Несущий каркас любой скатной крыши – это стропила с закреплённой на них обрешёткой, а также различные прогоны, затяжки, подкосы и другие дополнительные детали. Для их соединения друг с другом применяются разные крепёжные элементы, обеспечивающие прочность, стабильность, долговечность всей кровельной системы. Давайте разберёмся, какими гвоздями прибивать обрешётку к стропилам, и почему лучше отдать предпочтение им, а не более удобным в применении саморезам.
Особенности деревянного «скелета» крыши
При работе с деревом необходимо учитывать его особенности, как материала, а также направление нагрузок, воздействующих на конкретные элементы конструкции.
По сравнению с бетоном или металлом, дерево – материал мягкий и упругий, но эти его свойства могут меняться в большую или меньшую сторону в зависимости от влажности. Деревянные конструкции подкровельной системы впитывают в себя влагу из воздуха, когда на улице идёт дождь, и водяные пары, поднимающиеся из внутренних помещений дома. В сухую погоду происходит обратное движение: дерево отдаёт лишнюю влагу в атмосферу. При этом материал расширяется или сужается, меняется упругость его волокон и расстояние между ними, что, в свою очередь, влияет на его способность удерживать в себе крепёж.
Поэтому прежде чем крепить обрешётку к стропилам или выполнять узловые соединения конструкции, нужно решить, какие метизы лучше использовать. Для этого необходимо определить влияющие на них нагрузки. При этом учитывают:
- вес кровельного покрытия;
- напряжения, возникающие в материале при изменении его влажности;
- снеговую нагрузку, способную вызывать прогиб обрешётки;
- ветровые нагрузки.
В зависимости от направления приложения усилий, крепёж может испытывать изгибающие, растягивающие, выдёргивающие, срезающие нагрузки.
Если снеговая нагрузка имеет вертикальное направление, то ветровая зависит от направления воздушного потока и может действовать горизонтально (боковая нагрузка на срез) или снизу вверх (на вырывание).
Чтобы решить, чем крепить обрешётку к стропилам – гвоздями или саморезами, давайте посмотрим, как эти метизы ведут себя в сложных условиях.
Что выбрать – саморезы или гвозди
Гвоздь представляет собой длинный стальной стержень с заострённым кончиком. При вбивании в древесину он расклинивает её волокна, которые, стремясь вернуться в исходное положение, сдавливают стержень со всех сторон. Это давление и удерживает его в материале.
Стержень самореза оснащён резьбой – спиралевидным выступом, который при вкручивании в дерево нарезает в его толще бороздки. Этот крепёж в древесине удерживают не только боковые силы сдавливания, но и сопротивление стенок этих бороздок.
Сравним устойчивость этих метизов к вертикальным (вырывающим) и боковым (срезающим и изгибающим) нагрузкам.
Устойчивость к вертикальным нагрузкам
Если рассматривать расклинивающие и резьбовые метизы с точки зрения вырывающих нагрузок, то последние явно прочнее. Чтобы вырвать из дерева гвоздь, необходимо преодолеть силы упругости, удерживающие его стержень. Для выдёргивания самореза этого недостаточно, нужно ещё и разрушить бороздки, сжимающие резьбу.
Для примера, вбитый в сосновый брус гвоздь длиной 40 мм выдёргивается из него при усилии, равном 32 кг, а вкрученный в него саморез с такой же толщиной и длиной 22 мм можно достать, только приложив усилие, равное 74 кг.
Поэтому, выбирая, чем крепить обрешётку крыши, гвоздями или саморезами, многие отдают предпочтение саморезам, справедливо полагая, что такое соединение гораздо крепче.
Однако помимо вертикальных нагрузок на элементы крепления воздействуют и боковые, возникающие при смещении деревянных деталей друг относительно друга из-за ветрового давления или неравномерного набухания древесины.
Устойчивость к боковым нагрузкам
Боковые нагрузки, воздействующие на крепёж, имеют динамический характер: они то усиливаются, то ослабевают. Гвоздь благодаря своей относительной гибкости выдерживает их легко: при смещении деталей он изгибается.
Дело в том, что гвозди делают из стальной проволоки методом холодной ковки, не подвергая термической обработке. А саморезы – из химически и термически обработанной стали, обладающей высокой твёрдостью, необходимой для нарезания резьбы. Но повышенная твёрдость не позволяет им изгибаться и смещаться вслед за материалом, поэтому при нагрузке на сдвиг они ломаются.
Прежде чем крепить обрешётку саморезами, нужно учесть и тот факт, что дерево, впитывая влагу, набухает, а толщина скреплённых элементов увеличивается. Гвозди при этом выдавливаются из пробитого ими канала, а вот саморезы удерживаются резьбой и не могут смещаться, поэтому часто разрываются у основания, под самой головкой.
Почему лучше гвозди
Вырывающие усилия действуют на соединение обрешётки со стропилами в гораздо меньшей степени, чем боковые. Они могут быть значительными в тех случаях, когда подкровельное пространство не защищено от порывов ветра, направленных на внутренние стенки скатов. Примером могут служить навесы, крыши открытых террас и павильонов. Но в большей степени от них страдают листовые кровельные покрытия, которые могут оторваться от стропил вместе с плохо закреплённой обрешёткой.
