Крыша и ее составляющие

Виды висячих стропил.

Конструкция висячих стропил представляет собой вид замкнутого треугольника – самая простая ферма. Этот треугольник состоит из двух стропильных ног, сомкнутых верхами и затяжки между ними внизу. (Рисунок 1)

Рисунок 1 Схемы и элементы висячих несущих деревянных стропил

Образуется распорная конструкция, которая, однако, распор на стены здания не передает, а нейтрализует затяжкой. Хоть простейшая ферма и является распорной конструкцией, как и наслонные стропильные системы, которые конструируются и распорным и безраспорным методом с креплением мауэрлатной балки, но давление висячие стропила оказывают только вертикальное. Напряжение при распоре, которое возникает в ферме, не проявляется, в конструкции и поглощается. Висячая стропильная система не предполагает обязательного применения мауэрлата и намного упрощает приспособление узлов опирания стропильных ног на стены. Для избегания смятия древесины и общего увеличения площади опоры узла опирания конструкции достаточно будет на слой изоляции проложить доску, что также выровняет ферму по горизонту.

Далее рассмотрим подробнее конструктивные схемы висячих стропильных систем:

- Трехшарнирная треугольная арка

- Трехшарнирная треугольная арка с подвеской или бабкой

- Трехшарнирная треугольная арка с приподнятой затяжкой

- Трехшарнирная треугольная арка с ригелем

- Трехшарнирная треугольная арка с бабкой и подкосами

- Трехшарнирная треугольная арка

Рисунок 2 Трехшарнирная треугольная арка, расчетная схема висячих стропил

Трехшарнирной треугольной аркой часто называют простейшую ферму, которая представляет собой вид замкнутого треугольника (рис.). Балки стропил в ней работают на изгиб и аналогично наслонным стропильным конструкциям рассчитывают единично на сжатие каждую однопролетную стропильную ногу. Конек конструкции рекомендуют в практике поднимать на высоту не менее 1/6 всего пролета арки. Затяжка в такой схеме работает только на растяжение и не является несущей полезной частью этой конструкции, поэтому заменить ее можно на тяж из стали.

Чтобы уменьшить величину изгиба стропильных ног, упирающихся друг в друга, коньковый узел врубают с эксцентриситетом (рис.). В этом случае при воздействии внешней нагрузки от собственного веса, кровли или атмосферных явлений появляется дополнительный изгибающий момент противоположного действия. Дополнительно это дает возможность применять балки меньшего сечения

Рисунок 3 Расчетная схема висячих стропил с эксцентриситетом в коньковом узле

Расчеты узлов врубки стропил в затяжку должны дополняться расчетами на смятие и скол древесины. Базисной точкой стыкуемых частей должна быть середина подкладки (рис.), по требованию СНиПа ось затяжки должна располагаться по центру ослабленного сечения, не то в затяжке появляется дополнительный прогибающий момент. Если невозможно выдержать размеры врубок, необходимо поменять брусья на другие с иным сечением. А можно перейти к другой системе, например, к лобовой врубке двойным зубом.

В практике рекомендуют применять ортогональную врубку, в которой площадка опоры врубки размещается перпендикулярно к продольной оси стропильной ноги. В такой лобовой врубке карнизного узла стропильная нога отпиливается под прямым углом и в этом облике прилегает к врубке затяжки. Существует и биссектрисный тип лобовой врубки, в которой площадь опирания стропила и затяжки увеличивается, соответственно увеличивается площадка смятия древесины. В биссектрисной врубке концы стропильных ног отпиливают по биссектрисе внешнего угла соединения затяжки и стропил. Биссектрисная врубка при перегрузке в силу рассыхания карнизного узла сменяет нрав собственной работы и уступает преимущество ортогональной врубке за исключением случая больших углов примыкания элементов.

Рисунок 4 Варианты решения карнизного узла ортогональными лобовыми врубками, дощатым и пластинчатым креплениями

Врубка карнизного узла двойным зубом обязывает располагать площадки смятия перпендикулярно к оси стропила. Площадка скалывания зуба более глубокого должна быть на пару сантиметров глубже платформы скалывания первого зуба, равная глубина врезки обоих зубьев не допускается. Площадка второго зуба должна нести начало с точки пересечения стропила  с верхней кромкой затяжки.

В карнизном узле зубья выполняют назначение страховки, затягивая собой конструкцию, чтобы при скалывании концов затяжки стропильные ноги не раскрылись. Применяют болты и при монтаже арки на стены, чтобы сохранить целостность арки. Размеры подбирают соответственно материалу, но не менее диаметром от 12 до 16 мм. При работе с брусьями толщиной менее 10 см и во многих других случаях заменяют болты хомутами или скобами. Ослабить затяжку может врубка для шайб стяжных болтов, для избегания этого нужно ставить подбалки с размерами в толстом месте не меньше 8 см, а в тонком – 6 см, которые концентрируют опорный узел при возведении арки на стену. Подбалка с аркой скрепляется гвоздями длиной не меньше 150 мм. Если лобовая врубка будет проводиться с помощью накладки коротких досок с гвоздевым креплением, то количество гвоздей определит расчет на срез гвоздей.