Стропильная система – самый сложный и один из наиболее ответственных элементов дома, от правильности ее строительства во многом зависит комфортность и время эксплуатации строения. Расчет и проектирование стропильной системы должен делаться только опытными строителями или инженерами со специальной подготовкой.
Сращивание стропил по длине
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.
- 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
- 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.
- 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.
Требования к качеству стропильной доски
Как выбрать качественные ровные доски для стропил
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.
Сростка стропил. Накладка с 2 сторон в виде метровой доски 150х50
Цены на различные виды строительных досок
Доски строительные
Виды балок перекрытия
- Железобетонные.
- Металлические.
- Деревянные.
Железобетонные балки перекрывают большие пролеты, но устанавливают их только с применением тяжелой грузоподъемной техники. Металлические конструкции практически не имеют ограничений по ширине пролета, но их недостаток – подверженность коррозии и высокая теплопроводность и звукопроводность. Деревянные балки перекрытия лишены этих недостатков, поэтому и получили широкое применение.
Вернуться к оглавлению
Почему нужно сращивать стропила
Есть несколько причин, по которым требуется сращивать стропила.
- Длина крыши превышает стандартную длину пиломатериалов. Стандартная длина досок не превышает шести метров. Если скат имеет большие размеры, то доски придется удлинять.
- 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.
Сращивание стропил по длине
Важно. Нужно помнить, что прочность сращенных стропил всегда ниже, чем целых. Нужно стараться, чтобы место сращивания располагалось как можно ближе к вертикальным упорам.
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. |
Схема спаренных стропил
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.
Виды деревянных перекрытий
Существует несколько видов деревянных перекрытий по их основному назначению:
- Цокольные. Предназначены для настила полов на первом этаже и разделения нежилого подвального помещения от жилых комнат. Поэтому основное требование, которое к ним предъявляется — это обеспечение качественной тепло- и звукоизоляции.
- Межэтажные. Используются для разделения жилых помещений между этажами в коттеджах и таунхаусах. Поэтому требования к теплоизоляции минимальны, а вот к звукоизоляции, наоборот, повышенные, так как внутри здания способны распространяться звуковые волны не только по воздуху, а и по цельному материалу.
- Чердачные. Выполняют практически те же функции, что и цокольные. Однако из-за нахождения холодного помещения над тёплым, дополнительно требуется уделять внимание установке пароизоляции, чтобы избежать образования в перекрытиях конденсата.
Сращивание встык досками
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.
Подготовка всего необходимого
Шаг 1. Положите одну доску на бруски, ровно под прямым углом отрежьте торец. Отрезать лучше ручной электрической циркульной пилой.
Важно. Соблюдайте правила техники безопасности, это высокооборотный и очень травмоопасный инструмент. Никогда не демонтируйте заводские средства защиты дисковой пилы, не отключайте электрические реле перегрузки.
Отрезается торец доски
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. Дело в том, что даже при ослаблении соединения шпилек торцы во время изгиба будут упираться друг в друга по всей длине среза и держать нагрузку. Шпильки и накладные доски будут удерживать конструкцию лишь от расползания по длине.
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.
Две доски устанавливаются рядом
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.
Практический совет. Наука о сопротивлении материалов говорит, что чем тоньше материал, тем больше его сопротивление на изгиб по тонкой плоскости. Это значит что, к примеру, пять рядом поставленных досок на ребро толщиной 1 см каждая выдерживают значительно большую нагрузку, чем одна доска толщиной 5 см. Вывод – для сращивания совсем необязательно резать толстые дорогостоящие материалы, можно использовать несколько тонких отрезков нужной длины. Таких кусков на любой стройке достаточно.
Обрезка доски для сращивания
Накладка уложена на доски
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. Они разрезают или разрывают волокна древесины, прочность доски немного уменьшается. Саморезы не режут волокна, а раздвигают их в стороны, после выкручивания доски почти полностью восстанавливают свои первоначальные характеристики прочности.
Доски стягиваются саморезами
Шаг 5. Высверлите отверстия, не располагайте их на одной линии, а то доски могут треснуть во время эксплуатации.
Сверление отверстий
Отверстия готовы
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.
Джут укладывать не стоит
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.
Забиваются шпильки
Закручиваются гайки
Лишняя длина шпилек отрезается
Аналогичным образом сращиваются все остальные стропилины.
