подвижная конструкция — целостная, и уже не разбирается на части. У нее — форма уголка с держателем, на который надевают планку крепления. Выглядит это так:

Но по-настоящему подвижное крепление сдвинется ощутимо только в случае максимальных нагрузок, что маловероятно для обычной стандартной крыши.

Виды креплений для крыши дома

Чтобы стропильная система прослужила долго, нужно правильно ее рассчитать и подобрать качественную древесину. А еще — выбрать подходящий способ крепления для крыши и качественный крепеж, который надежно свяжет отдельные элементы стропильной системы в единое целое.

Три вида крепежа для крыши

Если речь идёт о деревянной стропильной системе, то крепеж для крыши бывает трех видов:

Метизы, которые изготовлены из металла и непосредственно скрепляют элементы стропильной системы друг с другом или с соединительными деталями.
Деревянные крепления, которые обычно выступают соединительными элементами.
Металлические крепежные детали, которые могут быть как соединительными элементами, так и непосредственно крепежом.

При строительстве большинства крыш обычно используют все виды креплений для стропильной системы.

Крепежные метизы

Это все, что вкручивается, забивается, врезается прямо в дерево. Обязательный вид крепежа для крыши дома, за исключением очень старых зданий, которые были построены «без единого гвоздя».

К метизам относятся:

Гвозди. Классический крепеж стропильной системы, которому уже не первая сотня лет. В современном строительстве в основном используют ершённые гвозди длиной 150-200 мм.
Шурупы по дереву, саморезы. Нужны для соединения металлических пластин и других крепежных деталей с деревянными элементами стропильной системы. Их нельзя заменять гвоздями.
Болты. Болтовое крепление для крыши дома — самое надежное, поскольку оно сквозное. Для жестких креплений используют болты М12 и М10, для шарнирных — М16.
Скобы. Крепежный элемент в форме буквы «П». Длина кровельной скобы, как правило, около 60 мм, хотя есть и удлиненный крепеж. Сгибают скобу из прута диаметром от 8 до 12 мм, при этом оба края заостряют, чтобы она легче входила в древесину.
Анкеры. Специфические метизы, которые состоят из болта и распорной части. Они незаменимы, когда необходимо выполнить крепеж крыши к вертикальным стенам, и хорошо подходят для фиксации мауэрлата.
Шпильки. Круглый металлический стержень с резьбой либо по всей длине, либо с двух сторон с небольшим гладким участком по центру. Может быть рассчитана как под гайки с обеих сторон, так и на ввинчивание в дерево одним краем.

Выбирая крепеж для строительства крыши, отдавайте предпочтение оцинкованным или анодированным метизам. Они прослужат дольше. Еще лучше, если метиз сделан из нержавеющей стали, но его использование не всегда оправдано из-за очень высокой цены.

Деревянные крепления для крыши и стропил

Деревянные крепежные и соединительные элементы есть почти в каждой стропильной системе, за исключением совсем простых крыш. Во-первых, потому что деревянный крепеж может быть действительно большой длины — несколько метров. Во-вторых, потому что такие соединительные элементы «живут» вместе с остальной стропильной системой. Следовательно, при усадке их наличие не приводит к появлению трещин и других повреждений.

Самые распространенные деревянные крепежные элементы — ригели. Это доски, которые соединяют две противоположных стропильных ноги. Такой крепеж для стропил, в основном, работает на растяжение и мешает крыше просто сложиться под нагрузкой. С двух сторон ригели обрезают так, чтобы их края совпадали с линией стропильных ног.

Еще в каркасе почти каждой крыши есть подкосы, которые соединяют стропила с разными элементами стропильной системы и работают на сжатие. Подкосы нужны как для фиксации стропил, так и для их поддержки. Обычно они препятствуют слому стропильной ноги на длинных прогонах.

Косынки — это деревянные крепежные уголки для стропил. Их используют для соединения висячих стропильных ног в районе конька кровли. Это довольно редкий элемент, поскольку вместо вырезания деревянного треугольника намного проще сделать прибоины — накладки из досок. Но в этом случае самый верх стропил нужно крепить дополнительно гвоздями или металлическими пластинами.

