| |
Конструкция стропил зависит от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, величины пролёта и расположения чердачного перекрытия.
В огромном большинстве гражданских зданий имеются внутренние опоры, расположенные через 4 - 7м (рис. 138, слева), на которые и опирается чердачное перекрытие. В этих случаях, как правило, применяются наиболее простые, так называемые насланные стропила (рис. 138, слева), элементы которых работают, как балки. Наслонные стропила выполняются исключительно из дерева. Основным элементом их являются стропильные ноги, укладываемые вдоль ската и поддерживающие обрешётку.
Нижние концы стропильных ног опираются на наружные стены через укладываемый по стене продольный брус, называемый мауэрлатом (рис. 141, фиг. 1). Верхние концы стропильных ног поддерживаются системой стоек и подкосов (рис. 138, слева и рис. 141, фиг. 1), передающих нагрузку на внутренние стены и столбы. Подкосы и стойки, кроме того, должны обеспечивать жёсткость всей крыши. Расстояние между стропильными ногами обычно назначается от 1,5 до 2,0 м, соответственно применяемым типам обрешётки. Чтобы избежать большого числа подкосов и стоек, часто стропильные ноги опирают на продольные балки - прогоны, которые через 3,0 - 4,5 м поддерживаются подкосами и стойками (рис. 141, фиг. 2). Такое решение неизбежно, если здание не имеет внутренних стен, столбы же расставлены редко. Прогоны могут быть расположены или только под коньком крыши (фиг. 1), или сбоку под стропильными ногами (боковые прогоны). При пролётах более 5,0 - 8,0 м боковые прогоны поддерживаются стропильными фермами К (шпренгелями) (фиг. 3).
Стропильные фермы представляют собой геометтрически неизменяемую систему стержней, расположенных в одной плоскости и соединённых между собой по концам. Стержни фермы, расположенные по верхнему контуру, называются верхним поясом, по нижнему контуру - нижним поясом. Внутренние вертикальные стержни называются стойками, наклонные - раскосами. Внутренние стержни фермы в совокупности образуют решётку.
Лочки, в которых сходятся стержни и пояса фермы, называются узлами. Те узлы фермы, которыми она опирается на стены или столбы, носят название опорных. Расстояния между узлами как верхнего, так и нижнего пояса называ-ваются панелями.
В гражданских зданиях применяются главным обцазом балочные однопро-лётные фермы.
Верхний пояс таких ферм при действии вертикальной нагрузки подвергается сжимающим усилиям и должен быть рассчитан на продольный изгиб. Чтобы уменьшить влияние продольного изгиба, узлы верхнего пояса должны быть закреплены так, чтобы они не могли смещаться в направлении, перпендикулярном плоскости ферм. Это достигается креплением узлов верхнего пояса к продольным элементам, поддерживающим кровлю, и устройством специальных горизонтальных связей по верхнему поясу фермы (рис. 169). Чтобы обеспечить устойчивость ферм против опрокидывания перпендикулярно их плоскости при действии ветра на торцы здания, фермы раскрепляются ещё вертикальными связями (рис. 169, фиг. 6).
Стропильные фермы могут быть: 1) деревянными, 2) стальными и 3) смешанной конструкции (дерево со сталью).
Фермы деревянные и смешанной конструкции следует применять при пролётах до 20 - 25 м. По степени огнестойкости такие фермы причисляются к сгораемым, чем ограничивается область их применения.
Стальные фермы применяются при пролётах более 10 - 25 м, а также во всех тех случаях, когда стропила должны быть огнестойкими.
Для перекрытия прямоугольного помещения наиболее целесообразно располагать фермы в направлении меньшего пролёта.
Деревянные фермы часто располагают через 2,0 - 2,5 м. В этих случаях обрешётка под кровлю (рис. 138) может быть уложена непосредственно по верхнему поясу фермы. Это упрощает укладку кровли, но зато нагрузка от неё передается по всему верхнему поясу, чем вызывается местный изгиб его и, как следствие, утяжеление фермы. Поэтому частая расстановка ферм уместна только при сравнительно небольших пролётах (8 - 12 м). При больших же пролётах целесообразнее располагать фермы реже и укладывать по верхним узлам их продольные балки - прогоны (рис. 138, справа).
Для поддержания кровли по прогонам вдоль по скату через 1,0-1,5 м укладывают стропильные ноги, несущие обрешётку кровли.
Прогоны могут быть деревянными (по деревянным и стальным фермам) и стальными (только по стальным фермам).
При наличии прогонов фермы выгодно располагать на максимальных расстояниях, допускаемых для принятой конструкции прогонов. При этом уменьшается количество ферм, облегчается монтаж, а самые фермы могут быть запроектированы более экономно по затрате материала. В настоящее время для деревянных и стальных прокатных прогонов оптимальным считается пролёт в 5,0 - 6,0 м.
При сравнительно небольших пролётах (до 8 - 10м) чердачное перекрытие может быть выполнено независимым от ферм, на самостоятельных балках. При пролётах свыше 10 м оно большей частью подвешивается к нижнему поясу фермы. Такое перекрытие называется подвесным потолком г. Потолок может быть подвешен непосредственно к нижним узлам ферм (рис. 166 и рис. 171, фиг. 6) или укреплён на подвесках большей или меньшей длины (фиг. 8 и 9). На таких же подвесках укрепляются потолки сводчатого и иного криволинейного очертания, которое может потребоваться для архитектурного оформления интерьера помещения, по акустическим соображениям и т. д.
