Ригельная система
Конструкции ригельной рамы укладываются на мауэрлате на осевых расстояниях 0,8 — 1,2 м. Раму образуют два стропила, нижний пояс с функцией балки перекрытия и ригель. Жесткие рамы оказывают на подпоры только вертикальное давление, и чердачное пространство остается совершенно свободным до высоты ригеля. К ригелям крепится потолочная конструкция. В конструкции с железобетонным потолком нижние пояса отсутствуют и стропила укладываются прямо на мауэрлаты. Однако эти статические системы в месте укладки испытывают значительную горизонтальную нагрузку из-за деформации строительной конструкции, в связи с чем, мауэрлат должен быть надежно заанкерован в перекрытие либо железобетонный венец точно определенных размеров. В случае высокой надстроенной части стены необходимо использовать диагональные анкеры либо усиленные стены. В ригельной системе особенно важно пространственное и продольное усиление жесткости.
Ригельная конструкция основана на принципе самостоятельных стропильных элементов, связанных с ригелем распорками с накладками, чем обеспечивается поперечная прочность конструкции. Продольную прочность обеспечивают диагонально прибитые доски со стороны рабочего пространства в плоскостях перекрытий, в настоящее время популярны стальные ветровые пояса либо опалубка из крупноразмерных материалов.
Конструкции из клееных балок
Такие конструкции весьма хороши для больших пролетов. Они позволяют не только экономить материал, но и успешно решать статические задачи. Их преимущество заключается в малой массе при значительной грузоподъемности. Кроме того, они экономически более эффективны за счет быстрого и несложного монтажа и транспортировки, а также потому, что можно использовать менее крупные элементы, не ослабленные соединениями.
Профили клееных несущих конструкций бывают прямоугольными либо двутавровыми. Двутавровые профили применяются для типовых стропил меньших размеров и для конструкций с крупными прогонами. Помимо этого, иногда применяются и коробчатые балки, которые применяются и коробчатые балки, которые применяются, в частности, в промышленных и других крупных сооружениях, где требуются несущие конструкции с гладкой поверхностью.
Клееные стропильные конструкции используются для перекрытия выставочных павильонов, спортивных залов, а также производственных помещений, торговых и развлекательных центров, сельскохозяйственных ферм и жилых построек.
Деревянные фермы
Деревянные фермы бывают треугольные, прямоугольные, трапециевидные, сегментные и многоугольные. В фермах различают верхний и нижний пояса, раскосы и стойки. Верхний (сжатый) пояс и раскосы деревянных ферм изготавливают из брусьев квадратного или прямоугольного сечения со стороной, равной 1/50 … 1/80 от пролета, нижний (растянутый) пояс и подвески выполняют как из брусьев, так и из стальных тяжей с винтовыми нарезками на концах для натяжения их с помощью гаек с подкладными шайбами. Устойчивость деревянных ферм обеспечивают деревянные раскосы и связи, установленные по краям и в середине фермы перпендикулярно их плоскости, а также кровельные настилы, образующие жесткий диск покрытия. Деревянными фермами перекрывают пролеты до 24 м при условии выполнения профилактических мероприятий по пожарной безопасности.
Металлодеревянными фермами перекрывают пролеты большей величины. Узлы деревянных ферм крепятся гвоздями и болтами. В металлодеревянных фермах элементы, работающие на сжатие, изготовляют из древесины, работающие на растяжение — из стали.
Металлодеревянные фермы — были разработаны ЦНИИЭП учебных зданий, ЦНИИЭП зрелищных зданий и спортивных сооружений и ЦНИИСК Госстроя СССР в 1973 г. Эти фермы устанавливаются через 3 и 6 м и могут быть использованы для кровельных покрытий в двух вариантах: а) с теплым эксплуатируемым подвесным потолком и холодными кровельными панелями; б) без подвесного потолка и теплыми кровельными панелями.
Сбитые сквозные фермы
Конструкции сквозных ферм просты в производстве и дешевы. Раньше они изготовлялись как типовые для двускатных крыш с пролетами в 6, 9, 8 и 12 м для и для 6-метровых односкатных крыш. Они устанавливаются на осевом расстоянии 1,2 или 1,5, или 3,0 м. Фермы состоят из двух верхних поясов и одного нижнего, которые соединены между собой решеткой, из диагоналей и стоек. Сбитые фермы состоят из балок длиной от 2,5 до 3,5 м и шириной от 100 до 180 мм. Верхний и нижний пояса бывают двойные или тройные, соединительная решетка фермы состоит из одинарных или двойных балок. Одинарная решетка фермы, в зависимости от величины статического напряжения, может укрепляться прибитым к ней брусом. Концы фермы туго закрепляются диагональными балками.
