СТРОПИЛЬНАЯ РАМА МАНСАРДЫ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к несущим конструкциям покрытия и может быть использована, например, при реконструкции существующих строений и строительстве новых с надстройкой мансардных этажей.
Известна стропильная структура мансардной крыши, содержащая две шевронообразные панели, на нижней поверхности которых выполнены ребра жесткости в виде стропильных ног с изломом. В коньке панели установлены впритык и соединены в углах между собой соединительными элементами. Верхняя часть панелей, идущая от конька, имеет пологий угол наклона, а нижняя часть панелей, расположенная ниже излома, имеет крутой угол наклона. В нижней части панели оперты на наружные стены строения и прикреплены в углах к верхнему обвязочному брусу стен металлическими анкерами [патент JP 11093318, опубл. 06.04.1999]. Недостатками известной стропильной структуры являются громоздкая конструкция шевронообразных панелей, их неудобная конфигурация и довольно большой вес, что требует для установки панелей специальной монтажной оснастки и грузоподъемного оборудования.
Также, известна стропильная рама мансарды, содержащая две стропильные ноги с изломом, в которых верхняя часть, идущая от конька, имеет пологий угол наклона, а нижняя часть, расположенная ниже излома, имеет крутой угол наклона. Совместно они образуют внешний контур стропильной рамы. Внутри рамы в месте излома стропильных ног установлены вертикальные стойки, на которые опирается горизонтальная затяжка. Совместно они образуют внутренний прямоугольный контур стропильной рамы, который меньше наружного контура и отличается от него конфигурацией. Соединения стропил в коньке, а также в месте излома между верхними и нижними частями стропильных ног выполнены впритык, для чего их торцы спилены на угол и на них установлены накладные пластины в виде косынок, вырезанных из толстой многослойной фанеры [http://www.vasha-stroika.ru/st_kd_38.html], или деревянные накладки из отрезков досок со спиленными углами [http://www.domabani.ru/mansarda.php]. Накладные пластины и/или деревянные накладки закреплены на узловых стыках стропильной рамы при помощи гвоздей. В опорной части торцы стропил также спилены на угол и оперты на нижересположенные наружные стеновые конструкции: в каменном строении на мауэрлат, а в деревянном строении на верхний обвязочный брус. Недостатками известной стропильной рамы являются сложные узлы соединений стропил со стойками и горизонтальной затяжкой из-за сосредоточения большого количества элементов в одном
стыке, что затрудняет изготовление рамы, а также невысокая прочность узловых соединений.
В качестве прототипа принято стропильное рамное обрамление для изготовления мансард, содержащее несущие элементы ригеля, выполненного в виде стропильной фермы, собранной из двух симметрично расположенных полуферм с наклонными от конька верхними поясами, и решетчатых стоек, состоящих из внутренних вертикальных брусков и наружных диагонально расположенных брусков, соединенных между собой распорными брусками и установленных на опорные бруски. Наклонный верхний пояс фермы, имеющий от конька пологий угол наклона, и наружные диагонально расположенные бруски решетчатых стоек, имеющие крутой угол наклона, образуют внешний контур рамного обрамления, в котором диагонально расположенные бруски опираются на парапет наружных стен здания выше уровня пола. Горизонтальный нижний пояс фермы и внутренние вертикальные бруски решетчатых стоек образуют внутренний прямоугольный контур рамного обрамления, который меньше наружного контура и отличается от него конфигурацией. Соединение двух полуферм выполнено в середине пролета рамы при помощи профилированных накладок и болтов. Соединения стропильной фермы с нижерасположенными решетчатыми стойками выполнены при помощи накладных пластин в виде косынок различной формы, прибитых гвоздями, а соединения брусьев решетчатых стоек между собой выполнены при помощи накладных пластин прямоугольной формы, также прибитых гвоздями. Крепления внутренних вертикальных брусков к перекрытию и наружных диагонально расположенных брусков к парапету наружной стены, опирающихся на опорные бруски, выполнены при помощи уголков, вертикальные полки которых крепятся к брускам решетчатых стоек при помощи гвоздей, а горизонтальные полки крепятся к перекрытию и парапету при помощи анкеров [патент RO 120858, опубл. 30.08.2006]. Недостатками известного обрамления являются громоздкая конструкция стропильных ферм и решетчатых стоек, содержащих неоправданно большое количество составляющих их брусков и соединительных пластин различной формы и размеров, сложное соединение ферм со стойками и составляющих их брусков между собой из-за сосредоточения большого количества конструктивных элементов в одном стыке, что затрудняет изготовление рамного обрамления, невысокая прочность соединений брусков и креплений опорных узлов.
