Металлические стропила для крыши, крепление прогона к ферме

Металлические стропила для крыши

Металлические стропила: преимущества и недостатки

Всю массу крыши и дополнительные снеговые нагрузки принимают на себя стропила с обрешеткой. Поэтому важно, чтобы конструкция имела высокую несущую способность и была прочной. Обычно для этого используют деревянные материалы, но если скат больше 10 метров целесообразнее применить металл. В прошлом стальные стропила устанавливали только на промышленных зданиях, сейчас ситуация стала меняться. Предлагаем узнать где применяют металлические стропильные системы, как разновидности бывают, а также достоинства и недостатки изделий.

Область применения металлических стропил

Как материал, металл отпугивает строителей своей дороговизной и большим весом. Вручную выполнить монтаж такой крыши очень сложно. Однако, у него высокая прочность и гибкость, что позволяет изготовить кровлю любой формы.

Обычно металлические стропильные системы применяют в следующих случаях:

  • когда требуется сделать слишком длинный скат и деревянный брус будет прогибаться под собственным весом;
  • создать жесткую, сложную по форме конструкцию.

Как правило, металлическая стропильная система на крышах применяется в коммерческом строительстве: склады, магазины, бассейны и так далее. Стропильная система в частном строительстве редкость, так как сам материал дорогой. Кроме того, доставить длинные стальные балки на объект в черте города сложно.

В строительстве применяют стропила из металлических прогонов, особые опоры для конька и мауэрлатный брус из швеллера. Крепление скатов происходит через уголки, закрепленные сваркой.

Разновидности металлических систем

Несмотря на то что в статье обсуждаются металлические стропильные системы, их можно разделить по применяемым материалам. Существует две разновидности:

В первом варианте каркас изготавливают из стальных профилей с оцинковкой, благодаря чему изделия не боятся влаги. Благодаря повышенной прочности как стропил, так и обрешетки, шаг можно увеличить до двух метров. Детали крепят между собой либо сваркой, либо специального крепежа. Максимальная длина металлической стропильной ноги составляет 30 метров. Срок службы таких конструкций значительно выше деревянных.

Металлические стропильные балки можно сделать самостоятельно, сварив несколько уголков вместе.

Цельно металлические стропила редко производят отдельно, обычно они собираются в готовые фермы в форме треугольника. Их можно встретить на промышленных и спортивных объектах, так конструкция дает возможность перекрывать большие пролеты. Иногда такие фермы используют и при жилом строительстве, когда само здание имеет металлический каркас.

Второй вариант подразумевает комбинацию металла и древесины. При этом прямого контакта материалов нет, так как на стальных деталях при низких температурах образуется конденсат. Лишняя влага разрушает дерево и приводит к гниению, что снижает прочность конструкции.

Для безопасности поверхность древесины обрабатывают влагостойкими средствами и антисептиками. Гарантировать отсутствие воздействия конденсата химическая пропитка не может, поэтому в дополнение используют прокладку из рубероида.

Особенности крепления

Стропила из металла собирают в готовые фермы, они могут треугольные, арочные или трапециевидные. Внутри конструкции к балкам под углом приваривают ребра жесткости, образующие уголки. Благодаря этому система получает дополнительную прочность. Крепление готовых объектов производят одним из двух способов:

  1. Сварка. Работа со сварочным аппаратом придает особую прочность конструкции, благодаря чему увеличивается несущая способность. При грамотном расчете крыши из металлических стропил снижается нагрузка на фундамент. Единственным сварочного соединения является потребность в квалифицированных специалистах.
  2. Болты. Это довольно быстрый вариант сборки стропильного каркаса. Однако он не отличается особой прочностью и жесткостью конструкции. Его допускается использовать в частном строительстве и на объектах со скатом крыши не больше 10 метров.

В магазинах продаются сварные фермы, рассчитанные на определенные климатические зоны и сделанные по нормативным размерам. Такие изделия подойдут для стандартных домов.

