Сращивание стропил в районе конька: способы монтажа

При строительстве дома практически нет таких элементов или соединительных узлов, которые были бы не особо важны, так как от каждого из них зависит общая надежность конструкции в той или иной ее области. Сращивание стропил в районе конька – это достаточно сложная задача, которая может быть выполнена различными способами. Мастер обычно выбирает из них наиболее надежный, применимый для конкретного строения.

Сращивание стропил в районе конька

Следует постоянно помнить, что любые ошибки, совершенные при монтажных работах при возведении конструкции крыши, начиная от стропильной системы и заканчивая кровельным материалом, рано или поздно негативно отразятся на качестве всей постройки. Поэтому, составляя проект дома, необходимо обязательно продумать соединение каждого из узлов. И особенно важно выбрать надежное скрепление стропильных ног при формировании конька.

Несколько слов о базовой конструкции стропильной системы

В первую очередь несколько минут внимания необходимо уделить общему строению стропильной системы, чтобы вспомнить, как называются ее основные элементы, так как в дальнейшем описании монтажных работ они будут достаточно часто встречаться.

Основные элементы стропильной системы скатной крыши

• Мауэрлат — это брус, закрепляемый на несущей стене. Он служит для закрепления на ней нижней стороны стропильной ноги, и для равномерного распределения нагрузки от всей кровельной системы на стены.

• Стропильные ноги или просто стропила – формируют каркас ската, закрепляется на мауэрлате в нижней части, а сверху – на коньковом прогоне или же между собой, формируя конек.
• Коньковый прогон закрепляется на стойке, подпираемой подкосами. Он предназначен для жесткого крепления стропил.
• Затяжка – это горизонтальный брус, дополнительно связывающий пару стропильных ног, придавая конструкции дополнительную жесткость. Особое значение затяжки имеют в висячих стропильных системах, когда невозможно создать промежуточные опоры на капитальные стены. Затяжки, уложенные между двух брусьев мауэрлата, часто используются в качестве балок чердачного перекрытия. Установленные ближе к коньку – могут послужить основой для подшивки потолка чердачного помещения.
• Подкосы и подмога – это усиливающие элементы, предназначенные для придания ферме стропильной системы дополнительной жесткости и прочности. Обычно применяются в случаях, когда требуется большая длина стропильных ног, более 5 ÷ 6 метров.

Элементы усиления при наслонной стропильной системе

• Стойка используется как подпора для конькового прогона и чаще всего устанавливается в каждую из ферм, если возводится наслонная стропильная система, имеющая дополнительные опоры в виде капитальных внутридомовых перегородок.
• Лежень — это брус, укладываемый на несущие перегородки дома, и предназначенный для закрепления на нем стоек или подкосов.

Важность правильности креплений стропил на коньке

Такой элемент, как конек, присутствуют в конструкции большинства разновидностей крыш. Нет его в шатровом, сводчатом и односкатном варианте стропильных систем.

крепление для стропил Конек – самая высокая точка стропильной системы крыши

Конек является самой высокой точкой крыши, в которой соединяются элементы, формирующие скаты – стропила. Поэтому основная миссия конькового узла заключается в придании всей стропильной системе прочности и жесткости. От того, насколько правильно будет произведено крепление, настолько длительнее станет эксплуатация конструкции крыши без необходимости выполнения ремонта.

Основные способы монтажа стропил

Установка стропил на несущие стены строения может производиться различными способами, о которых нужно иметь представление перед тем, как выбрать тип соединений несущих элементов скатов на коньке:

• Стропила и затяжка соединяются в треугольник на земле, а затем поднимаются на коробку дома в готовом виде, где закрепляются на мауэрлате, уложенном на стенах. Установленные фермы соединяются между собой боковыми откосами или коньковым прогоном.

Стропильные треугольные фермы могут собираться внизу, на земле, по общему шаблону, и потом уже в готовом виде устанавливаться с заданным шагом на мауэрлат

• На земле собираются две крайних треугольных фермы, которые будут выходить на торцевые, фронтонные стороны конструкции. Затем они поднимаются наверх и закрепляются на мауэрлате. Верхние коньковые углы двух противоположных ферм соединяются натянутым шнуром, становящимся своеобразным уровнем, по которому будут выставляться остальные, серединные стропильные пары, собираемые уже на месте. После этого собранные фермы соединяются коньковым прогоном.

Протянутый между двумя вершинами противоположных ферм шнур становится ориентиром для установки остальных стропильных пар.

