книги / Основы проектирования скатных крыш и мансард

Для повышения прочности и жесткости стропильной конструкции самые нагруженные элементы часто изготавливают из металла. Пролеты между металлическими частями заполняют деревянными элементами (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Варианты конструктивного решения стропильных систем:

а– комбинированное решение стропильной системы с применением деревянных

иметаллических элементов; б – каркас мансарды из прокатного металла

Поскольку стальные конструкции подвержены коррозии, предпочтительнее конструкции стропил из оцинкованной стали. В настоящее время популярна система из оцинкованных легких тонкостенных металлических конструкций (ЛСТК). Конструкции крыши либо изготавливают по индивидуальному заказу, либо используют типовые решения. Использование термопрофилей ЛСТК исключает возникновение «мостиков холода» в крышах и наружных стенах (рис. 4.2). Термопрофили имеют минимальное поперечное сечение, снабжены сквозными канавками для увеличения площади прохождения теплового потока (рис. 4.2, б). В результате конструкция приобретает характеристики, по теплопроводности аналогичные деревянной.

Рис. 4.2. Каркас мансарды из ЛСТК: а – общий вид; б – виды профилей

21

4.2.КОНСТРУИРОВАНИЕ СКАТНЫХ КРЫШ

СНАСЛОННЫМИ СТРОПИЛАМИ

Для крыш малоэтажных жилых домов наиболее распространены 2-скат- ные крыши, несущая часть которых образуется системой наслонных стропил (рис. 4.3). «Наслонные стропила могут быть употреблены каждый раз, когда внутри строения найдется несколько опорных точек для расположения на них стоек, они будут поддерживать наклонный брус, который носит на-

звание стропильной ноги» [9].

Рис. 4.3. Общий вид и элементы наслонных стропил двухскатной крыши: а – в плоскости стропильных ног; б – в объеме стропильной конструкции

При наличии несгораемого чердачного перекрытия наслонные стропила допускается применять в зданиях 2-й степени огнестойкости.

Помимо стропильных ног, наслонные стропила включают систему

прогонов, стоек, подкосов, а также горизонтальные элементы: мауэрлат

и лежень. Вся эта система поддерживает стропильные ноги и передает нагрузку на стены или опоры.

Стропильные ноги располагают вдоль скатов (рис. 4.4). Шаг стропильных ног принимают 0,6–1,2 м. Точный шаг определяется расчетом. Нижними концами стропила опираются на наружные стены через специальный элемент, который носит название мауэрлат. Его устанавливают на обрез стены. Мауэрлат распределяет сосредоточенную нагрузку от стропил равномерно вдоль наружных стен (рис. 4.5, а). Верхние концы стропильных ног опирают на продольную балку – коньковый (подстропильный) прогон, передающий нагрузку через систему стоек на внутренние несущие стены. Стропильные ноги длиной более 5 м необходимо разбивать на два элемента меньшей длины (для погашения прогиба). Это достигается

22

ют 3–5 м. Стойки устанавливают на лежни (рис. 4.5). Между деревянными элементами стропильной конструкции и кладкой следует проложить гидроизоляцию, а сами изделия в местах примыкания следует пропитать антисептиком. Во избежание загнивания мауэрлата и нижних концов стропильных ног, а также для обеспечения осмотра и ремонта мауэрлат располагают на 400 мм выше уровня чердачного перекрытия (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Наслонные стропила односкатной крыши с двумя промежуточными опорами

При расстоянии между наружными несущими стенами от 5 до 8 м можно проектировать односкатные крыши. Для этого одна из стен, на которую опираются стропила, устраивается выше другой на величину подъема крыши (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Наслонные стропила односкатных крыш:

а – расчетная схема стропильной ноги; б – односкатная крыша с устройством подкоса (без промежуточных опор); 1 – стропильная нога; 2 – мауэрлат; 3 – подкос (устаревшее название «подстропильная нога»); 4 – мауэрлат

При необходимости односкатные крыши могут устраиваться и при больших пролетах (см. рис. 4.7), при этом для уменьшения расчетной длины стропильныхногвместахрасположениястоекустанавливаютсяподкосы.

24

На рис. 4.8 представлена схема стропильных конструкций двухскатной крыши: при большой ширине здания стропильные ноги опирают, как правило, на два прогона. Если длина стропильной ноги или прогона превышает 5,5–6,0 м (стандартная длина пиломатериалов), то элементы проектируют составными. Стык необходимо располагать со смещением на расстоянии 200 мм от опоры. Здесь также, помимо подкосов, появляются дополнительные элементы в виде затяжек (устаревшее название «схватка»).

При большой длине прогонов для жесткости и устойчивости стропильной системы в продольном направлении вводят дополнительные подкосы, образующие подстропильную раму (рис. 4.9).

