В зависимости от формы, скатные крыши бывают:

а) односкатная (над гаражом) б) двухскатная

в) вальмовая г) полувальмовая

д) шпилевая е) шатровая

ж) криволинейная з) куполообразная к) оболочковая

Д вухскатная крыша – наиболее распространённая форма,

употреблявшаяся во все времена, привлекательна как с

конструктивной, так и с архитектурной точки зрения.

Вальмовая крыша – подчёркивает защитную функцию

и даёт дому представительный вид. Как акцент,

применяются слуховые окна, повышающие качество жилья.

Шатровые и купольные крыши – отличаются чёткостью

линий и безупречной симметрией.

Мансардные крыши – предназначены для постоянного

проживания в оборудованном чердачном пространстве.

Фото 72

На практике могут встречаться и комбинации различных форм крыш, а также далеко не самые лучшие конструкторские решения. Общее правило: чем проще форма крыши – тем она надёжнее, то есть, чем меньше изломов, пересечений и контр-уклонов.

Некоторые подобные примеры конструктивных решений приведены ниже.

а) комплексное использование различных форм

б) не лучшее решение скатной кровли

в) похожий вариант не лучшего конструктивного решения

г) крыша имеет двухскатную, купольную и шатровые формы

д) в Сопоте (Польша) архитекторы создали смелые криволинейные формы

скатной крыши (пьяный домик) Фото 73

Скатные крыши из древесных материалов можно разделить на три основные группы:

- традиционного крепления

- переходного характера

- современного характера

Рассмотрение исторически традиционных решений в области строительства крыш необходимо и в интересах современного опыта их развития. С одной стороны, это необходимо потому, что конструкция большинства современных скатных крыш восходит к этим традициям, и соответственно для решения проблем их ремонта, обслуживания, возможной модернизации нужно хорошо в них разбираться. С другой стороны, современные решения есть не что иное как дальнейшее развитие традиционного направления, поиск нового предполагает хорошее знание старого. Анализ достигнутых результатов является самым простым и полезным решением, вскрытием движущих «пружин», если так можно выразиться.

Традиционные стропильные конструкции

К традиционным деревянным стропильным конструкциям относятся пространственные стержневые структуры крыши здания, сформированные различными способами деревянных элементов, к ним относятся:

- конструктивные решения, когда однотипные опоры располагаются на расстоянии около 1 м. друг от друга

- двойного решения, когда примерно через 4 м. располагаются основные опоры и примерно через 1 м. дополнительные.

Но факт остаётся фактом, сегодня они сильно устарели, их можно считать неэкономичными с точки зрения расхода материалов и использования рабочей силы, поэтому современное их применение возможно в модернизированном виде. К наиболее характерным элементам традиционных стропильных систем относятся.

Обрешётка: прибиваемый к стропилам ряд реек (досок) для последующего крепления кровельного покрытия, шаг их установки определяется в зависимости от вида материала, формы и размеров последнего.

Деревянный настил: крепится к стропилам из досок обычно толщиной 24 мм. или из плит типа ОСП (ОSВ), главное их назначение - конструктивное, при использовании набиваемых или приклеиваемых кровельных материалов.

Контр-обрешётка: набивается поверх стропил для обеспечения воздушного зазора.

Стропила: устанавливаются на расстоянии от 0,6 до 1,0 м. на них размещается кровельное покрытие и они собственно формируют форму крыши. В верхней части стропила сводятся вместе или размещаются на коньковом перекрытии, в нижней части они опираются на связующую балку (мауэрлат). Стропила изготавливают из досок или брёвен.

Стяжки конька: (накладки), короткие бруски для попарного соединения стропил поблизости от конька, устанавливаются горизонтально, поперечное сечение 5/10 – 10/10 см.

Кобылки: короткие бруски, набиваемые на стропила на участке вдоль карниза, применяются для смягчения уклонов и выноса стропил за пределы здания.

Мауэрлат: бруски, накладываемые на наружные стены для опирания стропильных ног, могут быть в горизонтальной или вертикальной позиции. К венцам сруба мауэрлат крепят металлическими скобами, в углах связываются врубками в полдерева и скрепляются скобами, гвоздями или стяжными болтами.

Промежуточные прогоны (подмоги): предназначены для дополнительных стропил, укрепляющие конструкцию в продольном направлении, воспринимают нагрузку на изгиб, сечение обычно 10/10 до 15/15 см.

Стойки: вертикально поставленные стержни, несущие прогоны или поддерживающие вертикальные или промежуточные прогоны.

Распорки: косые утопленные стержни, служащие для укрепления подпор всей стропильной системы.

Ригели: тонкие горизонтальные брусья, обычно спаренные и работающие на растяжение, предназначены для соединения стропильной конструкции, сечение 2/6 – 8/15 см.

Лежень: небольшие профильные балки, укладываемые на перемычки (венцы) и выполняющие роль перераспределения нагрузок связующих (вспомогательных) балок на стену.