Для фиксации элементов стропильной системы также часто используют шипы, пазы и врезки. Самые распространенные примеры — соединение вполдерева мауэрлата и конькового бруса, а также вырезы на стропилах.

А вот нагели в качестве деревянного крепежа для крыши — редкость. Их используют при возведении стен срубов и домов из бруса, но для кровли такой крепеж плохо подходит из-за больших нагрузок. Поэтому нагели если и применяют, то как дополнительный крепежный элемент. Исключение — деревянные дома, которые строятся только по традиционным технологиям.

Металлический соединительный крепеж для стропильной системы

Крепежные элементы из металла — основа большинства современных крыш. Это прочный, дешевый и элементарный в применении крепеж для крыши. Поэтому он очень популярен как у профессиональных строителей, так и тех, кто строит дома самостоятельно.

Основные виды металлического крепежа для стропильной системы — на фото:

Основные виды металлических крепежных элементов опишем подробнее:

Перфорированные металлические пластины для стропильной системы. Это прямые, Г-образные или Т-образные пластины со множеством отверстий. В основном работают на растяжение, но могут и просто препятствовать сдвигу элемента стропильной системы. Например, ими часто крепят коньковый брус к стойкам.
Перфорированные уголки. Это могут быть как обычные уголки с равными плечами, так и асимметричные. Есть даже LK-уголки для крепления стропил к коньковому брусу с выступающими плечами. Для нагруженных узлов используют усиленные уголки с ребром жесткости в месте сгиба, для простой фиксации — обычные.
Перфорированная лента. Длинная металлическая лента, с помощью которой «привязывают» детали стропильной системы друг к другу.
Опоры. Элементы крепления стропильной системы, на которые опираются балки или стропила. Высоконагруженный узел, поэтому обычно дублируется другими методами крепежа.
Скользящие крепления. Специальный крепеж, который с одной стороны жестко крепится к мауэрлату или стропильной ноге, а с другой стороны способен в довольно широких пределах скользить по направляющей. Крепление элементов стропильной системы скользящими крепежами обязательно для деревянных домов, которые дают усадку.
Шарнирный крепеж. Разновидность перфорированных пластин, которые с одной стороны рассчитаны под фиксацию шурупами, а с другой — под болтовое соединение. Крепление стропил перфорированным крепежом с шарнирным соединением так же, как и скользящие опоры, позволяет избежать повреждения каркаса крыши при усадке дома.
Проволока. Обычная стальная проволока, с помощью которой привязывают элементы стропильной системы. Обычно ее используют для крепления мауэрлата к стене.
Металлические зубчатые пластины (МЗП). Тип перфорированной пластины, который не нуждается в креплении шурупами.

На последнем виде крепежа для стропильной системы крыши остановимся подробнее.

МЗП появились совсем недавно, но быстро стали популярными из-за простоты использования и надежной фиксации узла. Это тоже перфорированная металлическая пластина, только отверстия у нее не полностью прорезаны, а продавлены так, чтобы выдавленный кусок металла образовал острый «гвоздь». Поэтому еще одно название МЗП — «гвоздевая пластина».

При вдавливании в дерево МЗП как бы «вгрызается» в него в десятках точек, скрепляя элементы стропильной системы намертво. Такой крепеж для крыши очень надежен, если используется правильно. К сожалению, в России это часто не так.

Дело в том, что МЗП очень чувствительны к методу крепления. Их нужно буквально запрессовывать в дерево с помощью специального пресса. То есть это больше заводской метод крепления для каркасных конструкций. Например, домов из SIP-панелей.

На месте тоже можно правильно установить МЗП — для этого есть переносные прессы. Но используют их редко, чаще всего, просто забивая пластину молотком. Этого делать категорически нельзя, поскольку в этом случае нарушается геометрия пластины, что может привести к серьезному уменьшению прочности узла. Не говоря уже о том, что МЗП должна быть установлена вплотную к дереву.

