для чего нужен коньковый прогон в стропильной системе
Крепление стропил к коньковому брусу: 6 основных способов монтажа
Узел крепления конька и стропил — одна из ключевых частей наслонной стропильной системы. Нижний край стропильных ног в такой системе опирается на мауэрлат или прямо на стену, а верхний — на коньковый прогон. Именно конек связывает стропильную систему в единое целое, придает ей большую, чем у висячей конструкции, жесткость, делает устойчивой. Поэтому очень важно, чтобы крепление стропил к коньковому брусу и их сращение друг с другом было правильным. Иначе прочность всей стропильной системы окажется под угрозой.
Как это часто бывает в строительстве, крепление конькового бруса к стропилам можно выполнить не одним, а сразу несколькими способами. Причем у каждого метода есть особенности, а у некоторых — еще и довольно узкая сфера применения. В статье мы подробно рассмотрим все основные способы крепления стропил к коньку и расскажем об их преимуществах и недостатках, чтобы вы смогли выбрать тот метод, который будет оптимальным в вашем случае. Но, для начала, остановимся на крепеже, который используют для монтажа стропильных ног.
Содержание
Крепеж для стропил
Крепление стропил к коньковому прогону выполняется с помощью трех видов крепежей: крепежные метизы, деревянные соединительные элементы и металлические крепежные детали.
Крепежные метизы
Крепежные метизы — это все, что вбивается или ввинчивается непосредственно в дерево. Чтобы соединить стропила с коньковым брусом используют:
Металлические зубчатые пластины (МЗП), которые часто используют для соединения висячих стропильных ног, для крепления стропил на конек стропильной системы не подходят. Для их монтажа нужен специальный пресс, который создаст усилие, достаточное для того, чтобы все шипы пластины плотно зашли в дерево. Создать такое усилие просто молотком невозможно, поднять пресс к коньку — тоже.
Деревянные соединительные элементы
К этой категории относятся:
Деревянные накладки, как и вся стропильная система, «дышат» — меняют свои размеры при изменении влажности. Поэтому для домов из бруса лучше, когда стропильная система с коньковым прогоном связана именно с помощью подвижных деревянных накладок, а не закреплена металлическими пластинами.
Металлические крепежные детали
Для строительства стропильных систем современных домов практически всегда применяют крепежи из металла. Они прочны, долговечны, выдерживают очень большую нагрузку и менее трудоемкие в использовании, по сравнению с традиционными видами крепежных элементов.
Крепление конькового прогона и стропил к нему выполняют с помощью таких металлических деталей:
Как правило, металлический крепеж делают из оцинкованной стали. Но для большей надежности ставят пассивированные соединительные элементы, поскольку они лучше защищены от коррозии.
Зачем нужна вырубка, и когда ее можно не делать
Вырубка — это запилы на стропилах, глубиной в четверть или треть доски и шириной в половину ширины коньковой балки. Они повторяют форму бруса конька и нужны для предотвращения продольного скольжения стропильных ног по коньковому прогону.
По традиционной технологии крепление стропил к коньку всегда выполняется с вырубкой. Кроме надежной фиксации стропильных ног на коньковом брусе, благодаря запилу стропила опираются на конек не по линии ребра, а прилегают к нему по всей ширине. Следовательно, и нагрузка распределяется не по тонкой линии, а по куда большей площади.
Соединение стропил с коньком с вырубкой
Теперь о том, как запилить конек на крыше. Важно понимать, что вырубку делают только на стропилах. Коньковый прогон ни в коем случае нельзя ослаблять запилами. Вырубку на стропильных ногах обычно делают на земле по заготовленному шаблону.
Шаблон вырубки изготавливают из короткого отреза той же доски, что используется для стропил. Отрезок прикладывают к торцу конькового прогона, и выставляют так же, как будут установлены стропила: под тем же углом, на той же глубине запила. Карандашом на доске размечают контуры конькового бруса и делают по этой линии вырез. Затем доску с вырубкой снова прикладывают к коньку, чтобы убедиться, что запил плотно прилегает к прогону, а наклон такой же, как должен быть у стропил. Если все правильно, то шаблон готов.
