Архитектура и устройство крыши

(Рис. 3, а, б) Конструктивные схемы односкатных наслонных стропил в поперечном разрезе. а – стропила с двумя рядами стоек и подкосами жесткости, б – стропила с двумя рядами стоек и подкосами против каждой ноги.

В мауэрлатах и прогонах в местах опирания на них стропильных ног вытесывают горизонтальные площадки.

Во избежание сноса крыши ветром нижние части стропильных ног через одну должны быть прикреплены скруткой из 2–3 проволок (d – 2–3 мм) к костылю, заделанному в стену на 200–300 мм ниже мауэрлата. Стропильные ноги прикрепляются к мауэрлатам также при помощи скоб; в районах с сильными ветрами мауэрлаты в свою очередь прикрепляются проволокой или скобами к кладке. Опирание на продольный прогон бревенчатой стропильной ноги показано на рисунке 4, а дощатой и из пластин – на фигурах 7 и 8. Стойка соединяется с прогоном шипом.

Стыки стропильных ног следует назначать так, чтобы использовать полную длину бревна или доски; стык может быть расположен на стойке или на консоли.

Бревенчатые стропильные ноги связываются в стыке болтами (d = 12–16 мм), а дощатые – гвоздями диаметром в 5,0–5,5 мм.

При загнивании концов стропил, опирающихся на мауэрлат, поступают следующим образом.

На чердачное перекрытие кладут бревно, опирающееся на 2–3 балки. В него упирают подкосы из досок, прибитые к стропильной ноге гвоздями, расстояние от которых до загнившего места должно быть не менее 200 мм.

(Рис. 4) Укрепление стропильной ноги при загнивании ее конца: 1 – мауэрлат; 2 – стропильная нога; 3 – накладки и подкосы из досок; 4 – гвозди длиной 120–150 мм, 5 – бревно, опирающееся на 2–3 балки.

(Рис. 5) Укрепление стропильной ноги вблизи загнившей части мауэрлата: 1 – мауэрлат; 2 – подкосы; 3 – стропильная нога; 4 – сгнившая часть мауэрлата. Для ремонта мауэрлата, загнившего на незначительной длине, стропильную ногу скобами крепят к подкосам, упирающимся в мауэрлат и прикрепленным скобами к неповрежденному его участку.

(Рис. 6) Опирание стропильной ноги при загнивании мауэрлата на значительной длине: 1 – мауэрлат; 2 – стропильная нога; 3 – сгнившая часть мауэрлата; 4 – накладки и подкосы из досок; 5 – брус длиной 0,8–1,0 м, опирающийся на штыри; 6 – металлические штыри (длина 400–500 м, диаметр 20 мм), забиваемые в кладку.

При загнивании значительной части мауэрлата к стропильной ноге прибивают накладки из досок. Упирают их в новый дополнительный мауэрлат, установленный ниже сгнившего и закрепленный штырями в кладку стены.

(Рис. 7) Усиление стропильной ноги в средней части накладками: 1 – накладки и подкосы из досок; 2 – сгнившая часть стропильной ноги.

Для усиления загнивших посредине стропильных ног к ним прибивают 2 накладки из досок толщиной 50–60 мм. Гвозди забивают по концам накладок в неповрежденную часть стропильной ноги.

Глава II

Стропила

Стропила являются основным несущим элементом крыши, воспринимающим нагрузки от веса кровли с обрешеткой, от веса снега на кровле, а также ветровые нагрузки. Для удержания крыши на стенах, стропила крепят к последнему, а лучше к предпоследнему венцу при помощи скоб.

По конструкции стропила подразделяются на две основные группы; наслонные и висячие. Основным различием наслонных и висячих стропил является наличие у последних нижней затяжки, воспринимающей усилие распора от стропильных ног (см. рис. 1). Крыши с наслонными стропилами устраивают в домах, имеющих опорные стены. Пролет между опорами может достигать 4,5 м. При пролете от 5 до 6 м под стропила ставят подкосы. Наслонные стропила имеют не менее двух неподвижных точек опоры стропильных ног у концов (в коньке и на продольной стене) и не дают распора на стены.