• Все элементы поднимаются на перекрытие по отдельности и собираются по месту их установки. В этом случае на торцевых стенах, по центру, устанавливаются вертикальные стойки, задающие высоту конька. Затем стойки соединяются между собой коньковым прогоном, на который и ведется закрепление стропильных ног.

Сразу установленный на нужной высоте коньковый прогон становится основой для закрепления всех стропильных пар

Если стропила соединяются на прогоне, то они не требуют контроля с помощью натягиваемого шнура. Поэтому стойки и прогон должны быть выставлены очень тщательно, по уровню и отвесу, под прямым углом друг к другу.

Разновидности соединений стропил на коньке

Как говорилось выше, существует несколько способов сопряжения стропил при формировании конька, и для этой цели используются разные крепежные элементы.

К основным вариантам в частном домостроении относят три вида соединений:

Соединение стропильных ног с выборкой «в полдерева»

• Врубка «в полдерева», когда в краях стропильного бруса выбирается половина его толщины. Эти выбранные участки накладываются друг на друга и скрепляются одним из подходящих для этого случая креплений, например, скручиваются пропущенным насквозь болтом.

Стропила соединены внахлест одно к другому

• Внахлест – концы стропил накладываются друг на друга и фиксируются между собой сквозным крепежным элементом.

Точная подгонка стропильных ног путем одновременного пропила совмещенных брусьев под необходимым углом

• Подрезкой торцевых сторон стропил – этот способ соединений выполняется чаще всего. Он осуществляется путем накладки стропил внахлест друг на друга, затем они одновременно подрезаются. Так формируется ровный срез двух стропильных под одинаковым углом в зеркальном отображении, поэтому они идеально стыкуются друг с другом.

Необходимо отметить, что существуют и другие способы соединений, например, «шип-паз» или встык к коньковому прогону, возможно – с закреплением на прогон для дополнительной прочности между стропилами дополнительных брусков или досок.

Для большей надёжности между узлами крепления стропил к коньковому прогону установлены дополнительные бруски

Часто одна из сторон стропильной ноги, верхняя или нижняя, фиксируются на подвижные крепления, шарнирное (сверху) или скользящее (снизу). Это важно предусмотреть в тех случаях, когда крыша устанавливается на только построенный, новый дом, в особенности – бревенчатый сруб. Такой подход обусловлен тем, что в первые годы эксплуатации строение обычно дает усадку, и если будет применено жесткое крепление, то кровельная конструкция может быть повреждена, деформирована, так как будет изменяться «геометрия» системы, нарушаться распределение нагрузок.

Элементы для скрепления стропил на коньке

Существует немало вариантов креплений стропил между собой или на коньковом прогоне — они могут быть жесткими или шарнирными. Чтобы определиться с их выбором, нужно знать, что они собой представляют и на какие соединения стропил подходят.

Для фиксации стропил в коньковой области используют такие крепления, как накладки из металлических или деревянных пластин, брус, металлические уголки различной конфигурации, скобы, подвижные крепления, деревянные клинья, гвоздевые пластины. Эти крепежные детали фиксируются саморезами, шурупами, болтами и гвоздями. Выбор креплений, в основном, зависит от выбранной конструкции соединения.

Различные подходы крепления стропил в коньковой области

Фиксация болтом

Фиксация стропил на коньке с помощью одного болта дает им возможность смещаться в одну или другую сторону относительно оси при усадке строения. Если применено такое крепление в верхней части, нижняя сторона стропильной ноги должна иметь жесткую установку на мауэрлате.

• На представленной выше схеме под первым номером показано соединение стропил способом «паз-шип» и скрепленных болтом, допускающим их небольшой люфт относительно друг друга при усадке здания.

Необходимо особо отметить, что этот способ подойдет для легких холодных крыш, которые не будут отягощены большой нагрузкой, так как стропила в крепежном узле несколько ослаблены вырезами для соединения «паз-шип» и просверленным в них сквозным отверстием.

• Шестым рисунком схемы показано также крепление стропил болтом, но они в этом случае, установлены между собой «внахлест», а на прогоне – методом врубки. Этот способ скрепления дает меньший диапазон смещения, но все-таки оно в определенных пределах возможно. В подобном варианте стропила менее ослаблены, так как не имеют вырезов для соединения и смогут выдержать большую нагрузку. Тем не менее, все-таки не рекомендовано применять такую технологию соединения для крыш с большой площадью скатов.

Соединение стропильных ног двумя болтами с использованием металлической накладки

• Если планируется сделать в коньковой части жесткое скрепление подогнанных в торцевой части стропильных ног с помощью болтов, то используются два крепежных элемента, устанавливаемых в сквозные отверстия, через две металлические пластины, которые монтируются с двух сторон соединения.

