Как соединить два стропила

Как выполнить сращивание стропил по длине: разбор вариантов и технологических правил

Нередко в ходе строительства каркасов для крыш сложной конфигурации возникает потребность в использовании элементов нестандартного размера. К характерным примерам относятся вальмовые и полувальмовые конструкции, диагональные ребра которых существенно длиннее, чем рядовые стропильные ноги.

Подобные ситуации возникают при сооружении систем с ендовами. Чтобы созданные соединения не стали причиной ослабления конструкций, надо знать, как производится сращивание стропил по длине, каким способом обеспечивается их прочность.

Содержание

Специфика удлинения стропильных ног

Сращивание стропильных ног позволяет унифицировать пиломатериал, приобретаемый для возведения крыши. Знание тонкостей процесса предоставляет возможность практически полностью построить стропильный каркас из бруска или доски одного сечения. Устройство системы из материалов одного размера выгодно отражается на итоговой сумме расходов.

К тому же доску и брусок увеличенной длины, как правило, производят с сечением бóльшим, чем у материала стандартных размеров. Вместе с сечением возрастает и стоимость. Такой запас прочности при устройстве вальмовых и ендовых ребер чаще всего не нужен. Зато при грамотном выполнении сращивания стропил элементам системы сообщается достаточная жесткость и надежность при наименьших затратах.

Без знания технологических нюансов сделать действительно жесткие на изгиб соединения пиломатериалов достаточно сложно. Узлы сопряжения стропилин относятся к категории пластичных шарниров, обладающих лишь одной степенью свободы – способностью поворачиваться в соединительном узле при приложении вертикальной и сжимающей по длине нагрузки.

Для того чтобы обеспечить равномерную жесткость при приложении изгибающей силы по всей протяженности элемента, сопряжение двух частей стропильной ноги располагают в местах с наименьшим изгибающим моментом. На эпюрах, демонстрирующих величину момента изгиба, они хорошо видны. Это точки пересечения кривой с продольной осью стропилины, в которых изгибающий момент приближается к нулевым значениям.

Учтем, что при строительстве стропильного каркаса требуется обеспечить равную по всей протяженности элемента сопротивляемость изгибу, а не одинаковые возможности прогибаться. Поэтому места сопряжения устраивают рядом с опорами.

В качестве опоры принимается как установленная в пролет промежуточная стойка, так и непосредственно мауэрлат или шпренгельная ферма. Коньковый прогон можно также оценивать, как возможную опору, но участки состыковки стропильных ног лучше располагать ниже по скату, т.е. там, где на систему возлагается минимальная нагрузка.

Варианты сращивания стропилин

Кроме точного определения места для сопряжения двух частей элемента системы нужно знать, как правильно удлиняются стропила. Способ формирования соединения зависит от выбранного для строительства пиломатериала:

• Брусья или бревно. Наращиваются косым прирубом, сформированным в зоне соединения. Для усиления и для предотвращения поворота прирубленные под углом края обоих частей стропилины скрепляются болтом.
• Сшитые попарно доски. Сращиваются с расположением линий состыковки вразбежку. Соединение двух наложенных друг на дружку частей производится гвоздями.
• Одинарная доска. В приоритете сращивание лобовым упором – путем состыковки торцованных частей стропильной ноги с наложением одной или пары деревянных или металлических накладок. Реже из-за недостаточной толщины материала используется косой прируб с креплением металлическими хомутами или традиционным гвоздевым боем.

Рассмотрим детально указанные методы, чтобы углубленно разобраться в процессе наращивания длины стропил.

Вариант 1: Метод косого прируба

Способ предполагает формирование двух наклонных врубок или запилов, устроенных со стороны сопряжения частей стропильной ноги. Подлежащие состыковке плоскости врубок должны безукоризненно совмещаться без малейших зазоров, независимо от их размеров. В зоне соединения должна быть исключена вероятность деформации.