Достоинства металлической стропильной системы

Стропильная система из металла не имеет ограничений по минимальному углу наклона, он может быть вплоть до 1°. Материал позволяет сделать конструкцию любой формы и сложности. Сами балки могут быть собраны из уголков, тавров, профильных труб прямоугольного сечения. Перед тем как собрать готовую стропильную систему проводят точный расчет, учитывающий все возникающие нагрузки: постоянные и временные. Сильные стороны стропильных ног из металла следующие:

  • Высокая пожарная безопасность. Металлические фермы и каркасы не горят, что очень важно для крыши. Даже если вспыхнет пламя, такие конструкции не обрушатся.
  • Обслуживание. Деревянные детали ежегодно нужно обрабатывать антисептиками и антипиренами. Оцинкованный слой на стальных деталях защищает поверхность от коррозии на протяжении всего срока эксплуатации.
  • Отсутствие остаточных материалов. Перед тем как смонтировать крышу все детали подготавливают либо на заводе, либо на специальной площадке. После доставки останется собрать конструкцию и крыша готова. При строительстве из дерева остается много мусора в виде обрезков, опилок и так далее.
  • Продолжительный срок службы. Грамотно спроектированная и профессионально собранная крыша из металлических стропильных ног простоит 100 лет. Даже самые прочные деревянные каркасы рассчитаны на меньшее время жизни.
  • Экологичность. Металлические конструкции не выделяют токсинов и поддаются переработке. Если понадобится переделка крыши, то старые профили можно продать, а вырученные деньги вложить на реконструкцию.

Для стропильных систем из металла с длиной ската от 10 до 12 метров целесообразнее использовать сварное соединение.

Недостатки стропильной системы из металла

Все вышеописанные достоинства больше подходят для промышленного и коммерческого строительства. Такие решения редко применяют при возведении жилых частных домов. Несмотря на повышенную прочность, большой шаг между стропилам и разряженную обрешетку стоимость конструкции выше деревянной. Помимо этого, к недостаткам относят следующие пункты:

  • Теплопроводность. Металл является отличным проводником тепла, поэтому он становится мостиком, передающим холод внутрь здания. В этом отношении дерево лучший вариант. Для решения этой проблемы увеличивают толщину кровли за счет применения слоя утеплителя.
  • Транспортировка и монтаж. Часто фермы доставляют уже в собранном виде, а так как они имеют большие габариты, перевозка создает определенные трудности. Кроме того, если деревянный каркас можно собрать вручную, то металлические стропила тяжелые и подаются краном.
  • Термическая деформация. При высоких температурах, например, при пожаре, металл деформируется из-за чего дальнейшая эксплуатация становится невозможной.

Применение металлических стропил целесообразно только в том случае, если длина ската больше 10 метров. Еще одно важное условие — нагрузка на квадратный метр 450—600 кг.

Рассчитывая стропильную систему крыши на собственном доме, руководствуйтесь не только затратами на разовое возведение конструкции. Просчитайте будущие расходы на обслуживание стропильной системы, безопасность и срок эксплуатации. Возможно, получится так, что однажды сделанная металлическая крыша будет выгоднее регулярной замены деревянной.

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Металлические стропила для крыши – особенности устройства и монтажа

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

Функции стропил

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

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

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

Виды стропильных систем

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

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

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

Методы крепления

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

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

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

Преимущества

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

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

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

Недостатки

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

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

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

Видео-инструкция

Узлы крепления для стропильной системы кровли

Стропильная система — это скелет крыши. Именно она отвечает за прочность кровли, ее надежность и сопротивление нагрузкам. При самостоятельном строительстве дома необходимо знать, как правильно сделать узлы крепления стропильной системы, чтобы крыша была надежной и безопасной.

Читать еще:  Приспособление для резки металла

Устройство стропильной системы

Стропильная система состоит из многих элементов, каждый из которых выполняет свою задачу.

