Прогон в строительстве крыш – это горизонтально размещенная балка между несущей конструкцией и обрешеткой кровли. Его ключевые функции – передача нагрузки от кровельного покрытия, ее равномерное распределение в стропильной системе, а также обеспечение жесткости обрешетки.

Прогоны изготавливают из дерева, стали и железобетона и используют при возведении крыш промышленных зданий и частных домов. Также их устанавливают в качестве оснований для плит перекрытий и для укрепления проемов.

Прогон в стропильной системе

Устройство кровли и строительные балки

Перед началом строительства изучите разновидности балок, чтобы представлять, как устроена крыша. Каждая балка имеет свое назначение и занимает определенное место в системе перекрытий.

Перекладины для крыш производят из металла, цельного дерева или склеенных между собой ламелей. Гнуто-клееные брусья изготавливают согласно ГОСТ. Они легки в обработке, мало подвержены воздействию погодных условий и используются, чтобы увеличить промежутки между прогонами. Сечение элементов может быть прямоугольным, Т-образным или двутавровым. Форма двутавра (Н) гарантирует жесткость балки, уменьшает изгибающий момент практически до нуля.

Схема ломанной кровли с прогоном

Виды деревянных строительных балок в опорной системе крыши:

• мауэрлат – квадратный брус, уложенный на стены для опоры стропил;
• конек – опорный брус вверху кровли;
• стропильный брус – формирует угол уклона крыши;
• затяжка и ригель – соединяют стропила противоположных скатов;
• кобылка – удлиняет стропила, образуя свес крыши;
• подкос – располагается под углом к вертикальным элементам и подпирает стропила;
• прогон.

Схема обрешетки из деревянных элементов

Прогоны закрепляют на опорах на расстоянии 4-5 метров от конька, а между ними помещают распирающие опоры. Если нужно удлинить стропила, стык располагают над прогонной балкой.

Структура и виды металлических балок для кровель:

• нижний пояс
• верхний пояс
• решетка.

Решетку собирают из стоек и раскосов и крепят к поясам с двух сторон с помощью фасонных элементов.

Типы прогонов для возведения кровли

Прогонные опоры классифицируются по месту расположения в системе перекрытий крыши, а также по форме и материалу.

Виды по месту применения в стропильной системе

Выделяют три вида прогонных опор – боковую, конек и мауэрлат.

Коньковый прогон – это наивысшая балка крыши, его монтируют в верхние части фронтонных стен, а края оборачивают водонепроницаемым материалом. При необходимости конструкцию усиливают стойками. На конек верхним концом опираются стропила.

Конек, закрепленный во фронтонах стен

Мауэрлат или матица – толстый брус сечением 150х150 мм, который укладывают на несущие стены параллельно коньку, чтобы одинаково распределить нагрузку от кровли. Доски мауэрлата именуют фундаментом крыши и крепко закрепляют анкерными болтами на стенах, предварительно подстелив гидроизоляционный материал. В кирпичных строениях матицу устанавливают в заранее подготовленный армопояс из железобетона на арматуре.

Мауэрлат, уложенный на стену из бетона поверх гидроизоляционного материала

Боковой прогон соединяет стропила посередине – с его помощью усиливают кровлю, уменьшая нагрузку стропил на изгиб. Чтобы передать нагрузку на перекрытие, под боковые прогоны устанавливают вертикальные стойки.

Классификация балок по материалу

Как упомянуто выше, по материалу прогонные опоры классифицируют на железобетонные, металлические и деревянные. Металлические прогоны производятся промышленным путем и могут быть однородными или решетчатыми. Первые выполняют из швеллеров и двутавров – они просты в производстве и установке, стоят на 10% дешевле решетчатых. Недостаток прогонов-решеток – высокая стоимость и большое количество сложных узловых элементов. Преимущество – малый вес.

Прогоны могут быть:

• цельными;
• составными.

Составные балки применяют, когда необходимо покрыть крышу большой площади, чтобы избежать искажения от изгибающих нагрузок.

Категории деревянных опор по конструкции

Конструктивно прогоны классифицируются на:

• неразрезные;
• разрезные;
• с подкосами;
• консольно-балочные;
• с подбалками.

Разрезные представляют собой ряды деревянных опор, закрепленных на скатах крыши и опирающихся на несущие конструкции – стойки. Часто закрепляются подкосами и распорками.

