Усиление и ремонт стропильных конструкций. Реконструкция и усиление несущих деревянных конструкций покрытия Как усилить стропила чтобы расширить комнату

Последовательность ремонтно-восстановительных работ дере­вянных крыш может быть сведена к следующим основным процес­сам: разборке крыши в местах разрушения, раскреплению остав­ляемых несущих конструкций (строительных ног, обрешетки, нас­тила ферм), удалению сгнивших или сильно поврежденных частей, поэтапному восстановлению (усиление, ремонт, раскрепление и подведение новых элементов крыши), устройству кровли и выпол­нению работ по защите и герметизации сопряжений, стыков, узлов, швов и т. п., окраске и антикоррозионной или противопожарной защите.

Обнаженные конструкции крыш осматривают, после чего прини­мают окончательное решение о составе работ по восстановлению их несущей способности. Ослабевшие стропила, стойки, раскосы или элементы обрешетки могут быть усилены постановкой накла­док и дополнительных опор. Применяемый пиломатериал до нача­ла работ обязательно необходимо проантисептировать, а затем обработать противопожарными составами, например водным ра­створом извести и поваренной солью.

Провисание стропил обычно устраняют подведением дополни­тельных стоек и опор после предварительного выравнивания их временными креплениями или домкратом. Деформированную обре­шетку можно ремонтировать со стороны чердака или раскрывая кровлю. Новые бруски или доски обрешетки укладывают в одной плоскости с ранее уложенной обрешеткой и прибивают к каждой стропильной ноге, имея в виду, что стыки досок и брусков не сле­дует располагать по одной линии.

Сгнившие концы стропил удаляют, наращивая их коротышами или усиливая накладками. Кроме того, стропильную ногу на мау­эрлате можно укрепить подкосами (рис. 6.4). Замененные и остав­ляемые части стропил скрепляют между собой болтами или гвоз­дями. До начала работ устраивают временные крепления, вывеши­вают стропильные ноги на необходимую высоту, удаляют повреж­денные концы и подготавливают накладку или «протез». После закрепления последних на стропилах отремонтированные конструк­ции опускают на предварительно очищенный и антисептированный мауэрлат и скрепляют соответствующим образом. При этом обязательно проверяют качество выполненных работ и исправность кров­ли над отремонтированным участком.

Для замены мауэрлатов и подкладок стропильные конструкции -вывешивают на участке 1.5...3 м на необходимую для производства работ высоту. Поврежденный участок удаляют, а оставляемые

Рис. 6.4. Усиление концов стропильных ног:

а - двусторонними накладками; б - подкосами; / - зона загнивания; 2 -

гвозди длиной 125... 150 мм (не более 12 шт.); 3 -накладки; 4 - мауэрлат;

5 - подкос; 6 - скоба

смежные конструкции после очистки от гнили антисептируют. Изго­товленные из бруса мауэрлаты или подкладки соединяют с по­мощью врубок с вывешенными конструкциями, укладывают их на свое место и закрепляют постоянными креплениями, а временные подпорки убирают.

Рис. 6.5. Усиление существующих стропил:

а -для пролетов до 5 м; б -то же, до 7 м;

/ - существующая стропильная нога;

2 - новая стропильная нога;

3 - существующий подкос;

4 - деревянные накладки

Все поверхности стропильных ног, опорных подкладок и мауэр­латов, соприкасающихся с кладкой или бетоном, промазывают смолой или мастикой и под них обязательно подкладывают изоли­рующие прокладки из двух слоев толя, рубероида или пергамина. Ослабевшие сопряжения подкосов, стоек, ригелей, затяжек со стро­пильными ногами или фермами укрепляют постановкой хомутов, дополнительных скоб, скруток, накладок или прибивают гвоздями.

Иногда требуется несколько изменить (обычно увеличить) угол наклона стропил, одновременно усилив их. В таких случаях произ­водят подъем стропильной ноги до нужного уклона, наращивание ее по длине и установку подкоса для уменьшения ее рабочего про­лета. Такой метод применим при пролетах до 5 м (рис. 6.5, а). При пролетах более 5 м изменение пролета достигается наращиванием стропил по высоте, что осуществляется посредством врубки в суще­ствующую стропильную ногу со стороны карниза новой с заделкой ее в противоположную стену. Существующий подкос наращивают и соединяют с новой стропильной ногой. Затем обе ноги соединяют между собой накладками из досок (рис. 6.5, б).

Усиление стропил без изменения уклона достигается устройст­вом шпренгеля. Существующие стропила оказываются при этом верхним поясом шпренгельной фермы, а нижний ломаный пояс выполняется из круглой стали. Стойки шпренгеля выполняются из

газовых труб.

При полной замене крыши в ремонтируемом здании следует применять более долговечные железобетонные или армоцемёнтные сборные элементы.

