Подкосы в стропильной системе: полевой справочник

В классической стропильной системе подкос входит в состав фермы как элемент, ограничивающий длину бесподпорного изгиба стропила. Нагрузка от настила передаётся на стропило, создаёт изгибающий момент. Подкос разбивает этот момент на два меньших, перенося вертикальную составляющую в точку опоры через свой осевой усилие. Верхний конец подкоса закрепляется на стропиле, нижний — на Mauerлате, лежне или стойке, стоящей на несущей перегородке.

Работа подкоса эффективна только при жёстком заделке его концов. Если нижний конец стоит на брусе, лежащем на перекрытии без привязки к стене, подкос просто продавит перекрытие или сдвинет брус. Верхний конец должен иметь достаточную площадь контакта со стрopilом, чтобы не сдавить древесину по поперечному волокну под действием осевой силы.

Угол наклона подкоса к горизонту определяет величину осевого усилия: чем круче подкос, тем меньше сила сжатия в нём, но тем больше вертикальная реакция в точке опоры. Оптимальный диапазон 45–60 градусов даёт баланс между длиной элемента, силой в нём и реакцией опоры. Подкос под углом менее 30 градусов теряет жёсткость и работает как балка на изгиб, что недопустимо для древесины стандартных сечений.

Выбор схемы зависит от наличия несущих перегородок, пролёта и типа фермы. В настилках без ферм (напрёжжё) подкосы ставят под каждое стропило или через одно. В фермах они входят в расчётную схему как расторопы или подкосы фермы.

• Подкос к Mauerлату — классическая схема для односкатных и двухскатных крыш с опорой на внешние стены. Нижний конец закладывается в Mauerлат или прибивается к его боковой грани с обрезом.
• Подкос к лежне — используется, когда несущая перегородка идёт параллельно коньку. Лежня распределяет нагрузку от нескольких подкосов на стену.
• Подкос к стойке — применяется в фермах с подвесом или при удлинении стропила (набор). Стойка переносит силу на балку перекрытия или перегородку.
• Скрестные подкосы (свёры) — пара подкосов, идущих от одного стропила к разным опорам или соединяющих соседние стропила. Даёт пространственную жёсткость против продольных нагрузок (ветер).

Нижний узел подкоса к Mauerлату: делается обрез (седло) в подкосе глубиной до 1/3 высоты сечения, чтобы элемент работал на сжатие по плоскости сечения, а не на срез гвоздей. В Mauerлат выбирают паз под ногу подкоса или устанавливают опорный брус с анкерами в стену. Крепление — минимум два гвоздя 150–200 мм по диагонали или болт М12 с большой шайбой.

Верхний узел к стропилу: подкос накладывается на стропило или входит в его толщину (обрез в стропиле не рекомендуется — ослабляет сечение). Используют накладные доски-обоймы по 40–50 мм толщиной с двух сторон, забитые гвоздями 100–120 мм в шахматном порядке. Для болтового крепления — два болта М12–М16 с шайбами, отверстия просверлены строго перпендикулярно плоскости подкоса.

При монтаже подкоса к стойке: стойка должна стоять на жёсткой подкладке (брус на балке перекрытия) и иметь обрез под подкос. Подкос не должен опираться на стойку только гвоздями — нужна опора по древесине. Скрестные свёры крепятся к стропилам накладными пластинами или болтами в точке пересечения для исключения подвижности узла.

После монтажа всех подкосов проверяют геометрию стропильных ног. Натягивают нить по нижнему краю стропил (или по верху, если стропила выровнены по верху) — линия должна быть прямой без прогибов более 5 мм на 3 метра. Проверяют вертикальность стоек и подкосов уровнем: отклонение от проектируемого угла не более 2 градусов.

Контролируют заделку узлов: подкос не должен иметь подвижности при ручном давлении вдоль своей оси. Головки гвоздей или гайки болтов должны быть утоплены в древесину, шайбы не должны вдавляться в массив. Все срезы и просверлённые отверстия покрыты антисептиком.

Проводится пробная нагрузка (если позволяет стадия): расстановка пучков кровельного материала по настилу в расчётном весе. Наблюдают за стрелочной прогибами стропил и подкосов — остаточные деформации после снятия нагрузки недопустимы. Любые скрипы, трещины, смещения узлов — повод для усиления.

Подкосы не заменяют расчёт фермы при пролётах свыше 10–12 метров, сложных формах крыш (ломаные, мансардные с переломом), зон высокого ветрового давления или при смене кровельного покрытия на тяжёлое без перерасчёта нагрузок. В этих случаях требуется проектная схема с расчётом всех элементов на устойчивость, изгиб и сдвиг.

Если несущие перегородки отсутствуют, а пролёт велик, подкосы к Mauerлату создают огромные расширяющие усилия на стенах. Нужен гребневой балку, подвес или жёсткий диск перекрытия. Подкосы к лежне на деревянных балках перекрытия без расчёта на изгиб балки могут привести к прогибу перекрытия и трещинам в стенах.

При обнаружении биологического поражения древесины (гниль, жук) в зоне узлов подкосов — замена только подкоса не решает проблему. Требуется санитарная обработка или замена всей фермы, так как нарушена переносимая способность узлов.

Подкос — обязательный элемент жёсткости стропильной системы, превращающий нестабильную рамку в работающий треугольник. Монтируйте под углом 45–60° к горизонту с жёсткой заделкой в опору (Mauerлат, лежня, стойка) и накладным креплением к стропилу. Контролируйте геометрию нитью и уровнем, проверяйте отсутствие подвижности узлов. Метод работает до пролётов 10–12 м при наличии несущих перегородок. При сложных схемах, тяжёлых нагрузках или отсутствии опор — требуется проектный расчёт фермы с расчётом всех элементов на устойчивость.