Способы крепления стропила к мауэрлату: основные способы и схемы крепления стропильных ног

Надёжность всей кровли зависит от правильности выполнения монтажных работ. Основными элементами конструкции считаются стропильные ноги.

Для придания устойчивости элементы закрепляются при помощи боковых раскосов, металлического уголка или скоб. Балки соединяются между собой в коньковой части перекрытия, внизу происходит крепление стропил к мауэрлату. Элемент выдерживает максимальную нагрузку, для его изготовления используются пиломатериалы с сечением 15 × 15 или 20 × 20 см.

Крепление стропил к мауэрлату: немного «матчасти»

Для начала, предлагаем рассмотреть иллюстрацию, на которой показаны два вида стропильных систем:

Место крепления стропильной ноги с основой называется опорным узлом. Таких узлов в системе много, но мы коснемся подробно именно нижних креплений рамы со стропилами. Мауэрлат и стропильные ноги практически всегда изготавливаются из древесины, реже – из металла. Дерево использовать выгоднее и удобней, так как этот материал легок по весу, прост в монтаже и долговечен при правильной установке и эксплуатации.

Виды опорных узлов по уровню жесткости

Опорные узлы — места, в которых стропила крепится к элементам крыши:

В случае железных соединений, узлы являются неподвижными, жесткими (сварка или болты). Дерево – материал более мягкий и динамичный, который может набухать, рассыхаться и деформироваться. В связи с этим, специалисты рекомендуют выполнять опорные узлы с поправкой на возможные изменения формы древесины. Такие узлы могут иметь разную степень подвижности:

• Узел нулевой подвижности
  – жесткое крепление уголками с обеих сторон, при котором крепление стропила к мауэрлату остается неподвижным.
• Соединение первой степени подвижности
  – балка может вращаться по кругу.
• Соединение второй степени подвижности
  – круговое вращение со смещением, предусматривается установление специальных ползунов или салазок.
• Подвижное соединение третьей степени
  – возможность горизонтального, вертикального и кругового движения.

Для любого узла, будь он подвижный, либо нет, следует применять, как минимум, два вида фиксации. Например, зарубленные планки дополнительно фиксируются изнутри с помощью опорного бруса, а динамичные соединения укрепляются болтами и специальными стальными уголками.

Почему именно односкатная

Конструкция кровли из 1 ската имеет такие преимущества:

• При постройке на односкатной крыше можно использовать любые виды кровельного материала. Потому что угол наклона может быть самым малым, можно строить практически плоскую крышу.
• Парусность такой конструкции намного меньше чем у двухскатной. Такой вариант можно использовать в местностях с сильными ветрами.
• Легкость при монтаже и эксплуатации. Построить ее можно своими руками.
• Маленький вес по сравнению с другими видами кровли.
• Для односкатной крыши можно сооружать скаты в несколько этажей. Такое решение придаст дизайна вашему дому.
• Строительство односкатной крыши самое экономичное и не требует много времени.
• В такой конструкции вода скатывается только на 1 сторону.
• Кровля подойдет для постройки любого типа.

Как и любая другая конструкция, односкатная крыша имеет несколько минусов:

• При маленьком угле наклона площадь чердачного помещения минимальна.
• Имеет менее привлекательный вид. Что можно исправит при наличии фантазии дизайнера.

О типах крепежа стропилин к основе

Поговорим о современных крепежных элементах. Для прочности и долговечности опорных узлов используются разнообразные металлические крепления: держатели балок, равносторонние, крепежные, анкерные, усиленные уголки, пластины, опоры, профиля, соединители, анкера и пр. Все эти запчасти сделаны из качественного металла. Для динамических узлов (1,2 и 3 типа) используют ползуны, уголки и перфорированные пластины. Для жесткого крепления применяют стационарные соединители, анкера и уголки.

Такие крепежи для стропильной системы используют чаще всего:

Для самостоятельного монтажа, более других, подходят перфорированные крепления, так как они имеют много отверстий для саморезов и болтов.