Дополнительный уголок, зафиксированный на стропильной ноге и на коньковом прогоне, делает соединительный узел более жестким

• При желании сделать соединение стропил, установленных внахлест и зафиксированных одним болтом, жестким, используются дополнительные крепежные элементы – металлические уголки, закрепляемые к коньковому прогону.

Скрепления стропил пластинами

На представленной выше схеме, под номерами два и три, показаны варианты жесткого скрепления с помощью металлических пластин и деревянных накладок. В этом случае очень важное значение принимает правильное расположение дополнительных элементов. Подобный способ скрепления применяется в том случае, когда соединение стропил производится встык методом подрезки и подгонки их краев, а также при установке стропил на коньковый прогон.

Соединение стропил металлическими накладками и болтами

• Металлические перфорированные пластины закрепляются на стропилах с помощью гвоздей, саморезов или болтов. Для жесткости соединения стропила могут дополнительно прикрепляться к прогону с помощью металлических уголков.  Этот вид фиксации достаточно прочен, и вполне может быть применен для монтажа крыш с большой площадью и нагрузкой.
• Деревянные накладки более надежны, так как они работают не только, как крепления, но и в качестве затяжки стропил между собой.

Жесткое защемление конькового прогона между двумя накладками – затяжками

Если предполагается сделать усиленный вариант крепления, для кровельного покрытия, имеющего большой вес, стропила скрепляются двумя рядами накладок, между которыми защемляется коньковый прогон. Этот способ фиксации жестко скрепляет стропила в области конька, но на мауэрлате в этом случае, должно быть установлено скользящее соединение, которое позволит избежать деформации системы при усадке строения.

саморезы по дереву Скользящее крепление строил на мауэрлате

• Отдельной строкой можно выделить скрепление стропил на коньке треугольной накладкой, повторяющей угол наклона скатов крыши.

Стропила соединены на коньке треугольной накладкой. Обратите внимание на расположение дополнительных затяжек

Этот способ фиксации дает высокую степень жесткости крепления, но если скаты имеют большую площадь, то дополнительно стропильные ноги соединяются затяжками. Их располагают ниже конькового соединения, и они предназначены не только для придания жесткости конструкции, но и для снятия с несущих стен части распирающей нагрузки от стропильной системы.

Эти элементы также могут выполнять роль каркаса для обшивки потолка, если на чердаке планируется обустроить жилое или хозяйственное помещение.

Накладки и затяжки могут быть закреплены на стропилах с помощью гвоздей или саморезов.

Закрепление стропил врубкой

На стропильных ногах сделаны вырезы под брус конькового прогона

Этот способ закрепления показан на представленной выше схеме четвертым и пятым номерами. При таком подходе на стропилах делаются вырезы по размеру ширины конькового прогона. Вырезы делаются на 5÷7 мм больше ширины прогона, так как необходимо предусмотреть расстояние для температурных и влажностных расширений. Врубка может быть применена в комплексе с другими креплениями, например, «внахлест», «паз-шип», накладками и металлическими уголками.

Шарнирное крепление стропил

Стропильные ноги соединены в коньке шарнирным креплением

Этот способ соединения стропил нечасто применяется в строительстве, хотя он достаточно удобен в монтаже и позволяет балансировать стропильной системе при усадке несущих стен. В этом способе не придется подгонять угол стропильных ног, так как его можно сформировать с помощью шарнирного крепления. Оно фиксируется между стропилами на необходимом расстоянии, которое будет зависеть от угла уклона скатов крыши. В качестве шарнира выступает болт, которым скрепляются стропила после установки их на прогон под нужным углом.

Скрепление стропил гвоздевыми пластинами

Очень удобны для соединения деревянных деталей особые, так называемые гвоздевые пластины

Кроме упомянутых выше элементов для скрепления стропил на коньковом соединении, применяют гвоздевые пластины.

Однако, их возможно применить только в том случае, когда фермы собираются в лежачем положении на земле, и уже в готовом виде устанавливаются на мауэрлат, так как этот вид пластин закрепляется на стропильных ногах с помощью специального пресса. Этот процесс практически невозможно провести на весу, в вертикальном положении.

Стропильная ферма, собранная с применением гвоздевой соединительной пластины

Применяя этот способ скрепления деревянных деталей, можно значительно ускорить процесс монтажа, но для этого придется приобрести или взять в аренду специальный пресс.