Рис. 4.8. Разрез двускатной чердачной крыши из бревен

Рис. 4.9. Схемы продольных подстропильных рам: а – с подкосами у каждой стойки; б – без подкосов, со шпренгелем жесткости; L и L0 – шаг стоек

25

Подкосы устанавливают под прогон у каждой стойки, если расстояние между стойками, обозначенное буквой L, порядка 5–6 м (сечение 1–1). При меньшем расстоянии подкосы устанавливают через одну стойку, но так, чтобы расстояние L/3 не превышало 2 м, или устраивают шпренгели жесткости.

При значительной высоте стропильной конструкции для обеспечения устойчивости устанавливают диагональные связи.

4.2.1. Устройство 4-скатной крыши

При устройстве 4-скатной крыши (рис. 4.10) одни стропила располагаются перпендикулярно фасаду, другие – под углом 45° или диагонально относительно плана здания. Такие стропила носят названия диагональных или накосных. Все диагональные стропила должны быть более крепкими, чем поперечные, так как они более длинные, на них опираются с двух сторон короткие стропила. Устаревшее название диагональных ног – «роги», а короткие стропила, которые на них опираются, называются «нарожниками».

Рис. 4.10. Общий вид стропильной конструкции 4-скатной вальмовой крыши

Для разгрузки диагональных ног устраивают дополнительную вертикальную стойку – шпренгель, который опирается на горизонтальный брус, устанавливаемый на угол двух стен (рис. 4.11; сечение 1–1). Также с укладкой диагональных ног могут быть устроены разжелобки (ендовы). В этом случае накосные ноги работают в самых невыгодных условиях: большее скопление снега, дольше задерживается влага. В связи с этим повышенное внимание необходимо уделять устройству гидроизоляции в разжелобках.

На рис. 4.12, 4.13 представлены схема и узлы расположения элементов наслонных стропил при устройстве вальмовай крыши.

26

Для отвода воды от плоскости фасада необходимо предусмотреть карнизные свесы. Их можно образовать за счет выпуска стропильных ног за пределы наружной грани стены или удлинением стропильных ног с помощью «кобылок» – коротких досок, прибиваемых к стропилам. По свесам выполняют сплошную подшивку из досок. Подшив карнизов рекомендуют выполнять до устройства кровельного покрытия (прил. Ж). Наиболее подходящие размеры элементов стропильной системы приведены в табл. 4.1.

4.2.2.Сборные дощатые стропила

Вмассовом строительстве 4–5-этажных домов чаще всего применяли дощатые стропила, главным образом из сборных укрупненных элементов заводского изготовления в виде готовых к монтажу щитов.

Стропильный щит состоит из стропильных ног, брусковой обрешетки

идиагональных раскосов, придающих щитам жесткость. Щиты укладываются на мауэрлат и опираются на продольные рамы. В средней части они соединяются со стропильными фермочками, входящими с состав коньковых щитов. Карнизный щит также выполняется сборным (прил. Д).

4.2.3.Конструирование мансард с наслонными стропилами

При конструировании мансард важно определить, где и как будут опираться стропильные ноги (рис. 4.14):

♦с опиранием низа стропил на мауэрлат;

♦с выносом низа стропил за стену.

Если внутри здания установлены столбы или стойки (шаг 6–7 м), то при устройстве мансард также целесообразно применять наслонные стро-

пила (рис. 4.15).

28

4.3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ВИСЯЧИХ СТРОПИЛ

Висячие стропила применяют в тех случаях, когда в здании отсутствуют внутренние стены или опоры. Чаще всего для помещений зального типа и мансард. Впервые их применил итальянский зодчий эпохи Возрождения Андреа Палладио, поэтому их еще называют «палладиевыми» или итальянскими. Применение в чердачных крышах висячих стропил имеет целью решить одновременно два вопроса: при отсутствии внутренних вертикальных опор образовать одно-, двускатную крышу и при тех же условиях подвесить

несущие конструкции чердачного перекрытия. На рис. 4.16 показаны две принципиальные схемы стропил.

Рис. 4.16. Схема стропил: а – наслонные стропила; б – висячие стропила; 1 – подвесное перекрытие

Конструктивное решение

Главная составная часть этих стропил, кроме стропильных ног, – горизонтальный брус, называемый затяжкой. Говоря современным языком, висячие стропила представляют собой простейшие треугольные фермы, которые перекрывают пролет здания (рис. 4.17). Стержни наружного контура образуют верхний и нижний пояса ферм, укладываются через подкладки на стену.

Вид фермы изменяется в зависимости от размера перекрываемого пролета (рис. 4.18). При пролетах более 8 м во избежание чрезмерного увеличения материала в состав фермы вводятся вертикальные стойки – главная составляющая этих стропил. Количество их зависит от величины перекрываемого пролета (устаревшее название стойки – «висячая бабка»). В месте пересечения подвески («бабки») с затяжкой образуется новый узел фермы, который позволяет предотвратить провисание затяжки. Стойки с горизонтальным брусом соединяются при помощи металлического хомута (рис. 4.19).

30