Цены на популярные модели электродрелей
Электродрели
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.
Сращивание стропил внахлест
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.
Ревизия пиломатериалов
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.
Обрезаются торцы досок
Шаг 2. Положите доски друг на друга, подгоните длину стыка и общий размер стропилины.
Доски укладываются друг на друга
Практический совет. Доски должны лежать друг на друге строго параллельно. В связи с тем, что верхняя приподнимается над нижней на толщину материала, под ней и брусками следует класть подставки из отрезков. Толщина отрезков должна равняться толщине нижней доски.
Шаг 3. Выровняйте доски по одной из граней и саморезами временно скрепите их. Высверлите отверстия, ставьте шпильки, шайбы и затяните гайки.
Забиваются шпильки
Доски соединяются шпильками
Результат проделанной работы
Преимущества деревянных балок перекрытия
- Малый вес конструкций. Его легко выдерживают стены и фундамент, а при монтаже можно обойтись без грузоподъемных механизмов.
- Простота монтажа. Работа посильна для людей без высокой строительной квалификации.
- Высокие теплоизоляционные свойства.
- Хорошая надежность, прочность и долговечность.
- Меньшая стоимость по сравнению с конструкциями из других материалов.
Для изготовления брусьев можно применять древесину как хвойных, так и лиственных пород дерева. Но особое внимание надо обратить на качество древесины:
Вернуться к оглавлению
Сращивание встык фанерой
Цены на различные виды струбцин
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.
Торцы досок сомкнуты
Шаг 2. Кисточкой обильно намажьте поверхность клеем ПВА.
Наносится клей 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.
Укладывается кусок фанеры
Для фиксации используются струбцины
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.
Сверлятся отверстия под саморезы
Закручиваются шурупы
Шаг 5. Переверните доску обратной стороной вверх, подложите под концы подставки, они не должны висеть в воздухе. Аккуратно по очереди снимите все установленные струбцины.
Струбцины снимаются
Шаг 6. Намажьте поверхности клеем и положите на них вторую заготовку из фанеры. Опять зажмите ее струбцинами.
Поверхности намазываются клеем
Заготовка зажимается струбцинами
Шаг 7. С большим усилием закрутите саморезы.
Саморезы закручиваются с большим усилием
Важно. Во время закручивания саморезов обращайте внимание, чтобы они не располагались друг против друга. Смещение должно быть не менее трех сантиметров.
Шаг 8. Снимите струбцины. Для усиления узла сращивания стяните его сквозными шпильками. Размещать их следует таким же образом, как и при обыкновенном сращивании встык.
Забиваются сквозные шпильки
Практический совет. Отверстия под шпильки должны быть на 0,5–1,0 мм меньше диаметра шпильки. Бывают случаи, что точно подобрать диаметр сверла по дереву невозможно. Тогда рекомендуется использовать сверло немного меньшего диаметра, пусть шпилька заходит с достаточно большим усилием.
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.
Последний штрих — нанесение клея
Важно. Если во время сращивания стропил по длине досками гайки закручивались до тех пор, пока шайба не утапливалась в древесины, то с фанерой так поступать нельзя. Внимательно контролируйте силу прижатия, не допускайте повреждения шпона фанеры.
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.
Наращиваем стропила по длине
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.
Гвоздь забит не до конца
Шаг 2. С обратной стороны стропилины согните молотком гвоздь под прямым углом.
Гвоздь загнут 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.
Гвоздь забит еще на 1 см (примерно)
Конец загнут еще больше
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.
Теперь гвоздь забит до конца
Согнутая часть гвоздя вбивается в доску
Такая технология полностью исключает самостоятельное ослабление силы прижатия.
Цены на различные виды крепежа для стропил
Крепеж для стропил
Расчет несущей способности
Как рассчитать деревянные балки перекрытий при известных пролете и шаге?
Общая информация
Максимальный пролет нами уже упоминался: он ограничен длиной поставляемого бруса. Однако оптимальным значением пролета для деревянных несущих конструкций считаются 2,5 — 4 метра. Среди прочего, меньший пролет позволяет обойтись брусом меньшего сечения, что удешевляет конструкцию перекрытия.
Оптимально использование в качестве балок бруса с прямоугольной формой сечения. Его высота должна относиться к ширине как 1,4:1. В этом случае мы получаем максимальную несущую способность при опять-таки минимальных расходах.
