Мауэрлат: закладываем надёжное основание стропильной системы
Сооружение стропильной системы крыши является одним из основных этапов строительства. В процессе эксплуатации на деревянный каркас воздействуют различные силы, поэтому он должен быть как можно более прочным и устойчивым. Обеспечить надёжность кровли можно только в том случае, если каждый этап строительства будет выполняться в полном соответствии с проектной документацией. Особое внимание следует уделить изготовлению мауэрлата, поскольку именно этот элемент является основанием стропильной системы. Монтаж несложно провести своими руками, но для этого следует разобраться в особенностях опорной конструкции и правильно произвести её расчёт, установку и крепление.
Содержание
Что такое мауэрлат и какие функции на него возложены
Домашние мастера, которые впервые слышат слово «мауэрлат», чаще всего не могут рассказать о назначении этого элемента. При этом каждый, кто хоть немного знаком с устройством стропильной системы, совершенно точно знает не только то, как он выглядит, но и для чего служит. Затруднение вызывает всего лишь мудрёное словечко, которым строители называют опорный пояс стропильной системы. Являясь, по сути, самым настоящим основанием, «фундаментом» крыши, мауэрлат выполняет несколько функций:
- Служит платформой для крепления стропил. При помощи опорного или, как его ещё называют, маточного бруса или матицы отдельные элементы стропильной системы удаётся связать в единую конструкцию.
- Распределяет нагрузку на стены здания. В процессе эксплуатации кровля испытывает сильную снеговую и ветровую нагрузку. Мауэрлат позволяет увеличить площадь, на которую воздействует стропило. Тем самым удаётся уравновесить давление и устранить неравномерность усилий, воздействующих на отдельные участки стен.
- Компенсирует распирающее воздействие стропильных ног. Из-за наклона скатов вес кровли и снеговой (ветровой) нагрузки создаёт усилие, направленное не только вниз, но и в стороны. Горизонтальная составляющая этой силы стремится сдвинуть стропильные ноги наружу, поэтому для противодействия распирающим нагрузкам в основании конструкции нужна прочная рама.
- Крепит кровельный каркас к стенам. Благодаря мауэрлату крыша надёжно связывается со всем строением, поэтому её не сможет сорвать самый сильный ветер.
Как отдельный элемент мауэрлат нужен лишь в том случае, когда здание строится из кирпича, газобетона, камня и других блочных материалов. Для деревянных или каркасных домов, а также для металлических конструкций необходимость установки подстропильных балок отпадает. В первых двух случаях их роль играет последний венец либо брус, а в последнем — верхняя поперечина из прочной трубы или швеллера. Поскольку для изготовления кровли в большинстве случаев используется древесина, то в дальнейшем мы будем рассматривать принципы обустройства мауэрлата, изготовленного из пиломатериалов.
Мауэрлат является силовым элементом стропильной системы, поэтому изготавливается из прочного бруса без трещин, омертвевших сучков и прочих пороков древесины
Как правильно рассчитать параметры опорного бруса
Мауэрлат относится к силовым элементам стропильной системы, поэтому его необходимо изготавливать из мощного деревянного бруса или толстой доски. При определении размера маточных балок опытные строители ориентируются на габариты внешних стен — поперечные размеры элементов подстропильного пояса не должны быть меньше трети их толщины. Этим условиям в большинстве случаев отвечает деревянный брус размерами от 80х150 мм до 200х200 мм. Принцип «чем толще, тем лучше» здесь не подходит, ведь чрезмерно толстые балки оказывают увеличенную нагрузку на стены и требуют дополнительных усилий при подъёме и монтаже.
В целях экономии, а также при небольших нагрузках для сооружения мауэрлата можно использовать не цельный деревянный брус, а скреплённые доски.
Длина бруса должна соответствовать стене здания. Если деревянную обвязку невозможно выполнить из сплошных балок, то их стыкуют. При этом важно, чтобы отдельные части прямолинейных участков имели как можно большую длину. Так, при использовании пиломатериала стандартной длины 6 м на 8-метровой стене следует брать два бруса длиной 4 м.
Размеры мауэрлатного пояса определяют исходя из протяжённости стен и их толщины
Соединение выполняют косым прирубом или методом «в полдерева» с прямым или скошенным замком. Первый способ предпочтительнее, поскольку обеспечивает более высокую жёсткость при вертикальных нагрузках. Для скрепления двух частей бруса чаще всего используют болтовое соединение, реже — гвозди или мощные саморезы.