Висячие стропила имеют неподвижные точки опоры стропильных ног в нижних концах и на продольной стене. Они дают распор, который воспринимает затяжка.

На рисунках показаны наслонные (8) и висячие (9) стропила.

(Рис. 8) Наслонные стропила: 1 – стропильная нога; 2 – ригель; 3 – чердачное перекрытие.

(Рис. 9) Висячие стропила: 1 – мауэрлат; 2 – стропильная нога; 3 – затяжка; 4 – бабка; 5 – подкос.

Наслонные стропила концами опираются на стены здания, а средней частью – на промежуточные опоры. Висячие же стропила опираются только концами на стены здания. Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12 м, а двух опор – до 15 м. В деревянных брусчатых или же рубленых зданиях стропильные ноги опираются на верхние венцы (10), в каркасных – на верхнюю обвязку (11).

(Рис. 10) Опирание наслонных стропил в деревянных брусчатых или рубленых зданиях: 1 – шип; 2 – стропильная нога.

(Рис. 11) Опирание наслонных стропил в деревянных каркасных зданиях: 1 – балка перекрытия; 2 – стропильная нога.

Стропила выполняют из бревен, брусьев и досок. На дощатые стропила расходуют на 15–20% меньше древесины, чем на стропила из бревен. Размеры отдельных элементов стропил определяются расчетом.

Практикой проектирования и строительства определены некоторые ориентировочные правила устройства стропил:

1. Стропила ставят на расстоянии 0,6–1,5 м друг от друга.

2. Для конструктивных элементов наклонных и висячих стропил при длине элемента не более 6,5 м можно применять бревна диаметром 18–20 см.

3. Конструктивные элементы стропил выполняют без их отески, за исключением одной стороны стропильных ног для укладки обрешетки.

4. Мауэрлаты отесывают на два канта и покрывают смолой.

5. Расстояние сгораемых элементов стропил и кровли от внутренней поверхности дымохода должно быть не менее 38 см. Стропила крепят к стене «скрутками» из проволоки или скобами, а между собой ветровыми связями. Скрутка представляет собой кусок крупной проволоки, один конец которой прикреплен к стропильной ноге, а другой – к костылю, вбитому в шов каменной кладки на расстоянии 300–350 мм от верхнего края стены или к балке чердачного перекрытия. В рубленых деревянных домах вместо скрутки используется железная скоба, соединяющая стропила со вторым венцом сруба. Свес крыши образуют концы стропил, выступающие наружу на 40–50 см, и «кобылки» – доски, прибитые гвоздями к стропилам.

1. Деревянные стропила

Наслонные стропила более просты по конструкции и экономичны, однако для их применения необходимо наличие внутренних стен или несущих перегородок. Эти стропила состоят из пары отдельных наклонных стропильных ног, опирающихся нижним концом на верх стен, а верхними, соединенными друг с другом концами, – на прогон, поддерживаемый стойками. Опорой для стоек служат несущие внутренние стены или перегородки. Наслонные стропильные ноги делают из бревен толщиной 13–20 см, из пластин 15/2-20/2 см или досок толщиной не менее 5 см. Стропила располагают на расстоянии от 1 до 1,5 м друг от друга. Для уменьшения прогиба стропильных ног при недостаточной их толщине ставят подкосы из бревен толщиной 13–15 см, брусьев или парных досок, а в некоторых случаях (при несимметричных внутренних опорах) – ригели (повышенные затяжки) из пластин сечением не менее 13/2 см, а также из брусьев или парных досок.

Наслонные стропила применяются в тех случаях, когда расстояние (пролет) между конструкциями, на которые опираются стропила (стены, столбы), не превышают 6–7 м. Такие пролеты легко перекрыть деревянными стропилами (из досок, брусков, бревен), располагаемыми через 0,8–1,6 м. При этом внутренние стены и столбы, используемые для опоры стропил, выводят до уровня выше верха чердачного перекрытия примерно на 20 см. Далее по ним укладывают лежни из деревянных брусков с сечением около 100х100 мм. или из окантованных на 2 канта бревен. По лежням устанавливаются стойки с шагом 4–6 м. По этим стойкам устанавливаются верхний продольный брус, называемый прогоном. Это может быть коньковый прогон или промежуточный прогон. На эти прогоны опираются стропила.

