Крепление стропила к мауэрлату схемы и способы крепления стропил

Опорные узлы стропил при креплении к мауэрлату

Места, где производят крепления стропил, называют опорным узлом. Их бывает несколько видов:

Узел шарнирный, у которого одна степень свободы. При таком соединении имеется возможность кругового вращения балки.
Узел шарнирный, у которого имеется две степени свободы. Такое соединение даёт возможность балке кроме кругового вращения ещё и возможность горизонтального смещения. Крепление производится с помощью салазок или ползунов.
Шарнирный узел, который имеет три степени свободы, даёт балке возможность горизонтального и вертикального перемещения. Имеется возможность кругового вращения, но для этого необходимо изготовить специальный шарнир. Его устанавливают на мауэрлат.
Наибольшее распространение получили узлы с нулевой степенью свободы. При таком способе крепления для стропил производится жёсткое крепление обоих концов стропильными уголками с обеих сторон. Такой способ исключает возможность для смещения балки.

Способы соединения стропил с балками

Итак, у вас есть два основных пути:

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

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.

Разновидности креплений

Дерево — природный материал, который в процессе выравнивания влажности и высыхания дает значительную усадку, из-за чего линейный размеры сооружения изменяются. Именно поэтому опытные мастера рекомендуют возводить крышу для брусовых и бревенчатых домов, спустя год после постройки, когда процесс усадки переходит из активной в пассивную фазу. Если зафиксировать деревянные элементы каркаса жестко, то после высыхания крыша дома может деформироваться. Поэтому для соединения стропил используют следующие виды креплений:

Жесткие. Жесткими креплениями называют такие разновидности крепежной фурнитуры, которые не способны компенсировать изменения размеров древесины в процессе высыхания. Они обеспечивают прочную, надежную фиксацию, однако, они могут стать причиной деформации каркаса, приводящей к изменению геометрии кровли, протечкам или даже обрушению конструкции. К этой разновидности крепежа относятся металлические уголки, металлические накладки и деревянные «чурки».
Подвижными. Подвижными крепления называют способы фиксации, которые за счет скользящих вдоль своей оси деталей могут компенсировать изменение размеров стропильного каркаса в процессе усадки сооружения. Каркас, закрепленный с помощью ползунов или салазок, «дышит» вместе с домом, подстраиваясь под его размеры, не давая деформаций. С помощью таких креплений можно возводить крыши для деревянных домов, не прошедших процесс усадки.Скользяща стропильная система

Что такое мауэрлат и зачем он нужен в стропильной системе

Прежде чем разбираться, как выполняется крепление стропил к мауэрлату, необходимо уточнить, что понимается под этими терминами.

Мауэрлат – это опорный брус по всему периметру здания. В бревенчатых и брусовых конструкциях мауэрлатом может быть крайний верхний венец сруба или отдельно закрепленный брус (бревно) меньшего сечения. В постройках из природного или искусственного камня опорный брус укладывается поверх кладки или монолитной стены и крепится к ней. В зависимости от выбранного для крыши в целом материала мауэрлат может быть деревянным или металлическим. В обоих случаях брус обязательно защищают от действия влаги – конденсата – с помощью гидроизоляционных материалов. На иллюстрации ниже мауэрлат показан коричневым цветом. Этот конструктивный элемент может быть сплошным (по всей линии стены) или состоять из отдельных кусков бруса, подкладываемых под стропильные ноги.

Стропила– несущие элементы конструкции скатной крыши. Фактически это комплекс деталей, состоящий из стропильных ног — наклонных балок, опирающихся на мауэрлат, вертикальных стоек и подкосов. Дополнительно в комплекс могут включаться подстропильные балки, которые связывают стропильные ноги внизу, и кобылки – накладные элементы на стропильные ноги для увеличения свеса крыши.

В верхней части стропила связываются коньком – горизонтальной балкой увеличенного сечения, которая держится на вертикальных стойках и разделяют крышу на отдельные скаты. Соответственно, стропила крепятся одним концом к коньку, а вторым «ложатся» на стены здания, передавая нагрузку через мауэрлат.

