Несущие конструкции скатных крыш
Несущими элементами в скатных крышах служат стропильные конструкции – стропильные балки или стропильные фермы с уложенной на них обрешеткой или опалубкой, либо крупноразмерные плоские элементы – плиты и панели.
На выбор несущих конструкций скатных крыш влияют:
- форма (очертание) здания в плане;
- габариты крыши (величина перекрываемых пролетов);
- нагрузки (собственные, снеговые, ветровые);
- расположение в здании внутренних опор (стен, стоек, столбов);
- требования, предъявляемые к крыше (капитальность, огнестойкость, теплотехнические свойства и др.).
Балочная стропильная конструкция двухскатной крыши может быть решена в виде наслонных, висячих или комбинированных стропил, основным элементом которых являются балки, укладываемые под углом сообразно уклону крыши на наружные стены и внутренние опоры (наслонные стропила), а при отсутствии последних – только на наружные стены (висячие стропила).
Наслонная система стропил
Наслонные стропила передают на опоры вертикально направленные усилия, поэтому просты в изготовлении и дешевы. В висячих стропилах возникают значительные горизонтальные усилия, распирающие стены. Для восприятия этих усилий, то есть для устранения распора, в систему вводят затяжку, связывающую стропильные ноги между собой, благодаря чему стены испытывают только вертикальное давление. При пролетах более 6 м во избежание провисания затяжек в конструкцию висячих стропил включают дополнительные элементы – подвески и др. Для больших пролетов применяют стропильные фермы – решетчатые конструкции, состоящие из связанных между собой элементов: нижнего и верхнего поясов, стоек и подкосов.
Основными элементами наслонных стропил являются стропильные ноги и поддерживающие их стойки, подкосы, прогоны и ригели. Стропильные ноги в односкатных крышах опираются врубкой на подстропильные брусья (мауэрлаты), укладываемые сверху наружных стен у их внутренней грани, а в двускатных крышах – нижним концом на мауэрлат, верхним – на коньковый прогон.
Схемы наслонных стропильных конструкций односкатных крыш
Схемы наслонных стропильных конструкций двухскатных крыш
Узлы сопряжения брусчатых несущих конструкций
  |  |   |     |
Узлы сопряжения дощатых несущих конструкций
Детали узлов
Мауэрлат является опорным брусом, служащим для передачи и равномерного распределения давления от стропил на стены. Для свободного доступа к нижним концам стропильных ног и к мауэрлату его располагают выше перекрытия па 350-500 мм, а в малоэтажных домах – на 100-150 мм. Мауэрлат изготовляется из бревен диаметром 160-170 мм или брусьев сечением 140х160 мм и более.
При частом расположении стропил, а также при малопрочных стенах независимо от принятого расстояния между стропилами мауэрлаты укладывают по всему периметру наружных стен в виде непрерывной ленты. При редком расположении стропил и достаточно прочных стенах мауэрлаты можно заменять брусьями-коротышами длиной 600-700 мм, укладываемыми под все стропильные ноги.
Чтобы стропила но загнивали, мауэрлаты антисептируют и ограждают от стен рулонным изоляционным материалом. В зданиях с деревянными стенами стропильные ноги врезают непосредственно в верхний элемент стены – в обвязку или верхний венец.
Стропильные ноги изготовляют из бревен, стесанных на один кант (сверху), брусьев и досок на ребро. Сечение стропильных ног и расстояние между ними определяют по расчету в зависимости от величины пролета, тина и веса кровли, снеговой нагрузки и др. Наиболее употребительны сечения брусьев 120-140х160-180 мм, досок 40-50х160-180 мм, круглого леса диаметр 120-160 мм. Расстояния в осях между стропилами из бревен и брусьев принимаются равными 1500-2000 мм, из досок – 1000-1500 мм.
Нижние концы стропильных ног, кроме врубки в мауэрлат, дополнительно прикрепляются к нему скобками, а также скрутками из проволоки (чтобы крыша при сильных ветрах не срывалась). Скрутка одним концом охватывает мауэрлат, другим закрепляется за костыль, забитый в стопу на 300-400 мм ниже мауэрлата.
К концам стропильных ног на величину свеса карниза прибивают кобылки – коротыши из досок, поставленных на ребро, заделываемые в карниз. По кобылкам вдоль ската по всему карнизу прибивают опалубку из досок, которая служит основанием для настилки и крепления кровли. Если стропильные ноги выпускаются за мауэрлат и сами являются элементом карниза, кобылки не применяются (в малоэтажных жилых домах и других зданиях).
Чтобы избежать распора, сопряжение стропильных ног в коньке должно быть прочным, не допускающим смещения стропил вдоль ската. Надлежащая прочность стыка достигается врубкой верхних концов стропильных ног вполдерева, постановкой накладок и скреплением нагелями и болтами. Давление от верхних концов стропильных ног, на внутренние опоры передается посредством прогонов, стоек и подкосов.
Прогоны располагают в коньке крыши (коньковый прогон) в двухпролетных зданиях с центральным размещением внутренних опор или сбоку под стропилами (боковые прогоны) – в трехпролетных зданиях и двухпролетных при несимметричном расположении внутренних опор. Устраивают их из бревен диаметром 180-220 мм, брусьев сечением 120х180 мм и более.
Прогоны опирают на торцовые стены, а в промежутке между ними – на стойки, устанавливаемые на внутренние несущие стены или столбы. Стойки изготовляют из бревен диаметром 130-200 мм или брусьев сечением 120х120 мм и более и располагают через 2-3 пары стропильных ног, что составляет в среднем 4000-5000 мм.
Для уменьшения прогиба прогонов и стропильных ног их подпирают соответственно продольными и поперечными подкосами такого же сечения, как и стойки. Продольные подкосы, кроме того, обеспечивают жесткость крыши в продольном направлении.
Установка подкосов позволяет не только уменьшить сечение поддерживаемых ими прогонов и стропильных ног, но и производить наращивание их по длине, если приходится перекрывать большие пролеты. Стык при этом выполняется врубкой (косой накладкой) на нагелях и болтах.
Нижним концом стойки обычно опирают на продольный брус-лежень; в него же врезают поперечные подкосы. При расстоянии между наружными стенами и внутренними опорами более 4000-4500 мм поперечные подкосы устанавливают под всеми стропильными ногами. Если же лежень в конструкции наслонных стропил не предусмотрен, поперечные подкосы ставят только против стоек. При этом на подкосы укладывают боковые прогоны с опиранием на них стропильных ног, а под стойки подкладывают коротыши.
Наряду с подкосами, для повышения жесткости стропил больших размеров, предусматривают ригели (схватки) – горизонтальные элементы, связывающие между собой стропильные ноги. Размещают их под боковыми прогонами или над ними, но так, чтобы по чердаку можно было свободно проходить. Если существует опасность, что стойки сместятся вследствие распора от подкосов, их, как и стропила, схватывают горизонтальными распорками, прикрепляемыми к основаниям стоек.
В четырехскатных крышах, помимо всех этих элементов, наслонных стропил, дополнительно устанавливают диагональные (накосные) стропильные ноги и шпренгели (конструкции, поддерживающие скаты у торцовых стен).
Диагональные стропильные ноги врезают одним концом в мауэрлаты, сходящиеся в углах здания, а верхним опирают на край конькового прогона (в двухпролетных зданиях с центральным расположенном внутренних опор), а если его нет – на прибоины, прикрепляемые к верхним концам ближайшей пары стропильных ног (в трехпролетных зданиях, а также в двухпролетных с несимметричным расположением внутренних опор).
На диагональные стропильные ноги опирают малые стропильные ноги – нарожники – и сопрягают с ними врубкой (обычно сковороднем) заподлицо с поверхностью диагональных стропильных ног, чтобы основание под кровлю в этих мостах находилось в одной плоскости со скатами. Опирание нарожников на диагональные стропильные ноги делают вразбежку, чтобы уменьшить ослабление их врубками. Во избежание ослабления диагональных стропильных ног врубками нарожники иногда опирают на рейки, прибиваемые сбоку наносных стропильных ног.
Если пролеты наносных стропильных ног большие, их подпирают снизу стойками, которые устанавливают на горизонтальные балки, укладываемые по диагонали на наружные стоны. В эти балки можно врезать подкосы, поддерживающие стоики и образующие вместе с ними шпренгели – конструкции, повышающие жесткость стропильной системы.
Все сопряжения элементов стропильной системы выполняются металлическими креплениями – гвоздями, скобами, болтами, набивными пластинами, зубчатыми дисками, кольцами, прибиваемые дисками, крепежными элементами и т.п.
Фрагмент плана стропил вальмовых крыш
 |    | ||||||||||||||||||||||
  | Примерные сечения стропил и расстояния между ним
| ||||||||||||||||||||||
Висячая система стропил
Схемы висячих стропильных конструкций крыш
Узлы сопряжения элементов висячих стропил
    |
    |
     |
Полносборные деревянные стропильные фермы с узловым соединением
набивными пластинами (шаг ферм-0,8-1,0м).
С опиранием на стену С опиранием на стену и чердачное перекрытие
 |  |  |
 |  |  |
Использование набивной пластины в узловом соединении
 |  |  | ||
 |  | |||
 |  | |||
Детали сопряжения висячих стропил