Виды стропильных конструкций

Виды покрытий

и требования к ним

Конструктивный элемент, ограждающий здание сверху, называют покрытием:

Ос­новными видами покрытий являются чер­дачные крыши, бесчердачные покрытия, большепролетные плоские и простран­ственные покрытия.

Исходя из основного назначения по­крытия — защиты здания от атмосферных осадков в виде дождя и снега, а также от потерь теплоты в зимнее время и перегре­ва в летнее время, оно состоит из несу­щих конструкций, воспринимающих пере­даваемые нагрузки от вышележащих эле­ментов, и ограждающей части.

К покрытиям предъявляют следующие основные требования. Конструкция по­крытия должна обеспечивать восприятие постоянной нагрузки (от собственной массы), а также временных нагрузок (от снега, ветра и возникающих при эксплуа­тации покрытия). Ограждающая часть покрытия (кровля), служащая для отвода осадков, должна быть водонепроницае­мой, влагоустойчивой, стойкой против воздействия агрессивных химических ве­ществ, содержащихся в атмосферном воз­духе и выпадающих в виде осадков на покрытие, солнечной радиации и мороза, не подвергаться короблению, растрески­ванию и расплавлению. Конструкции по­крытия должны иметь степень долговеч­ности, согласованную с нормами и клас­сом здания.

Важными требованиями к покрытиям являются экономичность их устройства и обеспечение расхода минимальных де­нежных средств на их эксплуатацию. Осо­бое значение имеет применение инду­стриальных методов при устройстве по­крытий, что снижает трудозатраты на строительной площадке и способствует повышению качества строительно-мон­тажных работ.

Для обеспечения отвода осадков по­крытия устраивают с уклоном. Уклон за­висит от материала кровли, а также кли­матических условий района строитель­ства. Так, в районах с сильными снегопа­дами уклон определяется условиями снегоотложения и удаления снега; в районах с обильными дождями уклон кровли дол­жен обеспечивать быстрый отвод воды; в южных районах уклон покрытия, а так­же выбор материала кровли определяют­ся с учетом солнечной радиации.

Скатные крыши и их конструкции

Крыши обычно выполняют в виде на­клонных плоскостей — скатов, покрытых кровлей из водонепроницаемых материа­лов.

В чердачных крышах образуемое ме­жду несущей и ограждающей частью по­крытия помещение (чердак) используют для размещения различных устройств ин­женерного оборудования (труб централь­ного отопления, вентиляционных коробов и шахт, машинного отделения лифтов). Для входа на чердак делают лестницы, двери или входные люки. Высоту чердака для движения по нему людей принимают не менее 160 см. Для освещения и прове­тривания чердака в крыше устраивают чердачные окна (рис. 9.1, Э).

Формы скатных крыш зависят от формы здания в плане и архитектурных соображений (рис. 9.1). Уклон крыш вы­ражают в градусах наклона ската к ус­ловной горизонтальной плоскости (рис.

с) через тангенс этого угла в виде дроби или процентов.

В зданиях небольшой ширины часто устраивают односкатные крыши (рис.

а). Крышу здания со стоком воды на две противоположные стороны называют двускатной (рис. 9.1,6). Ребро двугранно­го угла, образуемого в вершине крыши двумя скатами, называют коньком.

Рис. 9.1. Основные типы форм чердачных скатных крыш: а — односкатная, б ~ двускатная, -в — крыша с мансардой, г — шатровая, д, е — общий вид и план крыши дома, ж — пример построения ската крыши, и, к — полувальмовые торцы двускатной крыши, л—о — схемы проветривания чердаков и воздушных прослоек крыши, п — схема образования наледи на карнизе, р — схема слухового окна, с — обозначения уклонов крыши, 1 — свес крыши, 2 — слуховое окно, 3 — тимпан фрон­тона, 4 — фронтон, 5 — конек, 6 — скат, 7 — щипец, 8 — ендова, 9 — накосное ребро, 10 — вальма, 11 — полувальма, 12 — приточное вентиляционное отверстие, 13 — вытяжное отверстие, 14 — снег и наледь на карнизе, 15 — решетка жалюзи

Пересечение скатов, образующих вы­ступающий наклонный угол, называют наносным ребром, а западающий угол — ендовой или разжелобкой. Верхнюю часть ската называют спуском, нижнюю кром­ку ската — обрезом кровли. Торец дву­скатной крыши может быть решен в виде фронтона (рис. 9.1,6). Фронтон образует­ся в том случае, если скаты крыши пере­крывают торцовую стену дома и высту­пают перед ней. Если стена дома завер­шается карнизом, окаймляющим все зда­ние по периметру, то в этом случае под

фронтоном карниз отделяет треугольный участок стены, образующий тимпан фрон­тона (рис. 9.1, с)). Раньше тимпаны фрон­тонов нередко украшали скульптурными барельефами или росписью.

