Метод перекрытия применяется, когда длина конструктивных балок не превышает шести с половиной метров. В случае, если пролет превышает указанное значение, нагрузка становится слишком большой для такого типа соединений.
Как выполнить сращивание стропил по длине: разбор вариантов и технологических правил
При создании каркасных конструкций для композитных крыш часто возникает необходимость использовать элементы нестандартных размеров. К примеру, конструкции тазобедренного типа с диагональными ребрами требуют применения балок, значительно превышающих стандартные размеры.
Аналогичные сложности могут возникнуть и при проектировании систем с долинами. Важно понимать, как устроены соединения балок в продольном направлении и как обеспечить их прочность, чтобы избежать ослабления структуры.
Сварка балок позволяет увеличить прочность древесины, используемой для строительства крыши. Знание технологии этого процесса позволяет сформировать балочную раму из бруса или досок одинакового сечения. Использование материалов одинаковых размеров положительно сказывается на экономии затрат.
Кроме того, крупные доски и бревна имеют большее сечение, что делает их дороже по сравнению со стандартными размерами. Тем не менее, такой запас прочности не всегда необходим для сторон бедра и долины. При правильном соединении балок, элементы конструкции достигают необходимой жесткости и надежности, минимизируя расходы.
Необходимо учесть, что без понимания технических аспектов довольно сложно создать прочные и жесткие соединения древесины. Балочные соединения относятся к категории пластических соединений, которые обладают лишь одной степенью свободы: возможностью поворота в месте соединения при наложении вертикальной сжимающей нагрузки в продольном направлении.
Для достижения равномерной жесткости при приложении изгибающих усилий по длине элемента соединение двух секций балки располагается в точках с минимальным изгибающим моментом. Эта информация проиллюстрирована на диаграммах изгибающих моментов, где видно, что точки пересечения кривой с продольной осью балки имеют изгибающий момент, близкий к нулю.
Важно помнить, что при проектировании балочной рамы необходимо обеспечить не только одинаковую изгибную способность, но и равную прочность на изгиб по всей длине балки. Именно поэтому стыки расположены вблизи опор.
Как опоры могут быть использованы как промежуточные стойки, расположенные в проеме, так и сами балки или обрешетка. Вариантом является также использование балки конька, однако наиболее подходящими точками для соединения балок являются участки, удаленные от максимальных нагрузок, что соответствует физическим требованиям конструкции.
Варианты сращивания стропилин
Кроме определения точного места соединения двух частей элемента системы необходимо также учитывать правильные способы расширения балок. Метод соединения зависит от используемого материала древесины:
- Брусья или бревно. Наращивание осуществляется косым прирубом, который формируется в области соединения. Для укрепления соединения и предотвращения вращения прирубленные под углом края обеих частей стропилин скрепляются болтом.
- Сшитые попарно доски. Сращиваются с размещением линий стыков вразбежку. Соединение двух наложенных частей производится гвоздями в верхней части соединения, обеспечивая надежность скрепления.
- Одинарная доска. Наиболее предпочтительным способом является сращивание лобовым упором, где торцевые части стропильной ноги соединяются с наложением одной или двух деревянных или металлических накладок. Редко из-за недостаточной толщины материала используется косой прируб с креплением при помощи хомутов или традиционных гвоздей.
Рассмотрим вышеупомянутые методы более подробно, чтобы лучше понять процесс удлинения конструкции стропил.
Вариант 1: Метод косого прируба
При этом методе на стороне соединения секций балки формируются два угловых выреза или паза. Плоскости соединяемых балок должны перекрываться без каких-либо зазоров, независимо от их размеров. В области стыка недопустимо возникновение деформации.
Запрещается использовать клинья из дерева, фанеры или металлические пластины для заполнения щелей и дефектов. Исправить подобные недостатки невозможно, поэтому рекомендуется заранее точно замерить изделия и провести линии в соответствии со следующими стандартами:
- Глубина выреза определяется по формуле 0,15 × h, где h обозначает высоту бруса. Это величина сечения, перпендикулярная продольной оси бруса.
- Расстояние между наклонными участками врубки рассчитывается из формулы 2 × h.
Положение зоны соединения определяется с использованием формулы 0,15 × L, применимой ко всем типам балок, где L — размер проема, перекрываемого балкой, измеряемый от центра балки.
При сборке диагональной скобы дополнительные деревянные детали скрепляются болтом в центре соединения. Отверстие предварительно сверлится, его диаметр соответствует диаметру крепежного стержня. Предотвращения раздавливания древесины в месте крепления добиваются с помощью широких металлических шайб, размещенных под гайками.
