5.2. Плотничные работы

5.2.1. Конструкции крыши

Наличие ошибок в строительстве несущих деревянных конструкций чаще всего кроется в недопонимании значения затяжки и ригеля. Основная идея опирается на сущность работы распорной системы: крыша образует плоскости, расходящиеся внизу, которые стремятся разойтись под действием собственного веса и нагрузки по линии пересечения плоскостей, но этому препятствует затяжка. Нагрузка от крыши передается наслонными стропилами вдоль своих продольных осей на затяжку, которую располагают над несущей конструкцией перекрытия. Если ригель или затяжка не могут выполнять эту задачу, то крыша разъезжается и накрывает собой весь дом (рис. 156).

Рис. 156. Роль застежки и ригеля в восприятии распора: а - нагрузка от кровли на строительную систему; б - отсутствие работы затяжки или ригеля приводит к разрушению; 1 - затяжка или ригель; 2 - стропила; 3 - нагрузка; 4 - стена

Очень грубой ошибкой, которая встречается на практике, является то, что в целях обеспечения свободного передвижения по чердаку вырубают метровые участки посередине готовых затяжек хорошо выполненной строительной фермы. Конструкция становится неустойчивой, разрезанные затяжки не препятствуют расхождению скатов крыши. Конструкция начинает перемещаться, вызывая образование трещин в перекрытиях (рис. 157). Расхождение можно приостановить заменой вырезанных участков полосовой сталью, чтобы вернуть затяжке способность работать на растяжение, и надежным соединением стоек со стропилами. Соединение затяжки и стропил производят в гнездо со шпонкой или делают врубку.

Рис. 157. Нарушение целостности затяжки приводит к расхождению скатов крыши: 1 - разрезанная затяжка; 2-несущая стена; 3 - стропильная ферма; 4 - кровля; 5 - перекрытие; б - наружная несущая стена

В соединении с врубкой часто допускают ошибку в том, что из-за экономии древесины передний торец стропильной ноги оказывается слишком близко к концу затяжки, что дает скол под действием горизонтального усилия. По сколу начинает перемещаться конец стропильной ноги, в результате чего кровля получает прогиб. Образованию скола способствует также и то, что торец врубки делают неправильно: торцовая плоскость должна иметь угол наклона, равный половине внешнего угла между стропильной ногой и затяжкой, а не прямой угол с верхней гранью затяжки (рис. 158).

Соединение стропил с затяжками будет непрочным, если не скрепить их скобой или накладкой из полосовой стали. В этом месте они соединены друг с другом на небольшой горизонтальной площадке и сила трения не способна противостоять более значительному горизонтальному усилию. В этом случае стропильная нога может сдвинуться с места, а плоскость кровли изогнуться (рис. 158 и 159). В месте соединения затяжки со стропильной ногой и мауэрлатом ставят деревянные накладки или делают простую врубку с целью исключения боковых подвижек.

Рис. 158. Неправильное соединение элементов приводит к скалыванию: а - правильное решение; б - неправильное решение; 1 - стропильная нога; 2 - ригель; 3 - мауэрлат; 4 - скоба; 5 - стена; 6 - трещина

Рис. 159. Работу мауэрлатного бруса обеспечивает соединительная скоба: а, б - правильное и неправильное решения; 1 - стропильная нога; 2 - мауэрлатный брус; 3 - прокладка; 4 - полосовая сталь; 5 - стена; 6 - перекрытие; 7 - карниз; 8 - обрешетка

Наибольшую проблему в плотничных работах представляет собой возведение крыши, совмещенной с перекрытием. Очень внимательно следует относиться к решению передачи распора от наклонных усилий, возникающих в конструкциях крыши, на несущее перекрытие. В большинстве случаев стропила опираются на мауэрлатный брус, который крепят анкерными болтами "намертво" к железобетонному поясу жесткости (рис. 160). Если по какой-либо причине (по забывчивости или из-за халатности) его не заанкеривают, то под действием наклонных сил мауэрлатный брус опрокидывается, нарушается устойчивость крыши и она начинает сползать.