Технической задачей, для решения которой предлагается полезная модель, является упрощение конструкции стропильной рамы и узлов соединений составляющих ее несущих элементов между собой, сведение до обоснованного минимума их количества и типоразмеров, унификация формы и размеров соединительных накладных пластин и
крепежных уголков, что облегчит изготовление отдельных элементов и сборку всей рамной конструкции, повышение прочности и надежности соединений несущих элементов и креплений опорных узлов.
Указанная техническая задача решается предлагаемой стропильной рамой мансарды, содержащей состыкованные между собой несущие элементы ригеля и стоек, образующие внешний и внутренний контуры рамы, в которой несущие элементы ригеля от конька имеют пологий угол наклона, а несущие элементы стоек ниже стыков с ригелем имеют крутой угол наклона и оперты на наружные стены строения выше уровня пола, при этом на коньковое соединение несущих элементов ригеля и на стыковые соединения несущих элементов ригеля и стоек установлены накладные пластины, а в местах опирания несущих элементов стоек на наружные стены здания установлены крепежные уголки. Новым является то, что внутренний контур стропильной рамы повторяет конфигурацию внешнего контура и подобен ему, несущие элементы ригеля и стоек выполнены сплошного сечения, соединены в коньке и между собой накладными пластинами одинаковой геометрической формы, которые стянуты резьбовыми шпильками. Коньковое соединение несущих элементов ригеля между собой и стыковые соединения несущих элементов ригеля со стойками могут быть выполнены впритык, при этом коньковое соединение может содержать состыкованные верхними торцами несущие элементы ригеля, по сторонам конькового соединения может быть установлено не более двух соединительных накладных пластин, которые могут быть стянуты между собой не более, как шестью резьбовыми шпильками, а стыковые соединения между ригелем и стойками могут содержать состыкованные нижними торцами несущие элементы ригеля с верхними торцами несущих элементов стоек, по сторонам каждого соединения может быть установлено не более двух соединительных накладных пластин, которые могут быть стянуты между собой не более, как шестью резьбовыми шпильками. При соединении впритык стропильная рама будет обладать достаточной жесткостью в своей плоскости, если ее несущие элементы будут соединены между собой накладными пластинами пятиугольной формы. Коньковое соединение несущих элементов ригеля между собой и стыковые соединения несущих элементов ригеля со стойками могут быть выполнены внахлест, при этом коньковое соединение может содержать совмещенные верхними концами внахлест несущие элементы ригеля, по сторонам конькового соединения может быть установлено не более двух усиливающих накладных пластин, которые могут быть стянуты между собой не менее, как тремя резьбовыми шпильками, а стыковые соединения между ригелем и стойками могут содержать совмещенные нижними концами внахлест несущие элементы ригеля с верхними концами несущих элементов стоек, по сторонам каждого стыкового соединения