Гораздо чаще крепёж не выдерживает разнонаправленного смещения частей деревянной конструкции и влияния атмосферных факторов в течение длительной эксплуатации. Гвозди показывают большую выносливость к таким «волновым» воздействиям.
Обратите внимание! Для обустройства кровли необходимо использовать метизы с антикоррозионной защитой из оцинкованной или нержавеющей стали.
Виды гвоздей для крепления обрешётки
Проведённое сравнение гвоздей и саморезов не совсем корректно, так как в нем были проанализированы крепёжные свойства только одного вида гвоздей – обычных строительных с гладким стержнем. Есть и другие виды, отличающиеся гораздо более высокой устойчивостью к вырывающим нагрузкам – винтовые и ершённые. Выбрать, какие гвозди нужны для обрешётки крыши, будет проще после их описания.
Гладкие
Надёжность соединений гладкими гвоздями самая невысокая. Основная их проблема – набухшая древесина выталкивает крепёж наружу, и выступающая над поверхностью шляпка может повредить лежащее на обрешётке покрытие.
Зато такие метизы незаменимы для возведения временных конструкций – их проще всего вытянуть при демонтаже.
Ершённые
Стержень таких гвоздей как бы состоит из усечённых конусов, расположенных один над другим основанием вверх. Другое название – кольцевые гвозди. Они легко входят в древесину при забивании, но за счёт того, что её волокна обжимают пространство над выступами, не расшатываются и не выдавливаются наружу при её набухании и высыхании.
Именно этот вид метизов считается самым надёжным для устройства кровельных систем, строительства каркасных домов. Но работа с ними требует высокого профессионализма и точности, так как разобрать неправильное соединение без разрушения материала практически невозможно.
Для справки! Выбирая гвозди или саморезы для стропил и обрешётки, многие отдают предпочтение саморезам за скорость и лёгкость работы с ними: вкручивать крепёж шуруповёртом намного проще и удобнее, чем забивать молотком. Но для быстрого монтажа ершённых гвоздей тоже есть специальный инструмент – нейлер.
Винтовые
Конструктивно винтовые гвозди похожи на саморезы по дереву – они тоже имеют резьбу, не доходящую до шляпки, но она не такая острая и частая. При забивании такой гвоздь поворачивается вокруг собственной оси, что аналогично процессу вкручивания. Волокна древесины при этом раздвигаются неравномерно, обеспечивая высокую степень трения и хорошее сцепление с метизом.
Такой крепёж тоже обладает высоким сопротивлением к вытягивающим нагрузкам. Чтобы выдернуть его из дерева, усилий потребуется в несколько раз больше, чем для выдёргивания обычного гладкого гвоздя. Поэтому собранные с его помощью конструкции служат десятилетиями.
Совет! Выбирая, чем крепить стропила – гвоздями или саморезами, предпочтение тоже лучше отдать винтовым или ершённым гвоздям.
Выбор гвоздей по длине
Важное значение для надёжности соединения имеет длина гвоздей. Она подбирается с учётом толщины обрешётки с таким расчётом, чтобы крепёж прошёл её насквозь и углубился в стропила ещё на 1,5-2 её толщины. Например:
- толщина обрешётки 20 мм – длина гвоздя 60 мм;
- толщина обрешётки 30 мм – длина гвоздя 70 мм;
- толщина обрешётки 40 мм – длина гвоздя 90-100 мм.
Расчёт количества крепежа
Все знают, как крепить обрешётку: она прибивается во всех местах пересечения со стропилами. Но количество гвоздей на каждый узел может отличаться в зависимости от ширины элементов подкровельного настила.
Доски, прибитые в одной точке, со временем под воздействием переменных температуры и влажности воздуха начинают коробиться и деформироваться. Чтобы этого не происходило, их прибивают на два гвоздя, отступив от краёв по 1,2-1,5 см.
При использовании широких досок расход крепежа увеличится за счёт дополнительного третьего гвоздя, вбиваемого по оси.
На один гвоздь можно прибивать только обрешётку из брусков сечением 40х40 мм или 50х50 мм.
Зная количество стропил, шаг между элементами обрешётки и их ширину, определить расход крепежа будет не сложно. Но покупать его нужно с запасом на случай брака в работе или дефектов самих метизов.
Стропильная система крыши подвергается различным нагрузкам, а дерево, из которого собирается конструкция, подвержено изменениям размеров и внутренней структуры. Все это вкупе приводит к возникновению напряжений в местах стыков обрешётки со стропилами или контробрешёткой. Саморезы из-за своей твёрдости и хрупкости их не выдерживают и ломаются, в отличие от более устойчивых к боковым нагрузкам гвоздей. У них другая «болезнь» – плохое противодействие вертикальным нагрузкам, но её можно избежать, используя винтовые или ершённые гвозди с насечками на стержне.
