Самостійне посилення крокв. Посилення та ремонт існуючих кроквяних конструкцій Як посилити балку ковзана даху від прогинання

Досить часто домовласники стикаються з проблемою прогину крокв. Це відбувається внаслідок надмірної економії чи неправильного проектування. Якщо вчасно не зробити зміцнення крокв, то вони можуть зламатися, що призведе до дорогого ремонту покрівлі.

Поняття посилення крокв має на увазі комплекс робіт з виправлення прогину та їх зміцнення для подальшої безпроблемної експлуатації. Також необхідно обробити вузол приходу "ніг" до ковзана, що додатково зніме навантаження з їхньої середньої частини.

Зміцнення крокв – вибираємо стратегію, готуємось до роботи

Є два способи зміцнення конструкції. Перший полягає у збільшенні товщини брусів, а другий – у збільшенні їхньої ширини. Перший варіант використовується лише тоді, коли не можна з яких-небудь причин збільшувати ширину брусів, так як при однаковій кількості використаного матеріалу конструкції, посилені за другим способом, мають набагато більший опір згинаючим навантаженням.

Також існують і різні способикріплення підсилювальних брусів до крокв: дротом, цвяхами, саморізами, за допомогою різьбових шпильок. Найбільш надійний спосіб збільшення ширини брусів, саме його ми розглянемо.

Для підготовки до роботизвільняємо всю робочу поверхню від обшивки, відкриваємо вузли кріплення крокв та збираємо наступний інструмент: набір гайкових ключів, набір торцювальних головок з тріскачкою, дриль, шуруповерт, гідроциліндр, болгарка. Так як ці роботи дуже відповідальні і трудомісткі, їх не можна виконувати одній людині.

Насамперед звертаємо увагу на кріплення крокв до ковзана. Якщо вони там розійшлися, то спершу зусиллями кількох людей, за необхідності користуючись домкратом, стикуємо верхні кінці.

Потім за допомогою перфорованих металевих смуг, фанери або, у крайньому випадку, двосантиметрової дошки, використовуючи шурупи, зміцнюємо місце стику балок з обох боків. Якщо крокви стикуються на ковзані, то зміцнюємо з'єднання під ним.

Далі нам необхідно прибрати прогин крокв. Для цього скористаємось гідроциліндром. Перед початком цих робіт необхідно зміцнити місця стикування конструкції до мауерлата, для чого знизу до кроквяного бруса (при нарощуванні товщини) або збоку (при нарощуванні ширини) прикручуємо дошку, яка впиратиметься в мауерлатний брус і не дасть роз'їхатися ногам під час роботи гідроциліндром.

Для хорошого упору гідроциліндра зсередини в протилежні торці кроквяних брусіву місцях найбільшого прогину прикручуємо саморізами саморобні трикутні дерев'яні упори.

Далі, акуратно працюючи гідравлікою, випрямляємо крокви і фіксуємо їх у цьому положенні будь-якою підручною дошкою завтовшки не менше 3 см за допомогою шурупів. Тобто, якщо подивитися збоку, виходить щось подібне до великої літери “А”.

Як зміцнити крокви - нарощуємо брус

Для того щоб наростити крокви, чинимо наступним чином. Насамперед готуємо брус, ідентичний існуючому за габаритами (ширина може трохи відрізнятися). Для зручності подальшої роботи фіксуємо його до вже наявного бруса декількома шурупами.

Потім за допомогою дриля просвердлюємо через 30-50 см наскрізні отвори відразу через два скріплені один з одним бруси. Отвори розташовуються не на одній лінії, а йдуть у вигляді "змійки" для покращення опору вигину даної конструкції.

Далі вставляємо в отвори шпильки, попередньо нарізані під розмір, на кінці яких наживляємо гайки, що самоконтрятся, попередньо підклавши під них шайби. Затяжка крокв проводиться до характерного потріскування дерева.

Для посилення крокв по другому способу виконуємо ті ж роботи і в такому самому порядку за винятком того, що зміцнюючий брусок повинен фіксуватися до внутрішнього торця бруса і отвори розташовуються на одній лінії.

Для збільшення несучої здатності кроквяних ніг (рис. 68) як у наслонних, так і висячих кроквяних системах застосовують установку балок (підмог), що розвантажують, двосторонніх накладок і підкосів.

Рис. 68. Посилення кроквяних ніг підмогою

Як показували розрахунки за старим СНиП «Навантаження і впливу», крокви в прольоті між мауерлатною балкою і підкроквяною ногою з розмірами перерізу, підібраними за характеристиками міцності, часто не проходили розрахунок на прогин і доводилося збільшувати їх висоту. Виготовити кроквяну ногу змінного перерізу можна включенням до неї додаткової дерев'яні балки- Підмоги. Підмогу кріплять у прольоті між мауерлатом і підкроквяною ногою, її висотою добирають висоту перерізу крокви, щоб воно проходило з розрахунку на прогин. Зміцнюють допомогу болтовими хомутами або металевими зубчастими пластинами.

