Опора стропил на балках перекрытия с выносом — особенности и методы

Как правильно опереть стропильную систему на балки перекрытия

Когда вы находитесь на этапе выбора структуры стропильной системы, ваш первый шаг будет заключаться в определении, каким образом будет передаваться нагрузка от крыши к основанию дома.

А как правильно установить стропила крыши на балки перекрытия, какие существуют технические решения и как выполнять такие узлы крепления – мы сейчас расскажем.

Особенности систем стропил

Но вначале, буквально несколько слов об особенностях стропильных систем – они ведь тоже бывают разные, и от этого напрямую зависит: как крепить стропила к балкам. Проектируя конструкцию, обычно выбирают самый подходящий в конкретном случае вариант. Имеются стропила:

1. висячие,
2. наслонные.

Первого типа сегменты берутся для возведения легких кровель довольно больших площадью. Опорой им будут стены здания. Система со вторым типом стропил – посложнее, в ней стропильные ноги опираются на добавочные точки.

• При сооружении стропил вся конструкция может базироваться на мауэрлате. Такой способ наиболее популярен и эффективен при сооружении крыши кирпичных и блочных жилищ.
• Если же вверху стен идет, к примеру, монолит – бетонная балка, или же стены здания выполняются из брусьев (бревна), крыша обычно опирается не в мауэрлат, а в горизонтальные балки перекрытия, что перекрывают коробку строения поперек.
• Кровельные конструкции с опорой в балки – простейшая вариация возведения мансардной, более легкой крыши. В проекте главное правильным образом рассчитывать толщину и балок перекрытия, и ног стропил, учитывая возможные нагрузки на всю конструкцию кровли. А при осуществлении монтажа нужно правильным образом выполнять опору стропил в балки перекрытий. Крыши с опорами системы стропил на перекрывающие балки (без участия мауэрлата) могут монтироваться при том условии, что стенки постройки будут в состоянии выдержать довольно масштабные нагрузки в точках приложения.

Стоит дополнительно отметить, что правильный выбор варианта монтажа стропил, а также максимальное соблюдение технологий зодчества будет оптимально гарантировать отсутствие риска повреждения для всех узлов креплений стропил к балкам в частности, кровли в целом.

Монтаж стропил на перекрытие

Выполнить крепление стропил можно несколькими способами:

Варианты крепления стропил

Ниже я подробней расскажу обо всех способах монтажа, а вы сможете подобрать подходящий вам вариант.

Новички зачастую называют брус, на который опираются стропила, стропильной балкой. В действительности же стропильная балка — это разновидность стропильной фермы, которая выполнена из металла или железобетона. Эти конструкции применяют для перекрытия больших зданий без несущих стен, к примеру, цехов или складов.

Стропильные балки позволяют перекрывать большие здания, не имеющие внутренних стен

При помощи крепежных элементов

Данный способ крепления наиболее простой и быстрый. Принцип его основан на том, что нога зарезается с торца под углом, равным углу наклона ската, что позволяет максимально увеличить площадь опирания стропильной ноги.

При этом для фиксации ноги используются специальные крепежные элементы, такие как:

• Зубчатые пластины, которые забиваются на участке стыка деталей. Пластины укладываются с двух сторон стыка. Надо сказать, что их можно использовать для соединения любых деталей стропильной системы;

Обеспечить надежный узел крепления можно при помощи зубчатых пластин

• Перфорированные пластины. Накладываются на место стыка деталей и притягивается шурупами или фиксируется гвоздями.

Использование крепежей позволяет значительно упростить и ускорить процесс строительства стропильной системы. Однако, крепежи плохо переносят распорную нагрузку.

Поэтому ноги обязательно нужно стягивать ригелями. Кроме того, дополнительно желательно использовать стойки, как на фото ниже.

Узел крепления с использованием зубчатых пластин необходимо усилить стойками

Врезка

Врезка позволяет обеспечить жесткое крепление ноги к основанию. Причем, такой метод может использоваться для установки стропил как на перекрытия, так и на мауэрлат.

Врубка обеспечивает жесткое крепление ног к основанию

Принцип врубки основан на выполнении в основании пазов, в которые упираются ноги. При этом торцы самих ног зарезаются под более острым углом, чем угол наклона ската, что обеспечивает еще более надежную фиксацию деталей.

Врезка может осуществляться одинарным и двойным зубом. Последний позволяет получить еще более надежное соединение.

Врезка двойным двойным зубом более надежная

Недостаток у данного способа соединения один – сложность его выполнения. Зато узел крепления способен выдерживать большие распорные нагрузки. Поэтому отлично подходит для висячих стропил.

