Опирание деревянных стропил на металлическую балку

Обновлено: 04.10.2024

Прочность крыши — это суммарная прочность и качество всех ее составляющих элементов: стропил, балок, конькового прогона и обрешетки. А также то, насколько крепко и грамотно эти элементы соединены между собой. Ведь разобраться с сечением и расчетом нагрузки крыши способен почти каждый из нас, но вот как закрепить стропила так, чтобы крыша служила верой и правдой не менее полувека?

На самом деле это — целая наука, и в каждом виде кровельного узла есть свои плюсы и минусы, и один и тот же вид крепления может оказать самое разное влияние на прочность разных крыш. Поэтому давайте подойдем к этому вопросу со всей ответственностью!

Содержание

Как вы видите, все выполнимо своими руками:

Виды стропильных систем по уровню нагрузки на узлы

Существует два вида стропил — наслонные и висячие. Основные конструкционные особенности:

Висячие стропила отличаются тем, что всегда опираются верхними концами друг в друга и под их местом стыка опоры нет. А чтобы уравновесить нагрузку от крыши, в нижнюю часть их стропил соединяют еще одним элементом – затяжкой.

Получается правильный треугольник, у которого на растяжение работает только нижний элемент. Еще одна балка в крыше, куда так же нужно крепить стропила, называется лежнем. Она расположена горизонтально и поддерживает коньковый прогон.

Виды опорных узлов по уровню жесткости

Именно те места, где стропила крепятся к элементам крыши, и называются опорным узлом:

Опорный узел далеко не всегда статичный – иногда его приходится делать подвижным, если на какой-то конструктивный элемент действуют непостоянные нагрузки. Это как колесо у автомобиля, которое сжимается, крутится, сдавливается и поворачивается.

Нечто подобное реализуется и в опорных узлах, только сама степень свободы у них может быть разной – от нулевой, когда узел сама по себе уже неподвижный, до тройной, т.е. максимальной:

Опорный узел с нулевой степенью свободы. Оба конца в этом случае жестко скреплены уголками с обеих сторон. Стропило на балке или мауэрлате с таким узлом двигаться не может совсем.
Шарнирный узел с одной степенью свободы. В этом случае балка имеет возможность вращаться по кругу.
Шарнирный узел с двумя степенью свободы. Теперь, кроме кругового вращения, есть возможность также смещения. Это обеспечивает специальное крепление стропил к мауэрлату или балкам, а вам нужно только установить ползуны или салазки.
Шарнирный узел с тремя степенью свободы позволяет балке смещаться и горизонтально, и вертикально. Правда, круговое вращение здесь как может быть ,так может и не быть.

Сравниваем крепежные элементы

Вот такие металлические уголки применяют для крепления стропил к мауэрлату, балкам и стенам:

Типы металлических пластин

Отметим, что всего существует целых два вида таких пластин: гвоздевые и перфорированные.

У перфорированных много отверстий под болты и саморезы, и именно с помощью их такие пластины крепятся к древесины. Преимущество перфорированных пластин в том, что они способны соединять нужные элементы стропильной системы практически под любым углом. Причем такие пластины легко подрезаются под нужный размер. Устанавливают перфорированные пластины с двух сторон соединений.

У гвоздевых пластин самих гвоздей нет. Этот крепеж применяется только в заводских условий, либо при наличии специального пресса. Дело в том, что молотком такую пластину в стропила вы не забьете – необходимо грамотное равномерное давление.

Дополнительные элементы

Иногда, кроме тех же металлических уголков и гвоздей, дополнительно применяются опорные бруски:

Несколько ценных советов

Если в узловых соединениях вы применяете плоские или фасонные стальные крепежные элементы, тогда:

Толщина деревянных элементов не должна быть меньше 5 см. Все из-за саморезов.
Во-вторых, простые гвозди здесь уже применять нельзя – только винтовые или ершенные, которые просто так уже не вылезут. Особенно, если древесина для стропил имеет влажность более 18%, т.е. не до конца просушена, а после высыхания этого материала узловые соединения всегда ослабляются.
В-третьих, берите гвозди диаметром не менее 4 мм и длиной не менее 40 мм.
Всегда используйте по два стальных уголка на одном узле, если это возможно. Просто располагайте их симметрично.

Крепление стропил к балкам перекрытия

Балки перекрытия иногда выступают как своеобразная альтернатива затяжке. Чаще всего это происходит при строительстве легких мансард – так удобнее. Но крепить стропила прямо с балками перекрытия можно только в том случае, если вы уверены в надежности стен дома. Т.к. в этом случае нет мауэрлата, и, как следствие, нагрузка на стены не распределяется равномерно – теперь она точечная. А это хуже, конечно.

К слову, балки для перекрытий вовсе не обязательно брать толстые, достаточно сечения 5х15 см. Главная ваша задача — сделать такое крепление, чтобы стропило ни в коем случае не начало скользить по балке.

К слову, существует большая разница, как крепить одни и те же стропила к балкам перекрытия у односкатных и двускатных крыш. Так, чем большую нагрузку испытывает кровля, тем это крепление следует делать с двойным зубом, а у односкатных вполне достаточно и одного. К слову, у двойного зуба обычно делают два шипа.

Наиболее прочное закрепление получается, если делать врубку, причем с дополнительным шипом, который также будет препятствовать боковым сдвигам стропил из-за нагрузок. С другой стороны, важно не ослабить в это же время саму балку. Поэтому вырез для стропила делать следует не ближе, чем на 25 см от края (это поможет избежать также соколов), и глубиной всего 1/3-1/4 от толщины самой балки:

Для того, чтобы стропильная нога не соскальзывала с мауэрлата, в ней делается специальная выемка. И в самом мауэрлате иногда делают еще одну, ответную – так только надежнее, и упорный замок получается крепким.

Правда, сам мауэрлат от этого значительно ослабнет – учитывайте это. Делать подобное с ним можно только тогда, когда мауэрлат – из твердых лиственных пород и обладает хорошей прочностью.

Одни только пазы стропильные ноги не удержат, а потому дополнительно обязательно используйте металлический крепеж. Если ваше соединение неподвижно, достаточно будет вбить под углом гвозди, а для более ненадежных конструкций используйте хомутовые соединения и металлические накладки. Поможет также кованная проволока, которую для этих целей монтируют в стену.

