Глава 2. Несущие конструкции скатных крыш

Несущие конструкции скатных крыш состоят из стропил и обрешетки. Стропила – основная несущая конструкция крыши, которая опирается на стены или на отдельные опоры здания. Термины «стропила» и «обрешетка» происходят от деревянных конструкций плотницкой работы. В настоящее время эти термины распространяются и на несущие конструкции из клееной древесины, из металла и железобетона. Стропила выполняют из дерева в виде бревен, брусьев или досок. Все сопряжения отдельных элементов делают с помощью врубок и металлических креплений (скоб, болтов, гвоздей, хомутов и металлических накладок). Конструкции стропил подразделяются на две основные группы: наслонные и висячие.

Основным элементом наслонных стропил являются наклонные одно-, двух- и многопролетные балки, располагаемые вдоль скатов (стропильные ноги), работающие на изгиб по балочной схеме. Помимо этих элементов наслонные стропила включают также систему прогонов, стоек, подкосов, лежней, поддерживающих стропильные ноги и передающих нагрузку на нижерасположенные стены или столбы.

Висячие стропила применяют в тех случаях, когда в здании внутренние опоры – стены или столбы – отсутствуют, а вследствие значительного расстояния между наружными стенами устройство наслонных стропил с образованием скатов невозможно. В этих случаях пролет между наружными стенами перекрывают стропильными фермами. Применение в чердачных крышах подобных ферм помогает решить одновременно две задачи: при отсутствии внутренних вертикальных опор образовать одно-, двухскатную крышу и при тех же условиях подвесить несущие конструкции чердачного перекрытия.

Рис. 1.4. Примеры решения общего вида чердачных крыш

2.1. Наслонные стропила, собираемые на постройке вручную

Наслонные стропила применяют в тех случаях, когда в здании имеются два или несколько рядов вертикальных опор (стен или столбов), расстояние между которыми (L – пролет) не превышает 5-8 м, такие пролеты легко перекрыть наклонными балками (стропильными ногами) из досок, брусьев или бревен, располагаемыми вдоль скатов на расстоянии друг от друга в осях (шаг стропил): из досок порядка 0,8-1,5 м, а из брусьев и бревен 1,5-2 м. На рис. 2.1 показана схема расположения стропил односкатной и двухскатной крыш соответственно.

Величина шага стропил устанавливается расчетом. Внутренние стены (рис. 2.2) и столбы доводят обычно только до уровня, превышающего верх чердачного перекрытия на 15-20 см, т.к. нет смысла загромождать конструкциями пространство чердака или мансарды. Их заменяет система стоек (шаг 4-6 м), опирающихся на лежни и поддерживающих верхний продольный брус, – прогон. Стропильные ноги укладывают на прогоны, а нижние концы этих ног на подстропильные брусья – мауэрлаты. Мауэрлаты укладываются по верхнему обрезу стен и служат для равномерного распределения нагрузки от стропильных ног на стену. Для жесткости и устойчивости стропильных ног между стойками и прогонами вводят подкосы, разгружающие прогоны и образующие с ними подстропильную раму (рис. 2.3). Подкосы применяют также и для разгрузки стропильных ног. Расстояние между опорами L (пролет балки стропил без подкоса) обычно не превышает 5,5 м (рис. 2.4, а). При введении подкоса стропильная балка превращается в двухпролетную и расстояние L можно увеличить до 8 м (рис. 2.4, б). Если при этом длина стропильной ноги превышает стандартную длину лесоматериалов, ее проектируют составной. Стропила для других значений L показаны на рис. 2.4, г-з. На внутренних опорах подкосы нужно устанавливать с двух сторон – для погашения распора у основания стойки. Угол между подкосом и стойкой не должен превышать 40º-45º, а при двух рядах внутренних средних опор для восприятия горизонтальных составляющих усилий, передаваемых подкосами, между лежнями ставят распорки (рис. 2.4, д).