шуруповерт Специальный пресс для установки гвоздевых соединительных пластин

Этим способом скрепляются не только стропильные ноги, но и другие элементы конструкции. Гвоздевые пластины помогают значительно сэкономить средства на саморезах, болтах или гвоздях, так как этих крепежных элементов придется приобрести немало, учитывая количество соединительных узлов в стропильной системе.

Очень широко применяются для крепления стропил разнообразные стальные уголки

Кроме этих креплений, как вспомогательные используются металлические уголки и скобы нужного размера, вбиваемые сразу в оба стропила на коньковой их части. Однако со скобами необходимо работать крайне аккуратно, так как ими вполне можно расколоть стропильный брус.

Сращивание стропил на разных типах крыш

Теперь, ознакомившись с основными способами соединения и скрепления стропильных ног на коньке, далее следует рассмотреть, какие их виды применяются для монтажа различных стропильных систем.

Двускатная система крыши

Один из вариантов соединения стропил на двускатной крыше

Сращивание стропильных ног в системе двускатной крыши может производиться:

— Встык, то есть они упираются друг в друга, и в этом случае их концы подгоняются с помощью подрезки;

— С закреплением на коньковом прогоне с двух его сторон.

• Если стропила соединяются встык, то их обычно фиксируют между собой накладками, которые прикручивают саморезами или болтами.

Соединение стропильных ног и вертикальной стоки скобами и накладками

• Если же стропила закрепляются на коньковом прогоне, то их фиксируют на нем металлическими уголками, угловыми скобами или накладками, прикручиваемыми с использованием саморезов.

При большой длине стропильных ног могут устанавливаться дополнительные прогоны

На этой схеме представлена конструкция с двумя прогонами:

1 – Стропильные ноги.

2 – Стойки.

3 – Затяжки (ригели).

4 – Прогоны.

5 – Мауэрлат.

6 – Лежни.

• Стропильные ноги двускатной стропильной системы могут опираться на два прогона, закрепленных на стойках, которые устанавливаются и фиксируются на лежнях. Для распорного эффекта конструкции также применены затяжки (ригели). Все эти элементы прочно удерживают стропильные ноги, снимая с конька основную нагрузку, поэтому стропила могут быть скреплены внахлест или соединением «шип-паз».
• Если стропильная система собирается без применения прогона, только соединением встык торцов стропильных ног, то дополнительно они обязательно снабжаются одной или двумя парами накладок, которые закрепляются на стропилах гвоздями, саморезами или болтами.
• Для скрепления стропильной ноги с ригелем, при установке его встык, используются боковые деревянные или металлические накладки, а также могут быть применены гвоздевые пластины, если ферма собирается заранее.

Комплект готовых ферм, собранных с применением гвоздевых пластин

• Если же стропильные ноги изготавливаются из бревна, то их скрепляют с ригелем без применения накладок. Для соединения на концах ригеля делаются выемки на ½ их толщины, затем их прижимают к стропилам и фиксируют с помощью гвоздей или саморезов. Дополнительно усиливают такие стропильные ноги подкосами. Особенно это важно учесть в том случае, если расстояние между несущими стенами составляет более 7000 мм.
• Угловые скобы применяют для более надежной фиксации стропильных ног на коньковом прогоне в строениях, расположенных в регионах с сильными ветрами. Скобы помогут предотвратить возможные смещения и деформации элементов стропильной системы.

Стропила из бревен делают только при надежно укрепленных, имеющих большую толщину несущих стенах, так как вся стропильная система из них получится достаточно массивной. Если планируется применить для конструкции именно этот материал, то рекомендовано заранее произвести точные расчеты несущей способности стен и самой системы, и лучше всего будет доверить их специалистам.

Еще один момент, который должен быть учтен при составлении проекта крыши и при ее монтаже – чем круче скаты крыши, тем прочнее должны быть укрепляющие горизонтальные элементы конструкции. И, наоборот, если скаты крыши расположены под небольшим углом, то особое внимание нужно уделить прочности вертикальных подпорных элементов стропильной системы.

Вальмовая и полувальмовая крыша

Существует две похожие конструкции — это вальмовая и полувальмовая стропильная система. Отличаются они конфигурацией торцевых скатов: если в первой обустраиваются два полных вальмовых ската, от конька до уровня карниза, то во второй скат заканчивается выше уровня карниза или же сверху венчается небольшим треугольным вертикальным фронтоном.