Еще один вид крепления стропильных ног к балкам — болтовое:

Шаг 1. На конце балки, который выступает, делаем треугольный вырез. Гипотенуза выреза должно получиться под тем же углом, что и угол наклона стропил.
Шаг 2. Под этим же углом запиливаем также нижнюю часть стропильной ноги.
Шаг 3. Ставим стропило на балку срезом и фиксируем гвоздями.
Шаг 4. Перпендикулярно стропильной ноге высверливаем отверстие для болта — сквозное, чтобы через болт можно было впустить снизу через вырез в балке.
Шаг 5. На болт надеваем шайбу и плотно фиксируем весь узел гайкой.

По окончанию крепления обязательно проверяем прочность всех соединений.

Крепление стропил к стене

Но далеко не во всех стропильных конструкциях используется мауэрлат. Тогда как же крепить стропила к самой стене? Все просто: находим замену мауэрлату и работаем уже с ней.

Например, в каркасном строительстве в качестве мауэрлата выступают балки каркаса, на которую делают обшивку:

Если же вам по каким-то причинам приходится крепить стропила прямо к стене, без мауэрлата, тогда обязательно нужно сделать затяжку – доску или брус, которые соединят стропила в одно и возьмут на себя часть напряжения.

Не всегда такое крепление вообще возможно. Например, пено- и газоблоки плохи не только тем, что легко передают свою влагу деревянным стрпоилам. Они вообще не удерживают в себе крепления. Тот же гвоздь, забитый в блок на 10 см, вы легко сможете вытянуть руками – тогда как закрепить стропила? Плюс немалое давление от стропильной системы крыши на такие хрупкие стены. А потому здесь уже без мауэрлата не обойтись никак.

Крепим стропила к мауэрлату

В любой стропильной конструкции крыши стропила ставят нижним концом на мауэрлат, а верхние концы соединяют в коньке крыши. Мауэрлат – это специальный брус, который уложен по периметру наружных стен. Он предназначен для опоры несущих стропил.

А теперь давайте разберемся, когда стропилы опираются на мауэрлат, а когда – только на стены:

Если стены сделаны из бетона, кирпича или пеноблока (в принципе, любых материалов, которые способны передавать влагу), тогда опирать на них стропильные ноги нельзя. Иначе начнет быстро гнить вся крыша. А поэтому используем брус, которые называется мауэрлат, и отделяем его от самой стены любой рулонной гидроизоляцией.
В бревенчатых и брусчатных домах для стропил уже не нужен мауэрлат – достаточно сделать в верхней балке врубки и использовать дополнительное крепление в виде металлических уголков и скоб.

А в зависимости от того, будет ли усадка дома, делают жесткое и скользящее крепление стропил к мауэрлату.

Чтобы обеспечить узлу жесткое, неподвижное крепление, у вас есть два пути. Первый состоит в использовании специальных уголков с подшивными брусками и специальные запилы на стропильной ноге. Стропило здесь фиксируется уголками с обеих сторон, а потому двигаться уже не может:

Во втором способе, который более распространен, нужно забить гвозди под углом другу ко другу. В мауэрлате они скрещиваются, а третий гвоздь уже забиваете вертикально:

Два гвоздя по бокам удерживают стропильную ногу от смещения влево-вправо, а верхний гвоздь уже притягивает стропило к самому мауэрлату.

Или же использовать длинные саморезы вместо гвоздей:

А вот в этой конструкции уже допускается определенное движение стропила под давлением всей крыши:

Но сразу отметим, что если мы говорим о возможности горизонтально сдвигаться, речь вовсе не идет о том, что стропило будет в буквальном смысле «ездить» по балке. Это всего лишь небольшая возможность сдвинуться на миллиметры из-за динамичных нагрузкой и температурно-влажностных изменений. Причем двигаться ползун будет только при предельно допустимых нагрузках, и обычным глазом таких изменений вы не сможете увидеть.

Возможность некоторого движения остается и при креплении узла гвоздями – если их не много. А вот забитые в шахматном порядке с определенной силой уже не дадут двигаться стропилу.

В завершение для страховки жесткого крепления стропил к мауэрлату дополнительно используйте проволоку или анкеры. Только об этом нужно подумать заранее:

Или еще вот отличный наглядный пример:

Скользящим называют такое крепление, у которого – две степени свободы. Т.е., говоря простым языком, у одного из двух элементов есть возможность смещения:

И в этом есть свой смысл. Так, те стропила, которые врубкой упираются в мауэрлат, а сверху – друг в друга, равномерно передают на стены нагрузку от крыши и снега на ней. А вот те стропила, которые опираются уже горизонтальными врубками на мауэрлат и на коньковый прогон, называются безраспорной конструкцией.

Как мы уже говорили, скользящее крепление даже с тремя степенью свободы на самом деле вовсе не означает, что стропило будет расшатанно ездить туда-сюда по опоре. Все это только для невидимых физических законов.

Это — наиболее редко встречающееся на практике крепление стропил к мауэрлату:

Используют его обычно только при серьезных динамических нагрузках на крышу.

Для устройства свесов крыши вам нужно еще сделать кобылки из досок, 50х100 мм сечением и такой длиной, чтобы она была равна свесу плюс еще 0,5 м – для стыка со стропилом.

Далее все просто: прибиваете кобылки к стропильным ногам и продлеваете их за пределы крыши. Вам интересно, почему этот стропильный элемент называется так? Просто раньше их вырезали по форме лошади – для красоты. Да и сегодня нередко тоже.

Деревянные стропила -> SOS.

Плачь:-):
Дело в том, что на меня навесили проектирование стропильной конструкции кровли.
А я не в зуб ногой. Как решить узлы опирания на металлические балки и стыковки
стропильной ноги - не знаю. Чувствую и понимаю, что выходит х. я,а как сделать
нормально не знаю вообще (не шутить по поводу умственных способностей,
я себе уже сам все сказал) и спросить не у кого.

