26. Скатные крыши. Форма. Уклон.

Являются традиционной для гражданских зданий конструкцией. В зависимости от объемно-планировочного решения здания и его конфигурации в плане форма крыши весьма разнообразны: одно-, двухскатная, четырехскатная, шатровая, многощипцовая, мансардная. В связи с этим ребра сопряжения скатов крыши диктуют расположение стропильных конструкций.

Правила проектирования:

-  применять одинаковые уклоны скатов

- приводить линию конька здания через точки пересечения ребер и разжелобков

- при построении плана зданий сложной конфигурации проводить вспомогательную разбивку его в плане на элементарные прямоугольники.

Различают три типа несущих конструкций стропил: наклонные, висячие и комбинированные.

1. балочная конструкция из системы параллельных наклонных балок (стропильных ног) опертых нижним концом на горизонтальный опорный настенный брус (мауэрлат), а верхним – на коньковый прогон, который опирается на стойки , установленные на внутренних несущих стенах и столбах

2. висячие стропила или фермы применяют при отсутствии внутренних опор

3. для уменьшение кол-ва ферм иногда прибегают к устройству комбинированных стропил.

Для защиты от гниения чердачное пространство обязательно проектируют проветриваемым, устраивают слуховые окна.

Схемы и элементы деревянных несущих конструкций скатных крыш: А – наслонные стропила; Б – то же, висячие; В – то же, комбинированные, а – для односкатных крыш; б – для двухскатных крыш. 1 – мауэрлат, 2 – пилястра; 3 – ригель; 4 – схватка; 5 – стропильная нога; 6 – затяжка; 7 – подвеска; 8 – балка подвесного чердачного покрытия.

27. Схемы стропильных конструкций скатных и деревянных крыш. Конструкции стропильной системы.

Количество скатов в крыше может быть самым разнообразным. Односкатные крыши для жилых домов применяют крайне редко. Такую форму крыш чаще всего используют для хозяйственных построек или для пристроенных к дому помещений (веранда, крыльцо, терраса и т.п.). Двускатная крыша является самым простым конструктивным решением из многоскатных конструкций и часто используется при строительстве садовых домиков и небольших жилых домов. Скаты таких крыш формируются из двух наклонных плоскостей и фронтонов с противоположных сторон. Уклоны скатов могут быть как равнозначными, так и неравнозначными, длина скатов тоже может быть различной (рис. 118).

Рис. 118. Двухскатные крыши: А — неравнозначные; Б — равнозначные; 1 — фронтонный свес; 2 — стропило; 3 — обрешетка; 4 — обшивка, формирующая фронтон; 5 — карнизный свес; 6 — подкос; 7 — гидроизоляция; 8 — пароизоляция; 9 — кровля; 10 — дымовая труба; 11 — навес над балконом мансарды; 12 — ригель; 13 — коньковый брус

Четырехскатные (вальмовые) крыши образуются от соединения двух трапециедальных и двух треугольных торцевых скатов (рис. 119). По существу такая крыша состоит из двух частей: двускатной крыши, которая не полностью закрывает площадь дома по длине, и двух вальм, закрывающих незакрытые площади строения. Очень важно при этом выбрать правильное соотношение параметров двускатной и вальмовой частей, так как именно от этого зависит облик всего строения. Разновидностью вальмовых крыш являются полувальмовые (датские) конструкции, у которых вальма занимает неполную высоту (рис. 120).

Рис. 119. Слагаемые вальмовой крыши: 1 — вальма (треугольный скат); 2 — боковой трапециедальный скат; 3 — конек; 4 — наклонное ребро

Рис. 120. Конструкция вальмовой "датской" крыши: 1 — усиленная стропильная нога; 2 — опорная доска; 3 — усиливающий ригель с вкладышем; 4 — вальмовое стропило; 5 — верхняя обвязка стены; 6 — проставки; 7 — минифронтон

Многощипцовые крыши представляют собой более сложные конструкции, форма которых зависит от фантазии проектировщика. Как правило, такие крыши устраивают над престижными домами, владельцы которых пытаются уйти от так надоевших стандартов. При помощи многощипцовой крыши обычно стараются как можно рациональнее использовать подкрышное пространство для оборудования мансардных помещений. Такая крыша имеет большое число ендов и ребер, в связи с чем усложняются строительные работы и повышается расход материалов. Показанная на рис. 121 многощипцовая крыша — частный случай такой конструкции, и она является ничем иным, как продуктом наложения одной на другую двухскатной ломаной и двухскатной прямой крыши.