Запрещено заполнение щелей и неплотностей клиньями из древесины, фанерными или металлическими пластинами. Подогнать и скорректировать огрехи не получится. Лучше заранее точно вымерить и вычертить линии врубок, согласно следующим стандартам:

• Глубина определяется формулой 0,15 × h, где h обозначает высоту бруса. Это величина участка, перпендикулярного продольной оси бруса.
• Интервал, в пределах которого расположены наклонные участки врубки, определяется формулой 2 × h.

Место для размещения участка состыковки находят по действующей для всех типов стропильных каркасов формуле 0,15 × L, в которой величина L отображает размер перекрываемого стропилом пролета. Расстояние откладывается от центра опоры.

Детали из бруса при выполнении косого прируба дополнительно крепятся проходящим через центр соединения болтом. Отверстие для его установки высверливается заранее, Ø его равен Ø стержня крепежа. Чтобы древесина в месте установки крепления не сминалась, под гайки укладываются широкие металлические шайбы.

Если с применением косого прируба соединяют доску, то дополнительная фиксация производится с применением хомутов или гвоздей.

Вариант 2: Сплачивание досок

В случае использования технологии сплачивания центр соединяемого участка располагается прямо над опорой. Линии состыковки торцованных досок располагаются с обеих сторон от центра опоры на расчетном расстоянии, равном 0,21 × L, где L обозначает длину перекрываемого пролета. Фиксацию проводят гвоздями, устанавливаемыми в шахматном порядке.

Люфт и зазоры также недопустимы, но их проще избежать, проведя аккуратную торцовку доски. Этот способ гораздо проще предыдущего метода в исполнении, но чтобы попусту не расходовать метизы и не ослаблять лишними отверстиями древесину, следует с точностью рассчитать число точек устанавливаемого крепежа.

Гвозди с сечением ножки до 6 мм устанавливаются без предварительного высверливания соответствующих отверстий. Под крепеж размером больше указанного сверлить нужно, чтобы при соединении не расколоть вдоль волокон доску. Исключением являются метизы с крестообразным сечением, которые независимо от размера в деревянные детали можно просто забивать.

Для обеспечения достаточной прочности в зоне сплачивания нужно соблюдать следующие условия:

• Крепеж ставят через каждые 50 см вдоль обоих краев сращиваемых досок.
• Вдоль торцевых соединений гвозди ставят с шагом 15 × d, где d это диаметр гвоздя.
• Для сплачивания доски в месте сопряжения подходят гладкие круглые, винтовые и резьбовые гвозди. Однако резьбовые и винтовые варианты в приоритете, потому что у них прочность на выдергивание значительно выше.

Отметим, что соединение стропилин сплачиванием приемлемо в случае устройства элемента из двух сшитых досок. В результате оба стыка перекрываются цельным участком пиломатериала. К плюсам способа отнесем внушительную для частного строительства величину перекрываемого пролета. Подобным образом можно наращивать стропильные ноги, если расстояние от вершины до нижней опоры достигает 6,5 м.

Вариант 3: Лобовой упор

Способ лобового наращивания стропил заключается в торцевой состыковке соединяемых частей стропильной ноги с фиксацией участка гвоздями, нагелями или болтами через установленные по обеим боковым плоскостям накладки.

Для исключения люфта и деформации наращенной стропильной ноги необходимо придерживаться следующих правил:

• Подлежащие состыковки края доски должны быть безупречно отторцованы. Зазоры любого размера по линии соединения необходимо исключить.
• Длина накладок определяется формулой l = 3 × h, т.е. они обязаны быть не меньше, чем три ширины доски. Обычно длину вычисляют и подбирают, исходя из числа гвоздей, формула дана для выяснения минимальной длины.
• Накладки выполняются из материала, толщина которого не менее 1/3 аналогичного размера основной доски.

Гвозди в накладки забивают в два параллельных ряда с шахматным «разбросом» крепежных точек. Чтобы тонкую по отношению к основному пиломатериалу накладку не повредить, количество точек крепления рассчитывается с ориентиром на сопротивление гвоздей поперечной силе, действующей на ножки метиз.

