Насправді це - ціла наука, і в кожному вигляді покрівельного вузла є свої плюси і мінуси, і один і той же вид кріплення може мати різний вплив на міцність різних дахів. Тому давайте підійдемо до цього питання з усією відповідальністю!
Зміст
Як ви бачите, все здійснимо своїми руками:
Види кроквяних систем за рівнем навантаження на вузли
Існує два види стропил - наслонні і висячі. Основні конструкційні особливості:
Висячі стропила відрізняються тим, що завжди спираються верхніми кінцями один в одного і під їх місцем стику опори немає. А щоб врівноважити навантаження від даху, в нижню частину їх стропил з'єднують ще одним елементом - затяжкою.
Виходить правильний трикутник, у якого на розтягнення працює тільки нижній елемент. Ще одна балка в даху, куди так само потрібно кріпити стропила, називається лежнем. Вона розташована горизонтально і підтримує ковзанний прогін.
Види опорних вузлів за рівнем жорсткості
Саме ті місця, де стропила кріпляться до елементів даху, і називаються опорним вузлом:
Опорний вузол далеко не завжди статичний - іноді його доводиться робити рухомим, якщо на якийсь конструктивний елемент діють непостійні навантаження. Це як колесо у автомобіля, яке стискається, крутиться, здавлюється і повертається.
Щось подібне реалізується і в опорних вузлах, тільки сама ступінь свободи у них може бути різною - від нульової, коли вузол сам по собі вже нерухомий, до потрійний, тобто максимальною:
- Опорний вузол з нульовим ступенем свободи. Обидва кінці в цьому випадку жорстко скріплені куточками з обох сторін. Стропило на балці або мауерлаті з таким вузлом рухатися не може зовсім.
- Шарнірний вузол з одним ступенем свободи. У цьому випадку балка має можливість обертатися по колу.
- Шарнірний вузол з двома ступенем свободи. Тепер, крім кругового обертання, є можливість також зміщення. Це забезпечує спеціальне кріплення стропил до мауерлату або балок, а вам потрібно тільки встановити повзуни або салазки.
- Шарнірний вузол з трьома ступенем свободи дозволяє балці зміщуватися і горизонтально, і вертикально. Правда, кругове обертання тут як може бути, так може і не бути.
Порівнюємо кріпильні елементи
Ось такі металеві куточки застосовують для кріплення стропил до мауерлату, балків і стін:
Типи металевих пластин
Зазначимо, що всього існує цілих два види таких пластин: гвоздьові та перфоровані.
У перфорованих багато отворів під болти і саморези, і саме за допомогою їх такі пластини кріпляться до деревини. Перевага перфорованих пластин у тому, що вони здатні з'єднувати потрібні елементи кроквяної системи практично під будь-яким кутом. Причому такі пластини легко підрізаються під потрібний розмір. Встановлюють перфоровані пластини з двох сторін з'єднань.
У гвоздьових пластин самих цвяхів немає. Цей кріпак застосовується тільки в заводських умов, або за наявності спеціального преса. Справа в тому, що молотком таку пластину в стропилу ви не заб'єте - необхідний грамотний рівномірний тиск.
Додаткові елементи
Іноді, крім тих же металевих куточків і цвяхів, додатково застосовуються опорні бруски:
Декілька цінних порад
Якщо у вузлових з'єднаннях ви застосовуєте пласкі або фасонні сталеві кріпильні елементи, тоді:
- Товщина дерев'яних елементів не повинна бути менше 5 см. Все через саморізи.
- По-друге, прості цвяхи тут вже застосовувати не можна - тільки гвинтові або ершені, які просто так вже не вилізуть. Особливо, якщо деревина для стропил має вологість більше 18%, тобто не до кінця просушена, а після висихання цього матеріалу вузлові сполуки завжди послаблюються.
- По-третє, беріть цвяхи діаметром не менше 4 мм і довжиною не менше 40 мм.
- Завжди використовуйте два сталевих куточка на одному вузлі, якщо це можливо. Просто розташовуйте їх симетрично.
Кріплення стропив до балок перекриття
Балки перекриття іноді виступають як своєрідна альтернатива затяжці. Найчастіше це відбувається при будівництві легких мансард - так зручніше. Але кріпити стропила прямо з балками перекриття можна тільки в тому випадку, якщо ви впевнені в надійності стін будинку. Оскільки в цьому випадку немає мауерлату, і, як наслідок, навантаження на стіни не розподіляється рівномірно - тепер воно точкове. А це гірше, звичайно.