При использовании врезки дополнительная фиксация осуществляется при помощи крепежных элементов, о которых я рассказал выше, или шпилькой, как на схеме выше.

Способ врезки типа зуб с шипом наиболее сложный

Зубом и шипом

Способ установки стропил зубом с шипом практически не отличается от обычной врезки. Единственное, в ноге дополнительно выполняется шип, который обеспечивает дополнительную ее фиксацию.

Шип не только увеличивает несущую способность узда крепления, но и предотвращает поперечное смещение ноги. Такой способ установки не нуждается в использовании дополнительных накладок. Фиксацию можно выполнить гвоздями или шурупами.

Так как данный способ монтажа является наиболее сложным, в последнее время он используется редко.

Накладка в виде бруска может быть применена двумя способами

Накладкой

Использование накладки, по сути, является тоже одной из вариаций врезки. Установка накладки позволяет не зарезать ногу под острым углом, а стыковать ее так же, как при использовании крепежных элементов. Вместо нее зарезается брусок, торец которого располагается ниже ноги.

При этом сама накладка крепится к ноге при помощи шпилек, болтов или хомутов. Иногда накладка используется для укрепления соединения врезкой. Таким образом увеличивается устойчивость узла к распорным нагрузкам.

Если крыша небольшая, к примеру, монтируется на гараж или беседку, соединить стропила с основанием можно даже болтами.

Если крыша небольшая, выполнить соединения можно болтами

Вот, собственно, и все наиболее распространенные способы крепления стропильных ног.

Жесткий способ

Крепление стропил на балки можно провести с использованием нескольких методов. Один из таких способов крепежа называется жестким. Такое крепление стропил к балке производится в следующей последовательности:

1. Вначале подготавливают балку. В ней необходимо вырезать выемку. Делать ее нужно с таким расчетом, чтобы глубина была не боле трети от толщины балки перекрытия. Также место крепления стропил должно быть не ближе двадцати сантиметров от края. В этом случае можно избежать скола балки.
2. Выемка делается в зависимости от используемого способа крепления стропил. Чаще всего используют два способа жесткого крепежа – это с одним или с двумя шипами. Если крыша дома имеет крутые скаты, то она будет испытывать меньшую снеговую нагрузку. В этом случае применяют способ крепления стропил с одним шипом. При меньшем угле наклона лучше использовать крепеж с двумя шипами. В этом случае стропила будут более надежно сцеплены с балками и смогут выдержать большие нагрузки.
3. Следующий шаг – это подготовка стропильных ног. В их нижней части нужно вырезать выступы, которые будут точно повторять выемки в балках перекрытия.
4. В обоих случаях, как с балкой, так и со стропилами, всю работу нужно проводить аккуратно. Нужно чтобы выступ совпал с выемкой. Чтобы облегчить эту задачу желательно заранее сделать шаблон.
5. Далее крепим стропила на свои места. Они устанавливаются в выемки. Но такое крепление стропил все равно не сможет выдержать нагрузки. Поэтому его усиливают гвоздями, вбитыми под углом. Кроме того, лучше использовать дополнительно металлические планки и уголки.

Есть еще одна рекомендация от специалистов по поводу крепления стропил к балкам перекрытия. Такие соединения нужно усиливать, обмотав кованой проволокой достаточного сечения. При этом она закрепляется на стене к заранее вмонтированным анкерам. В этом случае стропильная система крыши будет более прочной и долговечной.

Разновидности фиксации

Основные типы фиксации:

• Если крыша возводится над постройкой со стенами равной высоты, она относится к разряду наслонной.
• Если скат формируется стропильным треугольником, то применяется висячий тип стропильных ног.

В этом случае они фиксируются обычным способом, поскольку горизонтальной стороной они опираются на мауэрлат и площадь состыковки довольно значительна (без запила).

Если наслонные стропильные ноги устанавливаются под углом к опорным элементам фиксации, то площадь соприкосновения их с мауэрлатом слишком мала. С целью увеличения площади контакта и защиты от перемещений применяется способ фиксации с запилом.

Благодаря запилу верхнего или нижнего края стропильной ноги площадь опоры значительно увеличивается, и, как следствие, повышается устойчивость соединения. Запил может быть выполнен вертикально или горизонтально.

Рекомендации по укреплению узлов

В зависимости от того, как должны быть закреплены стропила, могут быть применены узлы креплений с различными степенями свободы:

• Крепление с одной степенью свободы означает, что стропилина только слегка поворачивается вокруг точки крепления.
• Крепление с двумя степенями свободы. Помимо поворота предусматривается еще и малое смещение в горизонтальном направлении.
• Узлы крепления с тремя степенями свободы – включают помимо поворота и горизонтального смещения еще и смещение в вертикальном направлении.