  • За распределение нагрузок на стены отвечают мауэрлаты . Эти балки принимают на себя вес всей кровли и лежат на стенах.
  • Стропильные ноги — это наклонные балки, который и создают необходимый угол наклона крыши.
  • Прогоны — это горизонтальные балки, которые скрепляют ноги между собой. Есть коньковый прогон, располагающийся вверху, и боковые, находящиеся с скатах.
  • Затяжки расположены горизонтально и не дают стропильным ногам разъехаться, образуя с ними жесткие треугольники.
  • Стойки и подкосы (подстропильные ноги) — дополнительные элементы, на которые опираются стропильные ноги. Они упираются в лежни.
  • Лежень — горизонтальная балка, находящаяся под коньком, на нее опираются стойки и подкосы. Задача лежня — перераспределить точечную нагрузку от стоек.
  • Конек — место соединения скатов кровли.
  • Обрешетка — бруски или доски, которые набивают перпендикулярно стропилам. На нее укладывают кровельный материал. Задача обрешетки — распределить его вес.
  • Свес — удлиненный край ската, защищающий стены от осадков. Если длины стропильных ног недостаточно для создания свеса, используются дополнительные элементы — кобылки.

Устройство стропильной системы показано на рисунке.

Также в устройстве крыши выделяют стропильные фермы. Это сплошной узел, состоящий из стропильных ног, растяжек, стоек и подкосов (раскосов, укосин). Ферма может быть не только треугольной, но и трапециевидной, сегментной или многоугольной. То, какой тип фермы выбрать, зависит от размеров дома. Если расстояние между стенами составляет 9-18 м, то подойдет треугольная ферма. Для домов шириной от 12 до 24 м используют трапециевидные или сегментные фермы. Если ширина здания больше (до 36 м), то используют многоугольные фермы.

Основными узлами крепления стропильной систему кровли являются это балочный, коньковый и мауэрлатный.

Виды стропильных систем

Стропила могут быть висячими и наслонными .

Висячие опираются на стены и создают распор. Чтобы уменьшить его, в основании стропил делают затяжки, которые соединяют стропила и образуют с ними треугольники. Висячие системы различных типов используются для домов шириной не более 17 м. В зависимости от ширины строения, устраивают их по-разному.

Если ширина дома не больше 9 м, то стропила поддерживаются вертикальным брусом — так называемой бабкой . Она находится под коньком.

Если ширина дома от 9 до 13 м, дополнительно устанавливают подкосы, которые одним концом упираются в стропильные ноги, а другим — в бабку.

При ширине дома 13-17 м используются две вертикальные стойки, соединяющиеся в верхней ригелем (подгоном), как на рисунке.

Наслонные стропила опираются на несущую стену или колонны внутри здания. При таком способе стропило имеет три или больше точек опоры. Наслонный тип стропильной системы создает меньшую нагрузку на стены здания и более прочен, его используют для зданий большей ширины. Такие крыши могут быть устроены по-разному, в зависимости от расположения внутренних стен, они могут быть симметричными или асимметричными.

Как соединяют части стропильной системы

Для соединения деревянных элементов между собой используются гвозди, болты, шпильки, а также металлические пластины и уголки для укрепления узлов. Дополнительно применяются деревянные бруски или пластины.

  • зубья в шип,
  • зубья в упор,
  • упор в конец перекладины.

Использование металлического крепежа не уменьшает несущую способность, так как не требуется их врезка, в отличие от крепления, например, методом зубья в шип.

Стропила могут быть не только деревянными, но и металлическими. Для крепления металлических стропил применяют различные уголки, кронштейны, монтажную перфорированную ленту, пластины, болты с гайками или саморезы.

Крепление к мауэрлату

Если стена бетонная, то в ее верхней части делают армированный пояс жесткости, в котором предусматривают шпильки. К ним и будет крепиться мауэрлат.

Стропила к мауэрлату можно крепить двумя способами: жестким и скользящим.

Первый способ более популярен. Для крепления используют специальные уголки с опорным бруском. Есть несколько способов крепления стропилины к мауэрлату.