Однако: реальные сечения деревянного бруса заставляют несколько отклоняться от оптимальной пропорции размеров.
Балка должна опираться на стену как минимум 12 сантиметрами свой длины от края.
Опирающийся на стену край гидроизолируется со всех сторон, кроме торца. При заделке торца непроницаемым для влаги материалом торцы рано или поздно загниют из-за отсутствия естественной сушки.
Концы балок обернуты рубероидом. Он предотвратит увлажнение древесины при контакте с материалом стен.
При расчете межэтажных перекрытий обычно используют расчетное значение полной нагрузки (собственный вес перекрытия и эксплуатационная нагрузка) в 400 кгс/м2. Однако для неэксплуатируемых чердаков это значение может быть уменьшено.
Холодный чердак нетребователен к прочности перекрытия.
Таблицы сечений
Начнем с подбора сечения прямоугольного бруса для нагрузки 400 кгс/м2 при разных значениях пролета и шага между балками.
При сооружении чердачного перекрытия под неэксплуатируемым чердаком расчетная нагрузка может лежать в пределах 150 — 350 кгс/м2. При шаге между балками в один метр их сечения в сантиметрах должны быть следующими:
Еще одна таблица содержит минимальные диаметры круглых балок (оцилиндрованного бревна) при нагрузке 400 кгс/м2 и шаге 1 метр.
Практические советы
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. Если такая возможность по тем или иным причинам отсутствует, то не рекомендуется размещать место упора под сращиванием на расстоянии больше 15% длины ноги от любого конца.
Узел располагается на мауэрлате
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. Во время эксплуатации кровли относительная влажность деревянных конструкций меняется, соответственно, колеблется и толщина досок. А это может существенно увеличивать усилие растягивания самореза, он не выдержит и треснет.
Черные саморезы использовать не стоит
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.
Установка перекрытий
Монтаж балок перекрытия выполняется по размеченным маячкам для соблюдения параллельности и интервала. На начальном этапе производится установка крайних балок. Для этого их выпиливают нужной длины с выполнением скосов в торцах под углом 60º, тщательно обрабатывают антисептиком, а затем обвёртывают в толь внахлёст длиной 15 см и подвергают термическому нагреву. Такая обработка позволяет максимально долго сохранить целостность древесины и предотвратить её порчу, особенно при контактировании с ненатуральными материалами либо металлом. В некоторых случаях допускается обрабатывать только концы, которые будут входить в стену для соблюдения эстетичности и декоративности потолков.
Рисунок 4. Монтаж чердачного перекрытия на обвязку.
Правильность положения балок определяют при помощи отвеса и уровня. Перекосы при этом допускать крайне не рекомендуется, поскольку нагрузка будет распределяться неравномерно и снизится расчётный срок их эксплуатации.
Рисунок 5. Способ установки балок перекрытия при недостаточной толщине стен.
Промежуточные балки устанавливают по специально изготовленному шаблону, а положение контролируют при помощи длинной рейки. При необходимости под них устанавливают обрезки досок для обеспечения центровки и надёжной фиксации. Укорачивать балки под размеры отверстий в стене запрещено, а также стёсывать концы или подкладывать щепы. Торцевые части балок всегда оставляют открытыми. Если толщины стен не хватает, то концы балок заделывают цементным раствором.
Устройство перекрытия по деревянным балкам зависит от его типа и необходимости установки изоляционных слоёв. Для выполнения монтажа гидро-, паро- и теплоизоляции необходимо выполнить обшивку балок плитами ДСП толщиной 10-15 мм. При этом их нужно располагать относительно несущих частей перекрытия так, чтобы стыковочные швы приходились на балки. Затем в образованные ниши укладывают слой пароизоляции с нахлёстом 15 см и проклеиванием скотчем. Поверх него настилают теплоизоляцию, в качестве которой обычно выбирают минеральную или каменную вату. Укладка должна быть максимально плотной без минимальных зазоров. Сверху укладывают гидроизоляционный слой и производят обшивку досками с толщиной не менее 25-30 мм.
Рисунок 6. Укладка теплоизоляции.
Количество слоёв определяется из назначения перекрытия и в каждом конкретном случае от установки того или иного слоя можно отказаться. Но излишняя экономия в случае несоблюдения правил эксплуатации нужно быть готовым к порче древесины и необходимости ремонта перекрытий.
Рисунок 7. Обшивка перекрытия.