Кроме того, МЗП могут использовать там, где этого делать нельзя. В частности, при строительстве домов из бруса и срубов могут применять готовые фермы для висячей стропильной системы, где стропила будут закреплены как раз МЗП. При усадке такое крепление просто вырвет из дерева, а сами стропила при этом окажутся повреждены.

Чем и как крепят отдельные элементы стропильной системы

Кратко о том, какой крепеж лучше использовать для разных узлов стропильной системы:

Стропила и мауэрлат: врубки, уголки, гвозди, скобы.
Мауэрлат и стена: шпильки, анкеры, проволока.
Стропила и коньковый брус: опоры, LK-уголки, гвозди, врубки.
Стропила и стяжки, ригели: болтовое соединение, гвозди, уголки, опоры, скобы.
Стропила друг с другом: ригели, косынки, перфорированные пластины, МЗП, шарнирное соединение, перфорированная лента.
Подкосы и стропила: МЗП, перфорированные пластины, уголки, гвозди, скобы.
Коньковая балка и стойки: перфорированные пластины, гвозди, скобы, МЗП.

При этом все металлические элементы, кроме МЗП, крепятся с помощью саморезов по дереву.

Разновидности металлических стропильных конструкций

Система стропил составляет основу для скатной крыши. Чаще всего для них используется дерево. Металлические стропила применяются в тех случаях, когда требуется придать несущей конструкции повышенную прочность. Рассмотрим подробно достоинства, недостатки, правила выбора материала и особенности монтажа конструкции, а также необходимые условия предпочтения именно металла для каркаса.

Роль стропил в постройке

Стропильный каркас представляет собой основу формирования ската крыши. Для того чтобы эта система выдерживала нагрузки, должны быть проведены соответствующие расчеты.

Каркас кровли выполняет следующие функции:

придание крыше требуемого уклона для лучшего стока дождевой воды;
формирование формы ската;
создание основы для монтажа кровли;
распределение нагрузки, которое зависит от расстояний между стропилами и их сечения.

Несущая конструкция каркаса должна выдерживать общий вес:

Кроме этого, следует учитывать нагрузки, которые могут возникать периодически. Например, сильный ураганный ветер, сейсмическая нестабильность.

Какие бывают стропила

Существует несколько видов стропильных систем, включающих каркас и обрешетку. Чаще всего для этих целей применяется древесина, но при большой нагрузке и значительных площадях наклонных поверхностей этот материал не подходит.

Металлические конструкции

В качестве материала изготовления выбирается профиль из оцинкованной стали. Обрешетка и стропила из данного материала влагоустойчивы, прочны и достаточно легки.

Допустимый шаг может составлять до 200 см. Применяется этот вариант для скатов от 7 м. Кровля по металлическим балкам крепится при помощи специальных дополнительных деталей, сварки. Применение гнутого профиля позволяет минимизировать расход материала.

Деревянные стропила

Древесина подходит для скатов до 7-10 м.

Крепеж может выполняться при помощи металлических элементов, саморезов и гвоздей.

Допустимый шаг – порядка 0,8 м.

Комбинированные системы

Сочетание деревянных и металлических элементов позволяет построить стропильную систему, которая дешевле металлической. И имеет шаг стропил шире, чем у деревянной системы.

Комбинированная система монтируется с соблюдением определенных условий: специальной обработки используемых деревянных элементов и применения гидроизоляции. Это необходимо для увеличения эксплуатационных качеств древесины при ее близости к металлу.

Достоинства металлического каркаса

Металлоконструкции для кровли имеют следующие плюсы:

Большой срок службы. При правильном подборе материала и качественном монтаже конструкция прослужит более века.
Пожаробезопасность. Изготовление производится с применением негорючих материалов.
При локальных возгораниях подобная система дольше сохраняет форму и удерживает крышу, чем дерево.
Минимум отходов при монтаже.
Простое обслуживание. Специальное покрытие стали выполняет защитную функцию, что предотвращает разрушение материала, и приводит к отсутствию необходимости ежегодной обработки.
Отсутствует серьезная нагрузка на несущие стены и основание здания.
Экологичность сооружения, отсутствие необходимости обработки химическими реагентами.