До речі, балки для перекриттів зовсім не обов'язково брати товсті, досить перетину 5х15 см. Головне ваше завдання - зробити таке кріплення, щоб стропило ні в якому разі не почало ковзати по балці.
До речі, існує велика різниця, як кріпити одні й ті ж стропила до балок перекриття біля односкатних і двоматних дахів. Так, чим більше навантаження відчуває покрівля, тим це кріплення слід робити з подвійним зубом, а у односкатних цілком достатньо і одного. До речі, у подвійного зуба зазвичай роблять два шипи.
Найбільш міцне закріплення виходить, якщо робити врубку, причому з додатковим шипом, який також буде перешкоджати бічним зрушенням стропил через навантаження. З іншого боку, важливо не послабити в цей же час саму балку. Тому виріз для стропилу робити слід не ближче, ніж на 25 см від краю (це допоможе уникнути також соколів), і глибиною всього 1/3-1/4 від товщини самої балки:
Для того, щоб кроквяна нога не зісковзувала з мауерлата, в ній робиться спеціальна виїмка. І в самому мауерлаті іноді роблять ще одну, відповідну - так тільки надійніше, і наполегливий замок виходить міцним.
Правда, сам мауерлат від цього значно ослабне - враховуйте це. Робити подібне з ним можна тільки тоді, коли мауерлат - з твердих листяних порід і володіє хорошою міцністю.
Одні тільки пази кроквяні ноги не втримають, а тому додатково обов'язково використовуйте металевий кріпак. Якщо ваше з'єднання нерухоме, достатньо буде вбити під кутом цвяхи, а для більш ненадійних конструкцій використовуйте хомутові сполуки і металеві накладки. Також допоможе кований дріт, який для цих цілей монтують у стіну.
Ще один вид кріплення кроквяних ніг до балок - болтове:
- Крок 1. На кінці балки, який виступає, робимо трикутний виріз. Гіпотенуза вирізу має вийти під тим же кутом, що і кут нахилу стропив.
- Крок 2. Під цим же кутом запилюємо також нижню частину кроквяної ноги.
- Крок 3. Ставимо стропило на балку зрізом і фіксуємо цвяхами.
- Крок 4. Перпендикулярно кроквяній нозі висверлюємо отвір для болту - наскрізний, щоб через болт можна було впустити знизу через виріз у балці.
- Крок 5. На болт надягаємо шайбу і щільно фіксуємо весь вузол гайкою.
По закінченню кріплення обов'язково перевіряємо міцність всіх з'єднань.
Кріплення стропив до стіни
Але далеко не у всіх кроквяних конструкціях використовується мауерлат. Тоді як же кріпити стропила до самої стіни? Все просто: знаходимо заміну мауерлату і працюємо вже з нею.
Наприклад, в каркасному будівництві в якості мауерлата виступають балки каркаса, на яку роблять обшивку:
Якщо ж вам з якихось причин доводиться кріпити стропила прямо до стіни, без мауерлата, тоді обов'язково потрібно зробити затяжку - дошку або брус, які з'єднають стропила в одне і візьмуть на себе частину напруги.
Не завжди таке кріплення взагалі можливе. Наприклад, пено- і газоблоки погані не тільки тим, що легко передають свою вологу дерев'яним стрпоїлам. Вони взагалі не утримують в собі кріплення. Той же цвях, забитий у блок на 10 см, ви легко зможете витягнути руками - тоді як закріпити стропила? Плюс чималий тиск від кроквяної системи даху на такі крихкі стіни. А тому тут вже без мауерлата не обійтися ніяк.
Крепим стропила к мауэрлату.
У будь-якій кроквяній конструкції даху стропилу ставлять нижнім кінцем на мауерлат, а верхні кінці з'єднують у ковзані даху. Мауерлат - це спеціальний брус, який покладений по периметру зовнішніх стін. Він призначений для опори несучих стропил.
А тепер давайте розберемося, коли стропили спираються на мауерлат, а коли - тільки на стіни:
- Якщо стіни зроблені з бетону, цегли або піноблоку (в принципі, будь-яких матеріалів, які здатні передавати вологу), тоді спирати на них кроквяні ноги не можна. Інакше почне швидко гнити весь дах. А тому використовуємо брус, який називається мауерлат, і відокремлюємо його від самої стіни будь-якою рулонною гідроізоляцією.