Когда стык частей стропилины расположен прямо над опорой, в расчетах гвоздевого боя для фиксации накладок нет необходимости. Правда, в этом случае состыкованная нога станет работать как две отдельные балки и на прогиб, и на сжатие, т.е. по нормальной схеме придется рассчитывать несущую способность для каждой из составляющих частей.

Если в качестве крепежа используются стальные стержневые болты или стержни без резьбы, нагели, при состыковке толстой доски или бруса, то угроза деформации будет полностью исключена. По сути, даже на некоторые зазоры в состыковке торцов можно не обращать внимания, хотя подобных огрехов все же лучше избегать.

При применении шурупов или винтов предварительно высверливают отверстия под их установку, Ø отверстий на 2- 3 мм меньше аналогичного размера ножки крепежа.

При производстве лобовых соединений стропилин необходимо четко соблюдать расчетный шаг установки, численность и диаметр крепежных элементов. При сокращении расстояний между точками фиксации может произойти расщепление древесины. Если отверстия под крепеж будут больше положенных размеров, стропилина деформируется, а если меньше – расколются пиломатериалы в период установки крепежа.

Удлинение составными стропилинами

Для соединения и увеличения длины стропила есть еще весьма интересный способ: наращивание с помощью двух досок. Их пришивают к боковым плоскостям удлиняемого одинарного элемента. Между наращенными деталями остается просвет, равный ширине верхней доски.

Просвет заполняют обрезками равной толщины, установленными с интервалом не более 7 × h, где h это толщина удлиняемой доски. Длина вкладываемых в просвет дистанционных брусков не менее 2 × h.

Удлинение с применением двух наращиваемых досок подходит для следующих ситуаций:

• Устройство наслонной системы по двум боковым прогонам, которые служат опорой для расположения участка состыковки основной доски с присоединяемыми элементами.
• Установка диагональной стропилины, определяющей наклонное ребро вальмовых и полувальмовых конструкций.
• Строительство ломаных крыш. В качестве опоры под соединение используется обвязка нижнего яруса стропилин.

Расчет крепежа, фиксация дистанционных брусков и соединение досок производится по аналогии с вышеописанными способами. Для изготовления дистанционных брусков подойдут обрезки основного пиломатериала. В результате установки этих вкладышей ощутимо возрастает прочность сборной стропилины. Несмотря на существенную экономию материала, работает она как цельная балка.

Видео о способах наращивания стропилин

Демонстрация основных приемов сращивания конструктивных элементов стропильной системы:

Ролик с пошагово изложенным процессом соединения частей стропила:

Видео-пример одного из способов соединения пиломатериалов:

Соблюдение технологических предписаний, согласно которым производится сращивание стропилин по длине, гарантирует беспроблемную работу конструкции. Способы удлинения позволяют снижать расходы на строительство крыш. Следует не забывать о предварительных расчетах и о подготовке к выполнению соединений, чтобы результат усилий стал идеальным.

Источник

Сращивание стропил по длине — виды соединений для монтажа

Стропильные ноги отвечают за целостность крыши, поэтому качество материала и его стойкость к нагрузкам и сопротивление на изгиб – важные показатели при монтаже крыш. Сращивание стропил по длине не должно повлиять на прочность сооружения. Разберемся, как это сделать правильно, рассмотрим виды древесины, из которых изготавливаются стропила, и покажем, как произвести расчет их длины.

Стропильная система

Виды древесины для кровли

Для стропильного монтажа, в зависимости от назначения объекта применяют следующие виды пиломатериала:

1. Брус чистообрезной, двухкантный и четырёхкантный.
2. Доску обрезную.

Древесина хвойных пород, например, лиственница и сосна, чаще всего применяется в обустройстве стропильной системы. Она имеет достаточную прочность, хорошо поддаётся обработке и противостоит гниению. Перед укладкой на крышу материал обрабатывают специальной пропиткой.

Стандартная доска имеет длину 6 метров, брус – 3 метра.

Дефекты, влияющие на качество пиломатериала:

• Сучки– техническими условиями регламентируется количество сучков в доске, не влияющее на прочность конструкции.
• Обзол– для стропильных конструкций его полностью срезают.
• Трещины– возникают от неправильной сушки или растрескивания на морозе. Такой материал непригоден для монтажа крыш.
• Гниль и грибок– от неправильного хранения во влажных условиях – отбраковывается.