Недостатки применения металлоконструкций

Несмотря на большое число достоинств, каркас крыши из металла используется реже, чем деревянный. Минусы металлических стропил:

Сложность монтажа, при котором зачастую требуется задействовать специальную технику для поднятия тяжелых элементов.
Необходимы слесарные навыки для выполнения работ.
Высокая цена, в сравнении с деревом.
Неудобство транспортировки.
Большая теплопроводность.
При высоких температурах металл деформируется. Это может представлять опасность обрушения во время пожара.
Возможно промерзание при низких температурах.

Существует большое количество стропильных конструкций (ферм), которые отличаются друг от друга по качественным характеристикам:

Стропила подразделяются на следующие группы:

арочные (отличаются высокой эстетикой, с ними возможно создание сложных форм, что влияет на увеличении расходности материала);
винтовые;
балочные (имеют небольшой вес и требуют минимального расхода материала);
рамные.

Основные элементы конструкции

Существует определенный перечень конструкционных элементов стропильных систем. К нему относятся пояса, которые и образуют контур, а также решетка, собираемая из роскосов.

Металлические стропила для крыши изготовляются из таких элементов:

Все элементы должны хорошо примыкать друг к другу. Решетка крепится к поясам при помощи специальных элементов.Для опоры несущих сооружений служат подстропильные элементы. Их применяют в тех случаях, когда балки имеют неравномерный шаг.

К сведению! Правильный подбор конструкционных элементов и особенности монтажа должны учитывать временные и постоянные нагрузки.

Пояса

По форме поясов фермы бывают:

Треугольные. Они оптимальны для большого угла наклона. Требуют значительного расхода материалов.
Полигональные. Ориентированы на мощные строения и большие пролеты. Для небольших построек подобный вариант будет излишне усложненным и нерентабельным.
Односкатные (трапециевидные). Имеют высокие показатели прочности с узлами рам высокой жесткости.
Параллельно расположенные. Этот вариант подходит для мягкой кровли в качестве универсального варианта, включающего повторяющиеся узлы.

Решетки

Системы решеток подразделяются на 3 вида:

Раскосные, требующие значительного расхода материала.
Треугольные, применяемые чаще всего при монтаже параллельных или поясов-трапеций.
Прочие специальные, например, крестовые.

Обоснованность выбора металла

Стропила из металла – это основательная конструкция, которая обладает повышенной прочностью к нагрузкам. Металл применяется в тех случаях, когда каркасу нужна высокая жесткость, используется брус от 7 или 10 метров, уклон ската от 1º.

Металлические стропила требуют наличия навыков и подходящих инструментов для монтажа. Крепление стропил должно быть особенно тщательным, с привариванием уголков.

Конструкция металлической кровли будет оправдана экономически только в том случае, когда проведены расчеты нагрузки, и она составляет не менее 450 кг. И скат имеет длину более 10 метров.

Материалом изготовления служит оцинкованный металл. Чаще всего это парный профиль. Для крепежа применяется:

При расчете металлоконструкции учитываются сечения элементов, просчитывается количество сварочных швов и количество дополнительных расходных материалов.

Профильные трубы – наиболее частый выбор для организации стропил частного дома. В сравнении с другими системами, эта выигрывает за счет более простого монтажа и меньшего веса. Размер сечения подбирается в зависимости от конкретной системы стропил, размера крыши, угла наклона ската, расчетной нагрузки и других параметров.

Видео описание

В видео можно увидеть стропильную систему с применением металлического каркаса:

Заключение

Если от каркаса крыши требуется повышенная прочность, то металл – именно тот материал, который способен выполнить это требование. Но надо помнить, что монтажные работы требуют определенных навыков и квалификации. При изготовлении каркасов из металла лучшим выходом будет доверить эту работу специалистам.

Как крепить стропила: самые простые и надежные способы крепления

Когда при строительстве дома очередь доходит до устройства кровли, возникает резонный вопрос: как крепить стропила? Ответ на него зависит от многих факторов: конструкции крыши и расчётной нагрузки на неё, крутости скатов, материала и несущей способности стен, предполагаемой усадки строения и т.д. Каждый из этих факторов влияет на выбор способа крепления и стропильного крепежа. Кроме того, к стенам и между собой стропила тоже крепятся по-разному.