В некоторых случаях перекрытия располагают по верхнему поясу ферм, оставляя фермы внутри помещения открытыми (рис. 138, справа). При этом верхнее тёплое перекрытие оказывается совмещенным с кровлей, образуя так называемую теплую крышу.
Стропила воспринимают постоянные и временные нагрузки.
К постоянным нагрузкам относятся: собственный вес кровли, обрешётки прогонов и стропил, к временным - снег, ветер и в некоторых случаях полезная нагрузка.
Снеговая нагрузка и колеблется в пределах от 25 до 150 кг/м2 горизонтальной проекции крыши, в зависимости от климатических условий и угла наклона кровли.
При уклоне кровли свыше 50° снеговая нагрузка в расчёт не принимается. Ветровая нагрузка учитывается при расчёте стропил только при уклоне кровли более 30°.
Ветровая нагрузка принимается 15 - 20 кг/м2 в обычных условиях застройки в городах, в зависимости от угла наклона кровли, а для строительства на побережье морей и в низовьях больших рек 35- 50 кг/м2.
Для зданий, возводимых среди густых древесных насаждений, эти цифры должны быть понижены на 25%, а для строительств на открытом месте - повышены на 67%.
Полезная нагрузка на стропила учитывается только при устройстве подвесных потолков. При установке на чердачном перекрытии баков с водой, вентиляционных камер и т. д. в расчёт вводится фактическая временная нагрузка, в остальных случаях она принимается 75 - 125 кг/м2.
Собственный вес кровли указан на (табл. 47), вес чердачного перекрытия определяется в соответствии с конструкцией его. Собственный вес стропил и прогонов определяется по размерам элементов.
Ориентировочно можно принимать:
вес деревянной обрешётки 10-12 кг/м2
>> наслонных стропил и деревянных прогонов по фермам 5-10кг/м2
>> висячих деревянных стропил, несущих только холодную кровлю 5-15 кг/м2
>> висячих деревянных стропил, несущих тёплую кровлю или кровлю и потолок 10-40кг/м2
>> стальных прогонов 10-15 кг/м2
>> стальных стропильных ферм 20-30кг/м2
Обычно деревянные прогоны делают из брусьев прямоугольного сечениях или из кругляка, отёсанного на два канта. Прогоны могут проектироваться однопро лётными и многопролётными. Однопролётные прогоны, перекрывающие независимо каждый пролёт между фермами, применяются для пролетов от 2,5 до 6,5 м и должны иметь высоту в 1/20 - 1/30 пролёта. Однопролётные прогоны просты в монтаже, но имеют два основных недостатка: 1) при пролётах свыше 4 м они требуют значительного расхода древесины и 2) стык прогонов над фермами несколько затрудняет присоединение прогонов к фермам.
Поэтому деревянные прогоны чаще проектируют в виде многопролётных шарнирных балок, стыки которых (шарниры) располагают не над фермами, а в пролётах на расстоянии 0,15 - 0,21 l от опор. При расстоянии между фермами в 3,0 - 5,0 м шарниры располагают через пролёт попарно в пролёте на расстоянии 0,15 l от опор (рис. 142, фиг. 4). В таких балках при равномерно распределённой нагрузке изгибающие моменты во всех пролетах как на опорах, так и в пролётах получаются равными и каждый составляет 50% от момента однопролетной балки, что позволяет соответственно уменьшить сечение. Высоту таких пророков делают в 1/20 пролёта. При расстоянии между фермами в 5,0 м полная длина балки с двумя консолями равна 6,5 м, т. е. максимальной стандартной длине деревянных брусьев. Этим пролётом (5,0 м) и ограничивается применение равномоментных балок.
При пролётах 4,0 - 6,5 м шарниры располагают по одному на каждом пролёте на расстоянии 0,21 l. Длина каждого элемента такого прогона равна пролёту, высота их принимается в 1/25 пролёта. Такие прогоны делают спаренными, располагая шарниры вразбежку и сбивая между собой гвоздями два расположенных рядом прогона. Это создаёт непрерывность прогона на всём протяжении.
При небольших уклонах (6 - 15°) верхнего пояса фермы прогоны располагают большей частью перпендикулярно в поясу. При больших уклонах верхнего пояса такое расположение вызывает значительный дополнительный изгиб прогонов в направлении ската, что приводит к увеличению их сечения. Чтобы избежать утяжеления прогонов, их часто с помощью специальных прокладок располагают вертикально (рис. 158, фиг. 2 и рис. 171, фиг. 5).
Стальные прогоны выполняют обычно из прокатных профилей-двутавров и швеллеров (рис. 171, фиг. 2), а в тех случаях, когда утепление кровли укладывается по нижней полке, - из углотавров (рис. 171, фиг. 4). Они могут быть как однопролётными, так и консольно-шарнирными. Однако удобство монтажа заставляет в большинстве случаев предпочесть однопролётные прогоны. Для однопролётных прогонов оптимальный пролёт 5,5 - 6,0 м. При необходимости более редкой расстановки ферм прогоны проектируют сквозными 2. Стальные прогоны применяют исключительно при стальных фермах. На рис. 171 (фиг. 1 -4) показана конструкция прикрепления прогонов к верхнему поясу фермы. Если прогоны перпендикулярны верхнему поясу фермы, они, как указывалось выше, получают изгиб в направлении ската фермы. Чтобы уменьшить влияние этого изгиба, прогоны в третях пролёта подтягиваются тяжами из круглого железа к коньку фермы (рис. 169, фиг. 3). При монолитной плите можно тяжей не делать, так как плита сама по себе препятствует изгибу прогонов в направлении ската кровли.