- У бревенчастих і бруківкових будинках для стропил вже не потрібен мауерлат - достатньо зробити у верхній балці врубки і використовувати додаткове кріплення у вигляді металевих куточків і скоб.
А залежно від того, чи буде садиба вдома, роблять жорстке і ковзне кріплення стропил до мауерлату.
Спосіб # 1 - жорстке кріплення
Щоб забезпечити вузлу жорстке, нерухоме кріплення, у вас є два шляхи. Перший полягає у використанні спеціальних куточків з підшивними брусками і спеціальні запили на кроквяній нозі. Стропило тут фіксується куточками з обох сторін, а тому рухатися вже не може:
У другому способі, який більш поширений, потрібно забити цвяхи під кутом одному до одного. У мауерлаті вони схрещуються, а третій цвях вже забиваєте вертикально:
Два цвяхи з боків утримують кроквяну ногу від зміщення вліво-вправо, а верхній цвях вже притягує стропило до самого мауерлату.
Або ж використовувати довгі саморізи замість цвяхів:
Спосіб # 2 - кріплення з одним ступенем свободи
А ось у цій конструкції вже допускається певний рух стропилу під тиском усього даху:
Але відразу відзначимо, що якщо ми говоримо про можливість горизонтально зрушуватися, мова зовсім не йде про те, що стропило буде в буквальному сенсі «їздити» по балці. Це всього лише невелика можливість зрушити на міліметри через динамічні навантаження і температурно-вологісні зміни. Причому рухатися повзун буде тільки при гранично допустимих навантаженнях, і звичайним оком таких змін ви не зможете побачити.
Можливість деякого руху залишається і при кріпленні вузла цвяхами - якщо їх не багато. А ось забиті в шаховому порядку з певною силою вже не дадуть рухатися стропілу.
На завершення для страховки жорсткого кріплення стропил до мауерлату додатково використовуйте дріт або анкери. Тільки про це потрібно подумати заздалегідь:
Або ще ось відмінний наочний приклад:
Спосіб # 3 - ковзне кріплення
Ковзним називають таке кріплення, у якого - два ступені свободи. Тобто, говорячи простою мовою, у одного з двох елементів є можливість зміщення:
І в цьому є свій сенс. Так, ті стропила, які врубкою впираються в мауерлат, а зверху - один в одного, рівномірно передають на стіни навантаження від даху і снігу на ній. А ось ті стропила, які спираються вже горизонтальними врубками на мауерлат і на ковзанний прогін, називаються безрозпорною конструкцією.
Як ми вже говорили, ковзне кріплення навіть з трьома ступенем свободи насправді зовсім не означає, що стропило буде розхитано їздити туди-сюди по опорі. Все це тільки для невидимих фізичних законів.
Спосіб # 4 - кріплення з великим ступенем свободи
Це - найбільш рідко зустрічається на практиці кріплення стропил до мауерлату:
Використовують його зазвичай тільки при серйозних динамічних навантаженнях на дах.
Спосіб # 5 - зрощування з кобилками
Для влаштування звісів даху вам потрібно ще зробити кобилки з дощок, 50х100 мм перерізом і такою довжиною, щоб вона була рівна звісу плюс ще 0,5 м - для стику зі стропилом.
Далі все просто: прибиваєте кобилки до кроквяних ніг і продовжуєте їх за межі даху. Вам цікаво, чому цей кроквяний елемент називається так? Просто раніше їх вирізали за формою коня - для краси. Та й сьогодні нерідко теж.
Приваблива простота даху з єдиним скатом вселяє думки про можливість проявити себе на терені успішного будівельника. Спорудження невигадливої конструкції полягає в банальному укладанні кроквяних ніг на опорні стінки. Ніяких складних вузлів, мудрих і численних стикувань.
Однак навіть у найпростішій теслі є хитрощі, які вимагають досконалого вивчення. Майбутньому виконавцю треба твердо знати, як проводиться кріплення стопил односкатного даху, щоб виключити деформацію і пошкодження елементів каркасної системи.
Зміст
Традиційні «дерев'яні» заморочки
Схема кроквяного каркасу односкатного даху до межі проста. Це ряд паралельно укладених дощок або брусів, що спираються краями на дві стіни, що різняться по висоті. Для встановлення і кріплення кроквяних ніг до будівельної конструкції використовується перехідний елемент, виконаний з деревини.