Схема консольно-балочного и неразрезного прогонов

Консольно-балочные – это анфиладные ряды досок длиной менее 6,5 м, стыки которых расположены за пределами опорных балок. При этом в средних промежутках образуются две консоли, а в крайних – одна. Консольные балки применяют при строительстве крыш с шагом несущих конструкций до 4-5 м.

Неразрезные прогонные брусья годятся для крыш с уклоном до 15° и покрытием из легких материалов – рубероида или гибкой черепицы. При большем уклоне тонкие балки не выдерживают изгибающих нагрузок и ломаются.

Для упрочнения конструкции в строительстве используют подкосы и подбалки:

• Подбалка – это небольшой брусок, установленный на опорную стойку. На нее опирается несущая балка обрешетки.
• Подкос – наклонный брус, поддерживающий горизонтальные балки и работающий на сжатие.

Подкосы способствуют равномерному перераспределению нагрузок с покрытия на опорные элементы.

Группировка железобетонных прогонов по профилю

Прогоны из железобетона маркируются по форме сечения и нагрузке. По сечению прогоны бывают:

• тавровые;
• прямоугольные.

Железобетонный блок прямоугольный

Балки таврового типа делятся еще на две группы:

• балки с металлом, перпендикулярно прикрепленным к ребрам прогона – устанавливаются на кровли с уклоном до 25%;
• опоры, выдерживающие угол уклона крыши более 25%.

Тавровые опоры применят при возведении крыш неотапливаемых помещений большой площади, а также в сейсмически активных регионах. Они выдерживают минусовые температуры до -50°С. Ключевая особенность тавровых железобетонных опор – наличие отверстий для крюков и других захватных устройств, обеспечивающих удобство монтажа.

Опоры прямоугольного сечения – высокие и тонкостенные, прочные за счет отгибов. Они классифицируются на сплошные и решетчатые.

Градация металлических составляющих по профилю

Сплошные металлические прогоны – это балки гнутого профиля нескольких видов:

• С-образного;
• двутаврового;
• Z-образного;
• таврового;
• швеллерного.

Тавровый профиль в сечении напоминает букву T, двутавровый – Н, а швеллер – букву П.

Виды металлических балок с решетчатым профилем:

• прутково-шпренгельная с нижним поясом и решеткой из круглой стали;
• трехпанельная.

Трехпанельный прогон принят в качестве типового, благодаря меньшему числу узлов и простоте в изготовлении. Верхний пояс балки выполняют из двойного швеллера, а решетку – из выгнутых одиночных швеллеров.

Маркировка изделий промышленного производства

Прогоны в строительстве – это ответственные конструкции, их изготавливают в строгом соответствии с ГОСТ и маркируют. Чтобы выбрать балки, соответствующие назначению кровли, нужно ориентироваться в маркировке продукции.

Железобетонные блоки для кровли

Железобетонные прогоны маркируют буквами и цифрами, вкладывая в значение информацию о габаритах и опорной нагрузке изделий. Буквы обозначают серию и конструктивные особенности прогонной балки:

• ПР – балка в форме тавра с бортиком;
• П – прогон цельный;
• ПРГ – опора прямоугольного сечения.

Цифры обозначают длину, ширину и высоту прогона, а последняя – нагрузку, которую он способен выдержать, в тоннах. Также в маркировку могут быть включены значения об армировании изделия. Прогоны бывают ненапряженными, усиленными стальным каркасом либо предварительно напряженными, с дополнительными продольными стержнями арматуры для увеличения несущей способности.

Габариты изделия учитывают при маркировке

Также в производстве железобетонных конструкций используют маркировку вида:

• 1ПР – для плоских крыш с арматурой без усиления;
• 2ПР – для плоских крыш с усиленной арматурой;
• 3ПР – для сооружений с уклоном до 5%;
• 4ПР – для крыш с уклоном до 25%;
• 5ПР – с диагональной полкой для крутых кровель.

Пример маркировки железобетонного прогона с расшифровкой: ПРГ 48-2-5-4тAIII-1. Это прогон прямоугольного сечения с габаритами 4800х200х500 мм и допустимой нагрузкой 4 тонны. Он предварительно-напряженный, усилен дополнительной арматурой. Подходит для возведения отапливаемых и неотапливаемых ответственных конструкций в районах с плохими погодными условиями и сейсмически активных зонах.

Металлические элементы крыш

Металлические балки маркируют по профилю, конструкции, материалу и габаритам.