Закрепление стропил в коньковом прогоне в обеих конструкциях имеет свои особенности, несколько отличающиеся от обычной двускатной крыши. Усложняют монтаж этих стропильных систем дополнительные элементы, формирующие вальмы – накосные ноги или диагональные стропила. Кроме того, помимо обычных стропильных ног, которые в этой конструкции называются центральными и промежуточными, параллельно им устанавливаются укороченные (нарожники).

Примерная схема конструкции вальмовой стропильной системы.

Если выбирается вальмовая крыша, то размер конька будет меньше длины здания. По «классической» схеме, при равных углах крутизны боковых и вальмовых скатов длина конька уменьшится на  величину ширины постройки.. Карнизная же сторона боковых скатов будет равна длине стены без учета свесов. Таким образом, боковые скаты будут иметь трапециевидную форму, а торцевые вальмы — треугольную.

В таких крышах установка конькового прогона (консоли) отличается от стандартной конструкции, так как нагрузка на нее будет намного выше, чем в обычной стропильной системе с двумя скатами.

Стойки-опоры, на которые будет закрепляться прогон, должны быть установлены на лежень, уложенный и закрепленный на капитальную внутридомовую перегородку или на мощные балки перекрытия. Крайняя к вальме стропильная нога в данной конструкции фиксируется на прогоне, с отступом от края 150÷200 мм. Это расстояние будет зависеть от ширины диагональных стропил, которые должны быть закреплены на этот участок прогона встык с крайними стропилами трапециевидной части крыши. Подобный соединительный узел — достаточно сложен в самостоятельной подгонке, и углы элементов, сходящиеся на нем, должны быть тщательно просчитаны и подогнаны подрезкой.

Вальмовая система крыши, опирающаяся на капитальную перегородку по центру здания

Мауэрлат в вальмовой и полувальмовой конструкции крыши укладывается обязательно по всему периметру коробки строения, представляя собой единую, жестко соединенную раму, так как это необходим для закрепления элементов вальмы и равномерного распределения всех нагрузок на стены.

Диагональные (накосные) стропила, формирующие края вальмы, должны иметь по всей своей длине с двух сторон вырезы в виде ступени, или смонтированные черепные бруски. Это необходимы для упрощения крепления укороченных стропильных ног вальмы – нарожников. Так как диагональные стропила имеют более значительную длину, чем центральные, и на них выпадает максимальная нагрузка, их нередко делают из двух досок, скрепляя их между собой. Черепные бруски на диагональных стропилах закрепляют с помощью гвоздей или саморезов.

Работы по монтажу элементов вальмы осуществляются в следующем порядке:

• Готовые диагональные стропила устанавливаются и закрепляются методом врубки на край конькового прогона и к центральным стропилам двускатной части конструкции. Нижняя сторона стропил закрепляется точно на углу строения на мауэрлат. Крепление может осуществляться с помощью металлических уголков и угловых скоб.

Узел соединения центральных и накосных стропил на коньковом прогоне

• Следующим шагом может стать установка двух подкосов, которые фиксируются на стойке основной стропильной системы одним краем, и на внутренних сторонах диагональных стропил, на уровне примерно ⅓ длины от верхнего крепления – другим. Закрепление осуществляется с помощью металлических уголков или накладок и саморезов (гвоздей).

Нередко для усиления накосных стропильных ног применяют шпренгельные фермы

• Далее, если в этом есть необходимость, следует усилить диагональные накосные стропила снизу стойками-подпорками, закрепленными на шпренгеле. Шпренгель – это брус, устанавливаемый по диагонали на углах рамы мауэрлата, на который опирается стойка, подпирающая накосные стропила. Эти элементы могут скрепляться металлическими уголками или скобами.

• Верхний край стоек срезается под углом, равным уклону диагональных стропил, и закрепляется на них саморезами. При необходимости стойка может быть дополнительно укреплена подкосами, фиксируемыми на ней и на шпренгеле.

Вариант крепления укороченных стропил (нарожников) на подкосной ноге

• Затем, в зависимости от уклона диагональных стропил, на них размечаются и закрепляются способом врубки на черепные бруски нарожники. В нижней части конструкции нарожники закрепляются на мауэрлате.

Установка любой стропильной системы – это чрезвычайно ответственное мероприятие, так как от качества ее монтажа зависит долговечность всего строения в целом. Поэтому, если решено выполнять эту работу самостоятельно, то рекомендовано пригласить в помощники опытного мастера, который не допустит совершения грубых ошибок, которые часто допускают новички.

В завершение публикации – небольшой видеосюжет, в котором показан процесс подгонки и установки стропильных ног.

Видео: установка стропил на двускатную конструкцию крыши