Стропильные несущие конструкции чердачных покрытий

Несущими конструкциями чердачных покрытий в гражданском строительстве чаще всего бывают стропила или стропильные системы. По конструктивной схеме их можно разделить на три вида: наслонные, висячие и комбинированные.

Наслонные системы представляют собой ряд параллельно расположенных наклонных балок (так называемых стропильных ног), опирающихся нижним концом через подстропильные брусья (мауэрлаты) на наружные и внутренние продольные стены (рис. 1).

Расстояние между смежными стропильными ногами принимают в соответствии с конструкцией и несущей способностью нижней, поддерживающей кровлю части крыши — обрешетки. При сплошных или брусчатых разреженных обрешетках оно принимается от 1,2 до 2 м. Для создания опоры под «стропильные ноги в пределах чердака создают конструкции, состоящие из продольного конькового прогона, уложенного по ряду стоек, опирающихся на внутренние опоры здания.

1. Схема наслонных стропил: а — с опиранием стоек на внутреннюю продольную стену; б — то же, на столбы.	2. Схемы деревянных наслонных стропил: а — для односкатных крыш; б — для двухскатных.

При деревянных стропилах расстояние между стойками не следует принимать более 3—4 м, так как иначе необходимо будет (для облегчения работы прогона) усложнить конструкцию путем введения продольных подкосов (см. рис. 1, б).

При отсутствии внутренних продольных стен расстояния между стойками соответствуют расстояниям между внутренними поперечными стенами или столбами здания, на которые они опираются.

До последнего времени наслонные стропильные системы как в деревянных, так и в каменных зданиях выполнялись из дерева. Попытки выполнить стропила из железобетона не дали положительных результатов.

Основные схемы деревянных наслонных стропил для односкатных и двухскатных крыш при наличии одного или двух рядов внутренних опор приведены на рис. 2. Назначение подкосов — уменьшить свободный пролет стропильных ног и тем самым облегчить их работу на изгиб; ригели (схватки) увеличивают поперечную жесткость и устойчивость стропильной системы в целом.

Стропильные ноги, подкосы, а также стойки и прогоны делают из брусьев или толстых досок.

Наиболее экономичны по расходу лесоматериала дощатые конструкции, однако они подвержены загниванию и опасны в пожарном отношении.

Соединения элементов наслонных стропил производят на врубках или (при дощатых стропилах) гвоздях (рис. 3).

В местах опирания стропильных ног на каменные стены для закрепления концов стропильных ног и распределения давления на большую площадь каменной кладки укладывают подстропильные брусья (мауэрлаты). Сечение мауэрлатов принимают 180X180 или 200X200 мм.

При редкой расстановке стропильных ног мауэрлаты представляют собой короткие брусья (коротыши) длиной 500—700 мм; при частом расположении стропильных ног мауэрлат укладывают по всей длине стены.

Для восприятия ветровых нагрузок (отсоса) концы стропильных ног через одну привязывают к стене скруткой из проволоки. Для устройства крыши над карнизной частью стены к концам стропильных ног прибивают гвоздями короткие доски («кобылки»). Кобылки заделывают в кладку стены и, если нужно устроить свес крыши, выпускают за поверхность стены.

3. Детали деревянных стропил: коньковый брус, костыль, кобылка, подкладка, толь, лежень, скобы, ригель, схватка, подстропильный брус.

5. Сборные стропильные конструкции: а —при одной внутренней опоре; б —при двух oпоpaх; в—общий вид.

6. Детали сборных стропил: а – коньковый узел; б — опирание фермочки на стропильный щит; в — карнизный щит; г — средний опорный узел.

Опирание деревянных стоек и подкосов на каменные стены и столбы производят также через короткие или длинные лежни — прокладки из пластин или брусьев (см. рис 1, 3, г, д).

Опорные узлы стоек и подкосов поднимают над перекрытием, чем обеспечивают проветривание и удобство наблюдения за их состоянием.

Все деревянные элементы стропил в местах соприкосновения изолируют от каменной кладки слоем толя или пергамина.

Рассмотренные конструкции деревянных стропил неиндустриальны, так как выполняются на стройке с большой затратой ручного труда. Поэтому разработаны решения сборных стропил заводского изготовления, в большей степени удовлетворяющие требованиям современного индустриального строительства.

На рис. 4 показана простейшая сборная стропильная конструкция для зданий небольшой ширины (до 9—10 м). Сборный элемент в ней — щит шириной 1,5—2 м и длиной до 6 м, состоящий из двух стропильных ног, соединенных между собой обрешеткой из брусков или досок. Верхним краем щиты опирают на коньковый брус, лежащий на деревянных стойках, установленных вдоль внутренней стены через 2—3 м.

На рис. 5 приведены схемы и общий вид дощатой стропильной конструкции для зданий шириной 10—15 м с одной или двумя внутренними продольными стенами. Основные сборные элементы в ней: опорные брусья, укладываемые на наружные и внутренние стены и служащие для установки и связи стропильных щитов и продольных опорных рам; продольные опорные рамы; стропильные щиты, состоящие из стропильных ног, связанных между собой раскосами, и обрешеткой; стропильные треугольные фермочки; верхние щиты с обрешеткой, укладываемые на фермочки щиты-свесы, представляющие собой настилы из досок; скрепленные снизу дощатыми накладками.