В зависимости от того, как передается нагрузка от стропил – только на конек и мауэрлат или же дополнительно на промежуточные опоры – различают стропила висячие и наслонные.

В первом случае опора каждой стропильной ноги идет на две точки – в местах крепления к коньку и к мауэрлату. Такой способ хорош при небольших пролетах (до 4,5 метров) и при отсутствии внутренних несущих стен.

Если же несущие стены есть и на них можно смонтировать промежуточные опоры, получается второй тип стропил – наслонные. В зависимости от того, сколько промежуточных опор используется (одна, две или больше) пролет между коньком и внешней стеной дома может составлять 6 и более метров.

Принципы крепления стропил к балкам

Существуют различные способы крепления стропил к балкам перекрытия

Важно исключить соскальзывание стропила с опоры. Для этого применяются соединения с пазами и шипами, вырубаемыми в обоих элементах, либо используется металлический крепеж

Болтовое соединение подразумевает использование комплекта, состоящего из болта, гайки и шайбы. На выступающем конце балки перекрытия с тыльной стороны делается треугольный вырез таким образом, чтобы его гипотенуза располагалась под углом, соответствующим углу наклона стропила. Под тем же углом запиливается нижняя часть стропильной ноги. Установив стропило срезом на балку, его следует зафиксировать гвоздями, а затем перпендикулярно плоскости стропильной ноги высверлить сквозное отверстие для болта таким образом, чтобы его можно было пропустить снизу через вырез, выполненный в балке. На болт надевается шайба и узел фиксируется гайкой.

Рассматривая варианты, как крепить стропила к балкам, следует отметить, что конфигурация крепления зависит от угла наклона скатов кровли. Для крыш с крутыми скатами, испытывающими пониженную снеговую нагрузку, достаточно применять крепления с одинарным зубом. Двойной зуб используется при монтаже крыш с углом наклона скатов менее 35 градусов. Данный вид крепления дает возможность не только увеличить площадь опоры, но и добиться высокой прочности узла.

Врубка с использованием метода одинарного зуба чаще всего выполняется с дополнительным вырезом шипа, препятствующего боковым сдвигам стропила под нагрузками. В этом случае под шип следует предусмотреть соответствующее гнездо в балке. Чтобы не ослабить балку, глубина гнезда должна составлять 1/3-1/4 от толщины балки. Вырез выполняется не менее чем за 25 см от края балки перекрытия, чтобы избежать сколов.

Двойной зуб обычно дополняется двумя шипами, упором с шипом или без него, замочным соединением. Чаще всего у обоих зубов глубина врезки одинакова, но при необходимости применяется и врезка на разную глубину. К примеру, дополненный шипом первый зуб врубается на треть толщины опорной балки, а второй – на половину.

Сами по себе пазы не могут удержать стропильные ноги, находящиеся под нагрузкой. Помимо врубки соединительный узел укрепляют металлическим крепежом. Для неподвижных соединений гвозди вбиваются под углом. Могут использоваться металлические накладки, хомутовые соединения. Соединение стропила с балкой (при любой технологии его выполнения) дополнительно следует зафиксировать кованой проволокой, которая закрепляется на анкере, вмонтированном в стену.

Соединение стропил с балкой будет надежным, если:

применяется качественный крепеж (металлические элементы из прочного материала с антикоррозийной обработкой);
аккуратно выполняются запилы и врубки (использование вкладышей и прокладок снижают прочность узла, со временем они могу вылететь или деформироваться);
запилы и врубки выполняются по шаблонам;
применяется специальный стропильный крепеж.

Разновидности фиксации

Выбор способа крепления стропильного элемента к мауэрлату зависит от того, какая стропильная система (наклонная или висячая) используется, а также от веса бруса, сложности конструкции и расчетных нагрузок. Для начала стоит сказать, что крепить стропила к брусу мауэрлата можно двумя способами: жестко или с использованием скользящей фиксации. Фиксация без запила может выполняться по тому и другому типу.