Рис. 121. Сопряжение двускатной ломаной и двускатной прямой крыши: 1 - коньковый брус основной ломанной крыши; 2 — коньковый брус прямой крыши балкона; 3 — стропила прямой крыши; 4 — рама двери балкона; 5 — фронтон мансарды; 6 — гидроизоляция; 7 — сплошная обрешетка; 8 — кровля

Обычно такой конструктивный прием используют для увеличения подкрышного пространства, которое рационально используют для бытовых и хозяйственных нужд или под жилье (мансарды). Несущая часть крыши, которая образуется системой висячих или наслонных стропил, воспринимает на себя все нагрузки и передает их на каркас здания. Основным элементом несущей части являются стропильные ноги, которые вместе с другими силовыми элементами (подкосами, раскосами и т.п.) образуют фермы. В домах каркасной конструкции стропила укладывают вдоль ската, опирая их нижними концами на балки перекрытия. Верхние концы стропильных ног опирают на балку-прогон, передающую нагрузку на внутренние стойки каркаса. Общая устойчивость и жесткость стропильной системы обеспечивается раскосами, подкосами и диагональными связями (рис. 122).

Рис. 122. Стропильная система ломаной двухскатной крыши: А — коньковый узел; Б — узел "стропило-стяжка-стойка"; В — узел "стропило-потолочная балка"; Г — узел "потолочная балка-стойка-подкос"; Д — узел "стойка-подкос"; 1 — стяжка мансарды; 2 — прогон; 3 — стойка; 4 — стропило основное; 5 — стойка промежуточная; 6 — подкос; 7 — вкладыш; 8 — балка потолочная; 9 — стропило коньковое; 10 — ригель; 11 — накладка коньковая; 12 — гвозди; 13 — скобы

При узловой нагрузке в элементах фермы возникают только продольные сжимающие и растягивающие усилия. Нормальные напряжения как по длине стержней, так и по сечению распределяются равномерно, отчего несущая способность материала используется более полно. Чтобы обеспечить надежную работу ферм, применяемых в крышных системах капитальных зданий, необходимо свести к минимуму работу деревянных конструкций на растяжение. В нижнем поясе фермы этого достичь практически не удается, поэтому на лобовых врубках применяют наиболее качественную древесину 1-го сорта. Во избежание вредного влияния усушки древесины стыки и узлы ферм проектируют таким образом, чтобы усилия передавались вдоль волокон. В некоторых случаях (особенно в заводских фермах) для изготовления нижнего пояса используют профилированный металл, что позволяет устранить риск разрушения древесины при растягивающих нагрузках. Конструктивные схемы наиболее распространенных ферм для пролетов 12—24 м приведены на рис. 123.

Рис. 123. Конструктивные схемы ферм: А — треугольная; Б — треугольная на лобовых рубках; В — многоугольная; Г — пятиугольная на лобовых врубках

Постоянную нагрузку на ферму (кроме собственного веса) определяют в соответствии с проектным заданием по справочным данным и с учетом соответствующих поправочных коэффициентов надежности по нагрузке. Постоянная нагрузка считается равномерно распределенной по длине пролета фермы. Временная снеговая нагрузка определяется по СНиП или по значениям, рассчитанным для конкретного региона.

Достаточно прочные и хорошо выполненные конструкции отдельных частей каркасного здания еще не гарантируют надежность всего сооружения. Залогом надежности деревянного каркаса здания будет пространственная неизменяемость и устойчивость отдельных частей конструкции. В процессе эксплуатации на элементы крыши и всего каркаса здания могут действовать нагрузки, которые не совпадают с плоскостью несущих конструкций. Для восприятия этих нагрузок плоские конструкции должны быть закреплены в поперечном направлении специальными связями. Для этого может быть использована конструкция кровли в виде сплошного настила, образующего жесткую пластину, соединенную с прогонами. При отсутствии такого жесткого ската крыши устраивают специальные связи жесткости. На практике пространственную жесткость крыши обеспечивают комбинацией горизонтальных связей, настилами обрешетки и пола. Существенную роль в обеспечении жесткости крыши играют слуховые окна и другие архитектурные детали.

Рис. 124. Обеспечение жесткости комбинацией горизонтальных связей и сплошного настила обрешетки: 1 — горизонтальные связи; 2 — стропильная ферма; 3 — настил пола; 4 — настил обрешетки; 5 — балка перекрытия; 6 — затяжка усиления

Рис. 125. Конструктивная схема четырехщипцовой крыши: 1 — стропило: 2 — ендова (разжелобок); 3 — обрешетка; 4 — скоба; 5 — ригель-затяжка; 6 — коньковые накладки; 7 — конек; 8 — упоры

Пример такой комбинации показан на конструкции двускатной крыши (рис. 124). Пространственная жесткость крыши значительно увеличивается в многощипцовых конструкциях, пример которых приведен на рис. 125.