Связующие балки: горизонтальные, с двумя или более опорами, расположенные примерно через 1 м. при одинаковых опорах либо через 3-4 пары стропил, служащие для несения стропил, опор, подкосов, наложенные на стены и воспринимающие нагрузки на растяжение и изгиб, сечение таких балок от 14/18 до 18/25 см.

Подвесные стержни: элементы без промежуточного опирания в основных позициях, предназначенные для подвязки связующей балки, сечением 13/13 – 18/18 см.

Конструкция стропильной системы скатов зависит от формы крыши, габаритов, нагрузок и расположения опор. Несущими конструкциями чердачных малоэтажных крыш являются стропила, которые бывают наслонными и висячими. Крыши с наслонными стропилами устраивают в домах, имеющие средние опорные стены. Высота чердака должна быть более 1,6 м. Пролёт между опорами может достигать 4,5 м. при больших пролётах под стропила устанавливают опоры (подкосы). Простейшие стропильные системы представлены ниже.

Рис. 119

Где 1- стропильная нога, 2- мауэрлат, 3- подкос, 4- стойка, 5- прогон, 6- лежень, 7- распорка, 8- затяжка. Висячие стропила применяются реже, так как их установка требует более тщательного изготовления узлов, особенно затяжек, они могут быть простой и сложной конструкции. К достоинствам висячих стропил следует отнести способность перекрывать большие пролёты. В основе любой стропильной системы заложен треугольник, как наиболее жёсткая и экономичная конструкциям. Комбинации дополнительных треугольников получают при помощи кобылок (дополнительные стропила и стойки), что позволяет менять угол наклона стропил, а тем самым и форму крыши, такие порхающие крыши более присущи народам Азии, Китая и Кореи. Шаг стропил зависит от сечения деревянных брусков и расстояния между опорами обычно назначается от 0,6 до 1,2м. и проверяется расчётом. Для предварительной оценки в выборе сечения стропильных ног можно воспользоваться данными табл. 41

Максимальные пролёты стропил крыши при расчётных снеговых нагрузках от 1,0 до 2,0 кПа

(Выписка из СП 31 – 105 – 2002) Таблица 41

Вид древесины	Сорт	Размер поперечного сечения стропил в мм	Максимальный пролёт в м
			Расчётная снеговая нагрузка в кПа
			1,0			1,5			2,0
			Шаг стропил в мм
			300	400	600	300	400	600	300	400	600
Древесина из хвойных пород	2	38*89 38*140 38*184 38*235 38*286	3,11 4,90 6,44 8,22 10,0	2,83 4,45 5,85 7,47 9,06	2,47 3,89 5,11 6,38 7,40	2,72 4,28 5,62 7,18 8,74	2,47 3,89 5,11 6,52 7,66	2,16 3,40 4,41 5,39 6,25	2,47 3,89 5,11 6,52 7,80	2,24 3,53 4,64 5,82 6,76	1,96 3,08 3,89 4,75 5,52

Максимальные пролёты стропил крыши при расчётных снеговых нагрузках от 2,5 до 3,0 кПа

Вид древесины	Сорт	Размер поперечного сечения стропил в мм	Максимальный пролёт в м
			Расчётная снеговая нагрузка в м
			2,5			3,0
			Шаг стропил в мм
			300	400	600	300	400	600
Древесина хвойных пород	2	38*89 38*140 38*184 38*235 38*286	2,29 3,61 4,74 6,06 7,06	2,08 3,28 4,31 5,27 6,11	1,82 2,86 3,52 4,30 4,99	2,16 3,40 4,46 5,59 6,49	1,96 3,08 3,96 4,84 5,62	1,71 2,66 3,23 3,96 4,59

С точки зрения сопряжения традиционных деревянных конструкций крыш с перекрытием, стропильные конструкции подразделяются на две основные группы:

- конструктивно связанные с перекрытием или непосредственно водружённые на него

- полностью независимые от перекрытия, надстроенные над ним.

Деревянные крыши, конструктивно связанные с перекрытием в зависимости от исполнения могут быть: встроенные вместе с перекрытием и подвешенные.

Стропильные конструкции, независимые от перекрытия подразделяются на самостоятельные опорные конструкции над перекрытием и конструкции крыш без закрытия перекрытия.

В современном строительстве, стропильные конструкции, посаженные на перекрытия находят преобладающее применение, особенно с распространением монолитного железобетонного строительства. И тем не менее, эта форма является абсолютно традиционной.

Рис. 120

На рис. 120 представлены элементы прогонной системы, где 1 – обвязочный брус,

2 – столб, 3 – стропило, 4 – затяжка, 5 – верхний подкос (ригель)

Фото 74

Поддержка конькового прогона столбом с ветровыми связями и подкосами

Фото 75

Общий вид прогонной стропильной системы с опиранием на перекрытие.

Рис. 121

Наклонная стропильная конструкция, посаженная на перекрытие.