Скользящее крепление

Скользящий крепеж состоит из двух элементов. Один из них может свободно перемещаться относительно другого. Кроме этого, стропила к брусу мауэрлата могут крепиться открытым и закрытым способом. Рассмотрим их подробнее:

При закрытом способе крепления используется специальный уголок с проушиной, напоминающей щель. Эту деталь сначала крепят к мауэрлату. В проушину заводится металлическая деталь с отверстиями. Именно через эти отверстия и осуществляется крепление уголка к несущей ноге. Благодаря незакрепленной вертикальной поверхности уголка стропило может при необходимости немного смещаться, тем самым защищая от излишней нагрузки и деформации стеновые конструкции постройки.
Открытый вариант крепления выполняется аналогично с той лишь разницей, что в проушину уголка петля не вставляется. Уголок сначала крепится к мауэрлату, а затем верхняя часть его полки подгибается вниз для выполнения соединения.

Жесткое крепление

Если говорить о том, как выполняется жесткое крепление стропил к мауэрлату, то тут существует большее количество вариантов. Выбор того или иного способа делают с учетом особенностей монтажа крышной системы, а также габаритов и тяжести деревянных элементов конструкции.

Стропила на односкатной крыше или многоскатной системе могут крепиться посредством:

металлических уголков разного размера;
специальных LK-креплений.

Последний вариант креплений изготавливается любых размеров, что позволяет легко подобрать его под габариты стропил. Для производства этих крепежей используется сталь толщиной 2-3 мм. Такие соединительные элементы обеспечивают максимальную жесткость и надежность фиксации.

Принципы расчета балок и стропил

На этапе подготовки к строительству выполняется расчет стропил и балок перекрытия. При проектировании кровельного каркаса следует учитывать климатические особенности региона, в первую очередь – характерные снеговые и ветровые нагрузки. На основании табличных данный и требований СНиПа относительно допустимых величин прогиба, выполняется расчет сечений элементов стропильной системы – балок кровли, стропил, деталей ферм. В том числе требуется выполнить конструкционные вычисления для определения шага укладки балок. Расстояние между балками определяет шаг установки стропил.

Горизонтальные балки укладываются на стены или мауэрлат перпендикулярно длине здания. При проектировании следует учитывать, что балки с обеих сторон должны не менее чем на 40 см выходить за плоскость стены. Чтобы обеспечить необходимую точность, в первую очередь монтируются крайние балки, а затем их концы попарно соединяются натянутыми шнурами, относительно которых укладываются остальные балки. Ближе к концам в балках выполняются специальные пазы для надежного крепления стропил.

Способы крепления стропил к мауэрлату

Для начала отметим, что возможно два основных типа крепления к мауэрлату: скользящие и жесткие.

В скользящих само крепление состоит из пары отдельных элементов, один из которых способен свободно перемещаться по отношению к другому.

По своей конструкции они бывают закрытыми и открытыми.

Закрытое крепление

Это уголок, с одной стороны которого сделана специальная проушина в виде щели, а другой поверхностью его прикрепляют к мауэрлату. В щелевидной проушине фиксируется петля из металла, оснащенная отверстиями, с помощью которых она крепится к стропилу. Незакрепленная, свободная вертикальная сторона уголка позволяет стропилу слегка смещаться при необходимости, не нагружая и не деформируя своим воздействием стены.

Открытое крепление

Принцип устройства открытого крепления в целом такой же. Отличие заключается в том, что никакая петля в проушину не вставляется. После монтажа верхняя часть полки уголка загибается вниз для фиксации соединения.

Жесткие крепленияЖестких креплений имеется значительно большее количество видов. Наиболее подходящий выбирают исходя из различных факторов: тяжести и массивности деревянных составляющих, выбранного метода установки стропил.

Сюда относятся всевозможные разноразмерные уголки из металла, LK крепления, держащие установленные с помощью запила стропила.
При этом последние не повреждаются гвоздями или крепежными саморезами.

Крепления LK выполняются в разных размерах, и под любую толщину доски или бруска без труда можно подобрать оптимальный. Независимо от размеров таких креплений для их изготовления всегда используется металл одной толщины – 2 мм. Разобраться в них несложно – разные размеры крепежа обозначаются по-разному.