Классификация и маркировка двутавров:

• Ш – с широкой полкой;
• К – колонные;
• Б – обычные.

Номер перед буквой обозначает условную высоту балки в мм, остальные размеры выбираются в соответствии с ГОСТ. Например, для опоры 30Б1 высота составляет 296 мм, а буква «Б» обозначает нормальную балку. Размеры балок находятся в пределах 10-100 мм.

Производство горячекатаных прогонов

Металлические балки для прогонов изготавливают из стали путем сварки или горячей прокатки – для каждого способа изготовления предусмотрен ГОСТ, где описана маркировка изделий.

Преимущества и недостатки прогонов в зависимости от материала

Собираясь возводить крышу, сравните положительные стороны и недостатки каждого материала. Например, металл не обеспечивает достаточную энергоэффективность здания, зато он долговечен. А дерево подвержено гниению, но сохраняет тепло.

Металлические балки в строительстве

Список плюсов и минусов для металлических прогонов.

Преимущества:

• выдерживают значительную нагрузку;
• пожаробезопасны;
• долговечны;
• при установке отсутствуют отходы, благодаря высокой точности деталей.

Недостатки:

• промерзают при низких температурах;
• сложности в транспортировке;
• большой вес относительно дерева;
• дорогостоящий материал.

Металл подвержен коррозии

Список положительных и отрицательных характеристик деревянных балок.

Преимущества:

• экономичны;
• просты в установке;
• сохраняют и передают тепло.

Недостатки:

• необходима ежегодная обработка антисептиками;
• есть риск возгорания кровли.

Ниже приведены плюсы и минусы изделий из железобетона.

Стропильная система из дерева

Преимущества:

• повышенная пожаробезопасность;
• экологичность;
• прочность и долговечность;
• не подвержен коррозии и гниению.

Недостатки:

• большой вес;
• трудоемкость установки и закрепления элементов.

В частном домостроении стропильные системы чаще всего производят из дерева, а металлическими элементами – прогонами или ригелями, дополнительно усиливают конструкцию. Железобетонные блоки используют при строительстве крыш зданий промышленного назначения.

Надежность кровли не допускает экономии, поэтому обязательно проконсультируйтесь со специалистом, чтобы уточнить все нюансы и получить консультацию именно по своей стройке.

Консольно-балочные и неразрезные прогоны

В конструкциях перекрытий с одинаковой интенсивностью нагрузки во всех пролетах можно применить консольно-балочные прогоны (рис. 54).

В этих системах, в зависимости от расположения шарниров в их пролетах, можно получить равномоментное или равнопрогибное решение.

Существуют в этих решениях две схемы расположения шарниров: с двумя шарнирами (стыками) через пролет (рис. 54, а) и с одним шарниром в пролете (рис. 54,6). Вторая схема плоха тем, что в случае разрушения одного из пролетов происходит последовательное разрушение прогонов во всех остальных пролетах. Поэтому она не может быть принята для отдельных прогонов, а пригодна только для спаренных прогонов.

Расчет консольно-балочных прогонов с равными пролетами ведется при равномерно распределенной нагрузке расчетный пролет равен

При расстоянии шарниров от опор во всех пролетах x = 0,146*l = 0,15*l изгибающие моменты в середине пролета и на опоре будут:

Наибольший прогиб в тех пролетах, где нет шарниров, будет равен

Стыки прогонов осуществляются косым прирубом. Боковое смещение в шарнире предотвращается установкой одного вертикального болта (рис. 54,в).

При использовании пиломатериалов с предельной длиной 6,5 м величина пролетов консольно - балочной системы не должна превышать 4,5 м.

Рис. Консольно - балочные п неразрезные системы прогонов: а - схема с двумя шарнирами через пролет; б - схема с одним шарниром d пролете; в - конструкция шарнира-стыка прогона; г - общий вид неразрезного прогона

Спаренные неразрезные прогоны проектируются по второй схеме путем соединения двух систем с противоположным расположением шарниров (рис. 54, г). При этом все стыки делаются с прямым упором на расстоянии 0,21*l вправо и влево от опор.

При равных пролетах момент от равномерно распределенной нагрузки будет ql2/10; на второй опоре тоже равен ql2/10, а на последующих ql2/12. При уменьшении крайнего пролета на 20% моменты на опорах выравниваются. В этом случае опорный момент будет M0 = ql2/l2, а пролетный Mn = ql2/24.