Інший небезпечний вузол у нерозрізній кроквяній нозі - спирання на підкіс. Колись ламали ціпок через коліно? Так от, у цій розрахунковій схемі підкіс і є те саме коліно, тут виникає найбільший згинальний момент, через який доводиться збільшувати переріз всієї кроквяної ноги. Прогину у цьому вузлі немає, тому можна збільшити не висоту крокви, яке ширину, шляхом закріплення двосторонніх дощатих накладок (рис. 69). Ширина накладок підбирається при розрахунку перерізу крокви на максимальний згинальний момент. Накладки кріпляться цвяховим боєм, болтами або, як і в попередньому випадку, болтовими хомутами. Якщо крокви вже посилюється підмогою, її потрібно зробити довше і вивести край за вузол спирання на косовиця. І тут вирішується відразу дві завдання: посилення опорного вузла і прогину в прольоті.

Рис. 69. Посилення опорного вузла шляхом збільшення ширини крокви

При реконструкції покрівлі під крутіший схил встановлюють нові крокви, зрощуючи їх зі старими (якщо вони не згнили) дощато-цвяховою перехресною стінкою. Нові крокви можуть бути введені як поверх старих крокв, так і нижче їх. При цьому ферма забезпечує не тільки новий ухил, але й підвищену жорсткість кроквяної конструкції (рис. 70). Цей метод дозволяє не розбирати старий дах та прискорює роботи, але й піддаховий простір не збільшує. Якщо метою зміни ухилу скатів був пристрій мансарди, то об'єм горища залишиться тим самим.

Рис. 70. Посилення крокв пристроєм дощато-цвяхової ферми

Іноді трапляється так, що кінець кроквяної ноги підгниє, спирання на мауерлат виходить ненадійним, у цьому випадку до нижнього кінця кроквяної ноги можна прикріпити додаткові підкоси, які впирають у ту ж мауерлатну балку або додатковий лежень (мал. 71). Рекомендується розсувати нижні кінці додаткових підкосів – вони забезпечують кращу стійкість крокви. А підкоси, оперті на додатковий лежень, частково можуть зменшити прогин крокви у прольоті між підкроквяною ногою та мауерлатом. Додаткові підкоси кріплять цвяховим боєм з опиранням у прибоїни на кроквах.

Рис. 71. Посилення низу кроквяної ноги встановленням додаткових підкосів

При використанні в будівництві даху сирої деревини (вологістю більше 25%) і недостатньої вентиляції холодного горища, при високо розташованих слухових вікнах, малої їх площі, або за відсутності горищних продухів, можливе загнивання нижнього кінця кроквяних ніг або мауерлату.

Також загнивання може наступити за відсутності або пошкодження пароізоляції та повітряних продухів у конструкції утепленої мансардного дахуабо закупорювання їх кінців. Або при зволоженні деревини кроквяних ніг та мауерлату в дахах будь-якого типу при протіканні покрівлі, або за відсутності гідроізоляційного шару між деревиною та кладкою стіни та зволоження деревини від кладки.

Існує кілька способів відновлення та посилення пошкоджених конструкцій.

1. Використання дерев'яних накладок. Їх використовують при одиночному пошкодженні кроквяних ніг. Посилення проводять шляхом встановлення підсилювальних дерев'яних накладок із закріпленням болтами або цвяховим боєм. Опирання накладок на мауерлат має бути всім торцем з подальшим встановленням дротяного скручування (рис. 72).

Рис. 72. Ремонт вузла опирання крокв на мауерлат накладками та протезами

2. Використання пруткових протезів. Їх застосовують при масовому пошкодженні кроквяних ніг. До початку робіт пошкоджену кроквяну ногу зміцнюють на тимчасових опорах, розбирають покриття і випилюють згниву частину кроквяної ноги. Протез надягають на кроквяну ногу і укладають на мауерлат. Спиляний торець кроквяної ноги впирають в опорний майданчик протеза, який запобігає її сповзанню. Жорсткість верхнього стисненого пояса протеза забезпечує підкісні грати.

3. Використання накладок, що спираються на балку. Цей варіант застосовують при необхідності заміни згнилої ділянки мауерлата і кінця кроквяної ноги (рис. 73). До початку робіт кроквяну ногу укріплюють тимчасовими опорами, вирізують згнілі ділянки ноги і мауерлата, забивають у кладку милиці і укладають на них балку довжиною 1 м. Якщо конструкція стін і перекриття дозволяє, а найчастіше це саме так, то на стіну або перекриття укладають метровий шматок лежання. У цю балку впирають два підкоси, закріплені на цвяхах по обидва боки кроквяної ноги. Обрешітку підтримують новою подовженою кобилкою.