Где,1 – опорный брус, 2 – лежень, 3 – прогон,

4 – коньковый прогон, 5 – стропильная нога,

6 – кобылка, 7 – ригель, 8 – опорная стойка,

9 – распорка, 10 – внутренняя опора, 11 - стяжка

Среди стропильных конструкций, большое распространение получили системы с двумя, тремя и четырьмя вертикальными стойками, общий вид которых представлен рис. 122 а – г.

Рис. 122 а

Рис. 122 б

Рис. 122 в

Рис. 122 г (план крыши)

Стропильные конструкции с вертикальными опорами и прогонами применяется в основном там, где они не мешают использованию чердачного пространства.

Характерной особенностью является наличие стягивающих раскосов, которые соединяют противоположные пары стропил и стоек. На высоту расположения которых оказывает влияние два фактора: величина необходимого пустого пространства и желательное использование длины стропил с действующим сортаментом пиломатериалов.

Стропильная конструкция с одной вертикальной стойкой применяется при длине лежня 5-7 м и максимальной длине стропильной ноги в 6 м.

Расстояние между точками опор стропил не должно превышать 4,5 м в остальных конструктивных схемах. Если расстояние между средним прогоном и коньком, так называемая свободная длина стропил составляет не более 35 см, то необходимости в коньковом прогоне нет. Если эта величина достигает 45 см и более, то необходимо предусмотреть коньковый прогон и ригель. Если коньковый прогон не проектируется, то обязательно следует устанавливать под стропила и ветровую решётку.

Стропильная конструкция односкатной крыши может быть выполнена как в прогонной системе, так и с вертикальными или наклонными опорами, при этом следует иметь в виду, каркас должен быть пространственно жёстким.

В зданиях и постройках, имеющих размеры по ширине до 10 м применяются стропильные конструкции с пустым чердачным пространством (с опиранием стропил на стены через мауэрлаты или в объединённом исполнении с перекрытиями).

Против давления ветра параллельно направлению конька здания необходимо предусматривать установку под углом противоветровых досок, брусков или накладок.

Стропила, имеющие длину более 4,5 м, допускается подкреплять вблизи карниза короткими опорами. Высоту наклонных балок поднимают на такую высоту, чтобы не мешать движению в чердачном пространстве (минимально 1,6 м), в случае застраиваемого чердачного пространства, такая высота устанавливается не менее 2,4 м.

8-10 м

Рис. 123

На рис. 123 представлена стропильная система с наслонными стропилами.

Где, А – полезная высота, В – высота крыши.

Деревянные крыши этой системы проектируются на основе точных статических расчётов и компонуются чаще всего не из балок, а из брусьев или досок, соединительные узлы выполняются при помощи гвоздей или саморезами. С точки зрения статики ригельная стропильная конструкция может трактоваться как трёхсоставная опора.

Наклонная балка может быть изготовлена из цельной или составной древесины, при этом следует особое внимание обратить на обеспечение жёсткой связи сращиваемого сечения.

Посредством промежуточных и коньковых элементов меньшего поперечного сечения конструкция может быть сделана более жёсткой и совершенной.

Ригельная стропильная конструкция обычно применяется 6-10 метровая, а если точнее, то проектируется на расстоянии 8-10 м пролётов лежня.

Деревянные крыши такой системы проектируются на основе точных статических расчётов и компонуются не из балок, а из брусьев или толстых досок.

На рис.124 представлены возможные варианты усиления стропильной системы установкой конькового бруса с подстраховкой стяжкой и так называемого подрезного прогона

Рис. 124

Стропильная конструкция рассматривается в первую очередь как стержневая система, при этом стержни по возможности должны создавать по конфигурации треугольные поля для обеспечения пространственной жёсткости.

Конструкции, которые сформированы из отдельных стержней в виде многоугольных полей, приобретают стабильность только после создания угловой жёсткости в узлах схождения стержней. Стропила подвергаются нагрузке на изгиб, столбы и подкосы на сжатие, связующие балки - на изгиб и растяжение, прогоны – на изгиб. Однако это только констатация. На практике же могут встречаться виды воздействия, отличные от принятых. Всё дело в том, что могут быть различные углы наклона крыши, не равномерная снеговая нагрузка, эксцентричное расположение отдельных элементов в стропильной системе и другие факторы.

На рис. 125 стрелки, указывающие направление воздействия в сторону узла, означают сжимающую нагрузку, а от узла – растяжение. Возможные варианты расположения маурлатов и их закрепление анкерной связью.

а б в

Рис. 125

Где, а – в венец перекрытия, б – посредством небольшой парапетной стены, в – посредством небольшой парапетной стены, ослабленной слоем теплоизоляции, х – минимальное расстояние между силовыми болтами, у – высота парапетной стены, подтверждаемая расчётами.

В случаях не достаточного закрепления мауэрлата или парапетной стены, возможно их опрокидывание.

Значительную часть нагрузки, предаваемой с крыши, воспринимается опорным каркасом через связующие балки, с последующей передачей нагрузки на перекрытие или стены (см. рис. 120 -122). В данном случае роль каркаса важна с точки зрения статических подходов, тогда как в используемых чердачных пространствах на первый план выступают совершенно иные задачи.