Уменьшение крайнего пролета на 20% полезно еще и потому, что при величине средних пролетов 6м крайний элемент прогона вместе с консолью будет иметь такую же длину. В противном случае потребовалось бы для крайних элементов применять длинномер или устраивать стык вблизи крайней опоры, что не рекомендуется.

Рис. Работа стыка в неразрезном прогоне

Стыки досок скрепляются гвоздями, рассчитанными на действие поперечной силы Q, определяемой из условия (рис. 55):

Число гвоздей при расчетной несущей способности на один срез гвоздя Тгв будет:

Полученное число гвоздей необходимо располагать по обеим сторонам стыка. На остальной части прогона ставится по одному гвоздю через 0,5 м.

Прогоны покрытий цельного сечения выполняют из до­сок на ребро, брусьев и бревен, окантованных с обеих сторон. Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхо­да древесины. Они стыкуются на опорах, впритык, на накладках или в разбежку. В консольно-балочных неразрезных прогонах из спаренных досок стыки устраивают в пролете.

Консольно-балочные прогоны являются многопролет­ными статически определимыми системами . Их приме­нение целесообразно в том случае, когда временная на­грузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.

Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,147l (l- пролет консольно-балочного прогона), то моменты на опорах будут равны по абсолютному значе­нию максимальным моментам в пролетах, и получается так называемое равномоментное решение прогона.

Для выравнивания моментов, в первом и последнем пролетах значение этих пролетов, надо уменьшить до 0,85l. Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,211l, то получится равнопрогибное решение, при ко­тором максимальные прогибы во всех пролетах, кроме крайних, будут одинаковыми. .

При уменьшении крайних пролетов до 0,79l прогибы в этих пролетах будут равны прогибам в остальных пролетах.

Если крайние пролеты равны остальным, т. е. l1=l, то изгибающий момент на первой промежуточной опоре будет Mоп=ql2/10, а прогиб прогона в крайнем пролете f1= 2,5qнl4/384EJ.

При этом сечение прогона в крайних пролетах долж­но быть усилено, а опорная реакция первой промежуточ­ной опоры будет больше остальных на 13 %, что потре­бует проверки и возможного усиления опорной конст­рукции.

Консольно-балочные прогоны выполняют из брусьев. По длине они соединяются в местах расположения шар­ниров косым прирубом. Во избежание сме­щений под действием случайных усилий в середине ко­сого прируба ставят болты. В случае равномоментного решения болты не должны быть затянуты, чтобы обеспе­чить перелом упругой линии прогона, образующийся в шарнире, между консолью и подвесной частью прогона. При равнопрогибном решении прогона в местах распо­ложения шарниров упругая линия проходит плавно и перелома не имеет, что позволяет плотно затягивать болты (болты принимают не менее 12мм).

К недостаткам консольно-балочных прогонов можно отнести то, что при обычной длине лесоматериала, рав­ной 6,5 м, перекрываемый пролет невелик и не превыша­ет 4,5 м. Кроме того, необходимо либо уменьшить край­ние пролеты, либо увеличить поперечное сечение прого­нов в этих пролетах. При этом следует иметь в виду, что давление на первую и последнюю промежуточные опоры при равных пролетах больше, чем на остальные опоры. Поэтому при пролетах более 4,5 м целесообразно приме­нять спаренные неразрезные прогоны.

Поэтому при необходимости перекрывать большие пролеты прогоны подкрепляют подкосами или устраивают в виде балки усиленной подбалкой.

Балки усиленные подбалкой представляют собой многопролетную статически определимую неразрезную систему. Подбалки уменьшают расчетный пролет балок на величину 2а – положение точки, в которой углы наклона косательных к упругим линиям балки и подбалки, одинаковы, зависит от соотношения жесткостей балки и подбалки.

Спаренные неразрезные прогоны состоят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соеди­ненных гвоздями, забиваемыми конструктивно с шагом 50 см. Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок - в последнем про­лете.

Доски одного ряда соединяют по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте сты­ка. Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на восприятие поперечной силы. Количество гвоздей с каж­дой стороны стыка определяют исходя из того, что по­перечная сила, приходящаяся на один ряд досок Q≈ М0П/2хГВ, в то же время равна Q=nГBTГВ, откуда nГВ = Моп/2хГВ ТГВ

гдехГВ - расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, учиты­вая, что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие, равное ТГВ. Т – несущая способность одного среза гвоздя из условия смятия древесины или изгиба.