Несмотря на сложности, связанные с выполнением запила, к этому способу крепления стропил к коньковому прогону прибегают все еще довольно часто. Хотя, в основном, это связано с кровельными традициями — сейчас есть альтернативные методы фиксации стропильных ног. Причем эти методы часто даже более надежные: вырубка уменьшает ширину доски, что закономерно снижает ее прочность, а любой способ крепления, когда запил не нужен, лишен этого недостатка. Например, установка коньковой доски и крепление стропильных ног с помощью металлических уголков и пластин позволяет надежно зафиксировать соединение без ослабления стропил вырубкой.
Но учитывайте, что при строительстве домов из оцилиндрованного бревна, сделать стропильную систему без запилов, скорее всего, не получится. На круглом коньке хорошо закрепить стропильные доски с помощью только металлического крепежа сложно.
Для круглых коньков срубов почти всегда делают вырубку
Если вы решили отказаться от вырубки, при креплении стропил к коньку следуйте правилам:
Последнее правило должно соблюдаться при любом способе крепления. Даже если стропила соединены металлическими планками на шарнире, они все равно должны лежать на коньковом брусе, передавая на него нагрузку.
Как крепить стропила: встык или внахлест?
В отличие от висячих стропил, наслонные можно крепить и встык, и внахлест.
Крепление встык считается более надежным, поскольку стропила торцами опираются друг на друга и нагрузка на сжатие передается на всю доску. Но выполнить его сложнее: нужно точно подрезать стропильные ноги, чтобы их торцы плотно соприкасались по всей площади. Этот способ крепления стропил оптимален для домов из кирпича, газоблока, ракушняка и других подобных материалов.
У крепления внахлест тоже есть свои преимущества. Не нужно подгонять стропила друг к другу, что облегчает монтаж стропильных ног. Кроме того, крепление стропил к коньковому прогону внахлест — подвижное, а не жесткое. Поэтому этот метод хорошо подходит для домов из бруса или оцилиндрованного бревна — для них жестко закрепленная стропильная система противопоказана. Но нужно учитывать, что нагрузка на крепления стропильных ног при их соединении внахлест увеличивается. И для фронтонов такое решение не подходит: если стропила установлены со сдвигом, то необходимо набивать еще брус, чтобы получить ровную плоскость для обшивки фронтона или для установки ветровой доски.
Если упростить, то крепление стропил внахлест — хороший выбор, если дом деревянный или монтировать стропильную систему вы будете сами. Во всех остальных случаях лучше крепить стропила встык.
6 способов крепления стропил к коньковому прогону
Закрепить стропила на коньковой балке можно как минимум шестью способами. И хотя металлические пластины и уголки в последние годы используют все чаще, начнем с традиционного метода — крепления гвоздями и скобами.
Крепление стропил к коньку гвоздями и скобами
Этот способ крепления «работает» только в сочетании с врубкой при монтаже встык. Это значит, что перед тем, как крепить стропила к коньковому прогону, их надо подогнать друг к другу. Для этого уже запиленные по шаблону стропильные ноги устанавливают внахлест и выравнивают по уровню до нужных углов наклона. Затем стропила скрепляют струбциной, намечают карандашом строго вертикальную линию будущего стыка, и по ней разрезают доски пилой. После этого стропила устанавливают на место и получают идеальную линию стыка, по которой доски плотно прилегают друг к другу.
Монтаж стропил с накладкой
Деревянная накладка из ригеля или косынки — еще один классический способ, как закрепить коньковый брус и стропила в один конструктивный узел. Накладки всегда устанавливают с обеих сторон стропил и соединяют либо длинными саморезами, либо болтами. Запилы при этом не делают. Второй вариант надежнее, поскольку, во-первых, болт намного толще самореза, а, во-вторых, при большой нагрузке шуруп может вырвать из дерева, в то время как срыв болтового соединения в условиях бытовых нагрузок принципе невозможен.
Обычно каждую пару стропил укрепляют только накладкой сверху. Ригель соединяет концы стропил и прилегает к коньковому брусу, опираясь на него. К коньку конструкцию крепят любым удобным способом: уголками, кронштейнами, скобами.
Но есть и усиленный вариант. В этом случае одной парой накладок стропила скрепляют сверху конькового прогона, а вторую устанавливают сразу под брусом, как бы зажимая его. Такой узел позволяет обойтись даже без жесткого крепления стропил к коньковому брусу. Главное, чтобы и верхние, и нижние накладки плотно прилегали к прогону.