Надо заметить, что такие крепления удобны не только для фиксации мауэрлата и стропил. Также они подходят для фиксации мауэрлата с балками перекрытия. Основное преимущество такого крепежа – максимальная надежность и жесткость соединения частей из дерева.

Фиксация на мауэрлате стропил с запилом посредством уголков должна осуществляться с двух сторон. Только так можно гарантировать требуемую жесткость.

Выпускаются также уголки, которые служат для фиксации стропил без запилов. Они имеют большую высоту полок, для их крепления нужно больше саморезов. Изготавливаются они из металла в 2; 2,5 или даже 3 мм толщиной.

Еще один интересный вариант крепления стропил. Они устанавливаются между двумя досками, спиленными под заданным углом, а внизу дополнительно фиксируются LK-креплениями или металлическими уголками. Такая фиксация обеспечивает отличную жесткость и высокую надежность. Данный способ хорош, когда требуется закрепить стропило под определенным углом, слегка подняв его над плоскостью мауэрлата, при этом зафиксировав его на внешнюю вертикальную сторону.

Еще один способ используется, когда мауэрлат сделан из не очень большого бруса. Такой брусок можно усилить посредством деревянных подкладок различной толщины. Отрезки досок присоединяются гвоздями или саморезами к мауэрлату в тех местах, где встанут стропильные ноги.

Тогда в стропилах проделываются специальные вырезы необходимой глубины и формы. Можно надежно прикрепить стропильные ноги к стене посредством прочной проволоки из стали, которая надежно крепится на стальной костыль, надежно вбитый.

Стропила можно скобами прикрепить к мауэрлату. Этот метод используется довольно давно, и считается довольно распространенным. Если все сделать правильно, такая стропильная система будет служить много лет. Скобы бывают разной величины, также они могут вбиваться в различных местах.

Перфорированную ленту TM можно считать вспомогательным крепежным элементом. Ее применяют, если требуется дополнительная фиксация крепежного узла, для его усиления. В отдельных случаях она оказывается незаменимой.

Монтаж верхних концов стропил

Выбирая, как установить стропила, важно оценить сложность работ и вес стропильных конструкций. Если ферма в собранном виде имеет относительно небольшой вес, либо есть возможность использовать подъемное оборудование, то конструкции проще собирать на земле, а затем поднимать и монтировать на крыше

Если элементы системы имеют большой вес и поднимать их приходится вручную, то сборка ферм выполняется на крыше. О технологии монтажа стропильных ферм рассказывается в видео инструкции.

Соединение верхних концов стропилин может выполняться разными способами. В первую очередь, это крепление встык. На встречных стропильных ногах выполняются зарезы под нужным углом. Затем стропилины состыковывают полученными торцами и крепятся на два гвоздя. Соединение дополнительно усиливается деревянной или металлической накладкой.

Крепление стропильных ног внахлест выполняется с использованием болтов или шпилек с широкими шайбами и гайками. В этом случае стропила соприкасаются плоскостями.

Если стропильная система монтируется на деревянном доме с фронтонами, выполненными из бруса или бревна, ставить стропила на стены требуется с использованием скользящего крепежа, чтобы избежать деформации крыши при усадке сооружения. Соответственно, в коньковой части стропилины должны быть соединены особым образом: стропильные ноги должны располагаться с зазором, и скрепляются они при помощи специального подвижного соединительного элемента из металла.

При наличии конькового бруса монтаж на земле стропильных ферм не требуется – стропильные ноги устанавливаются по одной, и крепятся к коньковому прогону.

Что влияет на стропила

Перед тем как приступать к изготовлению стропил, следует определиться с их видом, способом крепления и линейными размерами. Только в этом случае можно быть уверенным в прочности и безопасности конструкции.

Как влияют различные факторы на параметры стропилин?