Жесткие или подвижные соединения: что выбрать

Итак, мы отметили, что опорные узлы, соединяющие мауэрлат с досками, могут быть разной степени подвижности: от «0» до «3». Нулевая степень – это жесткие крепления, которые исключают любые изменения положения балок.

Жесткие соединения: когда они необходимы

Мауэрлат устанавливают тогда, когда необходимо передать распорную нагрузку от стропил на несущие стены. Это делается, в основном, в домах из кирпича, панелей и блоков. Деформацию и усушку кровли в данном случае стараются исключить, чтобы не допустить изменения нагрузки на опорные стены. Здесь и появляется необходимость неподвижного соединения стропильной системы с мауэрлатом.

Неподвижные узлы, закрепляемые с запилом

Многие специалисты рекомендуют делать соответствующе запилы в месте крепления стропил к балкам перекрытия для большей прочности и неподвижности соединительных узлов. Эти запилы должны плотно стыковаться с мауэрлатом. Дополнительно такие узлы укрепляются болтами, анкерами и металлическими пластинами:

Или же длинными саморезами:

И еще один важный момент: размер запила бруска не должен превышать 1/3 его сечения. В противном случае стропильная система может потерять свои несущие способности:

Жесткие узлы без заруба стропил

Способ крепления с помощью подшивного бруска используется в наслонных стропильных системах. Стропилина срезается по шаблону и скашивается (для придания крыше нужного уклона) в месте прилегания к мауэрлату. Изнутри такие стропила усиливаются опорными брусками и укрепляются уголками с двух сторон к раме основы:

Еще один вариант не стыкового узла – жесткое крепление стропил, усиленное брусьями-накладками с обеих сторон. Две доски длиной не менее метра окаймляют каждую стропильную ногу. Один конец таких опор срезается под углом, который соответствует наклону ската крыши (в том числе, стропилин). Доски крепятся срезом к мауэрлату с помощью длинных болтов и усиленных стальных уголков. Брусья крепятся по заранее размеченным местам, сначала по одному. Затем вплотную к накладкам с одной стороны монтируются сами стропила, которые сразу укрепляются такой же накладкой с другой стороны. Есть вариант установки сразу двух брусьев-накладок, а после, стропил, но этот способ используют реже, так как он требует более точных расчетов.

Сложные крыши

Чем больше скатов и, соответственно, их пересечений имеет крыша, тем больше усложняется стропильная система. Так, в многощипцовых конструкциях часть стропил опирается не на конек (прогон), а на балку ендовы. Такие балки называются накосными стропилами ендовы, их необходимо подгонять по месту и жестко скреплять для предотвращения перекоса конструкции в целом.

Для вальмовой крыши используются не только прямые (расположенные под прямым углом к коньку и мауэрлату), но и диагональные стропила – по линиям пересечения скатов. На них опирается часть прямых стропил. Здесь также оптимален жесткий узел крепления.

В шатровых крышах большая часть стропил является именно диагональными, и все прямые (нарожники) опираются на них. За счет этого особенно важна точная подгонка запилов и усиленные крепления.

В арочных крышах вместо прямых балок стропил применяются изогнутые шпангоуты, собранные из отдельных ламелей. Количество вертикальных стоек при такой конструкции заметно возрастает, поскольку необходимо более равномерно распределить нагрузку по изогнутому составному элементу. Опирание таких арочных стропил только жесткое, с запилом.

Когда нужно делать подвижные соединения?

Вот мы и подошли к динамичным опорным узлам – соединениям, которые могут менять свое положение. Для чего это нужно? Вспоминаем физические свойства материалов – многие из них дают усушку либо набухание. В первую очередь, это касается зданий из чистого дерева – бруса, сруба и пр. Натуральная древесина обязательно дает усадку, благодаря которой ваша крыша может не только деформироваться, но и разрушиться основательно. Чтобы избежать таких фатальных последствий, мастера рекомендуют выполнять скользящие крепления стропильных ног с мауэрлатом (либо верхним венцом сруба).

