Конструктивная схема комбинированной стропильной системы

Систему висячих стропильных систем можно сделать как подстропильную конструкцию под наслонные стропильные ноги. В этом случае на треугольные трехшарнирные арки, расставленные с большим шагом (2–4 м), укладываются прогоны, а уже на них устанавливаются наслонные стропила. Прогоны, лучше всего, монтировать на узлы трехшарнирных арок, удаляя, тем самым, с верхнего пояса равномерно распределенные нагрузки и оставляя только сосредоточенные силы. Таким образом, из висячих стропильных ног исчезают изгибающие напряжения и остаются только сжимающие и растягивающие усилия, что существенно снижает сечения элементов арки.



Простой пример. Балка на двух шарнирных опорах, предположим, доска, переброшенная через ручей. Когда вы наступаете на край доски (на шарнирную опору), она и не думается прогибаться, а когда вы продвигаетесь по ней к середине (смещение сосредоточенной силы от веса человека с шарнирной опоры на центр пролета), доска прогибается. Другими словами, сила, приложенная в шарнирном соединении конструкции, не вызывает в ней изгибающих напряжений и полностью компенсируется реакцией опоры, а сила, приложенная в каком-либо месте пролета, вызывает изгибающие напряжения.

Если же прогоны опереть не в узлах арок, а между ними, то стропила, как и в прежних вариантах, рассчитываются на прогиб, только в этот раз не от равномерно распределенной нагрузки, а от сосредоточенных сил. Теряется смысл использования треугольной арки в качестве подстропильной конструкции под наслонные стропила, ее лучше заменить фермой. Ферма получается при добавлении в конструкцию бабок и подкосов, под каждую опору прогона — по бабке и подкосу. Тогда все сосредоточенные силы будут приложены в шарнирах и не дадут изгибающего момента. Однако конструкция узлов в ферме и ее расчет делаются по-другому. Описание ферм это уже другая тема и не входит в изложение о стропильных крышах. Хотя, безусловно, что фермы, в которых все стержни работают на сжатие и растяжение и отсутствуют изгибающие моменты, это более прогрессивная конструкция, позволяющая использовать тонкие бруски.

В комбинированных стропильных системах наслонные стропила (либо сразу обрешетка) принимают изгибающие напряжения от внешней нагрузки (снега, ветра, кровли и т. д.) и передают их на прогоны. Они, в этом случае, рассматриваются как опоры под наслонные стропила. Прогоны рассчитываются как разрезные однопролетные или многопролетные неразрезные балки, в зависимости от схемы их укладки. При укладке прогонов на систему висячих стропил нужно устраивать горизонтальные площадки для их опирания, тогда в них не появится крутящего момента — балки будут работать в вертикальной плоскости по привычной схеме. Если же прогоны установить с опиранием по пласти верха висячих стропил, то их нужно рассчитывать на изгиб по осям х1 и у1, потому что прогон может сломаться по любой из из этих осей. В этом расчете нет ничего сложного, просто равномерно распределенную нагрузку или сосредоточенные силы, если расчет будет производиться по ним, нужно спроецировать на оси х1 и у1 и произвести расчет на несущую способность и прогиб отдельно для каждой плоскости. Прогоны рассчитываются на внешнюю равномерно распределенную нагрузку или на сосредоточенные силы от реакции опор наслонных стропил. А комбинированная стропильная система рассчитывается на сосредоточенные силы — реакцию опор от прогонов.