Нижние концы стропильных ног опираются на подстропильные брусья-мауэрлаты, лежащие на верхнем обрезе наружных стен. Во избежание срыва крыши ветром нижние концы стропильных ног через одну крепят к стене с помощью проволочной скрутки (из проволоки диаметром 4–6 мм.) и стальных ершей, заделанных в стену.

Для обеспечения пространственной жесткости конструкции крыши, а также для разгрузки верхних прогонов, между стойками и прогонами устанавливают подкосы. Система, состоящая из верхнего прогона, лежня, стоек и подкосов образуют жесткую подстропильную раму или ферму (в том случае, когда лежни опираются на столбы).

Наклонные стропила на односкатных крышах опираются своими концами на две наружные или на наружную и внутреннюю опоры. При пролете между опорами от 5 до 6 м под стропила ставят подкосы.

Для разгрузки стропильных ног и уменьшения их сечения между стойками и стропилами устанавливают подкосы, превращающие стропильные ноги в двухпролетные балки вместо однопролетных. За счет этого резко снижаются изгибающие моменты в стропилах, что позволяет уменьшить высоту сечения, уменьшить расход материалов и снизить их вес.

Для устройства обрешетки на карнизных свесах крыши к нижним концам карнизных ног прибивают доски толщиной 30–40 мм, которые как бы продолжают карнизную ногу. Эти доски называются кобылками. Длина кобылки должна обеспечить требуемую величину свеса кровли, обеспечивающего надежный отвод воды от стен здания. Так как кобылки находятся в зоне возможного замачивания, их необходимо тщательно антисептировать для защиты от гниения.

Сопряжения элементов стропильной системы выполняются при дощатых стропилах – на гвоздях, для элементов из брусьев или бревен – на врубках, шипах, скобах.

Наслонные стропила состоят из поперечных элементов и продольных элементов. Основными поперечными элементами являются стропильные ноги, которые воспринимают нагрузку от собственного веса крыши, снега и ветра и передают ее на наружные и внутренние опоры. Стропильные ноги выполняются из бревен, брусьев, пластин или досок леса марки «2» (2-й сорт).

В зависимости от материала, из которого выполнено здание, стропильные ноги могут крепиться:

– на верхние венцы в деревянных, рубленых или брусчатых зданиях:

(Рис. 12) Крепление стропильных ног на верхние венцы. 1 – шип, 2 – стропильная нога.

– на верхнюю обвязку в деревянных каркасных зданиях:

(Рис. 13) Крепление стропильных ног на верхнюю обвязку. 1 – балка перекрытия, 2 – стропильная нога.

– на опорные брусья – мауэрлат – в каменных зданиях, толщина мауэрлата при этом должна быть 150–160 мм, а сам он может быть цельным (по всей длине здания) или частичным (брусья подкладываются только под стропильную ногу):

(Рис. 14) Крепление стропильных ног на опорные брусья – мауэрлат. 1 – мауэрлат, 2 – стропильная нога, 3 – затяжка, 4 – чердачное перекрытие.

Расстояние между стропильными ногами из бревен и пластин обычно 1,5–2,0 м, а из досок 1,0–1,75 м. При пролетах в 4,5–6,0 м стропила могут быть выполнены из бревен диаметром 18–20 см или пластин из них. У бревен обтесывается только верхний кант для удобства укладки обрешетки, внизу же бревно, во избежание излишнего ослабления, оставляется без обтески. Дощатые стропильные ноги делаются обычно из досок 6х22 см.

Если стропильные ноги выполнены с небольшим сечением, то предохранить их от провисания можно с помощью решетки из стойки, подкосов и ригеля. Стойки и подкосы изготавливаются из досок шириной 150 мм и толщиной 25 мм или из деревянных пластин, полученных из бревна с диаметром не менее 130–140 мм.