Обязательное условие при установке скользящих узлов – опора стропильной рамы на прочный коньковый брус. Так как опорные нижние узлы динамичные, то максимальная жесткость должна быть достигнута на коньке кровли. Верхние края стропил подпиливаются для плотного соединения между собой и коньковым брусом, соединяются и усиливаются ригелями, металлическими лентами, пластинами и уголками. Лучше соединять с венцом сруба уже закрепленный в коньке стропильный элемент.

Что представляет собой скользящее крепление?

Подвижное соединение выполняется с помощью установления скользящих креплений, называемых «салазки» или «ползуны». Такой узел предусматривает определенную свободу стропильных ног, что позволяет предотвратить деформацию кровельной системы после естественной усадки деревянных строений:

Вот какие виды скользящих опор бывают:

Делать ли запил на стропилах, если дом из бруса: альтернативное мнение эксперта

Я предлагаю все-таки запиливать, но не стропила, а верхний венец. Во-первых, в этом случае снижается риск искривления стропил, во-вторых — уменьшается «мостик холода», в третьих – уменьшается касательное давление на мауэрлат (верхний брус сруба) и в-четвертых — упрощается утепление крыши в дальнейшем. Недостаток такого способа — при запиле верхнего венца балки уменьшается высота конька, поэтому, если в будущем планируется поднятие высоты потолка, следует предусмотреть на 1 венец больше. Но! Такие схемы годятся только для домов из дерева, так как в кирпичных и бетонных строениях мауэрлат должен быть целым, чтобы сохранить несущие качества.

Определяем высоту, на которую требуется поднять стену

Чтобы обеспечить найденный угол уклона односкатной кровли, необходимо одну из стен поднять выше. Насколько выше узнаем, вспомнив формулы расчета прямоугольного треугольника. По ним находим и длину стропильных ног.

Как высчитать параметры односкатной крыши

При расчете не забудьте, что длина получается без учета свесов, а они нужны чтобы защитить стены дома от осадков. Минимальный свес — 20 см. Но при таком маленьком выступе за пределы здания смотрится односкатная крыша куцей. Поэтому обычно делают свесы не менее 60 см на одноэтажных зданиях. На двухэтажных они могут быть и до 120 см. В данном случае ширина свеса определяется исходя из эстетических соображений — крыша должна смотреться гармонично.

Пример рисунка в ScratchUp

Проще всего определить насколько надо продлить кровлю в дизайнерских программах, позволяющих прорисовать здание в масштабе и «поиграться» со свесами. Отображаться все должно в 3-х измерениях (наиболее популярная программа ScratchUp). Покрутите в ней разные размеры свесов, определитесь, с каким смотрится лучше (это если проекта нет), а потом заказывайте/делайте стропила.

Как правильно закрепить стропила к балкам?

В простых домах, в основном каркасных, мауэрлат может быть и упразднен. В этом случае стропила крепятся к балкам перекрытия. Самый надежный вариант сборки такой системы – подготовка стропильных ферм. Каждая ферма состоит из двух стропильных ног, соединительного ригеля и нижней затяжки. Для прочности фермы усиливают центральными балками и подкосами:

Балки перекрытия укладываются в таком направлении, чтобы стропильные фермы пересекали их перпендикулярно в разных плоскостях. Затяжка выполняет основные несущие функции, крепится к балкам перекрытия анкерами, сквозными болтами, шпильками и усиливается пластинами и металлическими уголками.

Возможен вариант крепления стропильных ног прямо на балку, которая и будет дополнительно выполнять функции затяжки. Для создания качественных опорных узлов в такой системе рекомендуется два способа крепления:

1. Соединение стропил с балкой двойным зубом – запилы выполняются на балке и скосе стропильной ноги (по два стыковых заруба на каждой).
2. Крепление болтом и хомутом. Может предусматриваться сквозное крепление, но если доски имеют большое сечение, делаются врубки и детали соединяются длинными болтами.

