Экономичная конструкция крыши с несущими прогонами и профилированным настилом

Крыша представляет собой важную ограждающую и образующую здание конструкцию, а поэтому прочность и долговечность крыши должна соответствовать прочности и долговечности здания, но, как мы видим, в жизни получается не всегда так. Крыша, требующая постоянного внимания и частого ремонта, сама по себе неэкономична в эксплуатации, ставит под риск преждевременного износа все остальные части здания. [1] Таким образом, реконструкция крыш — это явление постоянное, и к нему надо подходить полностью подготовленным, ведь крыша, можно сказать – это одна из самых ответственных конструкций, применяемых в зданиях, так как она воспринимает все атмосферные воздействия и защищает несущие конструкции здания.

В статье показан опыт проектирования экономичной конструкции крыши с несущими прогонами и профилированным настилом и рассмотрены некоторые часто применяемые варианты крыш.

Типовая крыша практически любого дома (этажность которого составляет не более 5 этажей) состоит из наружного покрытия (кровли) и наклонных поддерживающих балок — стропил, на стропила кладется обрешетка или настил. Существует несколько видов конструкций крыш, выполненных таким образом: наслонные деревянные стропила (рисунок 1) [2], висячие стропила (рисунок 2) и фермы (рисунок 3) (деревянные) [2], дерево-стальные и стальные фермы, а также, в последнее время становится популярной конструкция крыши с соединениями в узлах на зубчатых металлических пластинах (рисунок 4).

Рисунок 1. Конструкция крыши с наслонными деревянными стропилами.

Рисунок 2. Конструкция крыши с висячими деревянными стропилами.

Рисунок 3.1. Конструкция крыши с деревянными фермами.

Рисунок 3.2. Конструкция крыши с деревянными фермами.

Рисунок 4.1. Конструкции крыш с деревянными фермами, элементы которых соединены металлическими зубчатыми пластинами.

Рисунок 4.2. Конструкции крыш с деревянными фермами, элементы которых соединены металлическими зубчатыми пластинами.

Наслонные стропила.

На односкатных крышах стропильные ноги опираются своими концами на две наружные или на наружную и внутреннюю опоры. Пролет между опорами может достигать 4,5 м. При пролете от 5 до 6 м под стропила ставят подкосы, а при еще большем пролете между опорами устанавливают шпренгель. [2]

Висячие стропила.

Устанавливают обычно в больших пролетах. Нижние концы их опираются на стены, а верхние сходятся в коньке друг с другом. Могут быть простой и сложной конструкции. Простая конструкция состоит из двух стропил, упирающихся в горизонтальный брус, называемый затяжкой.

В коньке висячие стропила соединяют простым прорезным шипом или вполдерева. Чтобы стропила не прогибались, в них врубают ригель сковороднем вполдерева. Для прочности детали скрепляют скобами. [2]

Висячие фермы.

В этой конструкции затяжки заменены шпалами, поэтому чердачное помещение получается более свободным. Концы шпал опираются на прогоны, уложенные по балкам. Прогоны кладутся ближе к стене-опоре, т.е. к концам балок, где они меньше прогибаются. Стропила связаны с потолочными балками, что не совсем хорошо, так как на балки ложится большая нагрузка. Эти фермы перекрывают пролеты шириной до 8,5 м. Высокое чердачное помещение обычно используется под жилье (мансарда). [2]

Фермы на металлических зубчатых пластинах.

Фермы на металлических зубчатых пластинах применяются для строительства спортивных комплексов, складских помещений, сельско-хозяйственных зданий и реконструкции. К плюсам этой конструкции относится то, что она проста в изготовлении и монтаже. Все элементы фермы крепятся между собой металлическими зубчатыми пластинами, которые, в свою очередь, обеспечивают прочность соединения. Система автоматизированного проектирования позволяет рассчитать конструкции на металлических зубчатых пластинах под любые конфигурации крыш и мансард.

Этот способ соединения несущих элементов крыш пришел в Россию сравнительно недавно, хотя в Европейских странах он уже существует около 20 лет. К его основным особенностям относится: быстрота проектирования; простота и автоматизация производства; простота монтажа (легкий вес, уже готовые конструктивные элементы); любые формы и конфигурации (рамные, арочные, цилиндрические и др.); возможность применения при больших пролетах (до 18 метров); легкий вес по сравнению с металлоконструкциями; простота и эффективность утепления; I группа огнезащитной эффективности при обработки в заводских условиях; высокие эксплуатационные и технологические показатели; комплектность поставки; экологичность материалов.

Рассмотренные выше конструкции крыш нашли свое применение в нашей стране и, за долгое время, показали свои слабые и сильные стороны. Наиболее экономичной является конструкция крыши с несущими прогонами и профилированным настилом. Такая конструкция крыши становится популярной при реконструкции зданий муниципального назначения (школы, детские сады, интернаты и т.п.), так как она превосходит выше указанные решения конструкций крыш по стоимости и простоте монтажа. Причиной реконструкции крыш данных зданий служит тот факт, что плоские, малоуклонные кровли плохо зарекомендовали себя, и при обследовании зданий обнаруживаются многочисленные дефекты таких кровель и, в следствии, повреждение несущих конструкций здания. Сейчас наблюдается обратный переход к скатным крышам при реконструкции.

Рисунок 5.1. Коньковый узел крыши с несущими прогонами и профилированным листом. Проектное решение

Рисунок 5.2. Коньковый узел крыши с несущими прогонами и профилированным листом. Фактически выполненный узел.

Особенностью этой конструкции является то, что там нет стропил, а всю нагрузку воспринимают прогоны, по которым раскладывается профилированный настил, объединяющий в себе функции кровли и несущей конструкции (рисунок 5). Прогоны, в свою очередь, передают нагрузку на стойки. Для увеличения прочности прогонов снизу может крепится ригель, и вся система раскрепляется продольными связями, для того чтобы добиться жесткости данной конструкции. Жесткости данной системы мы также добиваемся за счет поперечных подкосов и затяжек, которые связывают все стойки в одну жесткую конструкцию (рисунок 6).

Рисунок 6.1. Узел операния стойки крыши с несущими прогонами и профилированным листом. Проектное решение

Рисунок 6.2. Узел операния стойки крыши с несущими прогонами и профилированным листом. Фактически выполненный узел.

Конструкция крыши с несущими прогонами и профилированным настилом является целесообразной с экономической точки зрения и практики производства строительно-монтажных работ.

Литература:

1. Справочник архитектора, том VIII, конструкции гражданских зданий, редактор составитель проф. Н.С. Дюрибаум;
2. Как построить сельский дом, А.М. Шепелев;