Несмотря на некоторую возможность перемещений, стропила остаются закрепленными довольно жестко. Они должны выдерживать выпадающую на них нагрузку.

Для построек всех типов соблюдается общая схема: если один из узлов стропила имеет жесткое крепление, то парный обладает некоторой степенью свободы. Так обеспечивается смещение, в случае повышения силы давления.

Используются следующие виды узловых схем:

• Жестко закрепленный верх и шарнирно-подвижный низ. Ее применяют при установке крыш над пристройками и на тех объектах, на которых разница в высоте опорных стенок значительна.
• Верх и низ шарнирно-неподвижны. Схема применяется на обособленных постройках, стены которых уже прошли усадку.

Верхний узел производится в форме треугольной врубки, нижний – с запилом, упирающимся в мауэрлат.

• Свободный верх и шарнирно-неподвижный низ. Схема применяются для стропил со свисающими краями и для пристроек.
• Оба узла подвижны. Применяют, если крепежные соединения обладают первой или второй степенью свободы.
• Жесткое крепление к наклонной обвязке. Применяется в каркасном строительстве. Может применяться для односкатных крыш, сооружаемых над бетонной или кирпичной постройкой. Считается наиболее простым и доступным.

Для того, чтобы определить какое количество деревянных балок и каких размеров потребуется для устройства перекрытия необходимо:

• замерить пролет, который они будут перекрывать;
• определиться со способами их закрепления на стенах (на какую глубину они будут заходить в стены);
• сделать расчет нагрузки, которая будет на них действовать при эксплуатации;
• с помощью таблиц или программы-калькулятора подобрать подходящие шаг и сечение.

Теперь рассмотрим, как это можно сделать.

Длина деревянных балок перекрытия

Необходимая длина балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать и запасом необходимым для заделывания их в стены. Длину пролета несложно замерить с помощью рулетки, а глубина заделывания в стены, во многом, зависит от их материала.

В домах со стенами из кирпича или блоков балки обычно заделываются в «гнезда» на глубину не менее 100 мм (доска) или 150 мм (брус). В деревянных домах их, как правило, укладываютс в специальные зарубки на глубину не меньше чем 70 мм.

При использовании специального металлического крепления (хомутов, уголков, кронштейнов) длина балок будет равна пролету — расстоянию между противоположными стенами, на которых они крепятся.

Иногда, при монтаже стропильных ног крыши непосредственно на деревянные балки, их выпускают наружу, за пределы стен на 30-50 см, формируя, таким образом, свес крыши.

Оптимальный пролет, которые могут перекрывать деревянные балки 2,5-4 м.

Максимальная длина балки из обрезной доски или бруса, то есть пролет, который она может перекрывать — 6 м. При большей длине пролета (6-12 м) необходимо использовать современные деревянные балки из клееного бруса или двутавровые, а также можно опирать их на промежуточные опоры (стены, колонны). Кроме этого для перекрытия пролетов, длиной более 6 м, вместо балок можно использовать деревянные фермы.

Определение нагрузки, действующей на перекрытие

Нагрузка, действующая на перекрытие по деревянным балкам состоит из нагрузки от собственного веса элементов перекрытия (балок, межбалочного заполнения, зашивки) и постоянной или временной эксплуатационной нагрузки (мебели, различных бытовых устройств, материалов, вес людей). Она, как правило, зависит от вида перекрытия и условий его эксплуатации.

Точный расчет таких нагрузок довольно громоздкий и выполняется специалистами при проектировании перекрытия, но при желании выполнить его самостоятельно, можно использовать упрощенный его вариант, приведенный ниже.

Для чердачного деревянного перекрытия, которое не используется для складирования вещей или материалов, с легкими утеплителем (минеральная вата или др.) и подшивкой постоянная нагрузка (от собственного веса — Рсобств.) обычно принимается в пределах 50 кг/м2.

Эксплуатационная нагрузка (Рэкспл.)для такого перекрытия (согласно СНиП 2.01.07-85) составит:

70х1,3 = 90 кг/м 2 , где 70 – нормативное значение нагрузки для такого вида чердака, кг/м2, 1,3 – коэффициент запаса.

Общая расчетная нагрузка, которая будет действовать на данное чердачное перекрытие составит:

Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кгм 2 . Округляя в большую сторону принимаем 150 кг/м 2 .

