Как соединить балки на крыше

Сложность стропильной системы

Спроектировать деревянную стропильную систему намного сложнее, чем любые металлические конструкции. Почему? В природе не существует двух досок с абсолютно одинаковыми показателями прочности, на этот параметр влияет очень много факторов.

1. Каждая доска имеет свое количество сучков, среди них есть здоровые и гнилые. Одни сучки оказывают минимальное влияние на прочность, другие значительно их понижают.
   

   Количество сучков на досках разное

2. В зависимости от условий и режимов сушки в досках могут появляться трещины. Место их расположения и размеры невозможно предвидеть или рассчитать – остается неизвестным и точное влияние на прочность.
3. Доски могут поражаться различными грибковыми заболеваниями, не все они заметны невооруженным глазом. Некоторые могут проявиться уже после завершения строительства стропильной системы. Кроме того, даже здоровые на период строительства пиломатериалы со временем могут повреждаться вредителями и гнилью.

Металл имеет одинаковые свойства, которые зависят только от марки стали. Расчеты будут точными, ошибка минимальная. С деревом все намного сложнее. Для того чтобы минимизировать риски разрушения системы, нужно давать большой запас по прочности. Большинство решений принимается непосредственно строителями на месте после оценки состояния пиломатериалов и с учетом особенностей конструкции. Очень важен практический опыт.

Доски строительные

Несколько слов о стропильной системе

Стропильная система – это каркас крыши со скатами, собранный из непосредственно самих стропильных ног, а также мауэрлата и конькового бруса. Мауэрлат – это опорный брус, который располагается по периметру верхней части стен дома, а коньковый брус устанавливается непосредственно в верхней части кровли в том месте, где происходит соединение двух противоположных стропильных ног под углом.

Проектирование стропильной системы – важная задача, во время которой приходится правильно рассчитывать ветровую и снеговую нагрузки, которые будут приходиться на кровлю, а также учитывать и другие параметры. Первые показатели будут зависеть от того, в каком климатическом регионе будет находиться строящийся объект.

В конструкцию стропильной системы могут входить сами стропила, стяжки, которые будут располагаться между ними, прогоны, дополнительные опоры – так называемые подстропильные ноги – и прочие элементы. Собранная стропильная система опирается обычно на тот самый мауэрлат либо на балки перекрытия. Мауэрлат помогает равномерно распределять нагрузку по всему периметру стен.

Таблица. Зависимость сечения стропильных ног от их длины и шага.

Шаг, см / Длина, см	300	350	400	450	500	550	600
60	4х15	4х17,5	5х15	5х15	5х17,5	5х20	5х20
90	5х15	5х17,5	5х20	7,5х17,5	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20
110	7,5х12,5	7,5х15	7,5х17,5	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20	10х20
140	7,5х15	7,5х17,5	7,5х20	7,5х20	7,5х20	10х20	10х20
175	10х15	7,5х20	7,5х20	10х20	10х20	10х25	10х25
215	10х15	10х17,5	10х20	10х20	10х25	10х25	–

Почему нужно сращивать стропила

Есть несколько причин, по которым требуется сращивать стропила.

1. Длина крыши превышает стандартную длину пиломатериалов. Стандартная длина досок не превышает шести метров. Если скат имеет большие размеры, то доски придется удлинять.
2. Во время строительства остается много хороших досок длиной 3–4 м. Чтобы понизить сметную стоимость здания и уменьшить количество непродуктивных отходов, для изготовления стропил можно использовать эти куски, предварительно срастив их.

Технология крепления стропил к мауэрлату

Стропила крепятся либо к мауэрлату, либо к перекрытиям. Но как можно закрепить достаточно массивные стропильные ноги на этих основаниях? Существует два основных способа крепления стропильных ног непосредственно к мауэрлату – жесткий и скользящий вариант соединений. Жесткий вариант подойдет для наслонных стропил – в этом случае нога будет прочно «сидеть» на мауэрлате, чего и необходимо добиться.

Это получится сделать благодаря созданию врубки на стропилине либо за счет крепления к ней специального подпорного бруска. В первом случае делается шаблон, и по нему производится выпиливание необходимых размеров врубки на каждой стропильной ноге. Стропила опираются на край мауэрлата как раз этими врубками и фиксируются на месте гвоздями или другими крепежными элементами. Также дополнительно требуется забить гвоздь вертикально в ногу. Соединение будет прочным и жестким.

Создание врубок можно заменить прикреплением к стропилинам брусков, которые будут упираться в мауэрлат. Брусья крепятся к стропилам при помощи металлических уголков – благодаря им нога сдвинуться в сторону просто не сможет.

Следует помнить, что если на одной стороне стропилины был реализован именно жесткий тип соединения, то с другой стороны тип крепления должен быть иным. Если же с обеих сторон использовать жесткий способ, то риск деформации деревянной конструкции в будущем возрастает. Дерево – живой и дышащий материал, который обладает способностью сжиматься и расширяться под воздействием ряда факторов, в том числе влажности и температуры.

Если дом строится из бревен или бруса, то может быть использован скользящий вариант крепления стропильных ног. В этом случае деревянные элементы получают возможность незначительно сдвигаться. В продаже есть даже специальные крепежные системы, именуемые салазками. Но можно использовать также металлические уголки, имеющие продолговатые отверстия, через которые вбиваются/вкручиваются крепежные элементы.

В данной инструкции рассмотрим, как на стропильных ногах выполняются запилы, как сами детали конструкции крепятся к мауэрлату.

Шаг 1. Чтобы сделать правильный запил на стропильной ноге, важно нанести разметку. Удобнее всего в этом случае пользоваться угольниками и карандашом.

Шаг 2. Далее по нанесенной разметке следует выполнить запилы. Для этого можно использовать электролобзик или обычную ручную пилу. Для ускорения выполнения работы рекомендуется использовать первый вариант. Получившаяся «пятка» или запил будет укладываться непосредственно на уже установленный мауэрлат.

Шаг 3. Далее нога с запилом должна быть установлена на свое место.

Шаг 4. С одной и с другой стороны стропильной ноги устанавливаются два крупных металлических уголка.

Шаг 5. В боковых частях уголки фиксируются крепежными элементами – например, саморезами, гвоздями. Вкручивать или вбивать их нужно в мелкие отверстия – не менее 4 штук в каждую сторону.

Шаг 6. Далее стропильную ногу нужно просверлить насквозь – отверстие должно подойти для шпильки диаметром 12 мм.

Шаг 7. Далее нужно вставить в получившееся отверстие шпильку и стянуть уголки между собой, закручивая гайку на другой стороне шпильки.

Шаг 8. После этого необходимо установить «глухарь» в мауэрлат через отверстие в другой стороне уголка. «Глухарь» – это тоже крепежное изделие.

Шаг 9. Затем требуется установить маленькие уголки. Они крепятся к мауэрлату и стропильной ноге, но с другой стороны пятки.

Кстати, для расчета углов запилов стропил сейчас можно использовать различные онлайн-калькуляторы. Там можно указать все необходимые параметры кровли, и система выдаст искомый результат за считанные секунды.

Рассмотрим на примере, как можно соединить стропила друг с другом в области конька.

Шаг 1. Чтобы соединить стропила стык в стык, требуется отпилить их верхнюю часть так и под таким углом, чтобы два противоположно стоящих элемента сошлись друг с другом над коньковым брусом.

Шаг 2. Далее нужно изготовить две деревянные накладки (форма показана на рисунке). Они прикладываются с одной и с другой стороны двух состыкованных ранее стропильных ног.

Шаг 3. После этого накладки нужно закрепить длинными гвоздями на стропильных ногах. Также соединить стропильные ноги в области конька можно при помощи специальной зубчатой пластины.

Способы сращивания

Существует несколько способов сращивания, однозначно лучшего или худшего нет. Мастера принимают решения с учетом своих навыков и конкретного места размещения стыка.

Таблица. Способы сращивания стропил.

Метод сращивания	Краткое описание технологии
Косой прируб	Применяется на досках толщиной не менее 35 мм. Довольно сложный метод, требует практического опыта выполнения плотницких работ. По прочности соединение самое слабое из всех существующих. Преимущество – экономия пиломатериалов. Практически на стройках применяется очень редко.
Встык	Длина стропильных ног увеличивается с помощью накладки. Накладка может быть деревянной или металлической. Если длина двух отрезков досок недостаточна по параметрам стропильной системы, то такой способ позволяет их увеличить. Соединение встык имеет самые высокие показатели прочности на изгиб, широко применяется во время строительства различных сооружений.
Внахлест	Внахлест. Две доски фиксируются с нахлестом. Самый простой метод, по прочности занимает среднее положение. Недостаток – общая длина двух досок должна быть больше проектной длины стропильной ноги.

В этой статье мы рассмотрим два наиболее простых и надежных метода сращивания: встык и внахлест. Косой прируб трогать нет смысла, его почти не используют из-за большого количества недостатков.

Крепежные элементы

Итак, для крепления стропил в нижней части могут использоваться:

• металлические шпильки. В этом случае понадобятся еще и укрепляющие накладки из металла;
• гвозди и скобы. Надежно, просто, не дорого. Часто используемый вариант;
• гвоздевые полосы из оцинкованной стали. Они имеют несколько рядов зубцов высотой около 8 мм. Эти пластины позволяют добиться максимально прочного и надежного соединения.

Также могут применяться саморезы, болты, различные металлические уголки, кронштейны. Используются хомуты, шпильки и прочие элементы. Что касается уголков, то они бывают с запилом и без него, могут отличаться параметрами, в том числе толщиной металла и количество отверстий для крепежных элементов. Бывают уголки и усиленные, с дополнительным ребром жесткости на сгибе.

Крепеж для стропил

Требования строительных норм и правил к сращиванию стропил

Неумелое сращивание стропил по длине может не только резко понизить их устойчивость к изгибающим нагрузкам, но и стать причиной полного разрушения конструкции. Последствия такой ситуации очень печальные. Строительные правила предусматривают определенные закономерности во время выбора размеров крепежа, мест его установки и длины накладок. Данные взяты с учетом многолетнего практического опыта.

Сращенные стропила будут намного прочнее, если для их соединения использовать не гвозди, а металлические шпильки. Инструкция поможет сделать самостоятельный расчет соединения. Достоинство метода – универсальность, с его помощью можно решать проблемы не только с удлинением стропил, но и с наращиванием иных элементов кровли. Специализированные компании выполнили черновые расчеты и собрали данные в таблицу, но в ней указываются только минимально допустимые параметры.

На практике рекомендуется всегда делать запасом по прочности. Как определяются параметры сращивания стропил?

1. Диаметр и длина шпилек. В любых случаях диаметр шпилек должен быть ≥ 8 мм. Более тонкие не обладают достаточной прочностью, использовать их не рекомендуется. Почему? В металлических соединениях диаметр шпилек рассчитывается на усилия растяжения. Во время стягивания металлические поверхности настолько сильно прижимаются между собой, что удерживаются за счет силы трения. В деревянных конструкциях шпилька работает на изгиб. Отдельные доски нельзя стянуть с большим усилием, шайбы проваливаются в доску. Кроме того, во время изменения показателей относительной влажности доски изменяют толщину, за счет этого уменьшается усилие стягивания. Шпильки, работающие на изгиб, должны иметь большой размер. Конкретный диаметр шпильки нужно определять по формуле d_ш = 0,25×S, где S – толщина доски. К примеру, для доски толщиной 40 мм диаметр шпильки должен быть 10 мм. Хотя это все довольно относительно, нужно иметь в виду конкретные нагрузки, а они зависят от многих факторов.
   

   Определяем требуемый диаметр шпилек

2. Длина нахлеста досок. Этот параметр всегда должен быть в четыре раза больше ширины досок. Если ширина стропил 30 см, то длина нахлеста не может быть менее 1,2 м. Мы уже упоминали, что конкретное решение принимается мастером с учетом состояния пиломатериалов, угла наклона стропил, расстояния между ними, веса кровельных материалов и климатической зоны расположения здания. Все эти параметры оказывают большое влияние на устойчивость стропильной системы.
   

   Нахлест досок

3. Расстояние между отверстиями для шпилек. Крепеж рекомендуется фиксировать на удалении не менее семи диаметров шпилек, от края доски расстояние должно быть не менее трех диаметров. Это минимальные показатели, на практике рекомендуется их увеличивать. Но все зависит от ширины доски. Нельзя за счет увеличения расстояния от края слишком уменьшать расстояние между рядами шпилек.
   

   Шаг между шпильками

   

   Минимальное расстояние от края доски

4. Количество стягивающих шпилек. Есть довольно сложные формулы, но на практике ими не пользуются. Мастера устанавливают два ряда шпилек с учетом расстояния между ними, отверстия располагаются в шахматном порядке.

Соединение стропил в области конька

В верхней части стропильные ноги также крепятся одним из двух основных способов – встык либо непосредственно к коньковому прогону. В первом случае верхняя часть стропил под определенным углом спиливается и две противоположных ноги упираются друг в друга в месте спила. Удобнее всего спилы делать по заранее изготовленному шаблону, с помощью которого будет проще сохранить правильный угол, который зависит от угла наклона ската кровли.

Также стропила могут соединяться внахлест. В этом случае торцы не срезаются, крепление производится между боковыми плоскостями при помощи шпилек. Это, кстати, самый простой способ соединения.

Сращивание встык фанерой

Работы намного удобнее делать на земле, подготовьте ровную площадку. На землю подложите бруски – стропилины придется подрезать, нужен просвет для дисковой пилы. Перед сращиванием точно узнайте длину стропилин. Замерять ее нужно на строении, используйте любые тонкие длинные доски, веревку или строительную рулетку. Если появится ошибка в несколько сантиметров – не проблема. Во время соединения стропильных ног на крыше эта ошибка без проблем устраняется.

Шаг 1. Положите одну доску на бруски, ровно под прямым углом отрежьте торец. Отрезать лучше ручной электрической циркульной пилой.

Доски для стропил довольно тяжелые, во время отрезания придайте им такое положение, чтобы они не зажимали полотно пилы или преждевременно не разламывались во время дорезания. Таким же способом подготовьте и вторую доску. Обращайте внимание, чтобы срез был только под прямым углом. Торцы сращиваемых досок должны плотно прилегать друг к другу по всей поверхности, это нужно для увеличения прочности сращенной стропилины.

Шаг 2. Установите рядом две подготовленные доски для стропилины. Заготовьте доску для накладки. Мы уже упоминали, что ее длина должна быть примерно в четыре раза больше ширины доски. Если скаты крыши имеют небольшой уклон, расстояние между стропилами большое, а крыша будет утепляться минеральной ватой, то нагрузки на изгиб значительно возрастают. Соответственно, длину доски для сращивания надо увеличивать.

Шаг 3. Положите накладку на две рядом лежащие доски для сращивания. Довольно часто толщина и ширина досок даже из одной партии отличаются на несколько миллиметров. Если у вас такой случай, то ровняйте доски с той стороны, к которой будет прибиваться обрешетка.

Шаг 4. В шахматном порядке и на нормируемых расстояниях просверлите отверстия под шпильки. Для того чтобы во время высверливания отверстий отдельные элементы не смещались, нужно их временно между собой закрепить. Используйте в этих целях длинные и тонкие саморезы, сколачивать гвоздями не рекомендуется.

Шаг 5. Высверлите отверстия, не располагайте их на одной линии, а то доски могут треснуть во время эксплуатации.

Можно встретить рекомендации после высверливания отверстий разъединять доски и укладывать между ними джут для исключения появления мостиков холода. Это не только напрасный труд, но и вредный. Почему? Во-первых, никакие мостики холода в местах сращивания не возникают, наоборот, они имеют самую большую толщину и, соответственно, самую низкую теплопроводность.

Но даже если они появятся, то никаких негативных последствий не будет, это стропильная система крыши, а не комнатное окно или дверь. Во-вторых, джут уменьшает усилие трения между элементами сращивания, а это очень негативно сказывается на их прочности. В-третьих, если на материал попадает конденсат, что весьма вероятно, то удаляться из него влага будет очень долго. К каким последствиям приводит длительный контакт деревянных конструкций с влагой рассказывать нет необходимости.