Если соединяется доска с скошенным стыком, рекомендуется дополнительно закрепить её гвоздями или скобами.
Вариант 2: Сплачивание досок
При использовании техники стыкового соединения центр соединяемой детали располагается прямо над опорой. Стыки торцевых досок следует разместить по обе стороны от центра опоры на расстоянии 0,21 × L, где L — длина перекрываемого проема. Крепление осуществляется с помощью гвоздей, размещаемых в шахматном порядке.
Как нарастить стропила по длине своими руками?
Крыша представляет собой сложную конструкцию, включающую множество элементов, каждый из которых требует тщательного планирования, сборки и установки, что может стать настоящим испытанием для неопытного мастера. Основной частью крыши является балочная конструкция, ответственная за форму, угол наклона и несущую способность всей конструкции. Балки несут на себе вес кровельного материала и снег, что делает их прочность и долговечность критически важными. Как же поступить, если длина фронтона превышает стандартные размеры бруса? Эта статья подробно расскажет о том, как именно закрепить балки для увеличения длины этого важного элемента.
Стропила, представляющие собой главные элементы стропильной фермы крыши, обычно располагаются параллельно и образуют наклонные плоскости скатов. Они создаются обычно из прочного дерева или металлических профилей. Основные функции балок в конструкции крыши включают:
- Наименование формы и угла наклона скатов. Угол, образуемый стропильными ногами и основанием крыши, непосредственно определяет узнаваемость геометрии крыши, способствуя стоку талой и дождевой воды, а также снега.
- Равномерное распределение веса кровельного покрытия. Кровельный пирог, учитывающий снеговые нагрузки, может достигать значительных весов до 300 кг/м2, и, следовательно, стропила должны выдерживать значительные нагрузки по всей длине и равномерно распределять их между несущими стенами.
- Обеспечение основы для крепления кровельного материала. Финишное покрытие фиксируется на обрешетке, которая приколачивается поперек стропильных ног каркаса.
Важно отметить, что при проектировании и расчетах размеров крыши учитываются три основных параметра балок: их длина, расстояние между ними и размер поперечного сечения. Эти параметры зависят от наклона скатов, климатических условий и веса кровельного покрытия.
Материалы
Балки, которые распределяют вес гидроизоляции и теплоизоляции крыши между несущими стенами, должны обладать высокой несущей способностью и отличной прочностью на нагрузку. Они также должны быть достаточно легкими, чтобы избежать провисания под собственным весом, даже при значительной длине. В настоящее время ваши варианты для изготовления балок могут включать:
- Дерево. Древесина – это легкий и прочный строительный материал, с которым удобно работать, даже имея под рукой самый простой инструмент. Стропила из бруса со сечением 100х100 мм или 150х150 мм могут выдерживать нагрузки до 500 кг/м2. Поскольку стандартная длина пиломатериалов не превышает 6 метров, дерево часто используется для стропил частных домов. Если длина ската превышает 6 метров, приходится проводить наращивание конструкций. К недостаткам деревянных стропил относится их слабая устойчивость к гниению, поэтому материалы обрабатываются антисептическими растворами.
- Металл. Металлические стропила на практике применяются преимущественно в промышленном строительстве, так как хозяйственные, коммерческие и производственные строения обычно имеют большую площадь. Высокая несущая способность металлического профиля позволяет использовать элементы меньшего сечения. Кроме того, металл устойчив к коррозии.
Опытные строители отмечают, что стропила для крыш могут быть выполнены из дерева даже при превышении длины ската более 6 метров. В этом случае не обязательно закупать дорогие специальные отрезки. Для больших крыш часто применяется соединение или перекрытие, образуемое кобылками.
Методы наращивания
Длина стропила определяется длиной фронтона и свеса крыши, и может превышать стандартную длину древесины в 6 метров. Чтобы удлинить доски, образующие стропила, необходимо соединить две или три доски. Для того чтобы составная балка не потеряла своих прочностных характеристик, соединение должно быть корректно рассчитано и установлено с использованием одного из следующих методов:
- Соединение встык. Для усиления балок этим способом концы бруса распиливаются под прямым углом, соединяются вместе, а затем с обеих сторон накладываются деревянные доски и фиксируются длинными шурупами. Этот метод идеально подходит для соединения балок сечением 50×150 мм.
Другим надежным способом удлинения балки является создание составных или двойных балок. Обратите внимание, что составные элементы, хотя и дешевле сдвоенных балок, обладают меньшей прочностью.