Метод крепления с накладками очень надежен. Но он довольно трудоемок и требует повышенного расхода пиломатериалов. Поэтому деревянные накладки используют, в основном, при монтаже стропильных систем домов из дерева, для крыш большой площади или при возведении здания с пологой кровлей в регионе с большой снеговой нагрузкой.
Крепление стальными уголками и пластинами
Это не один метод фиксации стропил, а сразу несколько. Все эти способы крепления конькового бруса к стропильным ногам объединяет только одно: использование металлических соединительных элементов.
Чаще всего стропила к брусу крепят металлическими уголками, а между собой — перфорированной пластиной. Такое соединение получается очень надежным и элементарным в монтаже — даже новичок вряд ли допустит ошибку. И пластины, и уголки устанавливают с обеих сторон стропильных ног, что еще сильнее повышает прочность узла крепления конька и стропил.
Вместо уголков для крепления стропил к коньковому прогону можно использовать LK-кронштейны. Их верхнее плечо привинчивают к широкой стороне доски, нижнее — к коньковому брусу. Установленные с обеих сторон стропил, LK-крепления не только соединяют стропильные ноги с коньком, но и мешают их продольному сдвигу. При этом если уголок крепится прямо под пластиной, LK-крепления устанавливаются чуть дальше, что снижает вероятность растрескивания стропил.
Намного реже для крепления стропил между собой используют не пластину, а перфорированную металлическую ленту. Ее крепят по верхней плоскости стропил в шахматном порядке, захватывая 20-25 см верха каждой доски. Поскольку при таком соединении саморезы ввинчиваются в доску с торца, лента надежнее пластины стягивает стропила вместе. Но лента скрепляет только стропила, с коньковым брусом их обязательно соединяют уголками или LK-кронштейнами. Поскольку особых преимуществ у перфорированных лент перед пластинами нет, а ставить их сложнее, чаще всего, выбор делают не в их пользу.
Если стропила и коньковый прогон соединяются любой комбинацией металлических крепежных элементов, вырубки обычно не делают.
Соединение врубкой вполдерева
По своей сути этот вид соединения напоминает крепление стропил внахлест. Только вместо полной ширины «нахлестывается» только половина: в стропилах делают выборку так, чтобы при их соединении доски были в одной плоскости. Скрепляются стропильные ноги болтами или несколькими гвоздями.
Крепление врубкой вполдерева — одно из самых трудоемких. Поэтому такое соединение стропил используют, в основном, при строительстве срубов по традиционной технологии. Только болт в этом случае заменяют деревянным нагелем.
Примыкание стропил к коньковому брусу
Очень редкий в России способ монтажа стропил. Зато он очень распространен в США и Канаде, откуда и пришел к нам вместе с технологией быстровозводимых домов из SIP-панелей. При таком методе крепления стропила не опираются на прогон, а упираются в него. Это принципиально меняет схему распределения нагрузок в коньковом узле кровли, поэтому при монтаже стропил примыканием нужно очень точно следовать проектным чертежам.
При примыкании стропил к коньковому брусу их обычно крепят сразу в трех плоскостях:
Для крыш небольшой площади можно ограничиться только двумя крепежами: кронштейнами и досками-фиксаторами. Соединять стропила гвоздями или полосой в этом случае не нужно.
Учитывая сложность монтажа и неясные преимущества метода перед стандартными способами крепления стропил, его практически не применяют для строительства домов по индивидуальному проекту. Но в готовых проектах такая стропильная система встречается.
Шарнирный узел крепления стропил к коньку
Срубы и дома из бруса после возведения дают усадку. Даже если она равномерная, угол наклона стропил может немного измениться. А если скаты крыши разной длины или стены дома усаживаются неодинаково, это изменение может быть очень значительным. Поэтому жесткое крепление стропил в деревянных домах недопустимо: в лучшем случае после усадки такое соединение ослабнет, в худшем — стропильные доски могут выгнуться и растрескаться, что приведет к необходимости срочного капитального ремонта крыши. Поэтому в домах из бруса или оцилиндрованного бревна узел крепления стропил к коньку делают подвижным — шарнирным.