  • Прибивают каждое стропило тремя гвоздями: два их них должны быть перекрещены, а третий расположен вертикально.
  • Крепление с помощью скобы: один ее конец забивается примерно в середину опорного бруса, а другой поворачивают на 90 градусов и забивают в стропило.
  • Крепление проволокой-катанкой: из сложенной в 4 ряда проволоки делают хомут, которым прикручивают стропило к брусу. Вместо проволоки используют также специальную перфорированную ленту. Иногда такой способ используют в дополнение к другим методам крепления.
  • С помощью уголков: уголок прикручивают шурупами к мауэрлату и стропильной ноге. Лучше применять уголки с двумя рядами отверстий и ребром жесткости.

Недостаток жесткого способа — при оседании здания возможно повреждение стен. Поэтому жесткое крепление применяют в кирпичных зданиях.

Скользящий способ подразумевает, что стропила соединены с мауэрлатом такими крепежными элементами, которые не препятствуют их движению в некоторых пределах. Этот способ используют в деревянных зданиях, которые могут оседать. С помощью особых способов крепления можно достичь того, что стропило будет иметь одну, две или три степени свободы. В последнем случае применяется специальный шарнир.

Одна степень свободы подразумевает, что стропило может поворачиваться по кругу. В этом случае они крепится одним гвоздем или шурупом. Две степени свободы — это поворот по кругу и смещение по горизонтали. Для этого стропила к мауэрлату крепятся металлическими скобами. Используются также специальные уголки-салазки.

При скользящем соединении в небольших зданиях с не очень тяжелой кровлей крепление делается без запилов. Если здание большое, рекомендуется этот узел делать с запилом на стропильной ноге.

Читать еще:  Гидроизоляционные мембраны для кровли

При этом фиксация может быть как жесткой (с упором в балку), так и подвижной (с зубом на внешней стороне). Иногда вместо выпиливания зуба применяют дополнительный брусок.

Коньковое соединение

После того, как стропильная нога укреплена на мауэрлате, переходят к коньковому узлу крепления. Это соединение можно сделать тремя способами: встык, к коньковому прогону и внахлест.

Для крепления встык стропила спиливают в верхней части под углом, равным наклону крыши, и соединяют гвоздями (150 мм), вбивая их в верхние плоскости стропил, так, чтобы гвозди вошли в торец противоположного стропила. Для прочности прикрепляют металлическую пластину или деревянную накладку, которую также прибивают гвоздями или прикрепляют с помощью болтов..

При креплении к коньковому прогону между стропилами дополнительно укладывается коньковая балка (прогон), этот способ более трудоемкий.

При креплении внахест стропила, находящиеся с противоположных сторон, заходят друг на друга и соприкасаются боковыми поверхностями. Их соединяют болтами, гвоздями или шпильками.

Балочный узел

К балкам стропила прикрепляются следующим образом. Главная задача крепления — не допустить скольжения стропила по балке, поэтому используются различные приемы.

  1. В пятке стропила необходимо вырезать зуб и шип, в балке вырезают соответствующего размера упор.
  2. От свисающего края балки место крепления должно отстоять на 25-40 см.
  3. Гнездо для крепления должно быть глубиной 1/4 — 1/3 толщины балки.
  4. Вместе с зубом вырезают шип, который не дает стропилу сдвинуться вбок. Такое соединение называют «зубом с шипом и упором».

Если крыша более пологая (угол ее наклона меньше 35 градусов), то стропила крепят таким образом, чтобы площадь их соприкосновения с балкой увеличилась. Тогда используют следующие способы:

  • два шипа с двумя зубами,
  • упором с шипом или без него,
  • два шипа в замок.

Общие рекомендации

При создании стропильной системы для крыши важно помнить следующее.