Залежно від типу облаштовуваної коробки та матеріалу стін функцію перехідного елемента виконує:
- Мауерлат. У схемі односкатного даху це дві окремо покладені дерев'яні балки, що завершують бетонні або цегляні стіни.
- Верхня обв'язка каркасної споруди. Встановлений поверх стійок каркаса пояс з подвійної зшитої дошки або бруса.
- Верхній вінець стопи, складеної з бруса або колоди.
Кроквяні ноги і контактуючі з ними елементи зроблені з деревини, що має властивість змінювати власні розміри слідом за коливаннями вологісного фону і перепадами температури. Весняною й осінньою часом, особливо в дощовий період, довжина кроквяних ніг буде дещо більшою, ніж посушливим літом і морозною зимою.
Уявіть, що буде, якщо жорстко закріплена вгорі і внизу стропілина збільшиться в розмірах. З'являться прогалини в гідроізоляції, розбовтається кріпак, зрушаться листи шиферу, зміститися металочерепиця. До того ж прогин і пучення каркасу даху неодмінно позначаться на її зносостійкості.
Однак зміни лінійних розмірів стропілин - зовсім не головна закавика дерев'яних кроквяних систем. Неприємним сюрпризом, якщо його не врахувати, стане осідання щойно побудованої коробки.
Найбільш яскраво вона проявляється біля дерев'яних стін, але конструкціям з бетону і цегли теж досить характерна. Згадаймо, що односкатні дахи спираються на стінки різної висоти. Без розрахунків можна зрозуміти, що просядуть вони на різні величини. Тобто. виникає загроза, що через різницю в осіданні стін новенький дах не просто змінить кут ухилу. З'явиться ймовірність порушення вузлів з вкрай негативними руйнівними наслідками.
Незважаючи на простоту односкатних дахів і близький до горизонталі напрямок укладання стропілин, про перелічені ризики забувати не можна. Вузли, що застосовуються в кріплення кроквяних ніг односкатного даху, зобов'язані враховувати «капризи» деревини.
Робота розробника власного проекту односкатного даху полягає в пошуку вірного вирішення трьох важливих завдань, згідно з якими:
- Повинна бути забезпечена можливість переміщення дерев'яних деталей відносно один одного.
- Слід виключити всі ймовірні причини порушення з'єднань.
- Необхідно надати стропілинам можливість адаптуватися до наслідків осідання стін, щоб вони змогли прийняти стійку позицію.
Кроквяні ноги односкатних дахів, зведених над стінами рівної висоти, відносяться до розряду наслонних. Висячий тип застосовується, якщо облаштовувана коробка має стіни рівної висоти, і скат формується кроквяними трикутниками.
З кріпленням трикутників все зрозуміло: горизонтальною стороною вони встановлюються на обв'язку або мауерлат, мають з опорними елементами максимальну площу стикування, фіксуються звичайним способом.
З наслонними кроквяними ногами все набагато складніше. Встановлюються вони під кутом до опорних елементів. Без обробки і підготовки до монтажу крокви мають лише дві ненадійні точки дотику з обв'язкою або мауерлатом.
Наскільки б не був потужним кріпак, двох точок зовсім недостатньо для міцної посадки деталі. Навіть при незначному впливі такий скат банально з'їде вниз разом із суцільною обрешіткою і багатошаровим покрівельним пирогом. Однак є придумані ще стародавніми будівельниками методи, що дозволяють уникнути подібних халепів.
З метою запобігання небажаних переміщень збільшують площу контакту стропілини і опорного елемента, для цього проводиться:
- Вибірка врубок. Це випили у формі трикутника або трикутника з зубом. Випилюють їх виключно на стропилах, щоб не послаблювати несучий мауерлат.
- Запил верхнього або нижнього краю кроквяної ноги, завдяки чому створюється опорний майданчик, що підвищує стійкість. Виконується строго вертикально або горизонтально.
Залежно від виду і місця відпилювання або торцівки врубки і запили можуть обмежувати і не обмежувати рух дерев'яної деталі. Обмеження вважаються відносними, тому що абсолютно жорстких кріплень у будівництві односкатних дахів немає. Фахівці класифікують застосовувані вузли за ступенями свободи: від однієї до чотирьох.
У спорудженні дахів з одним скатом найчастіше фігурують:
- Вузли кріплення з одним ступенем свободи - практично нерухомі сполуки, що дозволяють стропілині злегка повертатися навколо точки кріплення.