Одним из самых ответственных этапов строительства дома является монтаж крыши, ведь для этого необходимо выбрать оптимальный вариант расположения стропил. Чтобы самостоятельно построить крышу, нужно рассмотреть несколько вариантов монтажа кровли, а также узнать об последовательности выполняемых действий.

Проектировка системы стропил

Для каждого дома следует проектировать стропильную систему, которая подходит именно для этого строения. Если этого не сделать, то нагрузка будет распределяться неравномерно, что может привести к перекосу крыши.

Для создания правильного проекта следует учитывать, что:

1. При необходимости в укладке утеплителя стропильную систему нужно делать таким образом, чтобы облегчить дальнейшую работу. Утеплители обычно продаются шириной
2. 1200 мм, поэтому шаг между стропилами следует подбирать с учетом именно этой характеристики. В противном случае утеплитель придется постоянно обрезать.
3. Мощность опор определяется сечением бруса, из которого они изготовлены. Также обращается внимание и на состояние древесины. Лучше выбирать смолистые брусья, так как они эксплуатируются дольше.

Предварительная обработка дерева и подготовительные работы

Перед началом работ брус необходимо обработать специальными составами, чтобы он был защищен от воздействия микроорганизмов и огня. Нанесение антисептика происходит до начала монтажа. Наносить состав нужно при помощи жестких кистей.

Чтобы состав защищал древесину как можно дольше, он наносится в два слоя (перед этим производится сушка материала). Установка стропил на крышу происходит только после полного высыхания нанесенных составов.

Подготовка начинается с проверки всех стен и перекрытий, а также проведение замеров. Если в некоторых местах стена отклоняется от горизонтали, это исправляется при помощи цементной стяжки. Если дом строится из дерева, неровности удаляются благодаря установке подкладок из древесины.

Для облегчения работы устанавливаются строительные леса. Они должны располагаться на уровне крыши.

Мауэрлат

Мауэрлат является основанием, на которое воздействует нагрузка, поэтому именно с него и начинается возведение стропильной системы. Расположение этого элемента осуществляется таким образом, чтобы равномерно распределять нагрузку с каждой опоры. Этот элемент стропильной системы представляет собой бревно или брус, который укладывается на внешние стены. Такой вариант создания стропильной системы является самым эффективным.

Важно ! чтобы попадание влаги на мауэрлат не уменьшило его срок службы, под брус укладывается два слоя рубероида.

В роли мауэрлата используе6тся брус, сечение которого составляет 10Х15 см. Укладывается данный элемент после того, как произошло завершение строительства стен. После укладки до закрепления происходит определение горизонтали при помощи строительного уровня. Наиболее популярным способом крепежа является использование анкерных болтов.

Болты закрепляются на армированном поясе во время окончания постройки стены. После этого в брусе просверливаются отверстия, которые совпадают с расположением болтов.

Виды стропил

Перед постройкой стропильной системы необходимо определиться с типом используемых стропил. Они разделяются на 2 вида:

• наслонныке;
• висячие.

Если строение небольшое, используются только простые стропила, которые крепятся к мауэрлату и соединены между собой обрешеткой. Если же строение большой (например - жилой дом), то осуществляется сооружение более сложной конструкции крыши. Перед установкой стропил двухскатной крыши своими руками происходит выбор наклона, который определяется исходя из предполагаемой нагрузки от снега и ветра.

Висячие стропила - это конструкция, которая опирается только в двух местах. Это означает, что при такой схеме промежуточные опоры не используются. Отличительной особенностью этого вида стропил является создание распирающей нагрузки на стены строения. Этот тип каркаса используется чаще всего при строении жилых домов. Если угол ската крыши меньше 45 градусов, то происходит установка дополнительных элементов. Чаще всего используются затяжки, которые соединяют стропила между собой.

Важно ! Чем затяжка выше, тем она должна быть прочнее.

Для сооружения стропильной системы наслонного типа требуется третья опора, в качестве которой обычно выступает еще одна несущая стена.

Подготовка к установке

Перед началом работ стоит подготовить необходимые инструменты и расходные материалы. Чтобы избежать опасных ситуаций, лучше около дома соорудить строительные леса. Не стоит забывать и про индивидуальную страховку.

Для работы понадобятся:

• брус, сечение которого составляет 15Х15 см;
• гидроизоляционный материал;
• разводной ключ, который понадобится при закручивании анкерных болтов;
• строительный уровень;
• молоток;
• дрель;
• гвозди.

Для стропил выбирается брус, сечение которгго составляет 50Х200 мм

Этапы монтажа

Установка стропил двухскатной крыши происходит следующим образом:

• подъем бруса на крышу;
• выпиливание части нижних концов стропильных ног таким образом, чтобы при соприкосновении с мауэрлатом образовалось надежное соединение;
• соединение парных стропильных ног;
• установка крайних стропил и соединение их при помощи конькового прогона.