Описание:
Металлические балки служат для опирания деревянных стропильных ног
(металлические балки не могу заменить на что-либо другое).
Опирание стропильных ног на балку в коньке - шарнирное.
Опирание стропильных ног на крайние стены продольные стены - шарнироно-подвижное
перемещение 0,00012 см
(напряжение меньше и опирание на ж.б. перемычку возможно
(это не дощатая ферма, в которой необходим неподвижный шарнир)).
Опирание тропильных ног на среднюю опору (узел 2) - шарнирное.
На схемах типовой блок - далее идет его повторение.
Файл вложен.

"Сами мы не местные":
Если можно подскажите решения узлов без изменения расчетной схемы.
SOS. Горю, нужно срочно - срочнее не придумаешь :-(.

Заранее спасибо.
[ATTACH]1178108572.dwg[/ATTACH]

расчитывать каждый узел мне лениво. уж извините, но общие советы дать попробую:
1) размещение болтов ведется из условия смятия древесины. причем я в расчетах раскладывал нагрузку на 2-е составляющие - вдоль и поперек волокон древесины, а иначе снип сложно применить.
2) проверяйте все элементы и соединения последовательно на "линии передачи усилия", тогда даже если коряво получится, все равно стоять будет
3) НЕЛЬЗЯ оборачивать концы древесины рубероидом, хочешь гидроизолировать, используй мастики.. НИКАКОГО рубероида при работе с деревом!!
4) сварные шве обязательно посчитайте на срез, неполенитесь

Я не прошу рассчитать за меня эти узлы.
Мне очень не нравятся именно конструктивные решения узлов (не технолигично с точки зрания монтажа (узел 2), да и коряво). Плюс меня очень волнует именно такой способ стыковки досок, как у меня (узел 4) хотя вроде рассчитал на усилия.

Как еще можно решить (констурктивные решения) узлы опирания и стыковки при данной схеме работы "стропилины"?

>kruz
Ответ у Вас, как в 12 стульях:

-Почем нынче овес?
-Много.

В книгах рассматриваются методики расчета узлов и наиболее употребляемые узлы. В моем случае я не нашел (может плохо искал), что мне подходит (стал бы я иначе создавать тему с вопросом, не попробовав предварительно решить его самостоянельно).

gad
Я бы предложил такое решение конького узла.
Не нада ни каких касынок, балтов поднимите на 30мм (вроде правильно высоту определил) но и начерчено у вас. уж не серчайте Не легко и не в Масштабе просто когда 1:1в модели моно все быстро померять ИМХО.
Ну так вот - ваш двутавр к стропильным балкам( я думаю это можно сделать), затем в каждой из них сделать соединение вполдерева и на гвоздиках. пяток гвоздей 120мм хватит, а када они с другой стороны выдуть их хорошо вокруг шильца загнуть и снова в стропильную балку, намано будет ну для полного спокойствия, эсче по бобышке накладочке с каждой стороны (ее можно из пятерки сваять, допустим 150х50) прибить, а чтобы гвоздик деревяшку не колол его острый кончик надобно затупить и все будет хорошо.
[ATTACH]1178172510.dwg[/ATTACH]

Вложил "новый" узел 2. Вроде получше чем предыдущий вариант.
На стыковку стропил неужели нет другого варианта.

> A III. На счет конька подумаю.
[ATTACH]1178178690.dwg[/ATTACH]

Механизатор широкого профиля (б/у)

Мне очень не нравятся именно конструктивные решения узлов (не технолигично с точки зрания монтажа (узел 2), да и коряво). Плюс меня очень волнует именно такой способ стыковки досок, как у меня (узел 4) хотя вроде рассчитал на усилия.

1. Здесь в дауне выложено уже достаточно много и альбомов, и типовых серий с узлами деревянных стропильных крыш. Большинство из них (если не все) - на гвоздях и скобах, с указанием количества. Думаю, достаточно выбрать наиболее подходящее конструктивное решение и приспособить его к системе дерево-металл: вместо гвоздей и скоб - шпильки и/или болты соотвествующего диаметра и в таком же количестве.
2. Вместо "обернуть гидроизоляционным материалом" лучше четко указать: полиэтиленовой пленкой.
3. Узел 4 - такой страшный - из-за того, что стыковка бруса в промежутке между опорными узлами, следовательно, там образуется шарнир, который требуется ликвидировать. ИМХО, лучше перенести стык в узел 2, на двутавр. А чтобы нижний брус "не отрывался" от двутавра - фасонку сделать П-образной, придавливающей брус к двутавру.

3. Узел 4 - такой страшный - из-за того, что стыковка бруса в промежутке между опорными узлами, следовательно, там образуется шарнир, который требуется ликвидировать. ИМХО, лучше перенести стык в узел 2, на двутавр.- GWA18 - Дело говорит.
Сбейте вы стропильные ноги над двутавром в нахлест и будет у вас одна единая стропильная нога, как у вас нарисованно. Токо стока гвоздей не бейте [sm1502] не нада этого делать можно конечно и посчитать, но можно обойтись и так нахлест ~ 0.5м и гвоздей чтук 6-7 120мм хватит с запасом, сделайте скрутку к балке, хотя это излишне. И не нужно там ни каких упоров бросьте вы энту самодеятельность.
А узел тот котрый по типу 1 где кирпичная стена( и ЖБ перемычка) там че мауэрлат низя бросить? Врубочку небольшую в нем сделать и гвоздями, гвоздями. наискось. тока 150 десяточкой по 2 гвоздя с каждой стороны стропильной ноги и фсе, ни куда она не съедет если вы по этому поводу перживаете.
Не надо там никаких фасонок это не ваш случай!
". Два алкоголика сидят бухают, один говорит другому
-Хляди! Вон собака зеленая побежала. А другой ему
-Не! Это не наша, это - наркоманов!".

Согласен полностью, стык необходимо перенести на двутавр.
И опереть сверху (узел переходит в шарнирно-подвижные) воспринимает только поперечку в стропилине.