может быть установлено не более двух усиливающих накладных пластин, которые могут быть стянуты между собой не менее, как тремя резьбовыми шпильками. При соединении внахлест стропильная рама получается компактной, если несущие элементы будут усилены накладными пластинами ромбовидной формы. Для обеспечения необходимой прочности стыковых соединений лучше, если несущие элементы ригеля и стоек, соединенные впритык или внахлест, будут соединены и усилены накладными пластинами, выполненными из металла. Несущие элементы стоек могут быть оперты на наружные стены строения, выполненными из камня. Крепление будет надежным, если каждый узел опирания на каменную стену строения будет содержать нижний конец несущего элемента стойки с врубкой, опертой на мауэрлат, по сторонам опорной части каждого несущего элемента стойки будет установлено не более двух крепежных уголков, вертикальные полки которых, охватывающие нижнюю опорную часть несущего элемента стойки, будут стянуты между собой не менее, как двумя резьбовыми шпильками, а горизонтальные полки крепежных уголков, опирающиеся на мауэрлат, будут прикреплены к нему по меньшей мере одним глухарем. Несущие элементы стоек могут быть оперты на наружные стены строения, выполненные из дерева. Крепление также будет надежным, если каждый узел опирания на деревянную стену строения будет содержать нижний конец несущего элемента стойки с врубкой, опертой на верхний обвязочный брус деревянной стены, по сторонам опорной части каждого несущего элемента стойки будет установлено не более двух крепежных уголков, вертикальные полки которых, охватывающие нижнюю опорную часть несущего элемента стойки, будут стянуты между собой не менее, как двумя резьбовыми шпильками, а горизонтальные полки крепежных уголков, опирающиеся на обвязочный брус, будут прикреплены к нему по меньшей мере одним глухарем. Нижние опорные концы несущих элементов стоек могут быть прикреплены к наружным стенам при помощи крепежных уголков, выполненных из металла. Опорные элементы рамы будут защищены лучше, если нижние торцы несущих элементов стоек будут вынесены за наружные стены строения.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическими материалами. На фиг.1 показан общий вид деревянной рамы мансарды, смонтированной на каменных стенах строения, на фиг.2 показан узел конькового соединения впритык, на фиг.3 показан боковой вид узла конькового соединения впритык, на фиг.4 показан узел соединения впритык ригеля и стойки, на фиг.5 показан боковой вид узла соединения впритык ригеля и стойки, на фиг.6 показан узел опирания на каменную стену, на фиг.7 показан боковой вид узла опирания на каменную стену, на фиг.8 показан общий вид деревянной рамы мансарды, смонтированной на деревянных стенах строения, на фиг.9 показан узел конькового
соединения внахлест, на фиг.10 показан боковой вид узла конькового соединения внахлест, на фиг.11 показан узел соединения внахлест ригеля и стойки, на фиг.12 показан боковой вид узла соединения внахлест ригеля и стойки, на фиг.13 показан узел опирания на деревянную стену, на фиг.14 показан боковой вид узла опирания на деревянную стену.
Полезная модель поясняется двумя примерами конкретного выполнения стропильной рамы мансарды, где по первому примеру коньковое соединение несущих элементов ригеля между собой и стыковые соединения несущих элементов ригеля и стоек выполнены впритык, а по второму примеру выполнены внахлест. В обоих примерах стропильные рамы предназначены для строительства мансард на зданиях с кирпичными или деревянными наружными стенами, расстояние между которыми составляет 5,8 м.