Чтобы стропильные ноги соединялись между собой более надежно, производится выпиливание половины их толщины в месте, где они соединяются. Вырезание частей стропил происходит на земле, так как на крыше делать это неудобно.

Перед монтажом стропил происходит разметка мауэрлата, чтобы соблюдать выбранный шаг между опорами. Обычно расстояние между ними равно одному метру. Такие же отметки наносятся и на коньковый прогон.

Способы установки стропильных ног на стены

Если стропила устанавливаются на кирпичные стены, они закрепляются при помощи приспособления, называемого «ерш». Оно представляет собой элемент из металла, который вбивается в стену изнутри строения и петлей охватывает стропила.

На всех конструкциях, которые не дают усадку, закрепление происходит при помощи выпиливания в стропилах углубления для присоединения к мауэрлату. Прикрепление происходит при помощи гвоздей или уголков.

Важно ! между стропильной системой и трубой должно быть расстояние не менее 130 мм.

Усиление стропильных ног дополнительными элементами

Если стропильная система уже создана, но владелец дома узнал, что она не приспособлена к тем нагрузкам, которые будут на нее воздействовать, ему необходимо укрепить стропила. Происходит это при помощи вставки дополнительных деревянных балок, которые имеют название подмоги. Прикрепление к стропилам происходит при помощи металлических хомутов или зубчатых пластин.

Также укрепление может происходить в случае, когда на середину стропил приходится слишком большая нагрузка, которая грозит сломать брус. Чтобы этого избежать, создаются дополнительные накладки на участок соединения с опорой. Новая часть стропильной системы может возводиться как выше, так и ниже старых элементов кровли.

Если установка происходит выше, то кроме укрепления кровли происходит и изменение уклона. Такой метод позволяет избежать потери времени на полную замену стропил и предполагает закрепление новых стропильных ног на тех, что уже установлены. Процесс изменения крыши начинается с удаления обрешетки. После этого происходит установка новых элементов, которые по способу соединения не отличаются от старой стропильной системы.

В некоторых случаях необходимо укреплять низ стропильной ноги. Это нужно в ситуациях, когда мауэрлат начинает гнить и становиться менее надежным. Для укрепления стропильных ног происходит прикрепление подкосов, упирающихся в мауэрлат или в дополнительный лежень. Для более надежного закрепления на стропилах выпиливаются выемки. Дополнительные элементы крепятся при помощи гвоздей.

Способы усиления поврежденных конструкций

К методам восстановления поврежденных частей крыши относятся:

• монтаж деревянных накладок;
• создание прутковых протезов;
• использование накладок, опирающихся на балку.

Первый способ применяется при одиночном повреждении стропильных ног. Для усиления элемента стропильной системы происходит прикрепление деревянных накладок и закрепление их при помощи болтов или гвоздей. Дополнительные элементы должны надежно упираться в мауэрлат и закрепляться в таком положении при помощи скрутки.

Прутковые протезы чаще применяются при массовом повреждении стропил. Для укрепления сначала происходит установка временных опор, чтобы стропила находились в неподвижном положении. После этого происходит выпиливание поврежденных частей конструкции. Затем надевается протез, который упирается в мауэрлат.

Накладки, которые опираются на балку, используются в случае, когда сгнила часть мауэрлата. В таком случае этот участок выпиливается. Для опоры стропильной ноги создается дополнительный усиливающий подкос, который упирается в заранее закрепленную балку. Балка располагается ниже мауэрлата, если это позволяет конструкция стены. Для того, чтобы сделать обрешетку в месте, где уже нет опоры, происходит присоединение дополнительной доски, на которую и крепится обрешетка.

Заманчивая простота крыши с единственным скатом вселяет мысли о возможности проявить себя на поприще успешного строителя. Сооружение незатейливой конструкции заключается в банальной укладке стропильных ног на опорные стенки. Никаких сложных узлов, мудреных и многочисленных состыковок.

Однако даже в простейшем плотницком деле есть хитрости, требующие досконального изучения. Будущему исполнителю надо твердо знать, как производится крепление стопил односкатной крыши, чтобы исключить деформацию и повреждение элементов каркасной системы.

Схема стропильного каркаса односкатной крыши до предела проста. Представляет собой ряд параллельно уложенных досок или брусьев, опирающихся краями на две различающиеся по высоте стены. Для установки и крепления стропильных ног к строительной конструкции используется переходный элемент, выполненный из древесины.

В зависимости от типа обустраиваемой коробки и материала стен функцию переходного элемента выполняет:

• Мауэрлат. В схеме односкатной крыши это две отдельно уложенные деревянные балки, завершающие бетонные или кирпичные стены.
• Верхняя обвязка каркасного сооружения. Установленный поверх стоек каркаса пояс из двойной сшитой доски или бруса.
• Верхний венец стопы, сложенной из бруса или бревна.

Стропильные ноги и контактирующие с ними элементы сделаны из древесины, имеющей свойство изменять собственные размеры вслед за колебаниями влажностного фона и перепадами температуры. Весенней и осенней порой, особенно в дождливый период, длина стропильных ног будет несколько больше, чем засушливым летом и морозной зимой.

Представьте, что будет, если жестко закрепленная вверху и внизу стропилина увеличится в размерах. Появятся прорехи в гидроизоляции, разболтается крепеж, сдвинутся листы шифера, сместиться . К тому же прогиб и пучение каркаса крыши непременно отразятся на ее износостойкости.

Однако изменения линейных размеров стропилин – вовсе не главная закавыка деревянных стропильных систем. Неприятным сюрпризом, если его не учесть, станет осадка только что построенной коробки.

Наиболее ярко она проявляется у деревянных стен, но конструкциям из бетона и кирпича тоже весьма характерна. Вспомним, что односкатные крыши опираются на стенки разной высоты. Без расчетов можно понять, что просядут они на разные величины. Т.е. возникает угроза, что из-за разницы в просадке стен новенькая крыша не просто поменяет угол уклона. Появится вероятность нарушения узлов с крайне негативными разрушительными последствиями.

Несмотря на простоту односкатных крыш и близкое к горизонтали направление укладки стропилин, о перечисленных рисках забывать нельзя. Узлы, применяемые в крепление стропильных ног односкатной крыши, обязаны учитывать «капризы» древесины.

Работа разработчика собственного проекта односкатной крыши заключается в поиске верного решения трех важных задач, согласно которым:

• Должна быть обеспечена возможность перемещения деревянных деталей относительно друг друга.
• Следует исключить все вероятные причины нарушения соединений.
• Необходимо предоставить стропилинам возможность адаптироваться к последствиям просадки стен, чтобы они смогли принять устойчивую позицию.

Стропильные ноги односкатных крыш, возведенных над стенами равной высоты, относятся к разряду наслонных. Висячий тип применяется, если обустраиваемая коробка имеет стены равной высоты, и скат формируется стропильными треугольниками.

С креплением треугольников все понятно: горизонтальной стороной они устанавливаются на обвязку или мауэрлат, имеют с опорными элементами максимальную площадь состыковки, фиксируются обычным способом.

С наслонными стропильными ногами все гораздо сложнее. Устанавливаются они под углом к опорным элементам. Без обработки и подготовки к монтажу стропила имеют лишь две ненадежные точки соприкосновения с обвязкой или мауэрлатом.

Насколько бы не был мощным крепеж, двух точек совсем недостаточно для прочной посадки детали. Даже при незначительном воздействии такой скат банально съедет вниз вместе со сплошной обрешеткой и многослойным . Однако есть придуманные еще древними строителями методы, позволяющие избежать подобных передряг.

С целью предотвращения нежелательных перемещений увеличивают площадь контакта стропилины и опорного элемента, для этого производится:

• Выборка врубок. Это выпилы в форме треугольника или треугольника с зубом. Выпиливают их исключительно на стропилах, чтоб не ослаблять несущий мауэрлат.
• Запил верхнего или нижнего края стропильной ноги, благодаря чему создается опорная площадка, повышающая устойчивость. Выполняется строго вертикально или горизонтально.

В зависимости от вида и места отпиливания или торцовки врубки и запилы могут ограничивать и не ограничивать движение деревянной детали. Ограничения считаются относительными, потому что абсолютно жестких креплений в строительстве односкатных крыш нет. Специалисты классифицируют применяемые узлы по степеням свободы: от одной до четырех.

В сооружении крыш с одним скатом чаще всего фигурируют:

• Узлы крепления с одной степенью свободы – практически неподвижные соединения, позволяющие стропилине слегка поворачиваться вокруг точки крепления.
• Узлы крепления с двумя степенями свободы – соединения, обеспечивающие возможность поворота вокруг крепежа и незначительного горизонтального смещения.
• Узлы крепления с тремя степенями свободы – соединения, позволяющие поворот и смещение по горизонтали и вертикали.

Наличие степеней свободы вовсе не означает, что стропилина сможет свободно вращаться и перемещаться в районе узла. Крепятся они довольно жестко, ведь им предстоит держать обрешетку, или иной вид покрытия, снежный покров.

Соединение проявит собственные возможности только в случае превышения нагрузки. Тогда стропильные ноги всего лишь переместятся и займут новое положение, а система останется без повреждений.

Любая схема односкатной крыши нам наглядно изображает наличие как минимум двух соединительных узлов. Разделим их условно на верхние и нижние. В сооружении стропильных крыш действует правило: если один из узлов закреплен жестко, то у второго должно быть больше возможностей для передвижения.

Проецируя и упрощая технологический принцип, можно сказать: если крепления в верхних узлах односкатной крыши выполнены жестко, то нижние соединения должны быть более свободны, чтобы обеспечить возможность смещения при превышении давления. И наоборот: если нижнее крепление практически неподвижно, то вверху стропилину нужно обеспечить неким резервом для передвижения и поворота.

После знакомства с теоретической стороной вопроса крепления стропилин односкатной крыши можно приступать к практическим исследованиям востребованных узловых схем. Отметим, что большинство проектов систем с единственным скатом рассчитано на установку стропилин, формирующих свесы за счет собственной длины. Однако при перекрытии больших пролетов бывает, что не хватает нормативных размеров пиломатериала. В этих случаях к стропилам пришиваются кобылки, создающие свес. Устанавливаются они сбоку к установленной ноге и на принцип формирования узла вообще не влияют.

Второй причиной использования кобылок в формировании свесов является слишком увесистая стропилина, которую весьма затруднительно поднимать и устанавливать. Третья предпосылка кроется в особенностях узловых креплений: если нижняя пятка устанавливается на ползун с отторцованным краем.

№ 1: Опора вверху и шарнирно-подвижный низ

Схему с жестко закрепленным верхом и относительно подвижным низом применяют в устройстве крыш над пристройками, в сооружении объектов с крутой крышей и значительной разницей между высотой опорных стенок.

Проще говоря, там, где верхний край стропилины упирается в деревянную балку, прогон или стену основного здания и пространства для движения ей не оставлено. Нижний узел в таких ситуациях рассчитывается на ползун, позволяющий слегка сместиться.

Алгоритм классического варианта с опиранием верха на прогон:

• Устанавливаем опоры прогонной рамы. На обвязку каркасной постройки с противоположных сторон устанавливаем опоры, сшитые из трех отрезков доски 25×100. Средний отрезок должен быть на 75мм короче крайних, чтобы сформировалась своеобразная выемка.
• Сооружаем прогонную раму. В выемку укладываем доску 25×150 требующейся длины.
• К торцу будущей крыши прикладываем доску 25×100 произвольной длины, но больше диагонали, проведенной от вершины прогонной рамы до обвязки, примерно на 30см. Отмечаем вертикальную линию верхнего запила, очертив прилегающую грань прогона. Отмечаем линию нижнего запила и вертикаль для торцовки края стропилины.
• Выкраиваем стропилину согласно отметкам, примеряем ее по факту, при необходимости корректируем запилы.
• Согласно изготовленному шаблону выкраиваем и монтируем стропильные ноги.

Тип крепежа выбираем, исходя из предполагаемой нагрузки. Верх удобнее зафиксировать уголками, низ – уголками, закрутив в них не более трех саморезов, или скользящими опорами. При необходимости нижний узел можно стабилизировать – пришить к стропильной ноге снизу опорный брусок.

Узел соединения с прогоном может быть оформлен несколько иначе: стропилина укладывается на балку с помощью врубки. Здесь паз выбирается строго по размеру материала. Но если необходимо повысить степень свободы, горизонтальная стенка врубки скашивается под незначительным углом, а нижний узел оснащается пришивной планкой.

№ 2: Верх и низ шарнирно-неподвижен

Схема применима при обустройстве коробок, стены которых уже прошли интенсивную усадку. Подходит для обособленных объектов. Верхний узел выполняется в виде треугольной врубки, нижний – в форме запила с зубом, упирающимся в мауэрлат.

Процесс строительства односкатной стропильной системы:

• Доску-заготовку ребром устанавливаем на брусья мауэрлата в любом месте крыши.
• На нижний мауэрлат плашмя укладываем хорошо отторцованный обрезок доски. Его кладем так, чтобы крайняя грань совпадала с внутренней гранью мауэрлата. Очертив обрезок, получаем абрис нижнего узла крепления.
• Обрезок переносим в район верхней врубки и очерчиваем его, ведь нижняя пятка стропилины понизится именно на эту величину.
• Заготовка с вычерченными, а затем выпиленными узлами будет служить шаблоном. Пользуясь им, изготавливаем заданное проектом количество ног.
• Устанавливаем стропила. Фиксируем внизу скобами или шпильками, вверху уголками.

Если потребуется увеличить степень свободы, по аналогии с предыдущим методом вертикальную грань верхней врубки нужно будет слегка скосить. Угол врубки тогда окажется не 90º, а 95 – 97º. Опытные плотники несложные врубки делают непосредственно на объекте, перевернув заготовку вверх. Начинающим исполнителям не стоит подражать на первых этапах.

Шаблон стропилин применяется в строительстве крыш только тогда, когда нет сомнений в геометрических характеристиках коробки. В обратных ситуациях стропила примеряются и изготавливаются поштучно. Сначала устанавливаются крайние элементы системы, затем по натянутой между ними шнурке рядовые ноги.

Одна из вариаций на тему двух шарнирно-неподвижных узлов предполагает устройство вертикального запила вверху и врубки с зубом внизу. Работы по их устройству производятся следующим образом:

• Устанавливаем доску-заготовку на мауэрлат так, чтобы ее нижний угол находился прямо над наружной гранью бруса.
• Вверху с помощью отрезка доски отмечаем вертикальную линию запила (х) и замеряем ее длину.
• Переносим длину верхнего запила в область нижнего узла. Откладываем длину запила (х) вверх по вертикали от внутреннего верхнего ребра мауэрлата.
• От полученной точки чертим горизонтальную линию. В результате получается врубка с зубом.
• Выпиливаем по отметкам узлы, устанавливаем на место, крепим уголками, нижние узлы дублируем скобами.

При увеличении размера (х) уклон крыши будет увеличиваться, при уменьшении сократиться.

№ 3: Свободный верх и шарнирно-неподвижный низ

Идеальная схема для сооружения односкатной крыши со стропилами, края которых выпускаются за стены. После некоторой корректировки может применяться в обустройстве пристроек.

• Устанавливаем заготовку ребром на верхний и нижний мауэрлатный брус с выносом краев за пределы стен. Здесь нужен помощник, чтобы удержать доску навесу.
• Прикладываем шаблон – отторцованный обрезок доски последовательно к нижнему и верхнему мауэрлату так, чтобы внешняя грань шаблона совпала с внешней гранью брусьев. Отмечаем линии предстоящих запилов.
• Выбираем врубки согласно очерченным линиям. Вертикальную стенку верхней врубки слегка скосим.
• Устанавливаем стропило, фиксируем вверху гвоздями или уголками, внизу скобами.
• Изготавливаем и монтируем остальные стропилины аналогичным образом.

Понятно, что подвижность с ее антагонистом – понятия относительные. Однако с прохладцей к ним относиться нельзя. Учитывать степень свободы узла требуется и в период проектирования, и при выборе крепежа. Недостача подвижности конструкции приведет к деформации, излишек будет способствовать неустойчивости.

№ 4: Подвижность обоих узлов крепления

Схему с двумя подвижными узлами можно применять в случае, если у обоих крепежных соединений не больше двух степеней свободы. Т.е. смешение по горизонтали исключают ограничительные приспособления, установленные вверху и внизу.

Рассмотрим пример, в котором стропила пристройки закладываются вверху в вырубленные в стене ниши. Значит, горизонтальное смещение исключено, возможен поворот и некоторое передвижение по вертикали. Низ посажен с помощью врубок, но в горизонтальном направлении ограничен металлическими уголками.

Действия строителя «односкатки» по шагам:

• Готовим объект к работе. На кирпичную стену пристройки ставим мауэрлат, изготовленный из бруса 100×150. Укладываем его на широкую сторону ближе к внутренней грани стены. Крепим анкерами через 80см. В основной стене здания на проектной высоте вырубаем пазы под верхние пятки стропилин. Глубина врубок 12см, шаг между ними 70см. Если нет желания возиться с выдалбливанием, можно использовать металлические кронштейны, прикрученные к стене.
• Делаем шаблон стропильной ноги. Доску-заготовку устанавливаем верхним краем в паз, нижним на мауэрлат. Отступив от нижних углов заготовки 10см в горизонтальном направлении, вычерчиваем две треугольные врубки.
• Согласно показаниям шаблона изготавливаем стропилины. Устанавливаем их, фиксируем положение металлическими уголками.

Способ устройства действителен при перекрытии пролетов до 4,5м. Если требуется перекрыть пролет побольше, стропилам понадобится группа поддержки в составе подкосов.

№ 5: Жесткое крепление к наклонной обвязке

Метод применяется в каркасном строительстве, потому что уложить опорный элемент под наклоном можно только на запиленные под углом стойки. Наклонно подпиливаются либо стойки самого каркаса, либо консольно-прогонной конструкции, устанавливаемой на коробку. В принципе, последний вариант вполне подходит для сооружения односкатной крыши по бетонным и кирпичным стенам.

Этапы устройства односкатной крыши по наклонной обвязке:

• Собираем конструкцию, создающую уклон крыши. На фронтонной стороне каркасной постройки монтируем короткие стойки с запиленным под углом верхним краем.
• На наклонный верх стоек укладываем доску в один ряд для небольших хозяйственных построек, в два для более серьезных домов.
• Торцевые стороны крыши оснащаем рамами в форме прямоугольного треугольника, гипотенуза которых должна повторить линию ската.
• Прикладываем стропило к торцу крыши, чтобы отметить линию нижнего запила.
• По шаблону изготавливаем необходимое число стропильных ног. Устанавливаем их на обвязку, фиксируем положение элементов металлическими уголками.

Без тени сомнений отнесем последний метод к наиболее простой категории. Из всех способов крепления стропил к обвязке и брусьям мауэрлата односкатной крыши этот самый располагающий к попыткам самостоятельной реализации.