В качестве шарнира в таких соединениях всегда выступает болт М16 или шпилька, зафиксированная гайками с двух сторон. В этом случае при изменении наклона стропильных досок они просто поворачиваются вокруг болта без появления микротрещин или других дефектов.
Шарнирное соединение делают двумя способами: с помощью удлинения стропил металлическими пластинами или простым монтажом стропильных досок внахлест.
При использовании пластин, перед тем как крепить диагональные стропила к коньковому брусу, их подрезают так, чтобы в нижней точке торца был небольшой зазор — 5-10 мм. Край доски обычно срезают под 90°, поэтому при установке стропил получается выемка треугольной формы. Но допустим и вертикальный срез, хотя в этом случае зазор делают шире — минимум 20 мм. Дальше на стропила устанавливают металлические пластины с двух сторон и закрепляют их 1-2 болтовыми соединениями и шурупами. Пластины должны выступать за стропила и перекрещиваться примерно над средней линией конька. В этом месте их соединяют болтом-шарниром.
Дальше есть два варианта, как крепить коньковый брус к стропилам с подвижным соединением. Первый — это обычная врубка, как на фото:
Второй способ — это подвешивание стропил на уголке. При таком креплении болтом-шарниром пластины соединяют не только друг с другом, но и еще с уголком, который, в свою очередь, привинчивают к коньковому брусу:
Этот метод дает большую свободу соединению, но используют его, в основном, для небольших домов и бань. Слишком большую нагрузку стальной уголок может просто не выдержать.
Иногда стропильные ноги вообще не крепят к коньковому брусу. Но тогда они должны плотно опираться на конек. Причем не только сразу после постройки дома, но и после его усадки.
При укладке стропил внахлест и креплении их болтом также получается шарнирное соединение:
Как и пластинчатый шарнир, соединенные внахлест болтом стропила либо фиксируют на коньке вырубками, либо подвешивают на уголках. Все подвижные виды соединений хорошо показаны на рисунке:
Способ крепления вполдерева тоже относят к шарнирному типу соединений, но, кроме трудоемкости, у него есть еще один существенный недостаток — относительно небольшая свобода соединения. Если уклон скатов измениться значительно, стропильные ноги будут сдавливаться, что может привести к деформации досок и трещинам.
Подведем итоги
В статье подробно рассказано, как правильно крепить стропила к коньку, начиная от обзора видов крепежа до подробного описания каждого способа крепления. Крепить стропильные ноги к коньку можно:
Все перечисленные методы крепления надежны и проверены. Поэтому для обычного дома, который строится на юге и в средней полосе России, рекомендуем выбирать метод крепления стропил к коньковому прогону исходя из критерия простоты монтажа. В большинстве случаев, это соединение стропил перфорированной пластиной, а стропильных ног и конька — металлическими уголками. Для деревянных домов нужны шарнирные соединения, а для зданий в северных регионах с большой снеговой нагрузкой — усиленные методы крепления стропильных ног, которые способны выдержать сотни килограмм снеговой нагрузки.
Коньковый прогон и способы крепления стропильных ног в верхней части каркасной конструкции крыш
Стропильная система крыши состоит из различных элементов, которые в совокупности обеспечивают жесткость и надежность каркасной конструкции. Рассмотрим, для чего устанавливается и всегда ли необходим в системе коньковый прогон. Ознакомимся с разновидностями балок и как обеспечить им высокую прочность по отношению к изгибающей и раздирающей нагрузке. Читайте до конца, и Вы узнаете о способах сращивания стропильных пар между собой, о рекомендациях мастеров по соединению стропил в различных конструкциях.
Коньковый прогон у двускатной крыши
Описание архитектурного элемента
Коньковый прогон – это горизонтальный брус, который устанавливается на вершине скатной крыши. Служит элемент одновременно опорным и связывающим элементом для стропильных ног по аналогии с позвоночником для скелета. Устанавливать поперечную балку технически не обязательно, но ее наличие существенно упрощает монтаж каркаса для кровельной отделки с соблюдением вертикального и горизонтального уровня. В дополнение брус способствует повышению устойчивости всей конструкции к механическим нагрузкам со стороны природных явлений.