При монтаже сборных стропил на каменные внутренние столбы или стены укладывают опорные брусья, а на них вдоль здания устанавливают в наклонном положении продольные рамы. На эти рамы, а также на подстропильные брусья укладывают стропильные щипы, образующие скаты крыши. К концам стропильных ног прикрепляют стропильные фермочки, поверх которых укладывают верхние щиты с обрешеткой. Монтаж заканчивают укладкой карнизных щитов-свесов и ходовых досок по онорвьш брусьям. Все элементы соединяют между собой гвоздями (рис. 6).

4. Простейшие сборные стропила: слева щиты со сплошной обрешеткой, справа с брусковой.	7. Конструкции стропил в вальме.

При четырехскатных или более сложных формах крыш стропильные конструкции усложняются. В местах пересечения скатов вводят диагональные (накосные) стропильные ноги (рис. 7). На них опирают короткие стропильные ноги (нарожники) торцовых скатов (вальм). Следует отметить, что нарожники, чтобы быть в одной плосности со стропильными ногами, должны врубаться в накосную балку. Верхними концами диагональные ноги опирают на консоль конькового бруса или, если прогон отсутствует, на брусок-полочку, прибитый к стропильным ногам в месте их сопряжения у конька (рис. 8, б). Нижними концами накосные ноги опирают на мауэрлаты в месте их стыкования в углу или, что лучше, на специальный коротыш (рис. 8, б). Диагональные ноги имеют большую длину и несут значительную нагрузку, поэтому их приходится поддерживать в пролете промежуточной опорой в виде шпренгельной фермы (см. рис. 7, б и 8, а).

Висячие системы. Висячие стропила выполняют обычно деревянными. Применяют их в тех случаях, когда в здании нет внутренних опор. Величина перекрываемых пролетов при этом невелика (до 15 м). Схемы деревянных висячих стропил показаны на рис. 9. При малых пролетах конструкция состоит только из стропильных ног, работающих на сжатие, и затяжки, работающей на растяжение. Затяжка погашает распор от стропильных ног, и стены воспринимают только вертикальные силы. С увеличением пролета конструкция ус­ложняется путем введения ригеля, «бабок», работающих на растяжение, и подкосов, работающих на сжатие. Назначение ригеля — уменьшить величину распора, передаваемого от стропильных ног на стены ими затяжку, и обеспечить общую поперечную жесткость системы. Бабки служат для облегчения работы затяжек, бабки защемляют верхним концом между стропильными ногами и к ним снизу подвешивают с помощью металлических креплений затяжки (рис. 10). Подкосы упирают нижними концами в бабку, а верхними подпирают в пролете стропильные ноги, облегчая таким образом их работу на изгиб.

Стропила указанных типов изготовляют из брусьев, соединение их элементов производят врубками. Стропила малых пролетов (до 7- 8мм) могут быть изготовлены из досок с соединением элементов гвоздями.

Опирание висячих деревянных стропил на каменные стены производят через деревянные подкладки.

Комбинированные системы. Для устройства крыши расстояние между установленными на место висячими стропилами, как и между стропильными ногами в наслонных системах, не должно превышать 2 м. Однако висячие стропила трудоемки в изготовлении и обходятся значительно дороже наслонных. Для снижения стоимости покрытий иногда прибегают к устройству комбинированных стропильных систем, состоящих как из висячих, так и наслонных элементов (рис. 11).

Стропильные ноги висячих стропил, установленные на расстояниях 3—6 м друг от друга, поддерживают коньковый прогон и прогоны, на которые с двух сторон опирают концы наслонных стропильных ног. Расстояния между наслонными стропильными ногами принимают 1,2—2 м.

Подвесные чердачные перекрытия. При висячих стропильных системах чердачные перекрытия подвешивают к затяжкам. Недостаток подвесных перекрытий — их зависимость от поведения стропильных систем. Всякие деформации стропил, вызываемые температурными влияниями, нагрузками от снега, ветра и т. п., передаются в некоторой степени подвесному перекрытию и могут вызвать его расстройство (например, растрескивание штукатурки потолка). Поэтому стропильным конструкциям следует придавать большую жесткость и отказываться от штукатурки потолка, заменяя ее обшивкой профилированными досками, органическими листовыми материалами и т. п. 

8. Детали стропил: а — узел опирания накосной ноги на шпренгель; б — опирание накосных ног на стропильные ноги; в — то же, на мауэрлат; г — врубка нарожников.	9. Схемы деревянных висячих стропил: ригель, схватка, коньковый узел, бабка, затяжка.
10. Детали деревянных висячих стропил: а— опорный узел; б — коньковый узел; в — нижний узел в стыке затяжки.	11. Стропильная конструкция комбинированной системы.