На счет мауэрлата по наружным стенам (узел переходит в шарнирно-неподвижные) то же согласен. Но возникает несколько вариантов. Как оказалось нормальная сила в месте опирания на мауэрлат зависит от того какое опирание в коньке. Если он шарнирно-неподвижный(воспринимает поперечку и нормальную стропилины), нормальная сила в месте опирания на мауэрлат -0,516 тс(сжатие), а на коньке 0,516 тс(растяжение) - узел 3 (2 вариант). А если Если он шарнирно-подвижный(воспринимает только нормальную стропилины), нормальная сила в месте опирания на мауэрлат -1,042 тс(сжатие), а на коньке 0 тс - узел 3 (1 вариант). А поперечка одинаковая. Но такая нормальная большая нормальная не очень хороша, не хочется распора на стене. Коньковый сделал в сдвух вариантах. Файл вложил. Растрик с нормальной тоже вложил (единственное в Robot'е "+" на сжатие, а "-" на растяжение).
[ATTACH]1178204706.dwg[/ATTACH]

Файл с эпюрами нормальной силы.
Единственное в Robot'е "+" на сжатие, а "-" на растяжение.
[ATTACH]1178204831.JPG[/ATTACH]

Установка стропил крыши на балки перекрытия: как правильно опереть стропильную систему

Если вы сейчас подошли вплотную к вопросу выбора конструкции стропильной системы, первым делом вам нужно решить, как именно вы будете передавать нагрузку от крыши – к дому. Например, в классической схеме устройства стропильной системы стропила равномерно опирают концами на стены или мауэрлат, по всему периметру или с двух сторон, смотря какая форма скатов. Но нередко сегодня стропила крепят прямо на балки перекрытия чердака, а не на мауэрлат, и у такой технологии есть свои ценные преимущества.

А как правильно установить стропила крыши на балки перекрытия, какие существуют технические решения и как выполнять такие узлы крепления – мы сейчас расскажем.

Когда стропила выгодно опирать на балки?

Конечно, строительство крыши с мауэрлатом более понятно и логично, т.к. такой способ практикуется уже очень давно и изучен, а вот опирание стропил на балки вам нужно изучить, и так много полезной информации, как предоставляет наш сайт, вы не найдете нигде.

Но когда нужна такая стропильная систему и к чему такие сложности, спросите вы? Смотрите, подход незаменим, когда:

у строительного объекта достаточно хрупкие стены и на них сложно уложить мауэрлат;
на старом доме заново перестраивается крыша, а лежень уже старый;
стропильная система достаточно сложна и ей необходимы промежуточные опоры, а внутри дома таких нет;
для того, кто строит дом, этот метод сам по себе кажется более приемлемым.

А еще настоящую мансардную крышу трудно представить без опоры стропил прямо на балки за пределами стен:

Убедили? Поверьте, у такой технологии столько же преимуществ, как и у классической.

Как создать надежное основание для стропил?

Первый шаг, который вам нужно сделать – построить прочное основание для таких стропил. Например, если у балок перекрытия нет никакой подпорки (хотя бы в виде промежуточной стены дома), тогда стропильные фермы на ней нужно организовывать только по принципу висячих. Если же опора есть, стропила можно смело опирать прямо на балку без каких-либо вспомогательных элементов.

Говоря простым языком, если балка в чердачном перекрытии установлена надежно и имеет свои опоры, то на нее можно установить и стропила, а если всего этого нет, тогда стропила есть смысл крепко соединить с самими балками и подвесить как единую систему. В противном случае перед строительством крыши вам нужно подпереть балки изнутри помещения, для чего существует три разных строительных способа:

Самая простая классическая подпорка состоит из затяжки, одной подбалки и подкосов. Затяжка подвешивается посередине. Такие подвесные системы применяются сегодня чаще всего при больших пролетах.
Двойная подпорка состоит из затяжки, подвесок, двух подкосов и ригеля, который служит распоркой между досками.
Существует даже тройная подпорка, которая представляет собой отдельные три подвесные системы, или одну двойную подвесную систему и одну простую. Это уже сложная стропильная система.

Вот как выглядят такие системы:

Идеально, если вы также сможете рассчитать такие балки на прогиб и растяжение, насколько они готовы удерживать на себе всю крышу. Для этого существуют специальные онлайн-калькуляторы и формулы, хотя также будет достаточно для собственного спокойствия пригласить опытного плотника.

Способы соединения стропил с балками

Итак, у вас есть два основных пути:

Установить сначала балки перекрытия, вмонтировав их в стены, тем самым создав наслонную стропильную систему.
Собрать стропильные фермы на земле и поднять на крышу готовыми, при этом нижняя затяжка ферм будет одновременно служить опорой-балкой для будущего чердачного перекрытия.

В каждом из этих способов есть свои плюсы-минусы, но способы крепления используются разные – для ферм обычно идет крепление металлическими или деревяннымми пластинами, а для сборки на крыше – скалывание и врубка на шип.

Висячие стропила: затяжка и балка в одной роли

Если речь идет о небольшом строительном объекте, как гараж, баня или бытовка, то достаточно просто изготовить стропильные фермы на земле, и уже потом поднять их на стены постройки, закрепив на специальных штырях мауэрлата. Здесь балки перекрытия – неотъемлемая часть самих ферм, и этот тот самый случай, когда затяжка в ферме служит также опорой чердачного перекрытия.

А вот как это реализуется на практике:

А вот о вариантах, когда стропила именно опираются на балки перекрытия, а не создают с ними единую систему, мы разберемся сейчас детальнее.

Наслонные стропила: опора на балки в нескольких точках

Вот современный мастер-класс строительства классической крыши для мансарды, в которой стропила опирают на балки перекрытия прямо на крыше, а не строят фермы на земле:

Здесь балки перекрытия – уже не часть единой стропильной фермы, а самостоятельный элемент, на который опирается вся стропильная система. Причем опирание происходит не только по бокам балки, но и по всей ее длине.

Как установить стропильные ноги на балки перекрытия?

Как только балки перекрытия будут готовы к установке на них стропил, приступайте к изготовлению всей остальной конструкции и соединению стропил с балками.

Для соединения стропильной ноги с балкой ее конец обрезают под нужным углом, либо делают более сложную врубку на шипы. Давайте рассмотрим оба таких варианта.

Соединение стропила с балкой без врубки

Можно обойтись без врубки, если задействовать потом крепежные элементы – это нормальное решение. Итак, чтобы сделать простой срез на стропилах, изготовьте шаблон:

Шаг 1. Возьмите строительный угольник и приложите его к доске.
Шаг 2. Отметьте место реза на верхушке стропила.
Шаг 3. При помощи столярного транспортира нарисуйте параллельную линию первому пилу поперек стропила. Эта линия поможет вам определить линию от веса на краю здания.