Физический фактор
Краткое описание влияния на параметры стропилин

Величина нагрузки на крышу

Стропила должны выдерживать снеговые и ветровые нагрузки. Во время расчетов нужно брать из таблиц строительных норм и правил фактические максимальные значения снегового покрова, учитывать силу и розу ветров. Данные позволяют узнать общую нагрузку на скат крыши в зависимости от его площади и угла наклона. Далее уже можно определить размеры стропилин, их количество и шаг. При этом обязательно закладывается коэффициент запаса прочности. Дело в том, что пиломатериалы не имеют стабильных и одинаковых значений прочности, слишком много непредвиденных факторов влияют на эти показатели. Для большинства случаев для изготовления стропильных ног используются доски 50×150 мм или 50×200 мм.

Тип крыши

Двускатные крыши могут быть наслонными и висячими. Для висячих крыш нужно делать стропила из более прочных досок

При этом принимается во внимание метод фиксации элементов к мауэрлату. Если делается врубка, то ширина досок должна увеличиваться на величину врубки

Дело в том, что пропил в этом месте автоматически уменьшает ширину материала, воспринимающего нагрузки. Если на доске толщиной 200 мм сделать поперечный пропил длиной 60 мм, то в расчет принимается только оставшаяся ширина 140 мм. Соответственно, если при расчете нагрузок выбраны стропила из досок 200 мм, но во время крепления делаются непредусмотренные пропилы 60 мм, то ширина заготовок для стропилин увеличивается до 260 мм. Это замечание делается для тех, кто любит злоупотреблять различными зарубками и пропилами для упорных площадок концов стропилин. В настоящее время есть много специальных приспособлений, позволяющих прочно зафиксировать стропилину в нужном положении без запиливания.

Назначение здания

Для жилых зданий стропилины должны иметь запас по прочности в размере не менее 1,4 от расчетных значений. Для нежилых сооружений коэффициент понижается до 1,2. Вывод – размеры стропильных досок на домах больше, чем на гаражах и иных пристройках.

Назначение чердачных помещений

Жилые чердачные помещения (мансарды) должны иметь утепленную крышу. Ширина стропилин должна соответствовать толщине утеплительного слоя. Одновременно нужно корректировать шаг между стропильными ногами в зависимости от стандартной ширины утеплителя. Если в данной климатической зоне оптимальная толщина утеплителя крыши 200 мм, то такую же ширину рекомендуется выбирать и для стропилин. Различные наращивания узких стропильных ног во время утепления кровли не считаются правильным решением.

Эти знания помогут принимать правильные решения как во время изготовления стропил, так и во время их фиксации непосредственно на месте. Ошибки в строительстве стропильной системы слишком дорого обходятся, не стоит проявлять излишнюю самоуверенность.

Способы фиксации

Решая вопрос, как крепить стропила к мауэрлату или коньковому прогону, необходимо правильно подобрать крепежную фурнитуру. Современный строительный рынок располагает огромным ассортиментом разнообразных по конструкции и размеру креплений. Главными критериями выбора крепежа являются материал, использованный для изготовления стропила, их сечение, а также вид нагрузки, которому они подвергаются. Существуют следующие способы крепления стропил:

С помощью металлических уголков. Металлические уголки с отверстиями под саморезы или гвозди являются самым надежным и прочным вариантом жёсткого крепления стропил к мауэрлату, стенам или коньковому прогону. Они позволяют много кратно увеличить жесткость и несущую способность конструкции стропильного каркаса.
С помощью металлических накладок. Для соединения элементов стропильного каркаса также используют перфорированные стальные накладки, которые позволяют выполнить их фиксацию без изготовления запила в мауэрлате или стропилах, благодаря чему сохраняются их высокие прочностные качества.
С помощью «чурок». Чурками называют небольшие брусочки квадратного сечения, которые устанавливаются между стропилами и коньковым прогоном или мауэрлатом в качестве распоров, увеличивающих жесткость конструкции.
С помощью скользящих креплений. Другой вариант фиксации стропил с коньковым прогоном или мауэрлатом – использование подвижных креплений, которые в быту называют салазки или ползуны. За счет их подвижности можно компенсировать изменение размеров элементов, которое происходит в процессе усадки.