Сопряжение стропил
Сцепление — это процесс соединения элементов таким образом, что они интегрируются друг с другом частично или полностью. Балки присоединяются к другим балкам рамы с помощью специальных пазов или шпунтов.
Верхняя часть балки укладывается в коньковую обрешетку частично или полностью, связываясь с другой балкой. Простой конструктивный процесс из досок не менее долговечен, чем система, созданная из брусьев и столбов. Все доски укладываются в определенном порядке, иногда использование более легких материалов оказывается более экономически выгодным по сравнению с тяжелыми лесоматериалами.
Примеры конструкций из досок и обрешетки включают строительство крыши с чердаком, который может быть утеплен и переоборудован в мансарду. В некоторых случаях используются балки, которые зажаты между двумя досками с зазором для увеличения длины ножек. Особенность данного подхода заключается в том, что в нижней части системы достаточно соединить одиночные балки, тогда как вверху — связанные элементы.
Это позволяет экономить строительный материал, а процесс соединения балок между собой и конструкции становится менее сложным. Распорки из шнуров устанавливаются между балками так, чтобы расстояние не превышало семи высот соединенных балок. Тогда гибкость балки, дополненной распорками, становится близкой к нулю, и она начинает функционировать как единая структура. Длина вставок должна составлять не менее двух высот досок.
Стропила из досок бывают двух видов: составные и спаренные.
Фермы состоят как минимум из двух досок, которые соединяются широкими сторонами вплотную друг к другу и расположены в шахматном порядке по длине без образований зазоров.
Удлинение соединенных балок достигается за счёт одновременных стыков и нахлестов на вторую балку, что не только увеличивает длину элемента, но и существенно повышает его прочность. При выборе балок убедитесь, что расстояние между стыками соединяемых досок превышает метр и расположено в шахматном порядке, а каждый стык защищен сплошной доской.
Носовые балки обычно представляют собой самые длинные элементы балочной системы, и для их изготовления наиболее подходящими являются парные балки.
Составные стропила
Составные балки никогда не используется в качестве диагональных. Для их изготовления две доски одинаковой длины располагаются на ребре и соединяются вставкой (третьей доской). Затем к ним прибиваются три доски, размещая их в два ряда. Длина вставки должна превышать две высоты доски.
Расстояние между укладками балок между вставками должно составлять меньше толщины соединяемых досок, умноженной на семь. Первая вставка размещается в начале балок — в таком случае ножка равна толщине трёх досок.
Верхняя часть балки состоит из одной доски, которая прибивается между боковыми досками и располагается на коньковой балке.
Нарезка балок не вызывает трудностей. Существует множество техник их удлинения, но самое главное — делать это правильно, принимая во внимание все нюансы, чтобы крыша была надежной и долговечной, а балочная система не требовала ремонта на протяжении долгих лет.
Раздвижные балки: соединённые и объединённые балки.
Другие способы
Баллы могут быть подключены друг к другу различными методами: филенчатой сваркой, двойной сваркой, соединением внахлест или продольным соединением балок и бруса. Выбор конкретного метода зависит от предпочтений мастера и специфики здания, для которого создаётся новая или отремонтированная крыша.
Косой прируб
Использование углового соединения основано на наличии пары угловых вырезов или шайб на соединяемой ферме. Не допускаются зазоры и неровности — прямые углы должны проверяться линейкой, а углы — транспортиром.
Соединение не должно подвергаться деформации. Нельзя заполнять зазоры и неровности деревянными клиньями, фанерой, или металлическими блоками. Ошибки в монтаже не подлежат исправлению, ни посредством столярных работ, ни с использованием клея. Перед распиловкой следует аккуратно измерить и подготовить размеры прокладок. Глубина выреза составляет 15% от высоты древесины, что является фактической величиной прямоугольной детали относительно ее оси.
Наклонные части соединителя должны быть раззенкованы, увеличивая высоту балки. Поперечное сечение соединяемого элемента должно составлять 15% от длины, перекрываемой балкой. Все расстояния измеряются от центра балки.
В случае углового соединения брус или дощатые секции должны быть креплены винтами или болтами, проходящими через центр соединения. Для предотвращения изгиба древесины применяются прижимные блоки. Стопорные шайбы крепятся к компрессионным шайбам для предотвращения раскручивания или ослабления. Для сварки балок используются специальные гвозди или скобы, которые вбиваются в заранее подготовленные отверстия, диаметр которых на 2 мм меньше диаметра рабочей части гвоздя.