В случае, если в конструкции чердачного помещения будет использоваться более тяжелый утеплитель, материал для межбалочного заполнения или подшивка, а также если предполагается его использовать для хранения вещей или материалов, то есть оно будет интенсивно эксплуатироваться, то нормативное значение нагрузки следует увеличить до 150 кг/м2. В этом случае, общая нагрузка на перекрытие составит:

50+150х1,3 = 245 кг/м 2 , округляем до 250 кг/м 2 .

При использовании чердачного пространства для устройства мансарды, необходимо учесть вес полов, перегородок, мебели. В этом случае общую расчетную нагрузку необходимо увеличить до 300-350 кг/м 2 .

В связи с тем, что междуэтажное деревянное перекрытие, как правило, включает в свою конструкцию полы, а временная эксплуатационная нагрузка включает в себя вес большого количества предметов быта и максимальное присутствие людей, то оно должно быть рассчитано на общую нагрузку 350 — 400 кг/м 2 .

Сечение и шаг балок деревянного перекрытия

Зная необходимую длину балок деревянного перекрытия (L) и определив общую расчетную нагрузку можно определить необходимое их сечение (или диаметр) и шаг укладки, которые связаны между собой. Считается, что лучшим является прямоугольное сечение балки деревянного перекрытия, с соотношением высоты (h) и ширины (s) как 1,4:1. Ширина балок, при этом, может быть в пределах 40-200 мм, а высота 100-300 мм. Высоту балок часто выбирают такой, чтобы она соответствовала необходимой толщине утеплителя. При использовании в качестве балок бревен их диаметр может быть в пределах 11-30 см.

В зависимости от вида и сечения используемого материала, шаг балок деревянного перекрытия может быть от 30 см до 1,2 м, но чаще всего он выбирается в пределах 0,6-1,0 м.

Иногда его выбирают таким, чтобы он соответствовал размеру плит утеплителя, укладываемых в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка. Кроме этого, в каркасных зданиях, желательно, чтобы шаг укладки балок соответствовал шагу стоек каркаса — в этом случае будет обеспечена наибольшая жесткость и надежность конструкции.

Сделать расчет или проверку уже выбранных размеров деревянных балок перекрытия можно по справочным таблицам (некоторые приведены ниже) или используя онлайн калькулятор «расчет деревянных балок перекрытия», который легко найти в интернете, «забив» соответствующий запрос в поисковике. При этом необходимо учесть, что относительный их прогиб для чердачных перекрытий не должен быть более 1/250, а для междуэтажных – 1/350.

Таблица 1

Рекомендуемое сечение балок из бруса (s x h), в зависимости от шага их укладки и перекрываемого пролета, при общей расчетной нагрузке 350-400 кг/м 2 (междуэтажные перекрытия), мм:

Шаг,м Пролет,м	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0
0,6
1,0

Таблица 2

Рекомендуемое сечение балок перекрытия из досок и бруса при шаге 1 м, перекрываемом пролете 3-6,0 м и общей нагрузке от 150 до 300 кг/м 2 (чердачное или междуэтажное перекрытие), мм:

Нагрузка, кг/м 2 \ Пролет, м	3,0	4,0	5,0	6,0
150
200
250
300

Таблица 3

Рекомендуемый минимальный диаметр деревянных балок перекрытия из бревен (круглого сечения) при шаге 0,6-1 м, пролете 2-6 м и нагрузке 400 кг/м 2 , мм:

Шаг,м/Пролет,м	2	3	4	5	6
0,6	110	140	170	200	230
1,0	130	170	210	240	270

Таблица 4

Рекомендуемый шаг балок из досок сечением 50х160-200 мм для пролета 3-6 м

Подбирая сечение таким упрощенным способом, лучше подстраховаться и выбрать его с запасом или округлять значения в большую сторону.

Расчет деревянных балок междуэтажного перекрытия видео:

Принципы расчета балок и стропил

На этапе подготовки к строительству выполняется расчет стропил и балок перекрытия. При проектировании кровельного каркаса следует учитывать климатические особенности региона, в первую очередь – характерные снеговые и ветровые нагрузки. На основании табличных данный и требований СНиПа относительно допустимых величин прогиба, выполняется расчет сечений элементов стропильной системы – балок кровли, стропил, деталей ферм. В том числе требуется выполнить конструкционные вычисления для определения шага укладки балок. Расстояние между балками определяет шаг установки стропил.

Горизонтальные балки укладываются на стены или мауэрлат перпендикулярно длине здания. При проектировании следует учитывать, что балки с обеих сторон должны не менее чем на 40 см выходить за плоскость стены. Чтобы обеспечить необходимую точность, в первую очередь монтируются крайние балки, а затем их концы попарно соединяются натянутыми шнурами, относительно которых укладываются остальные балки. Ближе к концам в балках выполняются специальные пазы для надежного крепления стропил.