Завершающие крепежные работы

После установки всего ряда стропильных ног проверяем проектное положение элементов, расстояния между ними. Прикладываем произвольную доску плашмя к каркасу ската, выявляем недочеты и исправляем огрехи. Затем крепим стропилины скобами или связками к стенам через одну в регионах со средней и низкой ветровой активностью. Фиксируем каждую ногу в областях с высокой ветровой нагрузкой.

Кобылки, если они запланированы к установке, изготавливают из материала с размерами наполовину меньшими, чем размеры стропильных ног. Пришивают их сбоку к стропилине. Длина пришиваемого участка в среднем 60-80см.

Видео для наглядного изучения процесса

Представленные методы и схемы крепежа стропилин односкатной крыши проверены практикой. Используются они чаще всего в «чистом виде». Однако некоторые корректировки согласно конкретным техническим условиям не исключены.

К сожалению вы не указали какую именно систему стропил (висячую или наслонную) использовали ваши родители при устройстве крыши. Узлы креплений этих систем немного отличаются друг от друга. Разберем вкратце каждую из них.

Висячая система стропил позволяет не укладывать мауэрлат при устройстве холодного (не жилого) чердака (на этом можно сэкономить). Крепление нижней части стропил выполняется к затяжке одинарным или двойным зубом:

Дощатым зубом и зубом на стальных пластинах:

А вверху стропила соединяются между собой болтами, металлическими пластинами или деревянными накладками:

При наслонной системе стропильная нога впирается в мауэрлат и крепится уголками, гвоздями или скобами:

В верхней части стропила крепятся к коньковому прогону гвоздями, болтами, деревянными накладками или металлическими пластинами без врубок или с врубками, упертыми в прогон:

Все приведенные выше способы крепления довольно надежны. При креплении стропильных систем нужно придерживаться принципа, при котором один конец стропильной ноги имеет скользящую опору (для висячих стропил это верхний узел) и при изменении величины временных нагрузок (снег, ветер) конструкция не трещит. Другой конец стропил закрепляется жестко и имеет возможность работать при боковых нагрузках (поворотный режим).

В принципе я могу предложить один метод, предусматривающий усиление без изменения сечения стропил, а вот понравится он вам или нет - это уже не мне решать.

Итак рассмотрим следующую ситуацию: висячие стропила, представляющие собой треугольную арку с затяжкой или простейшую треугольную ферму (это кому как больше нравится), были выполнены из бруса сечением 15х5 см с шагом 1 м. При этом расстояние между мауэрлатами - пролет арки l = 6 м. Угол уклона кровли - 30°. Впрочем, не будем дальше пересказывать ситуацию, достаточно подробно рассмотренную в различных статьях, например , а просто скажем, что по расчету требуется сечение стропил 15х10 или 20х5 см, т.е. имеющийся момент сопротивления W z = 187.5 см 3 чуть ли не в 2 раза меньше требуемого.

На первый взгляд самым логичным выходом из ситуации будет усиление существующих стропил точно таким же брусом 15х5 см или устройство дополнительных пар стропил, чтобы уменьшить шаг стропил. Но и в первом и во втором случае расходы на усиление будут близки к начальным расходам на устройство стропильной системы.

А между тем есть и другой способ уменьшить значение требуемого момента сопротивления, никогда правда мне не встречавшийся в литературе, посвященной расчету стропильных систем, тем не менее вполне законный с точки зрения теоретической механики.

Всего-то и нужно: изменить расчетную схему.

Как мы знаем, в поперечном сечении посредине однопролетной балки с шарнирными опорами при действии равномерно распределенной нагрузки возникает изгибающий момент, равный М = ql 2 /8. А у такой же балки, но с жестким защемлением на опорах максимальный момент возникает на опорах и составляет M = ql 2 /12, т.е. в 1.5 раза меньше.

Таким образом, если для стропильной системы, показанной на рисунке 462.1.а) (принимаемая расчетная схема показана на рисунке 462.1.б)), мы поставим схватки между стропилами в коньке и между стропилами и затяжкой примерно так, как это показано на рисунке 462.1.в), то полученную систему мы можем рассматривать, как арку из одного стержня с жестким защемлением на опорах (хотя это будет и не совсем правильно).

Рисунок 462.1 . Трехшарнирная арка и одностержневая арка с жестким защемлением на опорах

Такая арка является статически неопределимой, но мы можем упростить задачу, если будем рассматривать стропила как жестко защемленные наклонные балки или как двухпролетные балки на 2 шарнирных и одной жестко защемленной опорах. Только не будем при этом забывать, что на стержни арки действуют нормальные силы, определенные нами ранее.

