Способы соединения стропил по длине

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

Основные способы сращивания стропил по длине

Если дело касается проектирования сложной по строению двухскатной крыши, то тут не обойтись без упоминания необходимости использовать нетипичные по размеру элементы для каркаса. К таким относятся, например, вальмовые и полувальмовые виды крыш, у которых рёбра по диагонали более вытянутые, что может не соответствовать длине обычных стропил. Такое чаще всего случается при сооружении ендовых рёбер. Для того чтобы обеспечить прочность всей конструкции, важно разобраться в том, какое сращение стропил по длине является оптимальным и как оно правильно выполняется.

Почему нужно сращивать стропила

Есть несколько основных доводов в пользу необходимости данного процесса:

• Длины пиломатериалов недостаточно для строительства крыш. Максимальная длина доски составляет всего 6 метров, этого слишком мало, чтобы соорудить крышу даже для типовых построек.
• Путем удлинения стропил можно уменьшить вес пиломатериалов. С увеличением длины доски увеличивается и её толщина, что не всегда безопасно и удобно при монтаже, но если срастить стропильные ноги для увеличения их длины, то можно добиться большей пропорциональности и прочности сооружения.
• Экономия средств на пиломатериалы. Две соединённые доски 200 на 50 миллиметров обойдутся дешевле двух брусков 200 на 100.

Именно поэтому знание всех нюансов процесса позволяет использовать более лёгкие материалы с одним поперечным сечением, что в итоге значительно влияет на конечные расходы.

Требования строительных норм и правил к сращиванию стропил

Существуют определённые строительные правила, применяемые при выборе крепления досок, места их монтажа и длины накладок. И согласно этому, для создания более прочного узла сращивания стропил рекомендуется использовать металлические шпильки вместо гвоздей. Основные требования:

1. Диаметр шпилек должен составлять около 8 миллиметров. Такое крепление будет достаточно прочным. Для определения диаметра шпильки нужно умножить толщину балки на 0,25. Однако, такой расчёт относителен, поскольку не учитывает конкретные нагрузки. В соединениях из металла диаметр шпилек измеряется с учётом усилия растяжения, потому что при стягивании металлические конструкции плотно прижаты друг к другу, а удерживаться могут только при помощи силы трения. В случае с деревянными поверхностями шпилька действует за счёт получающегося изгиба, поскольку некоторые из досок конструкции не получится стянуть между собой максимально.
2. Длина нахлёста досок всегда должна быть в четыре раза больше ширины досок. Решение о точном значении длины принимается с учётом множества факторов: состояние пиломатериалов, угол наклона балок, вес кровли, погодные условия конкретной местности.
3. Ряды крепления должны быть на расстоянии около семи диаметров шпилек, а от края доски – на расстоянии около трёх диаметров. При практическом использовании эти показатели желательно увеличивать, но получение точного значения зависит от ширины балки.

Важно! Запрещается сокращать расстояние между креплениями за счет увеличения расстояния от края доски.

1. Определение количества шпилек. Есть множество формул, но они не используются на практике. Специалисты устанавливают ряды креплений в шахматном порядке по два ряда, учитывая расстояние между шпильками.

Также немаловажным моментом всего процесса является выбор места, где делать сращивание стропил. Такой участок должен иметь нулевой изгибающий момент.

Обратите внимание! Наращиванием стропильной ноги является увеличение сечения элементов, а сращиванием – увеличение длины.

Место, где выполняется сращивание, должно находиться на расстоянии от опоры, составляющем около 15 процентов от длины стропил. В таком случае изгиб минимален, нагрузка меньше и элемент меньше подвержен деформации. А в качестве опоры можно использовать такие элементы:

• мауэрлат – брус, располагаемый на вершине стены;
• прогон конька — опора, при которой стропильные ноги упираются прямо в прогон;
• стойка или подкос – элементы, которые и так используются для поддержания наиболее вытянутых балок.

При надлежащем следовании вышеуказанным моментам можно, независимо от способа сращивания, установить оптимальный и безопасный вариант стропильной системы.

Расчёт длины и сечения стропил, подготовка материала

Прежде чем приступить к соединению стропил между собой, нужно определиться с длиной материалов.

Точность необходимых расчётов влияет на все последующие этапы в сооружении и обустройстве крыши: укладке изоляции, утеплении и монтаже кровли. Поэтому к данному этапу следует относиться с особой серьёзностью.

Определение длины

Важно! В первую очередь рассчитывается угол наклона ската кровли, измеряют высоту самой крыши, учитывая ширину постройки. Затем определяют длину козырька.

Это то, как можно вручную рассчитать длину стропил на стадии проектирования всей конструкции крыши. При расчётах используется обыкновенная теорема Пифагора, известная всем ещё со школы. Таким образом, крыша представляет собой прямоугольный треугольник, а стропило – его гипотенузу. Для того чтобы рассчитать длину стропил для крыши, нужно разделить длину катета на косинус противолежащего угла.

Для ясности рассмотрим это на конкретном примере.

Допустим, имеется двухскатная крыша для дома с шириной 6 метров, наклон ската её кровли равен 45 градусам, а длина козырька примерно составляет 0,5 метров. Обозначим длину стропил буквой L и подставим все значения в формулу:

L = 6 / 2 / cos 45.

В итоге выходит примерно 4,24 метра.

К этому результату прибавляем длину козырька и получаем приблизительное значение – 4,74 метра.

Все вычисления можно производить и при помощи специальных программа, куда вводятся все данные и параметры, а система рассчитывает всё сама.

Определение сечения

Сечение балок определяется по расстоянию между двумя соседствующими стропильными ногами, а также по размеру нагрузок на элементы.

Усреднённые значения для определения сечения:

Источник