Рис. 73. Ремонт вузла опирання крокв при пошкодженні мауерлату

При недостатньому повітрообміні горищного приміщення, а внаслідок цього розвитку грибкових спор та загнивання деревини дерев'яних конструкційдахи проводять низку заходів для відновлення вентиляції (рис. 74). У горищному приміщенні слід вивчити характер руху повітря, визначити температуру повітря на верхній межі утеплювача (вона не повинна перевищувати 2°С за будь-якої негативної температури зовнішнього повітря) і влаштувати додаткові продухи та слухові вікна. Площа перерізу слухових вікон та продухів повинна становити 1/300–1/500 площі горищного перекриття. Ширина продухів повинна бути в межах 2-2,5 см. Потрібно виміряти і при необхідності збільшити до розрахункової товщину утеплювача. Утеплювач, що злежався, необхідно розпушувати приблизно один раз на п'ять років. У зовнішніх стін при ширині до 1 м товщина його може бути збільшена до 50% вище за розрахункову. Слід перевірити і, якщо необхідно, відновити пароізоляцію під шаром утеплювача.

Рис. 74. Влаштування нормального процесу повітрообміну в горищному даху

Посилення інших дерев'яних конструкцій, стін, перекриттів та фундаментів можна переглянути у спеціальному розділі сайту.

У принципі я можу запропонувати один метод, який передбачає посилення без зміни перерізу крокв, а от сподобається він вам чи ні – це вже не вирішувати.

Отже розглянемо таку ситуацію: висячі крокви, що є трикутною аркою з затяжкою або найпростішу трикутну ферму (це кому як більше подобається), були виконані з бруса перетином 15х5 см з кроком 1 м. При цьому відстань між мауерлатами - проліт арки l = 6 .Кут ухилу покрівлі - 30 °. Втім, не будемо далі переказувати ситуацію, досить докладно розглянуту в різних статтях, наприклад, а просто скажемо, що за розрахунком потрібно перетин крокв 15х10 або 20х5 см, тобто. існуючий момент опору W z = 187.5 см 3 чи не в 2 рази менше від необхідного.

На перший погляд найбільш логічним виходом із ситуації буде посилення існуючих крокв точно таким же брусом 15х5 см або влаштування додаткових пар крокв, щоб зменшити крок крокв. Але і в першому і в другому випадку витрати на посилення будуть близькі до початкових витрат на влаштування кроквяної системи.

А тим часом є й інший спосіб зменшити значення необхідного моменту опору, що ніколи правда мені не зустрічався в літературі, присвяченій розрахунку кроквяних систем, проте цілком законний з погляду теоретичної механіки.

Загалом і потрібно: змінити розрахункову схему.

Як ми знаємо, у поперечному перерізі посередині однопрогонової балки з шарнірними опорами при дії рівномірно розподіленого навантаження виникає згинальний момент, що дорівнює М = ql 2 /8. А в такій же балки, але з жорстким затисканням на опорах максимальний момент виникає на опорах і становить M = ql 2/12, тобто. у 1.5 рази менше.

Таким чином, якщо для кроквяної системи, показаної на малюнку 462.1.а) (прийнята розрахункова схема показана на малюнку 462.1.б)), ми поставимо сутички між кроквами в ковзані і між кроквами і затяжкою приблизно так, як це показано на малюнку 462.1. в), то отриману систему ми можемо розглядати як арку з одного стрижня з жорстким защемленням на опорах (хоча це буде і не зовсім правильно).

Малюнок 462.1. Тришарнірна арка та однострижнева арка з жорстким затисканням на опорах

Така арка є статично невизначеною, але ми можемо спростити завдання, якщо будемо розглядати крокви як жорстко затиснені похилі балки або як двопрогонові балки на 2 шарнірних та одній жорстко защемленій опорах. Тільки не забуватимемо, що на стрижні арки діють нормальні сили, визначені нами раніше.

Спочатку розглянемо найпростіший варіант:

крокви - похила однопрогонова балка з жорстким затисканням

Як очевидно з розрахункової схеми, наведеної малюнку 462.1.г), додаткові стрижні як створюють умови, у яких крокви можна як защемленную балку, а й зменшують розрахункову довжину прольоту. Так похила проекція крокв - тришарнірної арки із затяжкою, становила 3 ​​м. Якщо ж ми розмістимо вертикальні захватки так, що в горизонтальній проекції це становитиме по 0.5 м з кожного боку, то тільки зменшення розрахункового прольоту на а = 0.5 м або на (1/ 6) призведе до зменшення моменту в 1.44 рази, оскільки

(l - l/6) 2 /l 2 = (25l 2 /36)/l 2 = 25/36 ≈ 0.7.