Стыки досок устраивают в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой по всей их длине, меняет знак, т. е. на расстояниях от опор, равных 0,21l. При этом крайние пролеты l1 должны быть меньше или равны 0,8l.

Строительные балки различного вида — это лаги, ригель, прогон, перекладина, балка перекрытия, обрешетины крыши, стропильные ноги. Они несут конструкцию деревянного настила межэтажных перекрытий. На одно- и двухэтажных зданиях применяются деревянные, а на высотных зданиях — железобетонные и металлические. Основа любой крыши — балочный каркас, выдерживающий вес всей кровли.

Мауэрлат

Мауэрлат (плотники называют его матицей) — самый толстый брус, который ложится параллельно коньку крыши вдоль оси стены. Нужен, чтобы распределить нагрузки от стропил и веса всей крыши по всей стене здания, а также на внутренние опоры. Нельзя укладывать и крепить ближе 5 см от наружной плоскости стены. Крепится матица с помощью толстой проволоки, вмуровывается с помощью шпилек в кладку стены, а если стена бетонная, крепится к бетону шпильками. Если дом одноэтажный деревянный, можно крепить обыкновенными гвоздями.

Стропило-наклонная балка

В большинстве случаев представляет собой деревянный брус сечением 7х15 см. Если площадь крыши небольшая, можно использовать брус 5х15 см, а если крыша покрывается глиняной черепицей, то брус 8х20 см. Стропила располагаются на расстоянии от 60 см до 1 м друг от друга. Там, где выпадает много снега, уменьшают расстояние до 60 см. При уклоне крыши более 45 градусов можно увеличивать «шаг» до 1,2-1,4 метра. И еще. Когда крыша планируется утепленной, рассчитывается так, чтобы исключить обрезку утеплителя в целях экономии.

Прогон

Дополнительная опорная балка для подпора стропил, располагается параллельно матице и коньку. По технологии строительства оптимальное расстояние между прогоном и матицей (коньком и прогоном) — 4-5 метров. Если стропила удлиняются до 6 метров, то стык (банта) должен находиться над прогоном, чтобы оба конца стропила легли на него. Иногда бывает, что стропило составное (6+3) метра, а прогон по ширине — 4-5 метра. Тогда стык располагают по отношению к прогону в шахматном порядке.

Сам прогон делается так. Выставляются опорные стойки и на них укладывается прогон, на него и будет опираться стропило. Можно прогон опереть и на продольную по отношению к нему стенку. Затем между верхними прогонами укладываются горизонтальные распирающие балки. Их назначение — не допустить складывания крыши вовнутрь. Укладываются так, чтобы не распирать прогон.

Двутавровые балки и стропила

Еще большее преимущество имеют так называемые двутавровые деревянные балки и стропила. Высокая удельная прочность позволяет использовать их в длинных пролетах. Они очень прямые, поэтому отсутствует изгибающий момент. Имея точные размеры, универсальны — подходят при возведении крыши, потолка и пола. Бесшумные — устраняют скрип полов.

Стабильные — не подвержены деформации. Выгодные — экономят от 40 до 60 процентов материалов и трудозатрат. Экологичные — мало загрязняют среду. Удобные — обрабатываются и укладываются при помощи обычных плотницких инструментов. Двутавровая деревянная балка идеально подходит для каркаса любой крыши, позволяя увеличивать расстояния между прогонами, поскольку выдерживает большие нагрузки.

Гнуто-клееные деревянные балки

Очень популярными в последнее время стали и гнуто-клееные деревянные балки. Применяются, если нужно увеличивать расстояния между прогонами. Легкость, надежность и прочность — их основные преимущества. Они устойчивы к внешней среде, не подвержены биовоздействию, легко обрабатываются. Среди минусов стоит отметить высокую стоимость и отсутствие наблюдений за продолжительностью их службы, ввиду того что материал довольно новый. Также необходимо очень внимательно отнестись к качеству такой продукции, так как несоблюдение технологии приводит к рассыханию и деформации изделий.

Железобетонные балки

Железобетонные балки сейчас широко применяются при возведении каркасных конструкций, в частности, зданий высотой больше одного этажа . Конструктивно они обеспечивают возможность всей конструкции выдерживать большие значения изгибающих моментов. Балочные перекрытия устраиваются на пролетах шириной более 3 м и укладываются на стены на расстоянии не менее 130-150 см друг от друга. Потом соединяются с арматурой плитного перекрытия. Толщина опоры — не менее 22 см. Широко применяются при возведении объектов торговли, развлекательного и промышленного назначения.