Сечение стропильных ног определятся расчетом. Из конструктивных соображений можно принимать: из досок на ребро 150-180×50-60; из брусьев 140×140, 160×140; из бревен диаметром 160-180 мм.

Подстропильные брусья (мауэрлаты) делают сечением 160×140 мм или 160×170 мм. Если стропила расположены часто или стены возведены из малопрочных материалов, то подстропильные брусья укладывают по всему периметру стен здания. При редкой расстановке стропил укладывают коротыши длиной 600-800 мм.

Рис. 2.1. Односкатная крыша из наслонных деревянных стропил:

1 – стропильная нога; 2 – мауэрлат; 3 - кобылка

Мауэрлаты антисептируют, а между ними и каменной кладкой стены прокладывают изоляцию из рулонного материала. Для возможности осмотра и ремонта крыши у свеса нижняя поверхность подстропильных брусьев должна отстоять от верха чердачного перекрытия не менее чем на 40 см.

Концы стропильных ног через одну необходимо крепить к стене (для предупреждения отрыва крыши ветром) скрутками из проволоки диаметром 3-4мм, которые привязывают к вбитым в стену костылям, или закрепляют к плитам чердачного перекрытия.

Для крепления досок обрешетки или настила кровли, укладываемых вдоль нижнего края крыши, к концу стропильных ног пришивают коротыши из досок на ребро, называемые кобылками. Кобылки заделывают в кладку карниза или укладывают поверх карнизной части стены.

На рис. 2.5 – 2.8 показаны варианты дощатых наслонных стропил.

Варианты карнизных узлов показаны на рис. 2.9, 2.10. На рис. 2.11 – 2.13 показаны схема односкатной крыши с верандой и узлы.

На рис. 2.14 показана схема наслонных стропил вальмовой крыши при одной внутренней стене, а при двух продольных внутренних стенах (рис. 2.15, а). Как видно из рис. 2.14 в четырехскатных крышах стропильные конструкции усложнены: в местах пересечения скатов необходимо располагать накостные (диагональные) ноги. В них врубают укороченные стропильные ноги – нарожники.

Рис. 2.2. Двухскатная крыша из наслонных деревянных стропил:

1 – стропильная нога; 2 – мауэрлат (настенный брус); 3 – подкос; 4 – лежень; 5 – стойка;

6 – прогон; 7 – кобылка; 8 – обрешетка; 9 – свес крыши

Рис. 2.3. Схема подстропильных рам:

а – с подкосами у каждой стойки; б – с подкосами через стойку; в – бесподкосная схема;

1 – прогон; 2 – стойка; 3 – подкос; 4 – мауэрлат; 5 – подкладка; 6 – стропильная нога;

7 – болты и скобы; 8 – подбалка; 9 – шпренгель жесткости (через 4-5 шагов стропил);

10 – лежень

Рис. 2.4. Конструктивные схемы крыш из деревянных наслонных стропил:

а –д – схема односкатных крыш; е – з – то же, двускатных; 1 – стропильная нога;

2 – мауэрлат; 3 – подкос; 4 – стойка; 5 – прогон; 6 – лежень; 7 – затяжка; 8 - ригель

Рис. 2.5. План и разрез двухскатной крыши

Рис. 2.6. Узлы по крыше

(замаркированные на рис. 2.5)

Рис. 2.7. Узлы по крыше

(замаркированные на рис. 2.5)

а )

б)

Рис. 2.8. Примеры решения крыш с наслонными стропилами:

а – двускатная крыша; б – четырех фронтонная крыша

Значение размеров
Д	С	Длина кобылки
510	550	900
550	550	900
640	625	1200
680	625	1200

Рис. 2.9. Вариант устройства карниза из кирпича:

1 – карнизный щит; 2 – кобылка ( таблица); 3 – лоток; 4 – оцинкованная кровельная сталь; 5 – ограждение кровли; 6 – волнистые асбестоцементные листы; 7 – гвозди; 8 – брусок 60х50; 9 – щит стропильный нижний; 10 – мауэрлат; 11 – скрутка через одну стропильную ногу; 12 – карнизная плита; 13 – чердачное перекрытие; 14 – ерш в шве кладки; 15 – водосточная труба; 16 – хомут; 17 – толь; 18 – Т-образный костыль через 600;

1 9 – отверстие 140х150 для подвески люльки; 20 – деревянная антисептированная пробка

Значение размеров
Д	В	С	Длина кобылки	Ширина карниза
510	520	550	1200	900
550	480	550	1200	900
640	490	625	1350	1000
680	450	625	1350	1000

Рис. 2.10. Вариант устройства карниза из сборных железобетонных плит:

1 – карнизный щит; 2 – кобылка (таблица); 3 – лоток; 4 – оцинкованная кровельная сталь; 5 – ограждение кровли; 6 – волнистые асбестоцементные листы; 7 – гвозди; 8 – брусок 60х50; 9 – щит стропильный нижний; 10 – мауэрлат; 11 – скрутка через одну стропильную ногу; 12 – карнизная плита; 13 – чердачное перекрытие; 14 – ерш в шве кладки; 15 – водосточная труба; 16 – хомут; 17 – толь; 18 – Т-образный костыль через 600; 19 – отверстие 140х150 для подвески люльки; 20 – деревянная антисептированная пробка

Рис. 2.11. Примыкание веранды к крыше здания:

1 - кобылка; 2 - обрешетка; 3 - волнистые асбестоцементные листы;

4 - металлический фартук; 5 – цементный раствор; 6 - прибоина;

7 – стропильная нога крыши веранды; 8 - стропильная нога крыши дома; 9 - толь;

10 – металлическая скоба; 11 – мауэрлат; 12 – деревянная пробка; 13 – скрутка;

14 – перекрытие над верандой; 15 – чердачное перекрытие дома

Рис. 2.12. Разрез односкатной крыши с верандой

Рис. 2.13. Узлы по крыше

(замаркированные на рис. 2.12)

Рис. 2.14. Расположение в плане наслонных стропил в зданиях с одной внутренней опорой: 1 – чердачное перекрытие; 2 – мауэрлат; 3 – стропильная нога; 4 – лежень; 5 – подкос;

6 – стойка через 3-5 м; 7 – прогон; 8 – накосная (диагональная) стропильная нога;

9 – нарожники; 10 – подкос под прогон; 11 – кобылка

а)

б)

Р ис. 2.15. Расположение в плане наслонных стропил в зданиях:

а – схема с двумя внутренними опорами; б – общий вид шпренгелей для опирания накосных стропильных ног; 1 – чердачное перекрытие; 2 – мауэрлат; 3 – стропильная нога;

4 – лежень; 5 – подкос; 6 – стойка через 3 – 5 м; 7 – прогон; 8 – накосная (диагональная) стропильная нога; 9 – нарожники; 10 – подкос под прогон; 11 – кобылка; 12 – шпренгель; 13 – прибоина

Диагональные стропильные ноги имеют большую длину и несут значительную нагрузку. Вследствие этого их поддерживают в пролете промежуточной опорой в виде подкоса или поставленной в углу здания шпренгельной конструкцией.

На рис. 2.16 – 2.18 показаны детали узлов деревянных брусчатых наслонных стропил.

Диагональную стропильную ногу нижним концом опирают на подстропильные брусья в месте их сопряжения в углу или, лучше, на специальную балку, положенную наискось на подстропильные брусья на некотором расстоянии от угла. Верхний конец диагональной ноги при наличии двух прогонов или прогоне, расположенном в стороне от конька (рис. 2.18, д), – на прибоины, прикрепленные гвоздями к концам стропильных ног.

Все сопряжения стропильных элементов между собой выполняются: для элементов из брусьев и бревен – на врубках, шипах и скобах; для элементов из досок – на гвоздях, нагелях, металлических накладках.