Вот как это выглядит на практике:

Изготовить такие стропила намного проще, чем для врубки. Главное – правильно определить угол наклона крыши и правильное место будущего среза:

В итоге в жизни такая конструкции выглядит вот так у двускатной крыши:

Виды врубки стропильной ноги в балку перекрытия

Сама конфигурация крепления больше зависит от угла наклона ската. Например, для крыши с крутыми скатами, где снеговая нагрузка – небольшая, вы можете применить крепление с одинарным зубом. При методе одинарного зуба часто изготавливают дополнительные шипы, который помогают стропилам не двигаться под нагрузками. А под такой шип уже нужно будет гнездо в балке.

Но, наверняка вы знаете, что любые такие места способны ослабить балку, а поэтому их глубина должна быть не более чем 1/4 толщина балки и не ближе, чем на 20 см от края балки (чтобы не образовался скол).

А вот если у вас крыша с уклоном менее 35 градусов, тогда есть смысл использовать двойной зуб, ведь такое крепление позволяет достичь высокой прочности узлов. Как и в предыдущем варианте, вы можете дополнить двумя шипами.

При таком методе у каждого зуба может быть как одинаковая глубина, так и разная. Например, первый зуб вы можете врубить только на 1/3 толщины опорной балки, а второй уже – наполовину:

Суть в том, что две стропильные ноги в конструкции с опиранием на балки закрепляются затяжкой. Но, если концы этих ног будут скользить, тогда целостность затяжки будет быстро нарушена. Чтобы предотвратить такое скольжение, вставлять, вернее, врубать стропильную ногу в самую затяжку необходимо при помощи зуба – с шипом или без него.

В процессе врубания стропила в конец затяжки нужно максимально отодвинуть зуб. Если же вам необходимо усилить крепление таких стропил, тогда используйте двойной зуб. Еще один момент: сами зубы могут быть разной величины.

И, наконец, желательно прикрутить конец стропильных ног при помощи скрученной проволоки, чтобы ветер не мог сорвать такую крышу. В качестве проволоки лучше возьмите оцинкованную, и закрепите ее одним концом к стропильные ноге, а другим – в костыль, который предварительно закладывают в кладке стены на расстоянии 30-35 см от верхнего края.

Вот хороший пример аккуратной врубки стропила на затяжку, которая одновременно служит балкой перекрытия уже в четырехскатной крыше:

Металлический крепеж для такого узла все равно необходим, потому что врубка сама по себе не может удержать стропильные ноги под нагрузкой.

Виды крепежных элементов для узловых соединения с балкой

Давайте рассмотрим способы соединения стропила с балкой перекрытия:

Одно из самых надежных – это болтовое соединение, где используется комплект из болта, гайки и шайбы. Итак, делайте все шаг за шагом:

Шаг 1. На выступающем конце балки с ее тыльной стороны сделайте треугольный вырез так, чтобы его гипотенуза оказалось под углом таким же, как угол наклона стропил.
Шаг 2. Вот под этим же углом запилите нижнюю часть стропильной ноги.
Шаг 3. Установите стропила резом прямо на балку и зафиксируйте гвоздями.
Шаг 4. Теперь выстрелите сквозное отверстие для болта.
Шаг 5. Наденьте болт и зафиксируйте узел гайкой.

Еще один вполне приемлемый вариант – закрепить стропило и балку специальным металлическим крепежем:

А вот пример изготовления деревянного крепежа для такого же узла:

По возможности зафиксируйте такие стропила на балках кованой проволокой на специальном анкере, который монтируется в стену.

Дополнительная конструкция «стул» для подпорки стропил на балках

Порой установка стропил на балки перекрытия представляет собой достаточно сложную затею, в которой сами балки на все 100% служат опорой для всей крыши, и важно все это провернуть максимально грамотно.

Для того, чтобы сама стропильная а практике оказалась достаточно прочной и надежной, в качестве опорных элементов используется так называемый «стул». Это те стропильные детали, которая связывают между собой все элементы, и в разрезе действительно все это выглядит, как четыре ножки табуретки:

По сути, «стул» – это подкосы, которые поддерживают прогон на всю его высоту. Т.е. такой «стул» обычно содержит в себе вертикальные стойки, наклонные стойки и короткие подкосы. Своим нижним концом стойки стул врубается в нижний пояс стропильной системы или лежит перпендикулярно, либо сразу же – в балки перекрытия. Такие стулья также есть разных видов, в зависимости от того, опираются они на прогоны-балки или прямо на стропила.

Вот хороший пример из этой серии:

А вот это уже пример необычной конструкции стропильной системы, в которой сами стропила опираются на балки перекрытия на вдоль, а поперек, и хороша видна структура так называемых стульев-подпорок:

Комбинированная система: чередуем опирающиеся стропила

Сегодня практикуется и такой вариант крыши, которая состоит из несколько особо прочных ферм, расположенных на расстоянии 3-5 метра друг от друга, и промежуток между ними заполняют строительными парами.

Говоря простым языком, на крыше устанавливают несколько мощных главных ферм, две или три, и они на себе удерживают весь прогон. А уже в пространстве между главными фермами на такие прогоны опираются обычные стропила, по более простой схеме.

Т.е. здесь на балки перекрытия опираются далеко не все стропила, а лишь некоторые, а остальные опираются на мауэрлат. Таким образом замечательно распределяется вся нагрузка! И концепция такой системы проста: главные фермы делаются по схеме висячих стропил, а второстепенные стропильные ноги – по принципу наслонных, опираясь при этом уже только на лежень:

По сути, весь секрет такой комбинированной системы в том, что здесь прямо на треугольные шарнирные арки укладываются наслонные стропила. Таким хитрым путем из висячих стропил полностью исчезают изгибающие напряжения, и остаются только растягивающие. А это говорит о том, что здесь можно существенно уменьшить сечение стропильных элементов. Другими словами – сэкономить!

Как вы уже наверняка догадались, в вашем случае способ опирания стропил на балки перекрытия будет зависеть от того, какой объект вы строите: гараж, баню, дачный домик или целый загородный комплекс. В любом случае все эти методы проверены, активно применяются сегодня на практике и заслуживают внимания не меньше, чем более привычное использование классического мауэрлата.