Доска обрезная должна быть без дефектов

Выбрав правильный пиломатериал, приступают к замерам и сращиванию стропил.

Расчёт размеров стропил по длине и сечению для правильного выбора пиломатериала

Стропильная система на проектной стадии рассматривает варианты пиломатериалов и схему их расположения в стропильной конструкции. От правильных расчётов зависит дальнейшие работы по укладке изоляции, утепления и кровли. Также немалую роль играют устойчивость к нагрузкам при эксплуатации объекта, сопротивление атмосферным изменениям и тектоническому влиянию. Поэтому к расчётам и выбору качественных пиломатериалов подходят очень ответственно.

Для вычисления требуемой длины стропила, определяют угол наклона ската кровли и рассчитывают высоту крыши. Небольшие размеры дома позволят применить цельные доски и брус для создания стропильной конструкции. При более широком скосе в большом сооружении длины пиломатериала может не хватить. Тогда применяют сращивание двух частей древесины, чтобы сделать стропильную ногу соответствующих размеров с небольшим запасом.

Расчетная формула вычисления длины стропил

Размер пролёта между коньком дома и верхней частью стены соответствует длине стропилины. Сечение балки определяют на основе размера нагрузок и расстояния между двумя соседними стропильными ногами.

Нагрузку на элементы создаёт вес кровли, например, из керамической черепицы или асбоцементного шифера. Такие материалы требуют увеличенного сечения бруса.

• Длина бруса – 6 метров.
• Сечение торца – 10Х20 см.
• Расстояние между соседними брусьями — 140 сантиметров.

Схема стропильной конструкции

По периметру стены укладывается мауэрлат – брус, который принимает на себя часть несущей функции, равномерно распределяя на несущие стены. На него будут поставлены основания всех элементов конструкции.

Поперёк здания укладывают прогоны, такие же прогоны будут служить опорой для стропильных ног в середине сооружения.

Поднимают, заранее смонтированные на земле, фермы, которые будут держать конёк и крепят к мауэрлату.

Ставят опоры для конька, укладывают конёк и крепят к нему диагональные, промежуточные стропила.

Укрепляют конструкцию с помощью подкосов, подпорок и ригелей.

Стойки под стропила

На конструкцию укладывают стропила, учитывая проектное расстояние между отдельными балками. Торцы ног упирают в мауэрлат, а верх запиливают и соединяют металлическим крепежом на скошенных углах. На готовое основание укладывают гидроизоляцию, утеплитель и кровлю.

Правильное расположение и способы соединения бруса гарантирует устойчивость при укладке утеплителя и кровли. Дальнейшая эксплуатация объекта во многом зависит от точного проектирования и правильно подобранных пиломатериалов.

Сращенные стропила предпочтительнее закладывать при монтаже крутых скатов крыши, где атмосферные нагрузки в разы ниже, чем на плоских скатах. Плоские скаты зимой нагружаются под действием снега, что давит на пиломатериал под кровлей.

Конструктивные особенности сращивания стропильных ног

Стропильная нога – это расстояние от верхнего уровня стены объекта до конька крыши. Если предусмотрены свисающие стропила, то длину доски или бруса следует увеличить до заданной длины.

Таблица длины и толщины стропильных ног

Соединяя обрезки тёса, добиваются необходимого размера стропильных ног. При этом учитывается, что узел соединения ведёт себя, как изгибающийся шарнир, поэтому стык следует располагать на участке, где не будет напряжения на изгиб. Расчётное расположение стыка возле подпорки, перекладины или другого элемента, снимающего нагрузку. Брус должен иметь достаточный запас жёсткости по всей длине.

Между мауэрлатом и коньком делают дополнительную опору. Расстояние соединения от опоры равно 1/6 длины всей доски. Придерживаясь заданных параметров, обеспечивают равномерную жёсткость на опорах.

Вальмовые и полувальмовые крыши с диагональным расположением стропил, монтируются из более длинного и прочного бруса, служащего опорой коротким нарожникам. Сращивать нарожники нельзя, только цельный брус.

