Простейшие подвесные стропильные системы

К простейшим подвесным системам деревянных конструкций относятся комбинированные конструкции, малопролетные бревенчатые и брусчатые фермы, несущие внеузловую нагрузку, распределенную по верхнему поясу (реже по нижнему). В частности, к ним относятся неразрезные деревянные балки, подвешенные в одной или двух точках к треугольной или трапециевидной системе сжатых бревенчатых или брусчатых элементов (см., например, рис. 1). Подвески этих систем делаются металлическими в виде тяжей или деревянными (тоже натяжными). Узловые сопряжения деревянных элементов обычно выполняются на лобовых врубках.

Широкое распространение в малопролетных покрытиях получила треугольная система (рис. 1, а), верхний пояс которой обычно несет распределенную нагрузку от обрешетки. Усилия в элементах этой системы определяются как для трехшарнирной арки или методом расчленения на стержневую и местную системы (рис. 1, б).

Треугольная система с распоркой или с повышенной затяжкой применяется в качестве стропильной конструкции в покрытиях небольших зданий с крутым уклоном кровли.

При наличии нижней затяжки или достаточно жестких опор, воспринимающих распор, рассматриваемая система представляет собой треугольную комбинированную систему со сжатой распоркой. Эта система однажды статически неопределима (рис. 2, а). Если опоры не могут воспринять распор, система превращается в статически определимую, треугольную балочную систему с повышенной затяжкой, работающей на растяжение (рис. 2, б).

Рис. 1. Простейшие треугольные системы

(а — конструктивные детали; б — расчет треугольной системы путем расчленения

комбинированной системы К на местную М и стержневую С)

Если в треугольной системе с распоркой при равномерно распределенной по всему пролету нагрузкой рассматривать стропильную ногу как двухпролетную неразрезную балку на жестких (просадку стропильной ноги в узлах Б и Г можно предотвратить устройством строительного подъема) опорах, можно определить сжимающее усилие в распорке по формуле

X = ql²/32∙(f₁²+3f₁f₂+f₂²)/f₁f₂f

Рис. 2. Конструктивные детали треугольной системы с распоркой или повышенной затяжкой

(узлы В и К лучше решить примыканием в упор с перекрытием парными накладками на гвоздях или болтах)

При загружении половины пролета усилие в распорке равно Х/2.

Распор Н на уровне опор определяется из условия М_в =0: H = (M_в^о+X_f1)/f

где М^o_в — момент по середине пролета в простой балке пролетом l на двух опорах А и D.

Таким образом, с введением распорки распор Н в опорных узлах стропильной фермы увеличивается по сравнению с распором в треугольной системе, имеющей затяжку на уровне опор, где H = M^о_в/f

В статически определимых треугольных системах с повышенной затяжкой, работающих по схеме рис. 2, б, опорные реакции находят как в обычных свободно лежащих балках. Усилие в затяжке равно: N_э = М^о_в/f₁

М^о_в = М^o_l/2 — момент по середине балки пролетом l. При загружении всего пролета равномерно распределенной нагрузкой q

N_э = ql²/ 8f₁,

При загружении половины пролета

N_э = ql²/ 16f₁,

Зная в первом случае величины X и Н и во втором N_э, изгибающие моменты и нормальные силы системы находят обычным путем.

При конструировании треугольных систем следует стремиться к минимальному ослаблению стропильных ног в местах сопряжения поясов с распаркой и тем более с затяжкой, применяя, как правило, вместо врубок болты (рис. 2).