Разновидности прогонов
Существует два варианта прогонов в зависимости от используемого конькового бруса. Технически в большинстве случаев цельные элементы являются залогом надежности и максимальной прочности конструкции. То же можно отнести к опорной части для стропильных ног. Однако в случае с длинными пролетами между фронтонами дома массив под собственным весом из-за повышенной изгибающей нагрузки будет деформироваться и неравномерно оказывать излишнее давление на каркас скатов. То есть высокую вероятность разрушения крыши при таком подходе можно считать неоправданной.
Усиленный прогон из цельного бруса
Если для компактных строений оптимальным решением является цельная коньковая балка, то для габаритных конструкций рациональнее будет предпочесть составной прогон. В этом случае для исключения деформационных процессов собранной опоры необходимо под узловые соединения устанавливать вертикальные стойки. В то же время эта мера является недостатком, если планируется обустроить на крыше мансардное помещение для отдыха, работы или проживания.
Особенности проведения монтажных работ
Чтобы понять, как скрепить стропила между собой, нужно правильно установить коньковый прогон. На фронтонах для этого предварительно подготавливаются посадочные места с соблюдением горизонтального уровня. Перед укладкой торцевые части заготовленной балки рекомендуется обернуть гидроизоляционным полотном. Далее положение опоры под стропила еще раз проверяется, при необходимости корректируется. За ориентиры можно использовать строительный уровень, равенство диагоналей по скатам. В завершение можно приступать к фиксации бруса.
Пример установки балки на блочном фронтоне
Методы усиления прогона
Вертикальные стойки могут быть установлены не только под узловыми соединениями на сборной балке. Они могут быть использованы в качестве усилительных элементов, которые заберут часть изгибающей нагрузки на себя, будут препятствовать деформационному процессу. При этом количество подпорных элементов зависит как от расстояния между фронтонами, так от размеров сечения конькового пролета. Для массивного элемента кроме стоек можно в дополнение смонтировать подкосы.
Второй вариант усиления конструкции – установка так называемых боковых прогонов. Это, как правило, горизонтально расположенные дополнительные балки, которые связывают стропильные ноги в их средней части. Таким образом снижается нагрузка на изгиб и распирание стропил, выравнивается давление на верхний брус.
Установка каркаса под кровлю
Правильное соединение стропил в коньке – важный момент, который способствует обеспечению длительного срока эксплуатации крыши. Главное – найти оптимальное решение относительно выбора крепежа и способов фиксации элементов. Рассмотрим детальнее каждый пункт.
Пример сращивания стропил посредством металлических пластин
Выбор крепежа
Изначально для сборки стропильной системы применялись деревянные клинья, штыри, накладки, нагели, бруски различного сечения, металлические скобы и гвозди. Сегодня на торговых площадках крепежные изделия представлены в улучшенном ассортименте. Например, с помощью гвоздевых и перфорированных пластин, резьбовых метизов и анкерных систем соединение стропил осуществляется на более высоком уровне по надежности и прочности. Главное – правильно подобрать изделия по допустимым нагрузкам.
Перечисленные варианты относятся к приспособлениям для обеспечения жесткой фиксации стропил между собой. Если конструкция собирается поверх нового дома, то для него характерна усадка в течение первых 5 лет. Разница может достигать 200 мм. Это может привести к деформации либо разрушению отдельных элементов или каркаса в целом. Чтобы этого избежать, рассматривается еще одно решение как соединить стропила – шарнирное или скользящее крепление. Оно может быть представлено пластиной в форме плоской проушины и перфорированного уголка. Конец второго вставляется в проушину и загибается, чтобы минимизировать активное «хождение» стропил в сторону от опорного элемента. Им может быть как мауэрлат, коньковый прогон.
Образец крепежа для обеспечения скользящего соединения стропил с мауэрлатом или коньком
Способы соединения стропил
Узловые участки в верхней части крыши являются основой для формирования конька. Это нагруженная часть каркасной системы, поэтому важно обеспечить надежное и жесткое соединение стропил между собой. Рассмотрим детально проверенные на практике способы:
Здесь стропильные ноги в торцевых частях подрезаются так, чтобы в местах спила образовывался прямой максимально плотный контакт. Фиксация пары заготовок выполняется посредством двух гвоздей. Каждый из них забивается под углом в направлении сверху вниз из первой во вторую доску. В результате метизы могут пересекаться внутри узла, поэтому один из гвоздей забивается с небольшим смещением по отношению к другому.