Балки перекрытия и стропила - способы крепления

Прочности несущих систем кровли необходимо уделять особое внимание, поскольку от этого зависит защита здания от непогоды. Ошибки, допущенные при креплении стропил к балкам, чреваты большими неприятностями, вплоть до ремонта крыши или даже ее демонтажа и создания нового каркаса. Стропильные балки - это незаменимая часть всей конструкции крыши. Их изготавливают из древесины и металла, в продаже также имеется балка жб стропильная.

При разработке проекта кровли и при ее создании учитывают множество факторов, создающих нагрузки на стропильные конструкции, среди них:

вес покрытия и других элементов кровельного «пирога»;
сила ветра;
наибольшая возможная толщина снега на крыше;
наличие оборудования и других нагрузок на каркас.

стропильная система или ферма;
составные балки.

Безусловно, качество материала, из которого производятся вышеперечисленные материалы, имеет огромное значение, но не менее важным является прочность и надежность соединения элементов деревянной стропильной фермы крыши между собой.

Если в частных домах используют деревянные стропила, то в общественной застройке используют стропильные жб балки.

Двутавровые деревянные балки

Двутавровые деревянные балки - это конструктивный материал, который применяют для строительства зданий по каркасной технологии, а также для устройства перекрытий. У них отсутствуют недостатки, присущие древесине, а благодаря наличию двутаврового сечения достигнуты высокие прочностные характеристики. Стыковка двутавровых балок производится при помощи плотницкого инструмента.

Способы крепления стропил к стенам

с использованием мауэрлата (см. фото);
крепление стропил к балкам перекрытия;
с затяжкой и подстропильными деревянными брусками;
соединение с верхним венцом стен при постройке срубов;
с применением верхней обвязки дома, возведенного по каркасной технологии.

Крепежные детали для стропил

Для сборки стропильной конструкции используют деревянные элементы и металлические изделия. К деревянным крепежам относятся: бруски; треугольники; нагели и т.д.

Металлические крепежные детали – это гвозди, болты, стальные уголки, шурупы, шпильки, хомуты, скобы, специальные устройства для стропил, называемые салазками или ползунками и многое другое.

Крепления для балок WB используют при монтаже несущих балок для деревянных конструкций при постройке домов из дерева. Его преимущество заключается в том, что не требуется врезка в балку, а крепление выполняется при помощи гвоздей, шурупов или анкерных болтов.

Способы крепления стропил к мауэрлату

Наиболее распространенным способом крепления стропил в нижней части считается их соединение с мауэрлатом (читайте: "Крепление мауэрлата - способы"). Несмотря на его популярность, выполнить качественно такую работу получится не у каждого строителя, а это не может не отразиться на прочности и надежности крыши.

До того как крепить стропила к балкам мауэрлата внизу стропильной ноги делается специальный вырез. Устанавливать без этого стропила нельзя, поскольку при малейшей нагрузке плоская грань бруса соскользнет с поверхности балки. Что касается выемки в мауэрлате, то делать ее или нет, зависит от материала его изготовления.

В случае применения древесины твердых лиственных пород, специалисты рекомендуют делать в балке надрез – она вместе со сделанной в стропильной ноге прорезью будет создавать упорный замок. Когда мауэрлат изготовлен из хвойной древесины, прорези делать нежелательно, так как они приведут к ослаблению конструкции. От способа, каким выполнено крепление балок к мауэрлату зависит состояние кровли в разных погодных условиях (прочтите ещё: "Чем и как крепить стропила к мауэрлату").

Соединение балки со стропильной ногой

Крыша дома под действием на нее нагрузок стремится разъехаться в стороны и вниз. Чтобы этого не допустить, используют различные конструктивные решения, препятствующие смещению элементов каркаса кровли.

Так было придумано вырезание выемок в ноге стропил, которое можно выполнить с помощью таких соединений как:

зуб с одним упором;
зуб с шипом и упором;
опирание стропил на балки перекрытия.

Врубку с одним зубом используют, когда у крыши большой угол уклона. Это означает, что крепление стропил к балкам перекрытия производится под углом больше 35 градусов. В ноге вырезают зуб с шипом, а в балке для входа шипа создают гнездо. При этом глубина выемки не может быть более 1/3 или 1/4 части толщины балки, в противном случае происходит ослабление элемента. Врубку производят, отступив от края балки 25 – 40 сантиметров, тогда удастся избежать вероятности сколов. Чтобы не допустить сдвига соединения в бок, одинарный зуб необходимо создавать вместе с шипом.

Врубку с двойным зубом выполняют для пологих кровель, когда угол между элементами соединения не превышает 35 градусов, ее выполняют одним из таких способов:

два шипа;
упор без шипа;
упор, дополненный шипом;
соединение по типу замка с двумя шипами и другие варианты.

Для обоих зубов глубина врезки обычно одинаковая. Но в ряде случаев первый дополненный шипом зуб врубают на 1/3 толщины балки, а второй – на 1/2.

При создании крыш встречается такой способ устройства стропил, когда соединяют стропильные ноги и деревянные потолочные балки перекрытия, но его используют редко. В данном случае в ноге вырезается зуб-упор так, что одна из его плоскостей ложится на плоский край балки, а другая плоскость упирается в запил, сделанный глубиной в 1/3 часть толщины балки. Для надежности помимо врубки выполняют дополнительное соединение при помощи хомутов, болтов, проволочных петель или полосок металла.

Соединение стропил на коньке крыши

В настоящее время в сфере строительства при создании стропильной системы используется 3 способа соединения стропил на коньке:

соединение встык;
установка на коньковый прогон;
крепление внахлест на коньковый прогон.

Соединение встык. Верхнюю часть ноги стропила обрезают под углом, который равен углу наклона кровли и упирают ее в другую стропильную ногу, на которой также выполнена обрезка только в противоположном направлении. Такую работу выполняют согласно предварительно выполненному шаблону. В ряде случаев для обеспечения в упоре большего напряжения, обрезку выполняют при проведении монтажа, при этом пропил делается через оба бруска, в результате чего две плоскости плотно прилегают одна к другой. Затем стропила между собой соединяют при помощи длинных гвоздей.

Когда используется данный способ, для дополнительного крепления применяют металлическую или деревянную накладку – ее устанавливают при помощи болтов или забивают гвозди в месте стыка.