Шаг 6. Вставьте в подготовленные отверстия шпильки, оденьте с двух сторон шайбы и прочно стяните гайками. Рекомендуется стягивать до тех пор, пока шайбы не вдавятся в дерево. Лишнюю длину шпилек можно отрезать круглошлифовальной машинкой с диском по металлу.

Аналогичным образом сращиваются все остальные стропилины.

Электродрели

Струбцины

Один из способов сращивания стропилин, помогает экономить доски и рационально использовать отходы различных пиломатериалов. В данном случае применяются обрезки листовой фанеры толщиной один сантиметр.

Шаг 1. Ровно уложите доски стропилины на площадке, сомкните торцы, обратите внимание на параллельность боковых граней. Доски должны быть предельно одинаковыми по толщине, торцы обрезаны ровно под прямым углом.

Шаг 2. Кисточкой обильно намажьте поверхность клеем ПВА.

Шаг 3. Уложите подготовленный кусок фанеры на место сращивания, прочно прижмите его струбцинами. Во время фиксации следите, чтобы фанера не сдвинулась со своего первоначального места.

Шаг 4. Длинными прочными саморезами в шахматном порядке прикрутите фанеру к доскам. Длина саморезов должна быть на 1–2 короче общей толщины досок и фанеры, их концы не могут выходить с обратной стороны. Под саморезы обязательно подкладывайте шайбы большого диаметра. Перед закручиванием саморезов просверлите в стропилине отверстия. Их диаметр должен быть на 2–3 мм меньше диаметра резьбовой части метиза.

Шаг 5. Переверните доску обратной стороной вверх, подложите под концы подставки, они не должны висеть в воздухе. Аккуратно по очереди снимите все установленные струбцины.

Шаг 6. Намажьте поверхности клеем и положите на них вторую заготовку из фанеры. Опять зажмите ее струбцинами.

Шаг 7. С большим усилием закрутите саморезы.

Шаг 8. Снимите струбцины. Для усиления узла сращивания стяните его сквозными шпильками. Размещать их следует таким же образом, как и при обыкновенном сращивании встык.

Во время ее забивания от сильных ударов молотка первые несколько витков резьбы сминаются, что очень усложняет накручивание гайки. Чтобы избежать проблем, перед забиванием шпильки наживите гайки, теперь пусть резьба на торце заминается, она больше не нужна. Перед установкой стропилины на место проверьте, высох ли клей. При хорошей погоде для его полного застывания нужно примерно 24 часа.

Сращивание внахлест

Это соединение делать проще, но при одном условии – позволяет суммарная длина двух досок, она должна быть больше длины стропильной ноги на величину нахлеста.

Если у вас пиломатериалы низкого качества, то перед началом работ рекомендуется их разложить на ровной поверхности и сделать ревизию. Для длинных участков сращенных стропил выбирать ровные, а для отрезков использовать кривые. Хотя для стропильной системы настоятельно рекомендуется покупать только качественные материалы, это не тот архитектурный элемент здания, на котором можно экономить.

Шаг 1. Выберите доски и положите их на возвышенность из брусьев. Если есть желание, то можно выровнять торцы при помощи циркулярной пилы, нет желания – не ровняйте. Состояние торцов никак не влияет на прочность сращивания внахлест.

Шаг 2. Положите доски друг на друга, подгоните длину стыка и общий размер стропилины.

Шаг 3. Выровняйте доски по одной из граней и саморезами временно скрепите их. Высверлите отверстия, ставьте шпильки, шайбы и затяните гайки.

Дельные советы

Важно помнить и о нескольких советах, которые знают опытные строители и дают их начинающим.

1. Важно не забыть обработать деревянные элементы защитными составами против насекомых и влаги. В этом случае дерево проживет намного дольше, хотя само по себе оно в любом случае – достаточно надежный и долговечный материал.
2. Не стоит пренебрегать мауэрлатом, даже если на участке сооружается небольшой дачный домик.
3. Вентиляционные зазоры при кровле крыши важно соблюдать. Они обеспечат правильный микроклимат для всех элементов кровли и, соответственно, увеличат срок ее службы.
   