Расчёт

Для расчёта стропил можно использовать калькулятор расчёта стропильной системы с приподнятой затяжкой. При использовании калькулятора необходимо высоту установки затяжки задать ‘0’, и убедиться, что используется наложение балок. Остальные параметры задаются в соответствии с характеристиками рассчитываемой стропильной системы. Калькулятор позволяет подобрать сечение досок для стропил, шаг стропил и вычисляет потребное количество гвоздей для соединения балок перекрытия со стропилами.

Для расчёта балок перекрытия в простейшем случае — неэксплуатируемый чердак и отсутствие промежуточных несущих стен — можно использовать этот же калькулятор. Однако при наличии промежуточных несущих стен и/или использовании чердачного помещения для каких-либо нужд расчёт балок перекрытия необходимо выполнять отдельно, например, с помощью калькулятора расчёта перекрытия с деревянным каркасом. При этом расчёт производится для наибольшего погона, а шаг балок указывается равным шагу стропил.

Узел 9. Фронтонный вынос двутавровыми балками

Решение подходит, когда архитектурным решением предусматривается устройство широкой лобовой доски. Вариацией такого решения может быть замена лобовой доски на двутавровую балку.

1. Фронтон (каркас/брус/блоки/кирпич)
2. Деревянные двутавровые балки (стропила)
3. Деревянные двутавровые балки (выносы)
4. Уголок конструкционный
5. Лобовая доска
6. Блок-балки
7. Вставки (доска/фанера)

Расчёт установки стропил

При расчёте стропильной системы делается упор на надёжность и прочностные характеристики конструкции. Необходимо выбрать правильный шаг между балками. Параметр рассчитывают по расстоянию между опорными точками и сечению брусков, а также схеме изготовления кровли.

Таблица расчётов

Расстояние между стропилами (см)	Длина стропил (см)
300	350	400	450	500	550	600
60	4×15	5×15	5×15	5×20	5×20
90	5×15	5×20	7,5×17,5	7,5×17,5
110	7,5×12,5	7,5×17,5	7,5×17,5	10×20
140	7,5×17,5	10×20	10×20
175	10×15	10×20	10×20	10×25	10×25
215	10×15	10×20	10×20	10×25	10×25

Особенности возведения стропильной системы при каркасном строительстве

Стропила при строительстве легких каркасных конструкций можно прикрепить без мауэрлата прямо к балкам перекрытия. Пошаговая инструкция для проведения этих работ выглядит следующим образом:

1. На момент начала работы со стропильной системой у вас должны быть возведены стены и черновой потолок. Установите на время работ дополнительные подпорки.
2. Соедините потолочные балки и верхнюю обвязку. Закрепите их.
3. Установите стропила. Для усиления их блока можно использовать двойные вертикальные стойки.
4. С помощью стоек проведите подвязку стропильных ног к стенам. После этой части работы можно приступать к обрешетке и установке кровли.

Лучше всего до начала строительства просмотреть видео по возведению стропильной системы на каркасных домах без мауэрлата. Оно поможет вам понять, как провести работы так, чтобы стропила смогли выдержать даже самые сильные нагрузки.

При каркасном строительстве вам понадобится затяжка. Она примет на себя часть нагрузки и сделает конструкцию единой. Для затяжки необязательно использовать брус, подойдет и доска.

Как крепить диагональные стропила вальмовой крыши?

Для крепления диагональных стропил вальмовой крыши требуется использовать два способа: ферму или стропильную ногу.

1. Ферма: Для создания фермы к краю стропила крепится горизонтальный брус. Затем к нижней части этого бруса крепятся два стропила, которые сходятся в верхней части и крепятся вместе. При использовании фермы, стропила устанавливаются под углом к горизонтальной балке и крепятся при помощи металлических соединительных элементов, таких как уголки, болты, шурупы и т.д.

2. Стропильная нога: Это вертикальная балка, которая соединяет горизонтальную балку с диагональным стропилом. В нижней части она устанавливается на ригелях или стене, а в верхней части крепится к диагональному стропилу. Обычно, стропильные ноги крепятся к стропилам болтами или наличниками.

В обоих случаях, стропила должны быть правильно выровнены и закреплены, чтобы обеспечить прочность и устойчивость конструкции. Рекомендуется проводить установку стропил и крепление под наблюдением специалистов, которые знают все тонкости этой работы.

Видео. Опирание стропил — на мауэрлат, на балку