Крыша квадратного или многогранно­го в плане здания имеет в плане треу­гольные скаты — вальмы (рис. 9.1, г). Ес­ли наклонный скат срезает не весь торец двускатной крыши, а только верхнюю или нижнюю ее часть, то неполный тор­цовый скат называют полувальмой, а крышу полувальмовой (рис. 9.1, а).

Линию пересечения двух скатов крыши, образующих выступающий двугранный угол, называют наносным ребром (рис.

к). Линия пересечения скатов крыши (линия ендов и накосных ребер) проходит по биссектрисам углов между стенами (рис. 9.1, е, ж), поэтому при построении плана крыши необходимо руководство­ваться этим правилом, и если дом имеет прямые углы, то проекции накосных ре­бер чертят в плане под углом 45°.

Внутри чердака иногда целесообразно устраивать жилые мансардные помеще­ния (рис. 9.1, в), которые в каменных зда­ниях отделяются от чердака брандмауэ­рами, а в деревянных — трудносгораемы­ми перегородками.

Для предотвращения подтаивания сне­га на крыше под влиянием теплоты, про­никающей снизу через кровлю, образова­ния наледей и сосулек на свесе крыши и повреждения крыш необходимо в со­ответствии с ранее изложенными требо­ваниями произвести теплотехнический расчет чердачного перекрытия и обеспе­чить его хорошее утепление. Одновремен­но необходимо устройство под утеплите­лем надежного пароизоляционного слоя и обеспечение интенсивного проветрива­ния чердака. Для вентиляции используют слуховые окна и окна, устраиваемые во фронтонах, щипцах и полуфронтонах по- лувальмовых крыш, заполняемых створ­ками типа «жалюзи», хорошо пропускаю­щих воздух и не допускающих попадания в чердак снега и дождевой воды. Слу­ховые окна размещают на высоте 1... 1,2 м от уровня верха чердачного перекры­тия.

Форму крыши принимают прежде все­го с учетом обеспечения быстрого и пол­ного стекания воды и возможного сниже­ния снеговых нагрузок. Так, на крышах, уклон которых значительно больше или меньше 30°, количество скапливающегося снега будет меньше, так как при крутом уклоне снег сползает с крыши, а при малом уклоне он сдувается ветром.

Скатные крыши малоэтажных зданий целесообразно устраивать со свободным стоком воды по периметру свесов крыши. В зданиях высотой 3...9 этажей вода от­водится с крыши по наружным водо­сточным трубам, что исключает смачива­ние стен. В зданиях высотой более 9 этажей устраивают, как правило, совме­щенные плоские крыши с внутренними водостоками.

Несущими конструкциями скатных крыш являются наслонные стропила или стропильные фермы, по которым делают обрешетку, являющуюся основанием для кровли. При пролетах между опорами до 6 м между ними устраивают наслонные стропила. Стропильные фермы приме­няют при больших пролетах, а также в случае отсутствия промежуточных опор (например, для зрительных и спортивных залов). В этом случае чердачные перекры­тия выполняют подвесными.

Наслонными стропилами называют элементы в виде досок, бревен или брусь­ев, имеющие не менее двух опор. Сопря­жение отдельных элементов стропил ме­жду собой обычно осуществляется с помощью врубок или металлических креплений (гвоздей, болтов, скоб и др.). На рис. 9.2,а показана односкатная кры­ша, образованная из наслонных стропил (стропильных ног), опирающихся на мауэрлаты (подстропильные брусья). Мауэрлаты могутукладываемых по всей длине здания или по его периметру, а также в виде брусьев- коротышей, укладываемых прерывисто (Только под стропильные ноги). При про­лете более 5 м стропильные ноги необхо­димо дополнительно поддерживать под­косами. Расстояние между стропилами принимают от 0,8 до 1,7 м. На рис. 9.2,6 показан пример решения двускатной кры­ши из наслонных стропил. На внутренние опоры укладывают прогоны, по которым через 3...6 м друг от друга устанавли­вают стойки, поддерживающие верхние прогоны. Стойки и прогоны образуют опорные рамы под стропила. Часто для повышения жесткости и уменьшения сече­ния прогонов под ними ставят подкосы.

Нижние концы стропил обычно не вы­ходят за пределы мауэрлата. Для крепле­ния обрешетки в карнизной части крыши к стропильным ногам прибивают корот­кие доски толщиной 40 мм, называемые кобылками.

Для перекрытия пролетов до 14 м при наличии в здании одной внутренней опоры и до 16 м при двух внутренних опорах эффективным решением устрой­ства крыши является применение на­слонных стропил (рис. 9.3). Сопряжения стропил выполняют с применением кре­пежных болтов, скоб или гвоздей (рис.9.4).

Рис. 9.2. Крыши из наслонных стропил: I — чердачное перекрытие, 2 — мауэрлат, 3 — стропильная нога, 4 — кобылка, 5 — обрешетка, б — подкос, 7 — стойка, 8 — прогон, 9 — лежень

1. Крыши являются одновременно несущими и ог- щающими конструкциями, поэтому любая крыша

состоит из двух конструктивных частей, каждая из которых выполняет свои задачи:

• несущей части, называемой покрытием;

• верхней ограждающей, несомой части, называе­мой кровлей.

2. Ограждающие и несущие функции могут быть внесены (это раздельные крыши) или совмещены в одной конструкции. В последнем случае говорят о совмещённых крышах.

3. Крыши бывают бесчердачныеи чердачные.

Бесчердачные крыши всегда совмещённые. Чердач­ные крыши могут быть раздельными и совмещённые, в случае раздельных чердачных крыш функция утепления дома переносится на чердачное перекрытие. В том случае чердак остаётся холодным.

Если чердачное помещение тёплое или оборудованое: под тёплую мансарду, то крыша утепляется и ста­новится совмещённой.

4. Для отвода воды крыша должна быть сформиро­вана в виде совокупности наклонных плоскостей — скатов. В зависимости от величины уклонов скатов крыши подразделяют на следующие группы:

• скатные, уклон которых составляет не менее

20%; среди них выделяют крутые, уклон которых —

от 45 до 100%;

• пологие — с уклоном 5...20%;

• плоские — с уклоном 1,0... 5%.

Следует заметить, что классификация уклонов условна. В технической литературе может встретиться и несколько иная градация, но суть остаётся неизменной.

1. Проектирование несущей части скатной крыши. Стропильные конструкции

Вообще говоря, несущая часть — покрытие — может быть выполнена из штучных или плитных элементов. Плитные покрытия формируются из железобетона — монолитного или сборного. Их проектируют для плоских или пологих крыш.

По условиям данного проекта крыши должны быть скатными. Скат крыши формирует стропильная несу­щая конструкция, которую выполняют из штучных элементов, называемых стропилами (или стропиль­ными балками). Как правило, в жилых малоэтажных домах стропила делают из дерева. Таким образом, де­ревянное стропило — это брус, положенный наклонно (тот же брус, положенный горизонтально, будет бал­кой).

1.1. Виды стропильных конструкций

Стропильную конструкцию образуют либо наслонные, либо висячие стропила (схематично они по­казаны на рис. 29). Принципиальное различие между ними состоит в том, что в случае наслонных стропил в работу задействована внутренняя опора здания (сте­на, колонна), а во втором случае висячие стропила на внутреннюю опору не опираются.

Висячие стропила. Стропильные фермы

Нижние концы висячих стропил опираются на на­стенный подстропильный брус — мауэрлат (в пере­воде с немецкого языка это слово означает «настен­ный лежень»). Верхние концы стропил упираются друг в друга. А чтобы система не распалась, вводят обязательный элемент — затяжку, которая объеди­няет нижние концы стропил. Жёсткость системе обеспечивают раскосы (подкосы), расположенные в плоскости стропил. Таким образом, получается про­стейший вид фермы. Отсюда и второе название такой конструкции — стропильные фермы.

Насланные стропила

В отличие от висячих, оба конца наслонных стро­пил опираются на горизонтальные элементы кон­струкции: нижний конец — на мауэрлат, верхний — на горизонтальный коньковый прогон. Прогон, в свою очередь, располагается на вертикальных стойках, ко­торые установлены на внутренние опоры (несущие стены или колонны). Чтобы система была жёсткой, вводят раскосы, которые закрепляют в плоскости стоек.

Комбинированная система стропил

Разумное сочетание висячих и наслонных стропил даёт большое преимущество, позволяя более откры­тым делать внутреннее пространство дома. Особенно это ценно, если проектируется зальное помещение со может быть выполнена из штучных или плитных элементов. Плитные покрытия формируются из железобетона — монолитного или сборного. Их проектируют для плоских или пологих крыш.

По условиям данного проекта крыши должны быть скатными. Скат крыши формирует стропильная несу-щая конструкция, которую выполняют из штучных элементов, называемых стропилами (или стропиль-ными балками). Как правило, в жилых малоэтажных домах стропила делают из дерева. Таким образом, деревянное стропило — это брус, положенный наклонно (тот же брус, положенный горизонтально, будет балкой).

Виды стропильных конструкций

Стропильную конструкцию образуют либо на- слонные, либо висячие стропила (схематично они показаны на рис. 29). Принципиальное различие между ними состоит в том, что в случае наслонных стропил в работу задействована внутренняя опора здания (сте-на, колонна), а во втором случае висячие стропила на внутреннюю опору не опираются.