Пример 1. Деревянная стропильная рама мансарды содержит состыкованные между собой несущие элементы ригеля 1 и стоек 2, выполненные из одинарных обрезных досок хвойных пород сплошного сечения 50 мм × 200 мм, пропитанных антипиреном (см. фиг.1). Длина элемента ригеля 1 составляет 2,0 м, а длина стойки 2 составляет 2,3 м. В собранном виде элементы ригеля 1 и стойки 2 образуют внешний и внутренний контуры рамы, где внутренний контур не загроможден внутренними вертикальными стойками и/или горизонтальными затяжками, повторяет конфигурацию внешнего контура и подобен ему. Элементы ригеля 1 от конька наклонены полого и расположены относительно линии горизонта под углом 30°, а стойки 2 ниже стыков с элементами ригеля 1 наклонены круто и расположены относительно линии горизонта под углом 60°. В коньковом соединении верхние торцы элементов ригеля 1 спилены на угол 60°, состыкованы между собой впритык с образованием суммарного конькового угла 120°. По обоим сторонам конькового соединения наложены стальные соединительные пластины 3 толщиной 8 мм, имеющие форму пятиугольника, в котором верхние стороны имеют одинаковую длину 300 мм и образуют угол 120°, который совпадает с суммарным коньковым углом состыкованных верхних торцов элементов ригеля 1 (см. фиг.2). В стальных пластинах 3 просверлено по шесть отверстий ⌀ 12,1 мм, которые расположены в шахматном порядке. Через отверстия одной из пластин 3, используемой в качестве шаблона, размечены и просверлены сквозные отверстия в коньковом соединении состыкованных элементов ригеля 1. В отверстия установлены шесть резьбовых шпилек 4 с резьбой M12, длиной 80 мм, и на их оба конца накручены шестигранные гайки M12, которыми пластины 3, охватывающие коньковое соединение, обжаты при помощи гаечного ключа (не показан). В стыковых соединениях ригеля 1 со стойками 2 нижние торцы элементов ригеля 1 и верхние торцы стоек 2 спилены на угол 75°, состыкованы между собой впритык с образованием суммарного стыковочного угла 150°. По обоим сторонам каждого стыкового соединения
наложены две стальные соединительные пластины 5 толщиной 8 мм, имеющие форму пятиугольника, в котором верхние стороны имеют одинаковую длину 300 мм и образуют угол 150°, совпадающий с суммарным стыковочным углом состыкованных нижних торцов элементов ригеля 1 и верхних торцов стоек 2 (см. фиг.4). В стальных пластинах 5 просверлено по шесть отверстий ⌀ 12,1 мм, которые расположены в шахматном порядке. Через отверстия одной из пластин 5, используемой в качестве шаблона, размечены и просверлены сквозные отверстия в стыковых соединениях состыкованных элементов ригеля 1 и стойки 2. В отверстия установлены шесть резьбовых шпилек 4 с резьбой M12, длиной 80 мм, на их оба конца накручены шестигранные гайки M12, которыми пластины 5, охватывающие каждое стыковое соединение, обжаты при помощи гаечного ключа (не показан). В узлах опирания на наружные кирпичные стены здания нижние концы стоек 2 содержат угловые врубки, расположенные на расстоянии 550 мм от торцов. При помощи врубок стойки 2 на 120 мм заходят на горизонтальные поверхности мауэрлатов 6 и под углом 60° опираются на них, в то время, как их торцы выступают за наружные кирпичные стены здания на 550 мм (см. фиг.6). Мауэрлаты 6 выполнены из бруса хвойной породы сечением 150 мм × 150 мм, пропитанного антисептиком, расположены выше уровня пола и прикреплены сквозь слой рубероида 7 анкерами (не показаны) к кирпичной кладке наружных стен. По широким сторонам каждого нижнего опорного конца стойки 2 установлено по два крепежных прокатных уголка 8 шириной 120 мм и сечением 140×90×8. В вертикальных полках уголков 8 просверлено по два отверстия ⌀ 12,1 мм, в которые установлены две резьбовые шпильки 4 с резьбой M12, длиной 80 мм, и на их оба конца накручены шестигранные гайки M12, которыми вертикальные полки уголков 8, охватывающие опорный конец стойки 2, обжаты с помощью гаечного ключа (не показан). В горизонтальных полках уголков 8, опирающихся через слой рубероида 7 на мауэрлат 6, просверлено по одному центральному отверстию ⌀ 20,1 мм, в которое установлен глухарь ⌀ 20 мм с шестигранной головкой 9, длиной 120 мм и закручен в деревянный брус мауэрлата 6 при помощи гаечного ключа (не показан).