Для того чтобы рассчитать нагрузку, которую будет оказывать мауэрлат на стены, используют простейшие формулы для определения веса и объёма m=ρ×V и V=S×L, где m и V — это масса и объём мауэрлата, ρ – плотность древесины, а S и L — площадь сечения бруса и его длина. При расчётах следует все размеры привести к одной системе единиц.
Устройство и особенности мауэрлата
Выше мы уже косвенно отмечали, что кирпичные стены хорошо выдерживают вертикальные нагрузки, но имеют невысокую прочность при распирающих усилиях. Чтобы повысить сопротивляемость стен горизонтальному давлению со стороны стропильных ног, из маточного бруса собирают жёсткий короб. Его укладывают по осевой линии стены или её внутреннему краю, надёжно закрепляют и защищают от солнечного излучения, осадков и других атмосферных воздействий.
Для крепления деревянного основания стропильной системы к стене из бетонных блоков сооружается армопояс, в который устанавливаются резьбовые шпильки
Уложенный на стену мауэрлат необходимо защитить от влаги. Для этого кирпичную или бетонную поверхность укрывают рубероидом. После укладки балок края рулонной гидрозащиты оборачивают вокруг бруса и фиксируют мебельными скобами или гвоздями с широкими шляпками.
Обустройство армопояса
Чтобы укрепить верхнюю часть кирпичной, каменной или газобетонной стены, перед укладкой мауэрлата сооружают арматурный пояс из железобетона. В этих целях можно использовать тот же раствор, который применяется при строительстве фундамента. Для его приготовления понадобится цемент, песок и щебень, которые смешивают в пропорции 1:1,5:3. Воды следует добавлять не более 1 части — смесь должна сохранять текучесть и в то же время не быть слишком жидкой. В противном случае характеристики бетона будут снижены.
- Перед заливкой бетона по кромке внешней стены устанавливают деревянную опалубку высотой до 25 см и шириной, равной толщине кладки.
- Внутрь опалубки закладывают полосы из строительной сетки, которые используются для армирования конструкции.
- Через каждые 25–30 см к сетке крепят анкерные болты или резьбовые шпильки.
Перед заливкой бетона к армировочному каркасу крепят резьбовые Г-образные шпильки — в дальнейшем они понадобятся для фиксации мауэрлата на стене
- Бетон стараются залить в один приём, покрывая металлический каркас не менее, чем на 3 см.
- При заливке раствор обязательно штыкуют или уплотняют вибрированием, чтобы предотвратить образование пустот.
Для предотвращения загрязнения рабочей части шпилек раствором резьбу можно обернуть скотчем или липкой малярной лентой.
Армирование позволяет не только упрочнить стену, но и точно выровнять её по уровню, что бывает особенно важно для кладки из такого материала, как бутовый камень. Если же необходимо сделать упрочнение верхней части стены из газобетонных блоков, то можно обойтись и без опалубки. Достаточно вырубить перемычки между блоками верхнего ряда, которые образуют необходимый сплошной жёлоб.
Требования к пиломатериалам
Брус и доски, которые используются для изготовления опорного сооружения, должны соответствовать самым строгим критериям отбора. Чаще всего в этих целях используют пиломатериалы сосны и других хвойных пород. Это обусловлено как небольшим весом и достаточной прочностью подобной древесины, так и минимальным короблением при высыхании. В отдельных случаях используют очищенный от коры кругляк, одну сторону которого обрезают на циркулярном станке для максимально плотного прилегания к стене.
Пиломатериал должен быть максимально сухим, поэтому перед использованием его длительное время выдерживают под навесом или удаляют излишнюю влагу в сушильной камере. Это послужит залогом того, что в процессе эксплуатации брус не поведёт вместе с другими элементами стропильной системы.
Для защиты мауэрлата от биологических факторов опорный брус обрабатывают антисептическими составами. Они помогут предотвратить поражение древесины грибками, которое может ослабить силовую конструкцию или привести к её полному разрушению.