Металлические балки

Металлические балки самые прочные, применяются при строительстве в основном высотных зданий. Служат основными несущими конструкциями и в силу своей жесткости передают нагрузку к местам опоры: колоннам, стенам, простенкам. Поверх металлических балок устраиваются различные типы покрытий. После установки такой балки в проектное положение ее раскрепляют в несущих конструкциях, устраивают опалубку и устанавливают арматуру. Все растягивающие нагрузки после заливки бетоном воспринимает как раз эта арматура.

При устройстве железобетонных покрытий по металлическим балкам дополнительно создается жесткость за счет металлических ребер. Деревянные покрытия по металлическим балкам устраиваются с помощью деревянных прокладок. Таким образом создается общая связка дерева и металла.

В чердачных крышах необходимость в использовании длинных и тяжелых прогонов отпадает, здесь можно применять более короткие и легкие брусья и доски.

Прогон опирают на стойки. Стойки изготавливают из деревянного бруса, который нижним концом опирают на лежень или деревянную подкладку, а их, в свою очередь, укладывают на кирпичные столбики. В зданиях со сборным железобетонным перекрытием кирпичные столбики являются частью и продолжением внутренней несущей стены, но их можно делать и прямо на железобетонных плитах перекрытия. Лежень можно укладывать и без столбиков, прямо на внутреннюю стену или на перекрытие с горизонтальным выравниванием деревянными подкладками. Низ лежня делают на высоте не более 400 мм от верха перекрытия. Выравнивание верха лежня в горизонт упрощает установку стоек и прогонов. Стойки, отпиленные на одну высоту и установленные на горизонтальный лежень, автоматически дают одинаковую высоту конька крыши. Во всех случаях под лежень: между ним и стеной, между ним и кирпичными столбиками или перекрытием укладывается рулонная гидроизоляция.

Стойки не обязательно размещать прямо под стропилами. Обычно шаг размещения стропил составляет от 60–80 см до 1,2–1,5 м, устанавливать так часто стойки, удерживающие прогон, не имеет смысла, поэтому их обычно делают по длине досок или бруса идущего на изготовление прогона. Простейшая подстропильная конструкция выглядит, как прямоугольная рама, состоящая из верхнего пояса - прогона, нижнего пояса - лежня, вертикального заполнения - стоек и нескольких ветровых связей, которые делают из доски толщиной 40–50 мм. Например, подстропильную конструкцию длиной 9 м можно сделать из двух брусьев длиной по 4,5 м и трех стоек, стыкуя брусья по длине на средней стойке. Либо двух брусьев и одной стойки, если есть возможность опирания концов прогона на стены фронтонов. Такой прогон называется разрезным, его части рассчитываются на изгиб и прогиб как обычные однопролетные балки (рис. 27). Балки прогона стыкуются на опорах косым прирубом с гвоздевым, винтовым или болтовым соединением либо продольным лобовым упором . И то, и другое сопряжение, дает шарнирный вариант соединения балок.

Рис. 27. Варианты устройства подстропильных конструкций с разрезными прогонами

Стойки рассчитываются как сжатые элементы по формуле:

σ = Н/F ≤ R сж, (4)

где σ - внутреннее напряжение, кг/см²; Н - сила сжатия направленная по оси стойки, кг; F - площадь сечения сжатого элемента, для прямоугольной стойки F = b×a, см²; R сж - расчетное сопротивление древесины сжатию, кг/см² (принимается по таблице СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» или по таблице на страничке сайта);

Увеличение количества стоек уменьшает размер сечения прогона. Стойки, даже если их сечение будет приниматься конструктивно, нужно проверить расчетом на сжатие, и убедиться, что их количество будет достаточным для удержания прогона. При получении в результате расчета слишком малых размеров сечения стоек их сечение принимаются конструктивно, но не менее чем 10×10 см. Такие сечения стоек позволяют принимать их без расчета на гибкость , так как гибкость невысоких стоек практически равна нулю. Если принять меньшее, чем 10×10 см, сечение стоек проходящее по расчету на прочность сжатия, то их нужно проверять еще расчетом на гибкость, описание которого есть в СНиП II-25-80. Иначе тонкая стойка проходящая по сжатию, под нагрузкой просто выгнется и какой нам будет толк от ее достаточной несущей способности? Брусовые стойки расчетного или конструктивного сечения можно заменять на стойки из сбитых между собой досок вплотную либо с установкой между досками деревянных коротышей с просветом не более 7h. Тогда гибкость и прочность составных стоек будет примерно равна аналогичным параметрам стоек из цельного бруса того же сечения.