Наращивание стропил по длине осуществляют несколькими способами, которые применяют, учитывая особенности строительства и потребность в сопротивлении нагрузкам.

• Прямая стыковка – на коротких скатах;
• Косым прирубом – для бруса;
• Внахлёст – подходит для доски;
• Двойное сращивание – только доска.

Сращивание косым прирубом

Для работ применяют стусло, обеспечивающее точность среза по заданному углу.

Прямая стыковка

Метод позволяет наращивать элемент какой угодно длины, с помощью разных накладок. Детали накладок можно извлечь из разобранной опалубки, обрезки пиломатериалов или остатков уложенных стропилин. Разрешается выбирать в качестве накладки доску или трёхслойную фанеру.

Прямая стыковка

• Стык отрезают строго под прямым углом, чтобы обеспечить максимально ровную стыковку и не допустить прогиба при полной нагрузке на соединительный узел;
• Обрезки доски служат накладками, которые закрепляют на брусе с помощью шпилек.
• Заранее готовят ровную площадку достаточной длины. Брус или доску располагают на ровной поверхности, подкладывая под неё бруски, высотой сантиметров 30, чтобы при обрезке дисковой пилой не касаться земли;
• Выбирают накладки. Для накладок используют обрезанные доски или трёхслойную фанеру, после снятия опалубки. Длина накладки рассчитывается в четырёхкратном размере ширины доски. А если крышу планируют утеплять минеральной ватой или она будет с небольшим уклоном, то нагрузки на конструкцию увеличатся, а длину накладок следует также делать длиннее;
• Обрезанную часть стыкуют со второй половиной, плотно прижимают и обкладывают соединительными накладками. Доски обычно слегка различаются по толщине, поэтому в процессе подготовки, края слегка запиливают или зашлифовывают.

Стыковка и соединение досок с накладками

Важно! При обрезке доска не должна расслоиться или разломаться, срез делают ровный, без зазубрин или заусенцев.

• Всю конструкцию обжимают струбцинами и вбивают шпильки, закручивая гайки до врезания в дерево. Гвозди применять не рекомендуют, по причине растрескивания древесины и ослабления упорных свойств в готовом элементе. Шпильки берут не менее 8 мм, меньший размер недостаточно укрепит стыки, а больший раздвинет слои;
• Шайбы рекомендуется брать широкие и утапливать из в древесину;
• Количество крепежа не должно сильно утяжелять элемент, иначе придётся заказывать перерасчёт проекта;
• Фанеру допустимо дополнительно приклеить на доску и обжать струбцинами до полного высыхания клея.

Косой прируб

Брус большого сечения плохо поддаётся прямой стыковке, поэтому соединение бруса между собой по длине производят методом косого прируба. Название технологии происходит от вида подрезки концов бруса.

Правила сращивания косым прирубом

Этапы косого прируба:

• Отмеряют расстояние, на котором будет выполнен прируб. Это необходимо, чтобы готовые элементы максимально совпадали без малейшего зазора. Отмечают карандашом место спила на обеих торцах брусов;
• Концы подрезают под определённым углом, с применением стусла, чтобы углы максимально совпали по срезу, обычно это угол в 45°;
• Скошенные концы, стыкуют, добиваясь максимального совпадения плоскостей. Закрепляют струбциной;
• Просверливают сквозное отверстие, на один миллиметр меньше шпильки или самореза, чтобы он входил с трудом, не раздвигая волокна древесины. Это условие позволит избежать люфта при укладке и последующих эксплуатационных нагрузках;
• Прируб стягивают саморезами или шпильками и шайбами достаточной ширины, чтобы впоследствии они не заглубились в древесину и не привели к ослаблению конструкции. Под них рекомендуют подкладывать кольцо.

Внахлёст

Метод подойдёт, если встал вопрос: как срастить две доски. Жёсткое соединение конструкции делает её востребованной на многих строительных операциях. Способ довольно простой – две доски укладывают одну на другую внахлёст.

Сращивание внахлест

Итоговая единица имеет длину, которая подходит к сооружению. Небольшой лишний край просто отпиливают.

• Вначале их укладывают на подставки из брусьев или обрезков;
• Торцы выравнивают циркулярной пилой (операция необязательна);
• Соединяют и подгоняют доски по длине нахлёста и ширине, располагая их строго параллельно друг к другу;
• Длина нахлёста обязательно должна равняться одному метру, так обеспечивается прочность на изгиб и сопротивление нагрузкам, при последующей эксплуатации объекта;
• Суммарная длина двух досок равняется длине стропильной ноги, плюс нахлёст с двух сторон;
• Тесины соединяют саморезами или шпильками, располагая их в шахматном порядке по длине и ширине.

Тёс для сращивания стропил по длине должен быть ровный и одинаковый по ширине и толщине. Небольшое расхождение ширины сравнивают с помощью рубанка. Из подобных сплочённых досок получаются довольно крепкие элементы основания крыши.

Преимущества подобной стыковки в простоте операций, её можно сделать даже непрофессионалу на домашней стройке.

Двойное сращивание

Есть ещё довольно интересный метод удлинения – составные стропилины. Его выполняют, используя доски и короткие обрезки досок. Преимуществом такого метода является практически безотходное строительство, когда в дело идут самые короткие элементы.

Способ двойного сращивания

• Замеряют доску, которую требуется удлинить;
• Отмеряют две другие доски с учётом нахлёста;
• Обкладывают двумя досками первую с двух сторон, оставляя нахлёст не менее одного метра и скрепляют стандартным крепежом;
• Между досками остаётся пространство, размером с толщину одинарной части. Его закладывают короткими обрезками, оставляя между ними расстояние сантиметров по 50-60;
• Каждый обрезок фиксируют крепежом в шахматном порядке, следя за нормативами по употреблению металлических частей.
• Готовую стропилину ставят на мауэрлат двойной стороной, чтобы середина двойной сцепки ложилась на подстропильную ногу.

Двойные срощенные стропильные ноги применяют для обустройства вальмовых и ломаных крыш, сложных конструкций. Парное основание добавляет прочности и стабильной устойчивости в сравнении с обычной доской. Сопротивление на изгиб также достаточно высокое.

Соединение бревна и бруса в длину

Сращивание бруса и бревна по длине имеет глубокие корни в дедовских методах, когда ещё строили только бревенчатые срубы. Наши предки знали, как удлинить стропила по длине правильно. Об этом свидетельствуют старинные деревянные постройки, сохранившиеся до наших лет.

Этапы соединения брёвен:

• Отесать края брёвен, чтобы они плотно прилегали друг к другу;
• В торцах засверлить отверстие для штыря;
• Размер дыры должен быть на 1-2 мм меньше вставки, чтобы штырь плотно стал на место, не расщепив край;
• Вставить штырь и плотно соединить бревна.

Соединение брёвен и бруса прямым замком:

1. Вытесать пазы в конце сращиваемого бруса;
2. Вытесать соответствующий размер в другом;
3. Соединить пазы и закрепить их шпильками или хомутами.

Соединение брусьев между собой

Также сплачивают косым замком и клином.

Каждое соединение очень прочно и может использоваться в стропильных ногах. Подгонка должна быть точной. Заполнение щелей и сколов щепой или другим материалом приведёт к снижению стойкости бруса. Он станет непригодным для укладки стропил. Для чёткого результата заранее вымеряют и отчерчивают места пропилов.

Сращивание стропил даёт серьёзную экономию строительной древесины. На строительной площадке останется минимум древесных отходов.

Для сращивания стропильных ног существует несколько практичных вариантов, каждый из которых можно применить во время строительства дома:

• Для доски: внахлест или метод двойного сращивания;
• Для сруба: прямая стыковка или косой прируб.

При монтаже стропильной системы важно помнить, что соединение крепежом не должно утяжелять элементы настолько, чтобы стать проблемным для общего веса конструкции под кровлю.

Правильная сплотка даёт такую же выносливость нагрузок, как цельный брус.

Источник