Общие сведения

Чтобы лучше ориентироваться в данной теме, нужно знать, что такое стропила, какими они бывают, к чему крепятся, в каких случаях выбирают тот или иной вид стропильной системы.

Стропилами называют несущие конструкции скатных крыш, которые принимают на себя всю нагрузку от кровли и снегового покрова на ней, передавая её на стены здания. В частном домостроении они чаще всего изготавливаются из бруса или досок большого сечения, поставленных на ребро. Гораздо реже используют металлические конструкции в виде сборных элементов или готовых ферм. Из чего и как делать стропила, решается исходя из расчётной нагрузки на них и предпочтений заказчика.

Конструктивно стропила подразделяются на висячие и наслонные:

Висячие стропила устанавливают на небольшие дома, гаражи и прочие хозпостройки, у которых пролёт между стенами составляет не более 5-6 метров. Верхними концами они соединяются друг с другом без дополнительной опоры, а нижние, опирающиеся на стены, стягивают горизонтальными элементами – затяжками. Затяжки уменьшают распирающие нагрузки от стропил на стены, принимая их на себя.

Наслонные стропила устанавливают на здания с большими пролётами свыше 10-12 метров со средней несущей стеной или опорными колоннами. Верхними концами они опираются на коньковый прогон, который в свою очередь поддерживается стойками, упирающимися в лежень – горизонтальная балка, лежащая на колоннах или внутренней стене. Если решается задача, как установить стропила на односкатную крышу, то также выбирается наслонная конструкция, так как в ней роль конькового прогона исполняет более высокая стена.

Крепление стропил в нижней части

В нижней части стропила могут опираться прямо на стену, если она сложена из бревна или бруса. На стены из штучных материалов (кирпич, бетонные, газобетонные блоки и т.д.) их опирать нельзя, так как ставить стропила можно только на прочные основания, не передающие влагу.

Но это не единственная причина. Опорой для кровли должна служить конструкция, которая равномерно распределяет нагрузку по стенам. Поэтому на их верхней части по всему периметру монтируют мауэрлат – толстую деревянную балку, исключающую точечную нагрузку на элементы кладки. Между ней и материалом стен обязательно прокладывают гидроизоляцию.

Также кровельная система может крепиться к балкам перекрытия. Это делается в случае с каркасными строениями или мансардными крышами. Часто балки перекрытия используют в качестве затяжек для висячих стропил. Они должны выступать за внешнюю плоскость стен минимум на полметра, чтобы образовать карнизный свес. А стропильная нога устанавливается на край балки.

Это важно. Без мауэрлата или верхней обвязки можно обойтись только при том условии, что стены обладают достаточной прочностью и могут выдержать точечную нагрузку. Поэтому на каркасные постройки стропила устанавливают точно над вертикальными несущими стойками.

Крепление к деревянной стене

Перед тем как установить стропила на бревенчатые или брусовые стены не нужно делать на них никакой обвязки – монтаж осуществляется прямо на несущие конструкции. При этом способ крепления зависит от предполагаемой усадки строения:

Если дом уже дал усадку или в случае реконструкции и замены кровли на старом деревянном доме, крепление делают жёстким, вырубая в верхнем бревне пазы под стропила и жёстко закрепляя их скобами или металлическими уголками с двух сторон.

При устройстве кровли на новых деревянных домах используют скользящее крепление. При усадке здания его геометрия может меняться, вызывая избыточное напряжение в местах жёсткого крепления и деформацию конструкции крыши. Чтобы этого не происходило, стропилам оставляют возможность двигаться в поперечном направлении, подстраиваясь под усадку. Для этого используют специальный крепёж, позволяющий им это делать. Это может быть стальной уголок с длинной прорезью на одной полочке вместо монтажных отверстий. Или скользящая опора, как на следующем фото.

Крепление к мауэрлату

О том, как крепить стропила к мауэрлату двухскатной крыши, нужно задуматься ещё на этапе монтажа самого мауэрлата. Если он закреплён на стене сбоку с помощью скоб, вбитых в деревянные пробки, то он не в состоянии нормально воспринимать распорные нагрузки. Поэтому крепление стропильной системы должно быть жёстким, исключающим сдвиги или повороты элементов относительно мауэрлата и друг друга.