  • Все деревянные элементы перед установкой обрабатывают антисептиком и огнеупорным составом.
  • Толщина любой деревянной части не должна быть меньше 5 см.
  • Стропила без стоек и подкосов не делают длиннее 4,5 м.
  • Мауэрлат должен располагаться строго горизонтально.
  • Стойки и подкосы рекомендуется делать максимально симметрично.
  • Нельзя добавлять элементы в рассчитанную стропильную систему — это может привести к появлению нагрузок там, где они не нужны.
  • В местах стыка дерева с каменной (кирпичной) кладкой нужна гидроизоляция.

Правильно сделанная стропильная система — это залог надежности кровли. Именно стропила принимают на себя весь вес материалов кровли и противостоят ветровым нагрузкам. Поэтому очень важно построить стропильную систему с соблюдением технологии.

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

Стропила – самая существенная часть кровельного скелета. Ноги стропил передают распор на мауэрлат и несущие стены дома. От чего же зависит качество всей стропильной системы и крыши в целом? Специалисты напоминают, что надежность любой кровельной конструкции будет зависеть, в первую очередь, от качества крепления стропила к мауэрлату. Какие принципы и особенности этого процесса должен знать каждый начинающий строитель и как крепить стропила к мауэрлату своими руками, вы узнаете прямо сейчас.

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.

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.

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.

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:

Читать еще:  Жилое помещение на чердаке под скатом крыши

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.

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:

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!

Преимущества и недостатки металлических стропил

Стропильная система выполняет роль основы любой скатной кровли. Ее элементы, как правило, изготавливают из древесины. Этот материал является экологичным, имеет малый вес, что облегчает процесс монтажа.

Возводить стропильную систему дерева можно без привлечения специальной техники. Однако использование деревянных стропил не всегда целесообразно. Если длина кровельного ската превышает десять метров, то лучше использовать металлические стропила.

Применение металлических стропил

Металл представляет собой тяжелый и довольно дорогой материал. Но в то же время он обладает высокой прочностью и ему можно придать практически любую форму.

В некоторых случаях при возведении каркаса крыши намного удобнее использовать металлические элементы вместо традиционных деревянных.

Стропильная система из металла применяется в следующих случаях:

  • Для изготовления стропильной системы требуется длинный брус (более 10 метров);
  • Для придания крыше дополнительной жёсткости.

Металлическая стропильная система применяется в основном при строительстве промышленных зданий, таких, как вокзалы, супермаркеты, бассейны, склады и т.д. В частном строительстве металлические стропила для крыши применяются достаточно редко, поскольку эти элементы имеют высокую стоимость. К тому же выполнить их транспортировку и монтаж довольно трудно.

Стропила из металла используются в случаях, когда длина ската кровли превышает 10 метров. В таких случаях уместно использовать выполненные из металла прогоны, опоры конька и мауэрлат. Мауэрлатный брус заменяется на мощный швеллер. Металлические стропила закрепляются к нему посредством приваренных уголков.

Преимущества и недостатки

Технология с применением легкого стального каркаса является передовой технологией использования металлических элементов. Элементы металлических ферм изготавливают из парного облегченного оцинкованного профиля.

Конструкции из металла обладают следующими преимуществами:

  • Пожаробезопасность. Стропильная система не содержит элементы из горючих материалов. За счет этого исключается вероятность возгорания постройки с крыши.
  • Не нужно выполнять ежегодную обработку конструкции с помощью антипиренов и антисептиков.
  • Длительный срок службы. Изготовители дают гарантию на сто лет. Такая конструкция не подвергается воздействию плесени, грибка и гнили. Защита металла от коррозии обеспечивается нанесением цинкового покрытия.
  • При выполнении работ полностью отсутствуют отходы. Это связано с высокой точностью параметров конструкции из металла. Выполнять монтаж подобной конструкции можно круглый год.
  • Экологичность. Конструкции состоят из экологически чистых материалов, которые легко поддаются утилизации. Важно отметить, что детали конструкции не нужно обрабатывать химическими реагентами, которые оказывают негативное влияние на организм человека.

Металлические стропила будут хорошим вариантом для многоэтажных зданий. Их также применяют в качестве основы под керамическую черепицу, так как этот материал оказывает существенную нагрузку на стропильную систему.

Однако в других случаях использование стропил из металла нецелесообразно, так как они имеют следующие минусы:

  • Выполнить транспортировку и монтаж таких стропил достаточно трудно.
  • Металлические стропила имеют большой вес. Потребуется специальная техника для их подъема и последующей установки.
  • При высоких температурах стропильные фермы из металла достаточно быстро деформируются. При пожаре они очень быстро провисают, в результате чего происходит обрушение всей крыши.
  • Высокая стоимость кровельной конструкции из металла.

Комбинированные стропильные системы

При возведении крыш достаточно часто применяются комбинированные стропильные системы. В них используются не только деревянные, но и металлические элементы.

У данного способа есть определенные нюансы, которые следует учитывать. Деревянные и металлические элементы не должны контактировать, так как при резком изменении температуры на металлических деталях образуется конденсат, который вызывает гниение частей из дерева.

Этого можно избежать, если предварительно обработать деревянные элементы влагостойкими составами и антисептиками. Также можно изолировать дерево от металла с помощью рубероида.

Виды металлических ферм

Классификация стропильных ферм из металла по поясам:

    • с параллельным поясом.Этот вариант имеет множество однотипных деталей, одинаковую длину пояса и стержней решетки, малое количество стыков, а также полную унификацию конструкции. Все это делает процесс монтажа металлических ферм достаточно легким. Стропильные фермы этого типа можно применять под мягкое покрытие кровли.

    • трапецеидальная(односкатная). Ее характеризует устройство узлов повышенной жесткости, а также отсутствие в средней части фермы длинных стержней. Такая конструкция является достаточно экономичной.

    • ферма полигональной конструкции. Этот вариант является достаточно сложным и обычно применяется при строительстве зданий с большим пролетом и весом. Использование ферм этого типа позволяет сэкономить большое количество стали. Применять подобную конструкцию для небольших построек нецелесообразно, поскольку экономия будет небольшой.

  • треугольная конструкция фермы.К преимуществам этого типа можно отнести легкость изготовления, а также возможность использования для крыш, имеющих большой угол уклона. Следует отметить, что большинство опорных узлов имеют сложное устройство. Для изготовления длинных стержней в центральной части фермы требуется значительное количество материала.

Что нужно учитывать при расчете металлических конструкций

Для выполнения расчета металлических ферм нужны определенные знания. Обычно расчеты выполняются специальных компьютерных программах. Расчеты должны быть точными, поскольку от этого будет зависеть прочность и надежность конструкции. При этом необходимо брать в расчет следующие факторы:

  • Постоянные нагрузки на конструкцию (вес кровельного покрытия и стропильной системы);
  • Дополнительные нагрузки (ветровые, снеговые, вес людей, находящихся на кровле);
  • Периодически возникающие нагрузки (ураганные, сейсмические).

Теплоизоляция металлических стропильных ферм

Важно отметить, что конденсат опасен не только для стропильного каркаса, но и для теплоизоляционного материала. Большая часть утеплителей утрачивают полезные качества при намокании. По этой причине его следует укладывать над стропильными ногами из металла или под ними.

При укладке теплоизоляционного материала под стропилами все остальные элементы кровельного пирога должны располагаться выше слоя утеплителя. Это делают для того, чтобы не допустить появление мостиков холода.

При возведении металлического каркаса крыши необходимо обратиться к кровельщикам, имеющим подобный опыт.

Выводы

  • Металлические стропила применяются в основном при строительстве промышленных и общественных зданий.
  • Конструкции из металла очень прочные. Они способны выдерживать огромные нагрузки.
  • Достаточно часто применяются стропильные конструкции комбинированного типа. В их состав входят металлические и деревянные элементы.
  • Основными элементами стропильных ферм из металла являются решетка, нижний и верхний пояс.
  • Прочность и надежность возводимой конструкции напрямую зависит от точности расчетов. На выбор вида металлических систем влияет величина уклона кровли.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector