Применение стропильных ферм имеет ряд преимуществ по сравнению с наслонными стропилами. Во-первых, они могут быть изготовлены полностью на земле (на верстаке или на стеллаже) и в готовом виде подняты на крышу и установлены в проектное положение. Во-вторых, они образуют жесткий треугольник с затяжкой у основания (нижний пояс фермы), связывающий между собой наружные стены, на которые фермы опираются. В третьих, висячие стропила дают возможность устройства мансардных помещений в пределах чердачного пространства.
Чтобы крышу не подняло ветром, стропила обязательно скрепляют со стеной. Если стены выполнены из камня, кирпича и т. д. на стропила надевают хомут из проволоки толщиной 4–6 мм или вьют из тонкой проволоки тросики и закрепляют концы за штырь или ерш, вбитый в стену.
Конструктивные решения крыш зависят, в основном, от применяемых материалов. Использование для устройства крыш круглого леса, хотя и имеет многовековую историю, в современных условиях не является эффективным. Обработанная древесина в виде досок и брусьев позволяет не только применять более совершенные и экономичные конструкции крыш, но и значительно упрощает процесс их устройства, сокращает сроки строительства. На рис. 4 показаны варианты наиболее часто применяемых дощатых двускатных крыш.
В одноэтажных однопролетных домах шириной до 6 м крыши можно возводить с использованием простейших стропильных ферм из досок сечением 60х150 мм. Такие фермы легко изготовить, накладывая одну на другую, а затем установить на место, раскрепив диагональными ветровыми связями с внутренней стороны. Стропила и нижний пояс (затяжку) соединяют между собой на гвоздях с помощью двусторонних накладок из досок толщиной 25 мм.
При пролетах более 6 м, а также при больших снеговых нагрузках или при тяжелой кровле (черепица) стропильную ферму необходимо усилить дополнительными внутренними раскосами. По конструктивным соображениям ее удобнее делать с двойными нижним и верхним поясами. В этом случае все элементы фермы (стропила, затяжку, подкосы, концевые вставки) можно делать из досок одинаковой толщины. Места примыкания подкосов к верхнему и нижнему поясам (к стропилам и к затяжке), а также стык досок затяжки следует усилить дощатыми накладками. Соединение отдельных элементов ферм лучше выполнять на болтах или шурупах.
Использование стропильных ферм (а не наслонных стропил) позволяет отказаться от устройства средней несущей стены (вместе с фундаментами) и получить в здании свободную внутреннюю планировку. Но изготовление таких ферм требует грамотного конструирования и тщательного выполнения заготовочных и монтажных работ. Поэтому фермы могут быть рекомендованы лишь при гарантии соблюдения этих требований.
Для одноэтажных двухпролетных зданий (со средней несущей стеной) двускатную крышу обычно делают, используя наслонные стропила, опирающиеся одним концом на наружную стену (через мауэрлат), а верхним концом – на прогон или на средние стойки. В коньке стропила соединяют между собой гвоздями внахлест или с помощью дощатых накладок. При длине стропильных ног более 4 м устраивают подкосы. Нижние концы наслонных стропил опирают на подкладной распределительный брус (мауэрлат) сечением не менее 100х100 мм. Для удобства опирания снизу стропильной ноги прибивают упорный брусок.
Крыши в домах с мансардами при отсутствии средней опоры (стены, столбов) конструктивно решают так же, как крыши со стропильными фермами. Своеобразной затяжкой таких ферм являются балки перекрытия, в которые упираются стропила. Простейшая конструкция мансардной крыши – треугольная ферма прямолинейного очертания, применяемая при устройстве мансарды в однопролетных домах шириной до 6 м. Учитывая, что нижний пояс такой фермы одновременно является полом мансарды, его конструкцию принимают в виде двух параллельных балок сечением не менее 50х150 мм каждая. Горизонтальные связи (схватки) и вертикальные стойки также лучше делать спаренными из более тонких досок – это упрощает в дальнейшем облицовку стен и потолков мансарды.
Конструкция мансардной крыши с изломанными стенами более сложная в изготовлении и может быть оправдана при недостаточной ширине здания, когда габариты мансардного помещения трудно вписать в простую треугольную форму крыши.
В зданиях со средней стеной крышу над мансардой тоже делают по принципу стропильных ферм, однако ее нижний пояс, имеющий опору в середине, может быть более легким.
Оптимальное сечение для стропил любых крыш 50х150 мм. Среднее расстояние между стропилами 1 м. При большой снеговой нагрузке и полой крыше или тяжелой кровле (черепица) это расстояние следует уменьшить до 0,6–0,8 м, а на крышах с большим уклоном (более 45º) его можно увеличить до 1,2–1,4 м. Если крышу возводят со стропильными фермами, нижний пояс которых используется как балки перекрытия, на которых устраивается пол мансарды, то расстояние между фермами (соответственно и между балками перекрытия) следует принимать с учетом конструкции поля (600–750 мм). Более индустриальным видом наслонных стропил являются сборные дощатые стропила заводского изготовления, состоящие из стропильных щитов с обрешеткой. Пример сборной дощатой стропильной системы крыши кирпичного здания шириной 12 м (6+6) приведен на рис. 4.
2. Металлические стропила
Для перекрытия больших пролетов применяются стальные стропильные фермы. При приложении нагрузок только на узлы ферм в отдельных стержнях возникают сжимающие или растягивающие усилия (изгиб в стержнях отсутствует).
В жилых и общественных зданиях со скатной крышей наиболее часто применяются стропильные фермы треугольного очертания. Уклон верхних поясов зависит от типа кровли (асбестоцементные листы, профилированный настил, плоские стальные листы, стальная черепица и др.). Унифицированные фермы имеют пролет (длину), кратный 6 м. Расстояние между узлами фермы (горизонтальная проекция) принимается кратным 1,5 м. Для восприятия нагрузок от кровли в узлах верхнего пояса фермы устанавливаются погоны (из стальных шевеллеров, реже – деревянные брусья). Сечения стержней фермы чаще всего состоят из двух уголков, соединенных с помощью фасонок из стального листа толщиной 8-16 мм в зависимости от нагрузок. Соединения стержней в узлах фермы выполняют на фасонках, размеры которых определяют по требуемой длине сварных швов. Между узлами по длине стержней устанавливаются стальные прокладки той же толщины, что и фасонки.
Для передачи нагрузки от фермы на опорную конструкцию предусматривают стальную плиту толщиной не менее 20 мм с ребрами по центру узла. Если фермы опираются на кирпичные стены, под опорными узлами ферм предусматриваются железобетонные опорные подушки. Опорные подушки равномерно распределяют нагрузки от ферм на кирпичную кладку. Кроме того, опорная подушка имеет стальную закладную деталь, к которой крепится (анкеруется) ферма на сварке или на болтах.
Для обеспечения устойчивости стропильных ферм необходимы горизонтальные и вертикальные связи, образующие вместе с фермами жесткую пространственную конструкцию. Связи в большинстве случаев принимают крестовые, из одиночных уголков, рассчитанных на восприятие только растягивающих усилий. Горизонтальные связи выполняют в плоскости верхних поясов, вертикальные – по средней стойке. В гражданских зданиях связи рассчитываются на ветровые нагрузки, сейсмические воздействия, монтажные нагрузки.
Глава III
Кровельные работы и материалы
Кровля – это верхний покров крыши, а поэтому она является самой основной частью постройки, которая предохраняет внутреннюю ее часть от внешних воздействий. В связи с этим кровля, прежде всего, должна быть водонепроницаемой и соответствовать противопожарным требованиям. Большой объем кровельных работ условно можно свести к трем основным группам:
Работы по подготовке основных материалов для строительства кровли. К ним относятся отбор, сортировка и очистка всех видов материала, а также раскройка рулонных материалов. Если в качестве материалов используются листы стали или асбестоцемента, то их также необходимо раскроить. Кроме того, необходимо приготовить все виды мастик, которые будут применяться в процессе работы;
Далее следуют работы по подготовке основания под кровлю;
И, наконец, к основным кровельным работам относятся: укладка кровельных материалов, крепление их к основанию, послемонтажный уход за ними.
Кровельные материалы
Кровлю следует изготавливать из материалов, способных выдержать периодическое и длительное увлажнение, противостоять резким перепадам температур, агрессивным веществам, содержащимся в атмосфере, способных не подвергаться коррозии. Крыши больше, чем другие элементы дома, подвергаются атмосферным воздействиям, и расходы по их содержанию и ремонту значительно отражаются на стоимости эксплуатации всего дома. Поэтому конструкции крыш должны обладать прочностью и долговечностью, соответствующей классу здания.