Обработка бруса антисептическими и антипиреновыми пропитками защитит древесину от биологических воздействий и повысит пожаробезопасность конструкции
Для пропитки бруса целесообразно использовать комбинированные составы, которые включают как антисептические средства, так и антипирены. Тем самым можно не только защитить древесину от плесени, но и сделать её устойчивой к открытому огню.
Немаловажно и общее состояние опорного бруса. Он не должен иметь критических трещин и так называемых мёртвых сучков, которые выделяются на фоне здоровой древесины чёрным цветом. Для особо ответственных случаев, к которым, несомненно, относится и сооружение мауэрлата, специалисты рекомендуют использовать пиломатериалы, заготовленные в зимний период.
Монтаж мауэрлата
Установку мауэрлата с лёгкостью можно провести своими руками. Эта работа состоит из нескольких этапов:
- Соединение бруса в единый короб.
- Фиксация опорной конструкции на стене.
- Крепление стропил к брусу.
Способ крепления подстропильной рамы зависит от типа несущих стен. Так, для кирпичной кладки используется одна технология, а для стен из газобетона — совершенно другая. По этой причине необходимо рассмотреть все самые распространённые способы монтажа матицы.
Правила сооружения подстропильного пояса
Независимо от технологии строительства, при установке мауэрлатного пояса следует придерживаться определённых правил.
- Мауэрлат монтируют по внутренней стороне капитальной стены.
- Расстояние от внешнего края стены до опорного бруса должно составлять не менее 5 см.
- Верхняя часть кладки должна быть максимально ровной, а её уровень должен соответствовать горизонтали.
- Опорную конструкцию следует защитить от влаги, которая может проникать в древесину со стороны стеновой кладки. Для этого брус оборачивают в рулонную гидроизоляцию (еврорубероид, рубемаст и др.) или покрывают слоем жидкой резины.
- Нижняя сторона бруса должна как можно плотнее прилегать к армопоясу или верхней части кладки. По этой причине предпочтительнее использовать пиломатериалы прямоугольного, а не круглого сечения.
- Необходимо продумать способ утепления опорной матицы изнутри.
- Теплоизоляцию внешней стороны мауэрлата следует выполнять теми же материалами, которые используются для стен дома.
Нетрудно заметить, что в выдвигаемых требованиях нет ничего сложного, и тем не менее лишь при их соблюдении можно будет рассчитывать на высокую прочность и долговечность основания стропильной системы.
Какие инструменты понадобятся
Перед тем как приступать к сооружению горизонтальной опоры стропильных ног, следует подготовить следующий инструмент:
- электрическую дрель ударного типа или перфоратор;
- набор перьевых и обычных свёрл по дереву;
- буры для сверления бетона;
- молоток;
- кувалду;
- ножовку по дереву;
- набор рожковых ключей или торцевых головок;
- широкую стамеску (можно долото);
- столярный угольник;
- пассатижи;
- пузырьковый уровень для горизонтальных и вертикальных поверхностей;
- карандаш.
В зависимости от того, какая гидроизоляция будет использоваться (рулонная или жидкая), понадобится острый нож или большая малярная кисть.
Крепление мауэрлата к стене
О том, каким способом мауэрлат будет крепиться к стене, следует подумать ещё на этапе её сооружения. При необходимости в кладку устанавливают деревянные закладные элементы или обустраивают бетонную стяжку.
Монтаж начинают на земле. При необходимости брус наращивают и по всей его длине выполняют пропилы, которые понадобятся для крепления стропил. По краям отдельных балок делают шипы «в полдерева», которыми соседние элементы опорной конструкции будут соединяться друг с другом. Свежие срезы и пропилы следует повторно обработать антисептическим средством.
Для соединения балок мауэрлата между собой используют способ «в полдерева»
Чтобы не поднимать брус наверх многократно, на земле проводят контрольную сборку. Укладывать балки опорной конструкции на стены следует лишь после того, как будут проверены все размеры, диагонали и точки соединений.
Поскольку деревянный брус используемого сечения обладает довольно большим весом, монтаж мауэрлата лучше всего выполнять вместе с напарником. Кроме того, вдвоём намного проще делать замеры и выставлять балки по уровню.