Для чего нужен мауэрлат

Стропильная система воспринимают нагрузку от внешних сил и передает ее на стены через опорный брус — мауэрлат. Его функции — создать ровную плоскость для крепления стропил и распределить равномерно точечные усилия на несущие конструкции.

Как правило, в частном строительстве мауэрлат изготавливается из пиломатериалов хвойных пород — бруса или доски. Размер сечения и способ крепления к стенам зависит от типа стропильной системы:

• При наслонных стропилах на стены передаются большие распирающие усилия. Сечение мауэрлата достаточно мощное — 150х150-200х200 мм, чтобы обеспечить восприятие нагрузки. К стенам крепится максимально прочно.
• В висячих системах стропильные ноги жестко связаны с горизонтальной затяжкой, образуя геометрически устойчивую ферму. На стены передается только вертикальная нагрузка, поэтому мауэрлат выполняет функцию опорной прокладки. Брус или доска в этом случае укладываются либо на всю поверхность стен, либо участками под каждую ферму.

Пиломатериалы для мауэрлата должны быть не ниже 2 сорта, просушены до влажности не более 15%, обработаны антисептиками и антипиренами. Чтобы предупредить гниение древесины, при укладке на кирпичные или бетонные стены устраивается гидроизоляция.

Место стыка опорной балки

Крепление стропила к мауэрлату: поэтапное описание

Для примера опишем процесс жесткого крепления соединений стропила к мауэрлату на простой двускатной крыше.

I. Подготовка мауэрлата и стропил к работе

На этом этапе необходимо выпилить стропильные ноги заданной длины и произвести разметку их шага на основе. Оптимальная длина шага стропильных ног – 60-200 см. Также следует точно определить угол наклона стропил.

Мастер-класс по монтажу мауэрлата:

II. Создание запила

Выполняем запил на каждой стропильной ноге для плотного соединения с основой. Для усиления прочности можно предусмотреть дополнительный заруб на раме либо стропилине и установить упорный брус под каждую стропильную ногу.

III. Установка стропил на мауэрлат

Накладывать стропилины нужно аккуратно, чтобы не повредить остальные элементы здания (окна, стены и пр.). Заводим доски срезом на балки и опираем их на коньковый брус. Сначала устанавливаем крайние стропильные ноги, между которыми нужно протянуть нитку для выравнивания всех остальных стропилин.

IV. Крепление каждого стропила к мауэрлату

Теперь, когда все фермы установлены на свои места, нужно прочно закрепить опорные узлы. Используем для этого несколько из предложенных выше креплений:

• Гвозди
  + стальные уголки по левой и правой стороне стыков между доской и основанием.
• Сквозные болты или шпильки
  + опорный брус под укос стропилины.
• Анкера или болты
  + уголки или стальные пластины и пр.

Усилить крепление помогут две накладные доски с обеих сторон стропильной ноги, установленные на заранее размеченных местах мауэрлата. Также можно использовать проволочное крепление, как усилитель прочности соединений. Для этого нужно подготовить стальную проволочную скрутку из 2-3 проволок. Ее длины должно хватить на обвитие стропильной ноги в месте стыка с мауэрлатом и закрепления концов скрутки на металлическом костыле. В качестве костыля можно взять длинный стальной болт, который монтируется в стену на 30-40 см ниже мауэрлата, строго под опорным узлом.

Также рассмотрим один из дедовских способов — крепление скобами:

И в завершение предлагаем посмотреть видеоролик:

Классификация соединительных узлов

Каркас крыши состоит из целого ряда элементов, надежно скрепленных между собой. Но основную эксплуатационную нагрузку несут стропила, поэтому от прочности их крепления на мауэрлат и соединения между собой зависят функциональные характеристики крыши и безопасность всей конструкции.

Стропильные системы, висячие и наслонные, передают нагрузку от собственного веса, веса кровельного пирога и атмосферных воздействий на несущие стены и другие конструкции. Нижние концы стропил опираются на опорную балку или мауэрлат, верхние попарно скрепляются непосредственно друг с другом или монтируются к коньковому прогону. Кроме того, для жесткости конструкции применяются дополнительные опоры, ригели, подкосы и другие элементы. При необходимости увеличить длину стропил выполняется наращивание стропильных ног. В целом, узлы соединения стропил можно подразделить на несколько основных групп

:

• узел соединения с «фундаментом» крыши»;
• узел конькового соединения;
• узел крепежа дополнительных элементов стропильной системы;
• стыкование стропил при наращивании.

Все виды соединения стропил подразумевают использование определенных крепежных элементов.

Наращивание стропил

Соединение стропил между собой по длине позволяет изготовить стропильную ногу необходимых размеров из имеющегося пиломатериала. Чаще всего сращивание выполняется следующими методами соединения

:

• встык;
• внахлест;
• способом косого прируба;
• в три доски;
• с опорой на прогон.

Крепление встык

. Для сращивания стыкуемые концы требуется отрезать строго под углом 90°. После плотного совмещения получившихся торцов, на стропила в месте стыка монтируется деревянная накладка или металлический крепежный элемент (пластина с зубьями). Накладки из доски устанавливаются с обеих сторон и прибиваются в шахматном порядке гвоздями соответствующей длины, либо крепятся саморезами.

Метод косого прируба

. Подрезка концов выполняется под углом 45°. Срезанные концы стыкуются, после чего посередине сверлится сквозное отверстие для болтового крепежа. Бруски стягиваются болтом диаметром 12 или 14 мм с широкой шайбой.

Крепление внахлест

. Деревянные элементы укладываются с нахлестом и по всей длине сшиваются гвоздями, которые должны располагаться в шахматном порядке. В отдельных случаях могут применяться шпильки с гайками и шайбами. Такое соединение стропил по длине не требует точного выполнения срезов торцов.

Длинную стропильную ногу можно изготовить, используя три доски и прокладки. В этом случае одна из досок укладывается между двумя другими с нахлестом не менее метра и крепится гвоздями в шахматном порядке. Затем в пустой промежуток между крайними досками вставляются и пришиваются гвоздями деревянные прокладки, равные по толщине средней доске, чтобы обеспечить жесткость конструкции.

Соединение стропил по длине с опорой на промежуточный прогон выполняется в том случае, когда все стропильные ноги наращиваются на одном расстоянии от свеса крыши. Горизонтальный прогон монтируется на стойках, которые опираются на внутреннюю несущую стену или колонны. В случае, когда место сращивания приходится на прогон, появляется возможность обеспечить необходимую жесткость длинной стропильной ноги. Обе части стропила соединяются между собой скобами либо другими элементами, и дополнительно гвоздями крепятся к прогону.

Наращенная стропильная нога должна по всей длине иметь одинаковую жесткость и прочность, в противном случае в процессе эксплуатации крыша деформируется.

В чем секрет качества стропильной системы: три главных правила мастера

• Качественный пиломатериал – полдела на пути к успешному строительству. Мауэрлат и стропила не должны иметь трещин, червоточин и сучков.
• Точность измерений, запилов и однородность положения креплений – не менее важный момент. Если все стропильные ноги одинаковой длины и сечения, то лучше подготовить шаблон для выполнения срезов и зарубок.
• Запилы на мауэрлате – потеря несущих функций основы на 50% и выше. Процент снижения прочности зависит от глубины зарубок.

Когда стропильная система готова, приходит очередь монтажа обрешетки, утепления и настила кровельного материала. Но это уже другая интересная тема, о которой мы обязательно расскажем в следующей статье. А пока, желаем вам добротных материалов, легкой работы и хороших помощников!