Пример 2. Как и в первом примере, деревянная стропильная рама мансарды содержит состыкованные между собой несущие элементы ригеля 10 и стоек 11, выполненные из одинарных обрезных досок хвойных пород сплошного сечения 50 мм × 200 мм, пропитанных антипиреном (см. фиг.8). Длина элемента ригеля 10, с учетом нахлеста, составляет 2,5 м, а длина стойки 11 составляет 2,8 м. В собранном виде элементы ригеля 10 и стойки 11 образуют внешний и внутренний контуры рамы, где внутренний контур не загроможден внутренними вертикальными стойками и/или горизонтальными затяжками повторяет конфигурацию внешнего контура и подобен ему. Элементы ригеля 10 от конька
наклонены полого и расположены относительно линии горизонта под углом 30°, а стойки 11 ниже стыков с элементами ригеля 10 наклонены круто и расположены относительно линии горизонта под углом 60°. В коньковом соединении верхние концы элементов ригеля 10 спилены на угол 120°, совмещены концами внахлест друг с другом с образованием конькового угла 120° (см. фиг.9). По обоим сторонам конькового соединения наложены стальные усилительные пластины 12 толщиной 8 мм, имеющие ромбовидную форму, в которой две верхние стороны имеют длину 230 мм и образуют угол 120°, который совпадает с коньковым углом состыкованных внахлест верхних концов элементов ригеля 10. В стальных пластинах 12 просверлено по три отверстия ⌀ 12,1 мм, расположенные по углам. Через отверстия одной из пластин 12, используемой в качестве шаблона, размечены и просверлены сквозные отверстия в коньковом соединении состыкованных внахлест элементов ригеля 10. В отверстия установлены три резьбовые шпильки 13 с резьбой M12, длиной 130 мм, и на их оба конца накручены шестигранные гайки M12, которыми пластины 12, охватывающие коньковое соединение, обжаты при помощи гаечного ключа (не показан). В стыковых соединениях ригеля 10 со стойками 11 нижние концы элементов ригеля 10 и верхние концы стоек 11 спилены на угол 150°, состыкованы между собой внахлест с образованием стыковочного угла 150° (см. фиг.11). По обоим сторонам каждого стыкового соединения наложены две стальные усилительные пластины 14 толщиной 8 мм, имеющие ромбовидную форму, в котором две верхние стороны имеют одинаковую длину 270 мм и образуют угол 150°, который совпадает со стыковочным углом состыкованных внахлест нижних концов элементов ригеля 10 и верхних концов стоек 11. В стальных пластинах 14 просверлено по три отверстия ⌀ 12,1 мм, расположенные в по углам. Через отверстия одной из пластин 14, используемой в качестве шаблона, размечены и просверлены сквозные отверстия в стыковых соединениях состыкованных внахлест элементов ригеля 10 и стойки 11. В отверстия установлены три резьбовые шпильки 13 с резьбой M12, длиной 130 мм, на их оба конца накручены шестигранные гайки M12, которыми пластины 14, охватывающие каждое стыковое соединение, обжаты при помощи гаечного ключа (не показан). В узлах опирания на наружные деревянные стены здания нижние концы стоек 11 содержат угловые врубки, расположенные на расстоянии 550 мм от ее торцов. При помощи врубок стойки 11 на 120 мм заходят на горизонтальные поверхности верхних обвязочных брусьев 15 и под углом 60° опираются на них, в то время, как их торцы выступают за наружные кирпичные стены здания на 550 мм (см. фиг.13). Верхние обвязочные брусья 15 выполнены из бруса хвойной породы сечением 150 мм × 150 мм, пропитанного антисептиком, и расположены выше уровня пола. По обоим сторонам каждого нижнего опорного конца стойки 11 установлены два крепежных
прокатных уголка 16 шириной 120 мм и сечением 140×90×8. В вертикальных полках уголков 16 просверлено по два отверстия ⌀ 12,1 мм, в которые установлены две резьбовые шпильки 13 с резьбой M12, длиной 80 мм, и на их оба конца накручены шестигранные гайки M12, которыми вертикальные полки уголков 16, охватывающие опорный конец стойки 11, обжаты с помощью гаечного ключа (не показан). В горизонтальных полках уголков 16, опирающихся на верхний обвязочный брус 15 через слой рубероида 17, просверлено по одному центральному отверстию ⌀ 20,1 мм, в которое установлен глухарь ⌀ 20 мм с шестигранной головкой 18, длиной 120 мм и закручен в верхний обвязочный брус 15 при помощи гаечного ключа (не показан).