   Вентиляция крыши

4. Для мауэрлата и стропил рекомендуется выбирать древесину лиственных пород, качественную и без трещин.
5. Для фиксации всех узлов важно брать те крепежные элементы, которые смогут сопротивляться воздействию влаги, то есть оцинкованные или имеющие другое защитное покрытие.
6. Заранее нужно озаботиться наличием всех инструментов, которые могут понадобиться. Это молоток, электрический лобзик, сверла нужного диаметра, дрель, обычная ручная пила, угольники и линейки, карандаш для нанесения разметки, строительный уровень.
   

   Инструменты, необходимые для монтажа стропил

7. Все работы на кровле требуется производить со страховкой. Лучше максимально обезопасить себя от возможных падений и травм.
8. Стропила монтируются так, чтобы образовался карнизный свес. Он необходим для того, чтобы кровля выступала за уровень стен. Тогда дом будет лучше защищен от влаги.
9. Часть работ (например, создание пяток на стропилах) можно выполнять на земле, а затем уже поднимать стропильные ноги наверх и производить фиксацию.
10. Важно не ошибиться в расчетах при проектировании стропильной системы.

Если не забывать об этих советах и использовать их на практике, то кровля получится надежной, аккуратной. А это – залог того, что прослужит она долго и будет радовать взгляд. Разобравшись со всеми тонкостями, создать качественную стропильную систему самостоятельно сможет даже начинающий строитель.

Электропила

Создание стропильной системы своими руками – шаг очень ответственный. Именно от того, насколько правильно и надежно она будет собрана, будет зависеть в целом прочность и качество кровли, ее способность противостоять ветрам и снегу. Если стропила были установлены неправильно, то велик риск быстрого обрушения кровли.

Уже упоминалось, что прочность стропилины на изгиб в месте сращивания всегда меньше, чем у целого элемента. По возможности старайтесь располагать этот узел как можно ближе к коньку, мауэрлату или различным распоркам. Такие предосторожности минимизируют риски механического разрушения стропильной ноги.

Никогда не используйте для соединения черные саморезы. Этот металл имеет два существенных недостатка. Первый – он быстро окисляется и теряет первоначальную прочность. Второй – технология изготовления таких саморезов предполагает закаливание. Каленые саморезы при превышении допустимой нагрузки не вытягиваются, а лопаются.

Не переусердствуйте с количеством метизов. Если их слишком много, то отверстия значительно уменьшат прочность соединяемых деталей, в результате вы получите обратный эффект, наращивание не усилится, а ослабнет.

Как правильно забивать гвозди в стропилину при сращивании

Не всегда есть возможность и необходимость сращивать отдельные элементы стропил с помощью шпилек, иногда это проще сделать обыкновенными гладкими гвоздями. Но нужно уметь их правильно забивать, в противном случае со временем усилие сжатия досок значительно уменьшится. Длина гвоздя должна на 2,5–3 см превышать толщину стропилины в месте соединения.

Как правильно вколачивать гвозди для соединения нагруженных или ответственных деревянных конструкций?

Шаг 1. Под небольшим углом вбейте гвоздь в доски, но не до конца. Нужно, чтобы острие выступило с обратной стороны примерно на один сантиметр.

Шаг 2. С обратной стороны стропилины согните молотком гвоздь под прямым углом.

Шаг 3. Забейте гвоздь еще примерно на один сантиметр. Опять согните конец, угол сгиба уже должен быть намного меньше 90°. Чем больше вы его согнете, тем надежнее будет окончательная фиксация.

Шаг 4. Теперь можно вбивать шляпку гвоздя до самого конца. С обратной стороны сгибайте выступающую часть до тех пор, пока острый конец полностью не войдет в доску. Помните, что место выхода тела гвоздя и место забивания его острия не должны лежать на одной линии.

Такая технология полностью исключает самостоятельное ослабление силы прижатия.

---