Разрезные прогоны просты в изготовлении и монтаже, но неэкономичны. Более экономичная конструкция получается, если прогоны сделать консольными, а между ними вставить однопролетные балки (рис. 28). Такой прогон называется консольно-балочным (балка Гербера) и по сути остается все той же разрезной балкой, в которой консольные и однопролетные балки рассчитываются отдельно. Однопролетные прогоны располагают между двумя консольными таким образом, чтобы в месте стыковки изгибающий момент стремился к нулю (там где кривая эпюры моментов пересекает горизонтальную ось прогона). Эти узлы сращивания балок по длине называются пластичными шарнирами. Сращивание прогонов производят косым прирубом и стягиванием болтом диаметром 12–14 мм. Максимальная длина перекрываемых пролетов - 5 м.

рис. 28. Консольно-балочная подстропильная конструкция

Возможны два варианта устройства консольно-балочного прогона. При расстоянии от опоры до стыка 0,15L получается прогон с равными изгибающими моментами во всех пролетах и на всех опорах, то есть прогон получается во всех сечениях равнопрочным. Если ставка делается на жесткость прогона, то его делают равнопрогибным. Пластичные шарниры (стыки балок), в этом случае, располагают на расстоянии от опоры 0,21L. В концевых пролетах однопролетные балки одной стороной опираются на консоль соседнего прогона, а другой на стену фронтона или стойку.

Для того чтобы не нарушать гармонию работы балки, нужно концевые пролеты сделать короче рядовых примерно на 20%, поэтому концевой пролет назначают равным L 1 = 0,8L–0,85L. Это утверждение справедливо для реальной длины пролета, то есть размера на «просвет», с учетом глубины опирания прогона на стену или стойку, составляющую не менее 10 см.

Есть и другой способ уменьшения сечения прогонов: устройство неразрезного прогона сплачиванием досок (рис. 29). В неразрезных прогонах из спаренных досок пластичные шарниры располагаются вразбежку, на расстоянии 0,21L от опоры. Прогон получается с равными прогибами, но разными изгибающими моментами. В пластичном шарнире каждый стык двух досок перекрывается цельной доской. Максимальные полеты для неразрезного пролета из досок могут достигать 6,5 м, то есть полной длины доски по государственному стандарту.

рис. 29. Подстропильная конструкция с дощатыми неразрезными прогонами

По длине доски прогона сшиваются гвоздями, располагаемыми в шахматном порядке через 50 см, а в стыке ставятся гвозди по расчету. Расчет гвоздевого соединения пластичного шарнира неразрезного прогона из досок делается по формуле:

n = M оп /2ХТ гв,

где n - требуемое количество гвоздей, шт; М оп - изгибающий момент на опоре, кг×м; Х - расстояние от центра опоры до центра гвоздевого поля; Т гв - несущая способность одного гвоздя в односрезном соединении.

Расчет прогонов любого типа допускается вести как на сосредоточенные силы от давления стропил, так и на равномерно распределенную нагрузку. Обычно применяется расчет на равномерно распределенную нагрузку, как более быстрый и простой. Если на стойках будут устанавливаться прогоны с консольными выносами за стену (по аналогии с рис. 24.2), то длину консолей нужно делать равной 0,21 или 0,15 пролета (0,15L, 0,21L). В противном случае прогон должен быть пересчитан с учетом разгружающего действия консоли. Этот расчет достаточно сложен и должен производиться специалистами.

Сечение лежня принимается конструктивно, чаще всего, такое же как сечение прогона. Например, это может быть брус 10×15 см, если лежень опирается только на кирпичные столбики. Если лежень укладывается на перекрытие либо на стену (все случаи, когда под него можно положить много выравнивающих деревянных подкладок), высота лежня может быть уменьшена до 10 и даже 5 см. Если стропильная система крыши будет делаться без подстропильных ног (подкосов), от лежня можно совсем отказаться, а низы стоек конструктивно связать прибиванием схваток.