Сначала рассмотрим наиболее простой вариант:

стропила - наклонная однопролетная балка с жестким защемлением

Как видно из расчетной схемы, приведенной на рисунке 462.1.г), дополнительные стержни не только создают условия, при которых стропила можно рассматривать как защемленную балку, но еще и уменьшают расчетную длину пролета. Так наклонная проекция стропил - трехшарнирной арки с затяжкой, составляла 3 м. Если же мы разместим вертикальные захватки так, что в горизонтальной проекции это составит по 0.5 м с каждой стороны, то только уменьшение расчетного пролета на а = 0.5 м или на (1/6) приведет к уменьшению момента в 1.44 раза, так как

(l - l/6) 2 /l 2 = (25l 2 /36)/l 2 = 25/36 ≈ 0.7 .

Примечание : горизонтальную схватку между стропилами нельзя рассматривать как дополнительную вертикальную опору.

Таким образом общее уменьшение максимального момента составит 1.5·1.44 = 2.16 раз, чего в данном случае вполне достаточно. В численном выражении максимальные изгибающие моменты на опорах защемленной наклонной балки составят:

M c max = ql 2 /12 = 326.1·2.5 2 /12 = 169.844 кгс·м или 16984.4 кгс·см

Такой же момент будет создавать сила, приложенная вертикально на расстоянии 0.5 м от основной опоры и составляющая:

Р = 169.844/05 = 339.7 кг

А значит для крепления вертикальной схватки достаточно:

Такое же количество гвоздей можно принять и для крепления горизонтальной схватки, если узел крепления находится на расстоянии о.5 м от стрелы арки в горизонтальной проекции.

Теперь осталось проверить, выдержит ли затяжка дополнительную нагрузку - две сосредоточенные силы Р, приложенные на расстоянии 0.5 м от каждой опоры. Согласно расчетной схемы 1.3 из таблицы 1 . максимальный момент в поперечных сечениях затяжки составит:

M з = Ра = 339.7·0.5 = 169.844 кгс·м = М c max

Тогда требуемый момент сопротивления для затяжки:

W z тр = M/R = 16984.4/140 = 121.32 см 3

Между тем у нас затяжка имеет сечение 10х5 см и соответственно момент сопротивления W = bh 2 /6 = 5·10 2 /6 = 83.33 см 3 , т.е. в 1.45 раза меньше требуемого и это еще без учета растягивающих напряжений, действующих в поперечных сечениях затяжки.

Если уменьшать расстояние от опоры до вертикальной схватки, то это будет только увеличивать значение изгибающего момента в стяжке, да и количество гвоздей придется увеличивать. А если увеличивать расстояние от опоры до вертикальной схватки, то такую конструкцию уже вряд ли можно рассматривать как жестко закрепленную балку.

И тут вроде бы другого выхода нет, как усиливать затяжку, но если сделать схватки не вертикальные, а под некоторым углом к вертикали, например 35-40°, то такая схватка превратится с одной стороны в вертикальную опору, а с другой в горизонтальную, увеличивающую растяжение в затяжке, оставаясь при этом элементом, обеспечивающим жесткое защемление стропил.

Проверяем. Расчетная длина вертикальной схватки равна:

l в cx = tg30°a = 0.5773·0.5 = 0.2887 м

При угле наклона 35° расстояние а" от наклонной схватки до места, где была бы вертикальная схватка составит:

a" = tg35°l в сх = 0.7·0.2887 = 0.2 м

Тогда изгибающий момент, действующий на затяжку, составит:

М з = Р(a - a") = 339.7(0.5 - 0.2) = 101.18 кгс·м

Увеличение нормальной силы, действующей на затяжку составит:

N" = Psina/cosa = 339.7·0.573/0.819 = 237.86 кг

Тогда максимальные нормальные напряжения, возникающие в поперечных сечениях затяжки, с учетом разности расчетных сопротивлений растяжению и изгибу древесины составят:

(N + N")/F + M з R p /W z R и = (692.927+ 237.86)/50 + 10180·101.9/(83.33·142.7)= 18.61 + 87.26 = 105.9 кг/см 2 > R р = 101.9 кг/см 2

Необходимые условия по прочности нами не соблюдены. Впрочем превышение напряжений составляет менее 4%. С учетом принятых коэффициентов надежности по нагрузке такое превышение можно считать допустимым, а можно еще немного увеличить угол наклона. Это уже на ваш выбор.

Кроме того в действительности значение изгибающего момента будет немного больше, особенно если на участок стропила между наклонной схваткой и мауэрлатом будут опираться доски обрешетки.

При наклонных захватках количество гвоздей также следует увеличить:

n = P/(Tcos35°) = 3.88/0.819 = 4.7 точнее 5 гвоздей .

Если рассматривать стропила, как двухпролетную балку с двумя шарнирными и одной жестко защемленной опорой, то момент на опоре - вертикальной (или наклонной) схватке будет немного меньше, а на жесткой опоре - стреле арки - немного больше. Впрочем и такая расчетная схема не является точно отображающей реальную работу конструкции.

Тем не менее подобный расчет можно произвести, например с использованием метода трех моментов . Ну а для всех остальных совет: добавьте по 1-2 гвоздя в узлах крепления стропил и стяжки со схватками.