- Вузли кріплення з двома ступенями свободи - сполуки, що забезпечують можливість повороту навколо кріпака і незначного горизонтального зміщення.
- Вузли кріплення з трьома ступенями свободи - сполуки, що дозволяють поворот і зміщення по горизонталі і вертикалі.
Наявність ступенів свободи зовсім не означає, що стропіліна зможе вільно обертатися і переміщатися в районі вузла. Кріпляться вони досить жорстко, адже їм належить тримати обрешітку, профнастил чи інший вид покриття, сніговий покрив.
З'єднання виявить власні можливості тільки в разі перевищення навантаження. Тоді кроквяні ноги всього лише перемістяться і займуть нове положення, а система залишиться без пошкоджень.
Будь-яка схема односкатного даху нам наочно зображує наявність як мінімум двох сполучних вузлів. Розділимо їх умовно на верхні і нижні. У спорудженні кроквяних дахів діє правило: якщо один з вузлів закріплений жорстко, то у другого має бути більше можливостей для пересування.
Проектуючи і спрощуючи технологічний принцип, можна сказати: якщо кріплення у верхніх вузлах односкатного даху виконані жорстко, то нижні сполуки повинні бути більш вільні, щоб забезпечити можливість зміщення при перевищенні тиску. І навпаки: якщо нижнє кріплення практично нерухоме, то вгорі стропилину потрібно забезпечити якимось резервом для пересування і повороту.
Докладно про вузли односкатного даху
Після знайомства з теоретичною стороною питання кріплення стропілин односкатного даху можна приступати до практичних досліджень затребуваних вузлових схем. Зазначимо, що більшість проектів систем з єдиним скатом розрахована на встановлення стропілин, що формують звіси за рахунок власної довжини. Однак при перекритті великих прольотів буває, що не вистачає нормативних розмірів пиломатеріалу. У цих випадках до стропілів пришиваються кобилки, що створюють звіс. Встановлюються вони збоку до встановленої ноги і на принцип формування вузла взагалі не впливають.
Другою причиною використання кобилок у формуванні звісів є занадто важка стропілина, яку дуже складно піднімати і встановлювати. Третя передумова криється в особливостях вузлових кріплень: якщо нижня п'ята встановлюється на повзун з відторцьованим краєм.
№ 1: Опора вгорі і шарнірно-рухливий низ
Схему з жорстко закріпленим верхом і відносно рухомим низом застосовують у пристрої дахів над прибудовами, в спорудженні об'єктів з крутим дахом і значною різницею між висотою опорних стінок.
Простіше кажучи, там, де верхній край стропилини впирається в дерев'яну балку, прогін або стіну основної будівлі і простору для руху їй не залишено. Нижній вузол у таких ситуаціях розраховується на повзун, що дозволяє злегка зміститися.
Алгоритм класичного варіанту з опиранням верху на прогін:
- Встановлюємо опори прогонної рами. На обв'язку каркасної споруди з протилежних сторін встановлюємо опори, зшиті з трьох відрізків дошки 25 100. Середній відрізок повинен бути на 75мм коротшим крайніх, щоб сформувалася своєрідна виїмка.
- Споруджуємо прогінну раму. У виїмку укладаємо дошку 25 150 необхідної довжини.
- До торця майбутнього даху прикладаємо дошку 25 плечей 100 довільної довжини, але більше діагоналі, проведеної від вершини прогінної рами до обв'язки, приблизно на 30см. Відзначаємо вертикальну лінію верхнього запилу, окресливши прилеглу межу прогону. Відзначаємо лінію нижнього запилу і вертикаль для торцівки краю стропілини.
- Викрадаємо стропіліну згідно з відмітками, приміряємо її за фактом, при необхідності коригуємо запили.
- Згідно з виготовленим шаблоном викрадаємо і монтуємо кроквяні ноги.
Тип кріпака вибираємо, виходячи з передбачуваного навантаження. Гору зручніше зафіксувати куточками, низ - куточками, закрутивши в них не більше трьох саморізів, або ковзними опорами. При необхідності нижній вузол можна стабілізувати - пришити до кроквяної ноги знизу опорний брусок.
Вузол з "єднання з прогоном може бути дещо інакшим: стропіліна вкладається на балку за допомогою врубки. Тут паз вибирається строго за розміром матеріалу. Але якщо необхідно підвищити ступінь свободи, горизонтальна стінка врубки скашується під незначним кутом, а нижній вузол оснащується пришивною планкою.