Фермы укладываются на сплошные плиты либо на основании из толстых досок. Необходимо помнить о зазоре под нижним поясом фермы, который составляет 1/200 пролета. Потолок под несущей конструкцией фермы даже при полной загрузке должен оставаться горизонтальным. Высота всей несущей конструкции фермы двускатной крыши должна быть от 1/5 до 1/6 пролета.
Связи соединительной решетки между поясами распределяются так, чтобы на них не приходилась нагрузка. Очень важно продольное усиление стропильной конструкции, поскольку это обеспечивает вертикальное положение несущих конструкций кровли. Это осуществляется с помощью «Андреевского креста» из балок либо толстых досок в двух вертикальных плоскостях, симметричных продольной оси, а иногда и на плоскости крыши. К нижнему поясу несущей конструкции фермы можно прикрепить легкий подвесной потолок. В этом случае следует помнить о соответствующей теплоизоляции, например из стекловаты. Верхний пояс двускатной фермы держит опалубку с клееным либо цементоволокнистым покрытием. Чердачное пространство при такой конструкции использовать нельзя, и пока нет естественной вентиляции, необходимо обеспечить хорошее проветривание.
Сквозные фермы на болтах и шпонках
Для крупных пролетов с успехом применяются сквозные фермы на болтах и шпонках. Как правило, они изготавливаются из более крупного пиломатериала, чем сбитые конструкции, а именно из бруса толщиной от 50 до 80 мм и шириной от 140 до 240 мм. В соединениях узлов конструкция скрепляется болтами. Высокую жесткость соединения обеспечивают шпонки, которые при закручивании вдавливаются в дерево. Диаметр болтов и прокладок должен соответствовать нагрузке.
В горизонтальной проекции эта ферма имеет двойное устройство. Чаще всего фермы с уклоном 20° устанавливаются через каждые 3,6 м, они несут балки, параллельные кровельному желобу и покрытие из волнистых плит. Фермы с уклоном 33° монтируются на таком же расстоянии друг от друга, но между ними через каждые 900 мм должны находится холостые перевязки из бруса толщиной 60/120 мм со стяжками. Холостые перевязки подпираются фермами. Фермы одновременно обеспечивают продольное укрепление для кровли из обычной или пазовой черепицы на обрешетке.
Чаще всего используются фермы меньшего уклона, нижний пояс которых имеет повышение, равное 1/200 пролета. Фермы устанавливаются на прокладки из твердого дерева толщиной 30 мм, шириной от 150 до 250 мм и длиной от 300 до 400 мм либо на стальные анкерные элементы. Клееные прокладки обычно закрепляются к стене.
Сквозные фермы с металлическими плитками со штырями
При этом типе несущих конструкций кровли отдельные узлы связаны с обеих сторон металлическими оцинкованными плиточками со штырями, которые вдавливаются в соединяемые элементы, и таким образом возникает жесткое соединение. Стоимость таких конструкций значительно ниже. Фермы с пролетами от 3,6 до 7,2 м и изготовляются целиком, другие составляются из двух частей, которые соединяются только при монтаже. Рекомендуемая осевая удаленность ферм составляет 1,2 м. Форма фермы двускатная, с наклоном поверхностей 22°.
Клееные стропильные фермы
Они отличаются узлами, соединенными с помощью плит из клееной фанеры либо ОСП. Благодаря этому достигается пространственная жесткость конструкции, которая с течением времени существенно не меняет форму, как, например, у ферм, соединенных гвоздями. Альтернативой соединительным деревянным элементам могут быть металлические листы, вставленные в прорезанные пазы в балках и раскосах и тем самым скрытые деревянной конструкцией. Такие соединения осуществляются с помощью металлических штифтов.
Сквозные комбинированные фермы
Элементы этих ферм спроектированы так, чтобы максимально использовать свойства их материалов. Гнутые элементы делятся из клееного дерева, несущие — из чистообрезного пиломатериала и пролетные балки — из стали. Эти фермы весьма экономичны — средний расход пиломатериалов при покрытии крыши составляет 0,025 м3 на 1 м2 горизонтальной поверхности кровли. Конфигурация фермы зависит от размеров пролета, необходимости создать потолок перекрытия и типа покрытия.