Выше уже отмечалось, что мауэрлатный пояс можно закрепить различными способами. Всё зависит от материала внешних стен, сечения пиломатериала, наличия армопояса и других факторов. Можно выделить несколько основных способов фиксации матицы к стене:
- Монтаж на резьбовые шпильки. Этот способ отлично подходит для литых бетонных стен, а также для кладки из ячеистого пенобетона. И в том, и в другом случае резьбовые стержни крепят к упрочняющим металлическим элементам и заливают слоем бетона. Между крепежом рекомендуется выдерживать расстояние от 1 до 2 метров, но чаще всего его количество выбирают по числу стропил. Перед тем как зафиксировать матицу на стене, брус прикладывают к шпилькам и отмечают места будущих креплений. После этого в мауэрлате проделывают отверстия, матицу устанавливают на место и притягивают гайками с шайбами увеличенного диаметра.
Шпильки, посредством которых мауэрлат притягивают к стене, можно залить бетоном или закрепить при помощи дюбелей
Для правильной разметки брус укладывают на концы шпилек и ударяют по нему тяжёлым молотком. При этом в древесине остаются отчётливые углубления, которые в точности соответствуют точкам крепления.
- При помощи пластиковых дюбелей и резьбовых шпилек. Для этого маточный брус укладывают на стену и длинным сверлом выполняют сквозное сверление пиломатериала и жёсткого основания. Затем брус отодвигают в сторону и в стеновые отверстия вбивают дюбельные пробки. В них вкручивают шпильки с резьбовой верхней частью и винтовой нижней. Далее крепление мауэрлата выполняют описанным выше способом.
- Анкерными болтами. Монтаж деревянной опоры осуществляют при помощи клиновых или рамных анкеров. Для этого сквозь балку и стену сверлят сплошное отверстие, в которое устанавливают крепёжный элемент. Окончательную затяжку выполняют после того, как мауэрлат будет собран в единый каркас.
- Металлическими скобами. Для фиксации бруса используют скобы из прутка или арматуры в виде расширенной буквы «П» с заострёнными концами. Одной стороной крепёж вбивают в подстропильную балку, а другой — в деревянный брусок, замурованный в стену ещё на этапе её возведения.
Использовать для крепления мауэрлата металлические скобы можно только в том случае, когда в кладку заранее были вмонтированы деревянные закладные элементы
- Стальной проволокой. Для крепления опорной конструкции используется проволока, предварительно уложенная в бетон, кирпичную или каменную кладку.
- Расклиниванием. Всё, что для этого понадобится — арматура или пруток диаметром 10–18 мм, который нарезается на отрезки, равные по длине удвоенной толщине бруса. В опорном сооружении и стене выполняется сверление, равное диаметру арматуры. После этого в подготовленные отверстия вбивают стержни. Окончательную фиксацию выполняют металлическими клиньями или саморезами, которые забивают в щель между арматурой и деревянным брусом.
После того как все резьбовые соединения будут затянуты, соединения страхуют контргайками, а выступающие части шпилек срезают.
Особенности крепления опорного бруса к стенам из пористого бетона
Описанные выше способы не подходят, если мауэрлат необходимо прикрепить непосредственно к газобетонным блокам. Поскольку пористые бетоны имеют высокую хрупкость, любое распирающее воздействие анкерного клина или дюбеля приводит к растрескиванию или выкрашиванию мест крепления. В этом случае удобно воспользоваться методом химического анкерования.
Для крепления бруса к пенобетонным блокам используют химические анкеры, которые держатся в стене при помощи специального быстротвердеющего состава
Особенность этого метода заключается в том, что резьбовая шпилька удерживается в стене при помощи быстротвердеющего химического состава. Для этого в блоке выполняется сверление, которое расширяют так, чтобы внутри получить пустоту в виде усечённого конуса. После того как полость будет очищена от крошки и пыли, внутрь устанавливают стержень с резьбой и заливают в отверстие клеевой состав. После полного схватывания химического раствора мауэрлат крепят к шпилькам точно так же, как и в рассмотренных выше случаях.
Видео: как установить химический анкер в газобетон
Монтаж мауэрлата не требует больших материальных затрат, при этом создаётся надёжное основание для стропильной системы крыши. По этой причине не следует отказываться от постройки опорной конструкции, тем более что соорудить её можно собственноручно. В процессе строительства следует прислушиваться к рекомендациям специалистов относительно выбора маточного бруса, правильно провести его подготовку и установку. Только в этом случае можно рассчитывать на то, что мауэрлат достойно справится со всеми возложенными на него функциями.