Установка на коньковый прогон. Этот способ во многом похож на предыдущий метод. Отличие заключается в монтаже коньковой балки. Подобная деревянная конструкция крыш отличается надежностью, но ее не всегда можно использовать, поскольку здесь требуется дополнительный монтаж опорных балок и тогда чердаком не очень удобно пользоваться.

Этот вариант позволяет выполнять работу по установке каждой пары стропильных ног непосредственно на месте без предварительных работ и применения шаблонов. Верхний край ноги в данном случае упирается в коньковую балку, а нижний - на мауэрлат.

Крепление внахлест на коньковый прогон. Выполнение работ проходит аналогично предыдущему варианту, только верхний стык стропил осуществляется внахлест. Они соприкасаются вверху не своими торцами, а боковыми сторонами. Крепежными элементами являются болты или шпильки.

Ремонт стропильной конструкции

Частный дом эксплуатироваться может не один десяток лет и часто возникает ситуация, когда необходимо отремонтировать элементы стропильной конструкции. Состояние каркаса крыши и кровельного покрытия необходимо постоянно контролировать, поскольку их разрушение приводит к большим неприятностям. При обнаружении дефектов надо принимать экстренные меры.

Проблема: начал загнивать конец стропильной ноги, опирающийся на мауэрлат. В такой ситуации на перекрытие чердака помещают бревно, оно должно опираться на несколько балок (установка балок перекрытия должна быть надежной). Под ремонтируемую стропильную ногу подкладывают подкосы – надо, чтобы они упирались в бревно. Между крайним подкосом и местом загнивания расстояние должно превышать 20 сантиметров. После того как поврежденный отрезок удален путем выпиливания, на его место монтируют предварительно подготовленный вкладыш.

Проблема: в середине стропильной ноги обнаружено гниение древесины. С целью усиления стропильной конструкции по обеим сторонам поврежденного элемента прибивают деревянные накладки из досок толщиной 50-60 миллиметров. Гвозди для крепления забивают по их краям в неповрежденную часть стропила.

Проблема: поврежден мауэрлат. Когда это незначительный участок, специалисты советуют установить подкосы с прикрепленной к ним при помощи скоб стропильной ногой. Подкосы монтируют с опорой на неповрежденную часть мауэрлата. В том случае, если область повреждения мауэрлата значительна, тогда к стропильной ноге прибивают накладку из досок, их в свою очередь крепят в новый мауэрлат, устанавливают который немного ниже поврежденного. Монтируют дополнительный мауэрлат в стену с использованием штырей, при этом монтаж мауэрлата выполняют в соответствии проекта.

Проблема: в стропильной ноге появилась трещина, в результате чего произошел прогиб кровли. Для проведения ремонта надо заготовить 2 доски, одна из них станет отжимной стойкой, а вторая - для нее опорой. Опорную доску крепят перпендикулярно несущим балкам перекрытия чердака. Отжимную стойку устанавливают на ранее закрепленную опору и подводят ее под прогиб ноги. Между концом отжимной стойки и опорной доской вбивают 2 клина один навстречу другому. Их продолжают забивать, пока прогиб не будет устранен. На место, где располагается трещина, накладывают две доски, длина которых не менее, чем на метр превышает размер поврежденного участка. Их закрепляют болтами. Затем клинья выбивают, убирают опорную доску и временную стойку.

Проблема: требуется усиление стропильной системы, поскольку новый кровельный материал тяжелее прежнего. Для этого увеличивают основное сечение стропил, наращивая его досками. Какую величину необходимо нарастить (но не более 5 сантиметров) определяют при помощи расчетов (читайте также: "Расчет деревянной балки перекрытия"). Прокладку и стропильную соединяют с использованием гвоздей.

Расчет деревянной балки перекрытия

При создании кровельной системы используют такие несущие элементы как балка стропильная и ферма, их внешний вид можно увидеть на фото. Стропильные конструкции предназначаются для перекрытия пролетов и служат основанием для укладки настила на кровлю. При составлении проекта здания и крыши для него в обязательном порядке выполняется расчет балок перекрытия, исходя из нагрузок, которым они будут подвергаться.

Элементы стропильных систем

Балки стропильные и фермы, лежащие в основе всех стропильных систем, по-разному распределяют оказываемые на них внешние и внутренние усилия. Балка является одноэлементной конструкцией, воспринимающей нагрузку по всей своей длине. Изгибающие моменты в ее сечениях вызывают нормальные разнозначные усилия, при этом у крайних волокон они самые большие.

Деревянная стропильная ферма относится к стержневым конструкциям, она испытывает давление только в местах соединения стержней, где действуют вызываемые узловой нагрузкой нормальные однозначные усилия. Так для сборного железобетона признано рациональным использование безраскосных ферм с круговыми очертаниями в месте нахождения верхнего пояса.

Виды железобетонных балок

односкатными с нижним ломаным поясом или расположенными параллельно поясами;
трапециевидными двускатными с постоянным уклоном верхнего пояса;
с ломаным и криволинейным верхним поясом.

При обустройстве разных видов покрытий используют то или иное изделие, для чего и выполняется расчет нагрузки на балку. Как правило, односкатные балки необходимы для устройства кровель, имеющих уклон в одну сторону, например, на пристройках. Элементы железобетонные стропильные с параллельными поясами изготавливаются легко, поскольку арматурные каркасы для них отличаются постоянной высотой – их применяют в строительстве горизонтальных кровель.

При создании двускатных крыш чаще всего используют балки с постоянным уклоном верхнего пояса, который равен для кровель с незначительным наклоном 1:30, а для кровель с большим наклоном - 1:12. Но у них имеется недостаток: возникает необходимость выполнения арматурных каркасов с переменной высотой. При необходимости создания в уровне покрытия пропуска для инженерных сетей, используют балки двускатные решетчатые, имеющие пролет 18 и 12 метров.

Балки, у которых очертания верхнего пояса делают в виде ломаной или кривой линии, широкого применения не нашли, поскольку их производство основано на сложной технологии, хотя для них свойственно выгодное распределение материалов по длине пролета.