Рис. 160. Анкеровка мауэрлата: а, б - неправильное и правильное решения; 1 - мауэрлат; 2 - стропильная нога; 3 - анкеровка; 4 - железобетонный пояс; 5 - анкерный болт; 6 - карниз

Крепление иногда бывает неэффективным из-за того, что болты неверно размещают в железобетонном поясе жесткости или в брусе неправильно выполнены отверстия под них. В таких случаях гайки навинчиваются на болты с перетягом, узел становится ненадежным и быстро разрушается. Для крепления с этой целью иногда вместо стяжного болта применяют два более тонких скрученных прута арматуры.

Крыши, совмещенные с перекрытиями, в большинстве домов имеют такую ширину, что балки перекрытий опираются не только на внешние, но и среднюю несущую стены. Конструкция будет работать в соответствии с проектом только в том случае, если и по промежуточной несущей стене балки перекрытия застыкованы между собой железобетонным поясом жесткости. Нередко этим пренебрегают, перекрытие не выполняет своих функций, и крыша разъезжается (рис. 161).

Рис. 161. Отсутствие стыка балок перекрытия над промежуточной несущей стеной приводит к разрушению конструкции крыши, совмещенной с перекрытием: а, б - правильное и неправильное решения; 1 - стык балок перекрытия; 2 - балка перекрытия; 3 - настил перекрытия

Строительство стропильных конструкций крыши, совмещенных с перекрытием, там, где не учитывают роль несущей способности чердачного перекрытия, очень опасно. Бывает, что затяжку пытаются заменить сборными железобетонными балками перекрытия, которые предназначены только для работы на изгиб. Сборные железобетонные балки используют как затяжки в том случае, если их концы жестко закрепляют в железобетонном поясе жесткости перекрытия, а ось точно совпадает с направлением действующих сил. В перпендикулярном балкам направлении между ними и элементами настила перекрытия нет такой прочной связи, которая обеспечила бы восприятие нагрузок (рис. 162).

Рис. 162. Перекрытие в поперечном направлении не может подменить. затяжки: 1 - балка перекрытия; 2 - элемент настила; 3 - стропильная нога; 4 - обрешетина; 5 - стена; 6 - железобетонный пояс жесткости

Одна из возможных ошибок решения крыши в том, что конструкция крыши, совмещенная с чердачным перекрытием, предусматривает нагружение не только пояса жесткости, но и через промежуточные стойки непосредственно перекрытия. Эти вертикальные стойки передают нагрузку, действующую на промежуточный прогон несущей конструкции. Для распределения нагрузки под стойки помещают подкладки, чтобы стойки "не проткнули" перекрытие. Ошибка при этом заключается нередко и в том, что не выдерживают минимальной (1,8 м) длины подкладок, вследствие чего эти чересчур короткие "башмаки" нагружают не балки перекрытия, а элементы настила, которые не рассчитаны на это и разрушаются (рис. 163).

Рис. 163. Многочисленные соединения ослабляют стропильные ноги: 1 - стойка; 2 - врубка; 3 - соединение шипом или врубкой

Нередко другой ошибкой возведения конструкции крыши является то, что не выдерживают расчетных размеров поперечных сечений, в результате чего появляются недопустимые прогибы. Иногда трудно придерживаться расчетов проектировщика, поскольку ассортимент выпускаемой продукции не позволяет точно подобрать конструкции требуемых сечений. Во всяком случае, застройщик сначала выбирает лесоматериалы, а затем советуется с проектировщиком о его применении.

В целях экономии пиломатериалы заменяют самодельными элементами, обтесывая бревна, которые имеют меньшую длину и более плохое качество, чем обычный строительный лесоматериал.

Особое внимание уделяют угловым стропилам. Часто их делают такого же сечения, как и остальные стропила, однако нередко они несут нагрузку, в 1,5 раза большую, чем промежуточные стропила. Кроме повышенной нагрузки, оставляют без внимания и то, что разделка их концов под шип в значительной степени ослабляет сечение. Ослабленная стропильная нога больше прогибается, кровля получается неровной (рис. 164).

Рис. 164. Под короткой подкладкой перекрытие разрушается: 1 - стойка; 2 - элемент настила перекрытия; 3 - железобетонная балка; 4 - прогон; 5 - затяжка

Особенно опасны ошибки, связанные с устройством ригелей и затяжек, поскольку и специалисты не всегда учитывают реальное распределение нагрузок и усилий.