Примітка: горизонтальну сутичку між кроквами не можна розглядати як додаткову вертикальну опору.

Отже загальне зменшення максимального моменту становитиме 1.5·1.44 = 2.16 раз, чого у разі цілком достатньо. У чисельному вираженні максимальні згинальні моменти на опорах затиснутої похилої балки становитимуть:

M c max = ql 2 /12 = 326.1 · 2.5 2 / 12 = 169.844 кгс · м або 16984.4 кгс · см

Такий самий момент створюватиме сила, прикладена вертикально на відстані 0.5 м від основної опори та складова:

Р = 169.844/05 = 339.7 кг

Отже для кріплення вертикальної сутички достатньо:

Таку ж кількість цвяхів можна прийняти і для кріплення горизонтальної сутички, якщо вузол кріплення знаходиться на відстані 5 м від стріли арки в горизонтальній проекції.

Тепер залишилося перевірити, чи затяжка витримає додаткове навантаження - дві зосереджені сили Р, прикладені на відстані 0.5 м від кожної опори. Відповідно до розрахункової схеми 1.3 з таблиці 1 . максимальний момент у поперечних перерізахзатяжки складе:

M з = Ра = 339.7 · 0.5 = 169.844 кгс · м = М c max

Тоді потрібний момент опору для затягування:

W z тр = M / R = 16984.4/140 = 121.32 см 3

Тим часом у нас затяжка має перетин 10х5 см і відповідно момент опору W = bh 2 / 6 = 5 · 10 2 / 6 = 83.33 см 3 тобто. в 1.45 рази менше необхідного і це ще без урахування напруг, що розтягують, що діють у поперечних перерізах затяжки.

Якщо зменшувати відстань від опори до вертикальної сутички, це буде тільки збільшувати значення згинального моменту в стяжці, та й кількість цвяхів доведеться збільшувати. А якщо збільшувати відстань від опори до вертикальної сутички, то таку конструкцію навряд чи можна розглядати як жорстко закріплену балку.

І тут начебто іншого виходу немає, як посилювати затяжку, але якщо зробити сутички не вертикальні, а під деяким кутом до вертикалі, наприклад 35-40 °, то така сутичка перетвориться з одного боку на вертикальну опору, а з іншого на горизонтальну, що збільшує розтягування в затяжці, залишаючись при цьому елементом, що забезпечує жорстке защемлення крокв.

Перевіряємо. Розрахункова довжина вертикальної сутички дорівнює:

l в cx = tg30 ° a = 0.5773 · 0.5 = 0.2887 м

При куті нахилу 35° відстань а" від похилої сутички до місця, де була б вертикальна сутичка складе:

a" = tg35°l в сх = 0.7 · 0.2887 = 0.2 м

Тоді згинальний момент, що діє на затягування, складе:

М з = Р (a - a") = 339.7 (0.5 - 0.2) = 101.18 кгс · м

Збільшення нормальної сили, що діє на затягування, складе:

N" = Psina/cosa = 339.7 · 0.573/0.819 = 237.86 кг

Тоді максимальна нормальна напруга, що виникає в поперечних перерізах затяжки, з урахуванням різниці розрахункових опорів розтягуванню та вигину деревини становитимуть:

(N + N") / F + M з R p / W z R і = (692.927 + 237.86) / 50 + 10180 · 101.9 / (83.33 · 142.7) = 18.61 + 87.26 = 105.9 кг / см 2 > R р= 101.9 кг/см2

Необхідних умов за міцністю нами не дотримано. Втім перевищення напруги становить менше 4%. З урахуванням прийнятих коефіцієнтів надійності за навантаженням таке перевищення можна вважати допустимим, а можна ще трохи збільшити кут нахилу. Це вже на ваш вибір.

Крім того, насправді значення згинального моменту буде трохи більше, особливо якщо на ділянку крокви між похилою сутичкою і мауерлатом спиратимуться дошки обрешітки.

При похилих захватках кількість цвяхів слід збільшити:

n = P/(Tcos35°) = 3.88/0.819 = 4.7 точніше 5 цвяхів.

Якщо розглядати крокви, як двопрогонову балку з двома шарнірними та однією жорстко защемленою опорою, то момент на опорі – вертикальній (або похилій) сутичці буде трохи менше, а на жорсткій опорі – стрілі арки – трохи більше. Втім і така розрахункова схема не є точною, що відображає реальну роботу конструкції.

Проте подібний розрахунок можна зробити, наприклад, з використанням методу трьох моментів. Ну а для всіх інших порада: додайте по 1-2 цвяхи у вузлах кріплення крокв і стяжки зі сутичками.