Выбор сечения у железобетонных балок

для поперечного сечения ригелей наиболее экономичной формой сечений считается двутавровая, у которой толщина стенки составляет от 60 до 100 миллиметров. Этот параметр зависит от способа расположения каркаса арматуры, укладки бетона и его уплотнения в вертикальном положении;
у V-образных опор толщина стенки постепенно увеличивается и тем самым обеспечивается прочность балок и стойкость к возникновению трещин, переходя на опоре из наклонных в прямоугольное или трапециевидное сечение, имеющее ширину, равную ширине полок. Для балок, имеющих длину 6 и 9 метро, часто используют тавровое сечение;
высота сечения ригелей в середине пролета составляет 1/10-1/15 длины пролета. Также в середине пролета для двускатных балок значение сечений определяется, исходя из стандартной высоты балок – 800 или 900 миллиметров и уклона верхнего пояса;
с целью обеспечения устойчивости и надежности при установке, транспортировке и опирании плит покрытия кровли ширина верхней полки выбирается в пределах от 200 до 400 миллиметров;
что касается ширины нижней полки, то этот параметр определяют в зависимости от ее прочности при обжатии бетона, размещения напрягаемой арматуры и длины площадки, необходимой для опирания балки на колонну. Как правило, ширина нижней полки составляет 200-280 миллиметров. От нижней и верхней полок переход к вертикальной стенке осуществляется с использованием вута (плавного увеличения поперечного сечения недалеко от места опирания), имеющего угол наклона около 45 градусов;
самыми простыми в производстве и удобными при пропуске всевозможных коммуникаций считаются решетчатые железобетонные двускатные стропильные балки с сечением 200-280 миллиметров;
для изготовления двускатных балок используют бетон классов В25-В40. В качестве продольной арматуры задействуют стержневую арматуру классов A-V и A-IV, канаты класса К-7, высокопрочную проволоку класса Bp-II. Хомуты полок, продольные стержни верхней полки и каркасы стенки производят из арматуры класса A-III. Поскольку у ригелей в опорных частях могут возникать большие усилия, устанавливают дополнительную арматуру, имеющую форму расположенных вертикально стержней и сеток;
в двускатных балках с двутавровым сечением на этапе обжатия возможно появление начальных трещин в верхней полке, поэтому их надо армировать в верхней части ригеля с помощью конструктивной напрягаемой арматуры;
когда производится расчет балки перекрытия, учитывают особенности опирания их на колонны, а затем определяют расчетный пролет;
расчет стойкости относительно вероятности возникновения прогибов и трещин, подбор арматуры выполняют аналогично тому как и для простого изгибаемого элемента различного профиля на всех стадиях работы конструкции. Следует учитывать, что в двускатных балках опасное нормальнее сечение располагается на 0,35-0,4L от опоры (прочитайте также: "Монолитное перекрытие по профлисту");
под воздействием равномерно распределенной нагрузки при уклоне верхней полки 1:12, опасное нормальное сечения находится от опоры на расстоянии 0,37L;
в балках, имеющих параболическое очертание верхнего пояса, при равномерно распределенной нагрузке нормальное расчетное сечение располагается посередине пролета.

Перекрытия по металлическим балкам

Перекрытие по металлическим балкам позволяет обустраивать большие пролеты, но по цене оно является наиболее дорогостоящим. В качестве металлических балок предпочтительно использовать двутавр, можно швеллер или рельсы. Металлические балки перекрытия и некоторое количество арматуры, которое укладывают и приваривают между ними, заливают бетоном. Так как пролет каждого из участков около одного метра, то толщина полученного перекрытия получается значительно меньше, чем у монолитного перекрытия (прочтите также: "Ферма металлическая, минусы и преимущества").

Устройство перекрытий по деревянным балкам

Конструкция перекрытия по деревянным балкам обладает достоинствами, среди которых дешевизна и легкость устройства. Чтобы смонтировать потолочные балки из дерева, не требуется наличие специальной техники (читайте: "Балки перекрытия и стропила - способы крепления"). Плохо, что устройство перекрытий по деревянным балкам можно использовать при наличии пролетов от 4 до 4,5 метров. Если они имеют большее расстояние, то и размеры балок, и стоимость конструкции сильно возрастают.

Перед установкой делается расчет деревянных балок перекрытия, желательно специалистами. Величина опирания балки на стену не может быть менее 12 сантиметров. Концы этих элементов либо опираются на стену, либо их заводят в специально оставленные гнезда. Балки пропитываются антисептиком, их концы оборачивают рубероидом, толем или пленкой. Расчет деревянных балок можно выполнить самостоятельно при помощи специальных программ. Также расчет деревянной балки перекрытия в зависимости от пролета, шага установки и нагрузки имеется в Интернете.

Балки из бруса

Клееная балка (стропила из бруса) относится к современным стройматериалам, получившим широкое распространение благодаря отличным эксплуатационным характеристикам. В несущих системах конструкционный брус также нашел применение.

Самой прочной на износ балкой считается брус с соотношением сторон 7:5.

Круглое бревно выдерживает большую нагрузку, чем вытесанный из него брус, но такой прочностью на изгиб не обладает. Зависит прогиб в основном от высоты балки, а не от ее ширины. Например, соединение двух абсолютно одинаковых брусьев при помощи болтов и шпонок способно выдержать вес в 2 раза больший, чем, если уложить оба бруса рядом.

Правда, когда клееные стропила сделать слишком тонкими, они начинают изгибаться в сторону. Если создается чердачное или межэтажное перекрытие по балкам, они должны обладать толщиной не менее 1/24 длины.

Подстропильные балки и их особенности

Используемые для покрытий с балочными конструкциями балки подстропильные и подстропильные фермы обладают рядом особенностей:

железобетонные изделия производят с пучковой арматурой исключительно предварительно напряженными;
эти изделия бывают с параллельными и непараллельными поясами;
балку подстропильную рассчитывают по схеме как для однопролетной балки, которая нагружена распределенной от собственного веса нагрузкой и сосредоточенной силой в середине пролета;
у балок и ферм подстропильных конструкций есть железобетонные консоли или стальные столики, предназначенные для опираний на них несущих конструкций покрытий;
эти элементы крепят к каркасу, как и основные конструкции.

От правильного выбора балок стропильных и подстропильных зависит прочность и надежность всей кровельной конструкции

Читайте также: