В здания с большими пролетами и не имеющими промежуточных опор устанавливают стропильные фермы. Внешне они напоминают стропильную систему с висячими стропилами. Отличие заключается в том, что в фермах подкосы упираются в затяжку. Стропильные фермы позволяют перекрывать большие пролеты, чем системы висячих стропил, но узлы ферм нужно просчитывать. Если у читателя нет возможности просчитать фермы, то от этой конструкции лучше отказаться. Фермы собирают на земле из мелкоразмерных деталей и монтируют при помощи подъемного крана.
В последние годы большое распространение получили мансардные крыши. Мансарды зданий выполняют как в традиционных двухскатных, так и в ломаных крышах (рис. 19).
Рис. 19. Схемы стропильных систем жилых мансард:
а, в висячие стропила; б, г наслонные стропила; 1 стропильная нога; 2 стойка; 3 подкос; 4 затяжка (устанавливают конструктивно или при Lх6 м); 5 затяжка; 6 жесткое перекрытие; 7 дополнительная опора; 8 затяжка
Систему стропил в крышах с ломаными скатами в зданиях, не имеющих внутренних несущих стен, выполняют с двумя затяжками. Нижнюю затяжку в этом случае объединяют с балками перекрытия чердака. Поэтому она должна быть выполнена из бруса, способного выдержать не только ту часть на грузки, которую передают на нее стойки крыши, но и бытовую нагрузку, возникающую в мансарде, а также нагрузку от собственного веса.
Подобрать размеры сечений затяжек можно по табл. 3, аналогично приведенной выше, где подбирали размеры сечений стропил.
Нагрузку на один погонный метр длины балки находят, суммировав половину веса одного квадратного метра кровли вместе со снегом и бытовой нагрузки. Половину веса кровли берут потому, что другую половину воспримут на себя стены. Бытовую нагрузку принимают равной 200 кг/м2. Двести килограммов на одном метре можно сравнить с тем, как будто комната полностью заполнена людьми. Перекрытие должно их выдержать. Эта величина постоянная и регламентирована СНиПом.
После подсчета веса 1 м2 нужно умножить полученную величину на шаг установки затяжек и выбрать подходящее сечение затяжек.
Можно рассчитать затяжки только на половину веса кровли и снега, без учета бытовой нагрузки. А ее раскинуть на отдельные балки, которые будут стоять между стропильными системами, такая конструкция позволит не усложнять (утяжелять) стропильную систему.
Поперечную устойчивость стропильных систем от ветровых нагрузок обеспечивают обрешетка, ветровые подкосы и ветровые связи. Ветровые подкосы отличаются от ветровых связей тем, что имеют опоры, связи ни во что не упираются (рис. 20).
Рис. 20. Поперечная устойчивость стропильных систем:
а наслонные стропила; б висячие стропила; 1 прогон; 2 лежень; 3 стойка; 4 ветровой подкос; 5 кирпичный щипец (фронтон); 6 внутренняя капитальная стена; 7 стропило; 8 ветровая связь; 9 наружная капитальная стена
Рис. 21(1). Стропильные системы:
А наслонные стропила односкатных крыш; 1 мауэрлат; 2 лежень; 3 внутренняя пилястра
или фахверк; 4 подкос; 5 горизонтальная связь; 6 прогон; 7 стойка
Рис. 21(2). Стропильное системы:
Б наслонные стропила двухскатных крыш; 1 стропило; 2 подкос; 3 стойка; 4 мауэрлат; 5 ригвль; 6 лежень (или подкладка); 7 горизонтальная связь; 8 прогон
Рис. 21(3). Стропильные системы:
В висячие стропила двухскатных крыш; 1 затяжка; 2 деревянная подкладка; 3 подвеска; 4 балка подвесного чердачного перекрытия
Рис. 21(4). Стропильные системы:
Г комбинированные стропила двухскатных крыш
Некоторые узлы стропильных систем нужно выполнять с запилом деталей. Читатель должен помнить, что любой запил уменьшает сечение детали, то есть
ослабляет ее. В качественно выполненном узле в местах запилов происходит плотное сопряжение деталей, и узел от этого только выигрывает, получая дополнительную жесткость. Некачественно выполненный узел, наоборот, расслабляет конструкцию и грозит ей разрушением. Поэтому для устройства крыш необходимо использовать только просушенный материал. Узлы, выполненные из сырого дерева, как бы плотно они ни были подогнаны, со временем высохнут, и в них появятся зазоры, которые ослабят конструкцию. Как отличить просушенный материал от сырого? Обычно в книгах дают процент влажности просушенной древесины, подразумевая наличие у застройщика маленькой лаборатории. Мы поступим проще: древесина, высушенная в тени или автоклавах, имеет более темный цвет и в два раза легче по весу, чем сырая древесина. Читатель, не имеющий навыков плотницких работ, должен стремиться избегать выполнения запилов, используя для устройства узлов деревянные бобышки и накладки, а еще лучше металлические детали (уголки и полоски).
Конструкции стропильных систем и детали узлов, выполненные на рис. 1930, показывают принципиальную схему соединений и могут быть несколько видоизменены в зависимости от размеров сечений сопрягаемых элементов. Но в целом узлы начерчены достаточно четко и в дополнительных пояснениях не нуждаются.
Рис. 22. Узлы 2, 3, 4 на гвоздевых соединениях:
1 накладки; 2 гидроизоляция; 3 подкладка
Рис. 23. Узлы 2, 3, 4 с соединением деталей на скобах