Для усиления узла сформированного путем прямой стыковки стропил используются металлические пластины с перфорацией. Накладки с двух сторон крепятся посредством гвоздей либо саморезов по дереву. Так обеспечивается стяжка элементов, исключается вероятность их растрескивания под воздействием поперечной нагрузки.
Пример ненадежного формирования прямого стыка стропильных ног
Технически правильно собранная стропильная система состоит из вертикально собранных ног. Чтобы это обеспечить при накладывании двух элементов друг на друга торцевые части на месте соединения подрезаются вдоль заготовки на половину толщины. Здесь типы креплений стропильных ног у конька сквозной.
Стягиваются доски/бруски между собой резьбовой шпилькой либо болтом и гайками с широкими шайбами. Последние нередко используются из пластичного материала, чтобы изделия не врезались в тело деревянных стропил.
Здесь стяжка стропильной пары не требуется. Заготовки на торцах подрезаются так, чтобы обеспечить плотное примыкание спила к боковой части балки. Осуществляется фиксация стропил к горизонтальному брусу гвоздями, которые располагаются под уклоном. Дополнительно устанавливаются угловые перфорированные пластины чаще на саморезы.
Многие мастера выбирают уголки с оребрением – это усиленные образцы, которые предназначены для устойчивости к повышенной нагрузке. Другое решение – между досками к балке фиксируются уплотняющие вставки из деревянных заготовок. В результате такого подхода вершина стропильной системы получается не остроконечной, а трапециевидной формы в поперечном сечении.
Пример установки стропил на коньковый прогон
Еще один способ, технически немного усложненный относительно исполнения – соединение стропил в паз. Здесь комбинируется метод прямой стыковки с формированием выступа на одном торце ноги и геометрически аналогичной по форме лунки на другом. Стяжка элементов осуществляется посредством деревянного нагеля, дополнительно используются оцинкованные гвозди.
Рекомендации по работе с различными конструкциями
Конструкция крыши может иметь в сечении разную форму. Самая распространенная – из двух прямых скатов. Интересными решениями также являются вальмовая, круглая или арочная крыша. Рассмотрим, как выполняется крепление стропил к коньку в каждом из вариантов.
Пример устройства арочной крыши
Двускатная крыша
К коньковому брусу стропила могут быть закреплены попарно или вразбежку. Если выполняется прямая стыковка верхних торцов, то рекомендуется устройство двух прогонов: базового и поперечного. В регионах с сильными порывами ветра обязательно выполняется усиление стропильной системы двумя способами: в области конькового прогона ноги фиксируются металлическими уголками, в нижней части формируется дополнительная связка вертикальных элементов с мауэрлатом или стенами посредством прочной проволоки или строительных скоб. Независимо от выбора метода крепления стропил к коньковому брусу, вырезка пазов на них допускается только в торцевой части для выполнения пазового соединения.
Вальмовая крыша
Здесь стропильные заготовки врубаются в наклонные балки с фиксацией посредством ригелей и стяжек. При наличии одного прогона устанавливаются опорные консоли, которые выпускаются за подстропильную раму (на 100-150 мм). В случае с двумя коньковыми брусьями под ноги набиваются так называемые прибоины – короткие доски толщиной 50 мм.
Арочная и круглая крыша
Арочная конструкция собирается по аналогии с двускатной, только соблюдается угол с большим разворотом. Круглая или сферическая форма создается путем установки стропильных ног, верхние концы которых будут сводиться к одной проектной точке. Между собой они соединяются внахлест, в дополнение стягиваются металлическими хомутами.
О главном
Коньковый прогон – опорный брус для верхних концов стропильных ног.
По целостности балка может быть из массива дерева или собранная из отдельных заготовок.
Для снижения риска прогибания прогона и под узловыми соединениями собранной балки устанавливаются опорные столбы.
Стропила между собой могут соединяться встык (с пазовым узлом или без), внахлест с продольными вырезами на торцов в половину толщины заготовки, с опорой на коньковый брус.
Для жесткой фиксации используются гвозди, саморезы, металлические пластины с перфорацией под метизы, резьбовые шпильки или болты с шайбами и гайками.
Для подвижной фиксации чаще используются металлические уголки и ответные проушины.