Внахлёст
Метод нахлестки подходит для соединения двух одинаковых элементов. Концы досок располагаются так, чтобы нахлестные швы накладывались друг на друга. Для выполнения нахлеста под размеры плана необходимо предпринять следующие шаги:
- Первым этапом следует расположить доски ровно — для этого лучше воспользоваться подставками из обрезков бруса, которые необходимо подготовить заранее. Проверка производится с использованием эталона (например, двухметрового куска профтрубы), чтобы удостовериться, что доски уложены ровно и находятся на одном уровне.
- Выравнивание дощатых торцов не критично, однако необходимо удостовериться, что доски идеально совпадают. Проверить, что длина нахлестного участка составляет не менее метра; в противном случае прогиб сразу проявит себя при усадке стропильной конструкции. Таким образом, общая длина стропильного элемента равняется сумме длин досок, учитывая нахлест и небольшое свисание с той стороны, куда установлен элемент.
- Соедините нахлест с помощью болтов или шпилек. Использование саморезов или гвоздей не рекомендуется, так как они могут разорвать слои древесины, что приведёт к немедленному прогибу стропильного элемента. Шпильки или болты должны быть расположены в шахматном порядке.
Делаем соединение встык
Необходимо отметить, что балки можно соединить по длине, соединяя их концы вместе. Это называется стыковым соединением, применимым как для досок, так и для балок. Следующие действия помогают выполнить удлинение балок таким образом:
- Первым делом необходимо подготовить торцы конструкций. Их следует тщательно выровнять, чтобы исключить появление зазоров и рубцов;
- После этого торцы стыкуются и соединяются с помощью накладок, которые затем фиксируются гвоздями;
- Важно также правильно определить длину накладок. В зависимости от используемых материалов, для древесных стропил длина накладок на месте соединения должна быть как минимум в три раза больше ширины доски. Если используются деревянные брусья, следует ориентироваться на их сечение;
- Длина накладок при соединении также зависит от количества вложенных гвоздей, которые вбиваются в шахматном порядке. Необходимо помнить о том, что слишком тонкие накладки могут расщепиться под действием гвоздей.
В тех случаях, когда балки нужно удлинить, можно использовать винтовое соединение вместо гвоздей. Для этого потребуется приобрести подходящую прокладку, желательно металлическую, и просверлить отверстия. Затем винт вставляется, а с другой стороны затягивается гайка. Всегда следует использовать шайбы. Этот метод соединения исключает риск деформации балок.
Составной вариант
Балочные конструкции могут быть удлинены различными методами, которые не только увеличивают длину, но и поперечное сечение. Для этого вам потребуется соединить не две, а три доски. Основная идея заключается в следующем:
- К одной доске с обоих концов присоединяются две другие доски, образуя нахлест. При этом между наращёнными компонентами остаётся пространство, равное толщине одного элемента. В результате получаются стропила с различным сечением на концах;
- В образованный просвет между двумя двойными компонентами устанавливаются вставки, длина которых должна составлять в два раза больше, чем толщина одиночной доски соединённых стропил. Расстояние между вставками должно быть не менее двухкратной длины самих вставок;
- В оставшуюся полость рекомендуется заполнить минеральной ватой или джутом, что поможет компенсировать усадку древесины;
- Крепление производится с использованием гвоздей, расположенных по шахматному принципу.
Такой метод соединения балок отличается тем, что верхняя часть становится тонкой, а нижняя — толстой и усиленной. Этот тип конструкции часто используется при строительстве сложных или разделённых крыш с установкой диагональных балок.
Где делать соединение
Важно правильно выбрать место для соединения балок, так как даже высокопрочные соединения будут «слабее» по сравнению с цельными деталями. Поэтому изгибающий момент в выбранной точке должен быть близок к нулю.
Категорически запрещено соединять балки в центральной части, где возникает максимальный изгибающий момент. В первую зиму после сильных снегопадов балки могут прогнуться именно в этом месте.
Существует одно важное правило: соединение не должно находиться на расстоянии более 15% длины балки от ближайшей опоры. В этом случае изгибающая нагрузка будет минимальной, что предотвратит чрезмерную деформацию элемента. В качестве опор могут использоваться следующие компоненты балочной системы:
- Мауэрлат. Этот брус располагается на коньке стены по всему периметру строения;
- Коньковый прогон. Считается опорой в наслонной системе, когда верхние концы стропильных ног упираются прямо в него;
- Промежуточные стойки и подкосы. Эти элементы служат для поддержки длинных стропил и, как правило, располагаются именно под местом соединения.
Только при соблюдении всех правил соединение, выполненное любым способом, сможет эффективно выполнять свои функции, не ломаясь под нагрузкой.