Для справки. Безраспорный мауэрлат проще и дешевле в монтаже, но вся кровельная конструкция получается не слишком устойчивой к ветровым нагрузкам. Поэтому его устанавливают только на небольшие постройки – садовые домики, гаражи, бани.

Возможные варианты показаны на схеме:

На конце стропила выпиливается «седло», которым оно надевается на мауэрлат, после чего соединение укрепляется двумя стальными уголками, установленными с обеих сторон, либо тремя гвоздями, два из которых забиваются сбоку под углом и скрещиваются в теле мауэрлата, а один вбивается в стропило вертикально.
Вместо изготовления запила к стропильной ноге подшивается опорный брусок, упирающийся торцом в мауэрлат. Так поступают, если возникают сложности с тем, как запилить стропила под нужным углом и нужных размеров. Дальнейшее крепление также осуществляется на перекрещённые гвозди или уголки.
Запил или опорный брусок ограничивают свободу движения стропилины, не давая ей скользить по опорной плоскости. А дополнительный крепёж не позволяет ей сдвигаться в горизонтальном направлении. Если увеличить степень свободы этого узла, не делая «седло» или используя в качестве крепежа скобу, то максимально жёстким придётся делать соединение стропил в верхней части.

Подробнее об этом на видео:

Дома, построенные из газосиликатных блоков, пеноблоков и других относительно хрупких материалов, обязательно усиливаются по верхнему периметру стен монолитным бетонным поясом. Без него невозможно надёжное крепление мауэрлата, так как подобные материалы плохо удерживают в себе крепёж. Как правило, ещё во время заливки бетонного пояса в него вертикально устанавливают шпильки, на которые впоследствии и «насаживается» мауэрлат и фиксируется гайками.

В этом случае деревянная обвязка стен получается более надёжной и хорошо противостоит распорным нагрузкам. Помимо уже описанных способов, как крепить стропила к мауэрлату, можно использовать и другие. Например, с помощью накладной перфорированной пластины с запилом стропильной ноги или без него. Или на скобу либо три перекрещённых гвоздя без запила. Важно только срезать опорную часть стропила так, чтобы она точно совпадала с плоскостью мауэрлата.

Обратите внимание на то, что при установке без запила стропильные ноги придётся удлинить, нарастив их кобылками, чтобы образовался выпуск для карнизного свеса.

Чтобы снизить распирающую нагрузку на мауэрлат двухскатной крыши, используют скользящие (шарнирные) соединения. Это могут быть и специальные крепёжные элементы, и один вертикально вбитый гвоздь, и крепление на скобу с разнонаправленными зубьями.

Шарнирные сопряжения нижней части стропильных ног чаще всего применяются и тогда, когда надо решить, как крепить стропила на односкатной крыше. Но в этом случае верхнюю часть закрепляют жёстко на коньковой балке или стене односкатной крыши, выполняющей её функции.

Видео об устройстве стропильной системы для односкатной кровли:

Современный стальной стропильный крепёж очень облегчает работу по созданию каркаса крыши. При их применении стоит воспользоваться следующими советами и рекомендациями:

все скрепляемые деревянные элементы должны иметь толщину не менее 50 мм;
фиксировать фасонный крепёж следует оцинкованными саморезами или гвоздями. Причём гвозди должны быть не обычные, а ершённые – с насечками на стволе, длиной минимум 40 мм;

симметрично расположенные крепёжные элементы можно дополнительно стягивать шпильками, затягивая гайки с обеих сторон стропила.

Крепление к балкам

Основная задача при таком соединении заключается в предотвращении скольжения стропил по балкам, иначе они будут «разъезжаться». Этого допускать нельзя. Так как подстропильные балки часто выполняют двойную роль – балок перекрытия и затяжек для висячих стропил, то сопряжение должно быть особенно надёжным.

Лучше всего использовать врубки различных видов. Самые распространённые – в один или в два зуба, с усилением болтами и хомутами:

Соединение в один зуб годится для кровельных конструкций с небольшой нагрузкой – односкатных крыш пристроек или двухскатных с крутым наклоном скатов – более 35 градусов. Для этого на конце стропила вырезается зуб, а на балке соответствующее ему гнездо, глубина которого не должна превышать четверти толщины балки во избежание её ослабления. Расстояние от гнезда до конца балки не менее 25-30 см.

Если расчётная нагрузка на кровлю велика, опорную площадь увеличивают за счет второго зуб, усиливая соединение шипами.
При болтовом соединении конец стропила сажают в вырубку на верхней плоскости балки, а снизу делают небольшой вырез под болт. Затем сверлят сквозное отверстие перпендикулярно стропильной ноге и затягивают вставленный в него болт гайкой снизу.

Совет. Перед тем как запилить стропила и балки необходимо сделать шаблоны, чтобы каждый раз не переносить необходимые размеры на все детали. Запилы и вырубки удобнее выполнять на земле, подгоняя собранные фермы друг к другу. Это экономит время и силы.

Иногда стропила упирают в конец балки и скрепляют их саморезами, гвоздями либо накладными пластинами. Или сбивают их боковыми поверхностями. Такие соединения очень ненадёжны и допускаются только на лёгких бюджетных нежилых постройках.

Крепление в верхней части

В верхней части элементы конструкции тоже скрепляются по-разному в зависимости от её вида и необходимости создания жёсткого или подвижного соединения.

Висячие стропила могут крепиться встык или внахлёст. Соединение встык довольно жесткое, так как они упираются друг в друга. Для этого верхние торцы срезаются под таким углом, чтобы срезы при установке приняли строго вертикальное положение и плотно состыковались.

Их скрепляют:

гвоздями, вбитыми под углом: они должны иметь достаточную длину, чтобы пройти насквозь одну стропилину и хорошо закрепиться в другой;
деревянными треугольными накладками-косынками, закреплёнными с обеих сторон ершёнными гвоздями или саморезами;
металлическими пластинами на саморезах или болтах.

Ещё один способ стыковки – через горизонтальный прогон из повёрнутой на ребро доски. Торцы стропил с обеих сторон крепятся к ней стальными уголками.

Намного проще крепление внахлёст: не нужно думать, как сделать стропила точной длины и отпилить торцы. Они соединяются боковой плоскостью и скрепляются болтами или шпильками, после чего лишнюю длину просто срезают.

В наслонных конструкциях дополнительной опорой для стропил является коньковая балка. Они могут соединяться над ней уже описанными способами, имея по одной точке опоры. Но крепление будет гораздо более надёжным и прочным, если увеличить площадь опоры с помощью запилов.

В этом случае стропилины можно не скреплять между собой, оставляя им дополнительную степень свободы, а фиксировать индивидуально только на коньковой балке с помощью уголков или накладок.

Если же требуется максимально жёсткое соединение, применяют соединение встык с запилами и укреплением деревянными накладками над и под балкой. Этот способ называют жёстким защемлением.

Один из способов соединения на коньковой балке можно изучить по видео:

В заключение осталось добавить, что все запилы и врубки должны обеспечивать идеальное прилегание деталей друг к другу. Без должного опыта и старания выполнить это требование очень трудно. Грубые и неплотные прилегания ни в коем случае нельзя компенсировать прокладками или клиньями, которые в результате усушки или усадки могут вылететь или изменить форму.

Резюме

Мало знать, как поставить стропила и закрепить их на стенах дома. Для начала нужно рассчитать нагрузки и выбрать оптимальный способ крепления, учитывая длину пролётов, возможность усадки и прочие факторы, влияющие на стабильность и долговечность создаваемой конструкции. А самое главное – необходимо иметь опыт работы с деревом и быть перфекционистом, чтобы добиться идеальной идентичности каждой стропильной пары и установить их в одной плоскости.

Браться за такую работу самостоятельно можно, если иметь на руках подробный проект, а рядом – опытного помощника. В противном случае имеет смысл обратиться к профессионалам.

Читайте также: