Крыша и ее составляющие

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.

- 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.

Рисунок 5 Треугольная трехшарнирная арка с подвеской. Узел крепления бабки (подвески) и затяжки к бабке

Наслонные стропильные системы несут в себе самый длинный элемент – стропильная нога, а в висячей стропильной системе самой длинной составляющей конструкции является затяжка, сделанная цельного бруса. При пролете более чем 6 м цельной сделать затяжку уже проблема, а если возможно, то понесет сильный прогиб от своего же веса. В таких случаях решением и выходом из такой ситуации – это подвесить затяжку к коньку (рис.). Затяжку делают из коротких составляющих, которые стыкуются друг с другом и с подвеской на ее хомуте прямым или косым прирубом и закрепляются болтами. Саму же подвеску выполняют из дерева, и называется она бабкой, а если применяют подвеску из железа, то тяжем. Часто делают подвески из прута, так как это всего лишь конструктивная часть, которая работает только на растяжение при прогибе растяжки под своим же весом.

Конструкция подвески очень проста в своем исполнении и применении, но и при таких условиях часто допускают ошибки. Подвеска должна по своему применению работать на растяжение, а устраивают, иногда упирая их на затяжку и в карнизный угол. Получаем стойки, которые работают на сжатие. Установка подвески и стойки внешне очень похожи, но принцип их работы различен. Бабка висит на карнизном узле, а к ее низу прикрепляется через накладки из дерева гвоздями или болтами затяжка. Затяжка к подвеске крепится с применением хомутов, которые при провисании затяжки будут регулировать ее прогиб. Тип хомутов можно выбрать любой, например, на резьбовом соединении, и регулируют натяжение затяжки путем стягивания цанговой скрутки. Если стыкование подвеса и затяжки получилось глухим и не регулируется, то прогиб устраняют в коньковом узле цанговой скруткой