Длина кобылки в стропильной системе – Двускатная крыша: стропильная система под металлочерепицу

Карнизный свес с кровельной кобылкой

Элементы стропильной системы, вынесенные за пределы стены, быстрее приходят в негодность, они более подвержены воздействиям атмосферных осадков.

Выступающие концы стропил начинают гнить, в то время как сам брус прослужил бы еще много лет.

Узел опирания стропил на мауэрлат чрезвычайно важен.

Чтобы защитить его, а также несущую внешнюю стену от сырости, монтируется карнизный свес с использованием кобылок.

Что же представляет собой такой элемент кровли, как кобылка? Это короткие доски, которые применяют для удлинения стропил в месте карнизного свеса.

В каких случаях используют удлинение стропил

Конструкция карнизного вылета с кобылками предотвращает подтекание воды, намокание стен.

Если же деревянные элементы начнут гнить, то их небольшой размер позволит произвести замену только нижней части – остов крыши при этом менять не требуется, что во много раз упрощает и удешевляет ремонт.

Использование кровельной кобылки – отличный выход из положения, когда длина стропил недостаточна.

Удлинение стропильной ноги при помощи данного элемента – довольно частое явление.

А еще это позволит сэкономить на пиломатериале, ведь чем длиннее стропила, тем они обойдутся дороже.

Если же использовать цельные стропила, длина которых позволяет сделать свес, то и врубка в мауэрлат будет более сложной, и труднее вывести ровную линию карниза.

Эстетичность внешнего вида

С помощью этого, казалось бы, незначительного конструктивного элемента можно даже изменить форму крыши – обычно стропило и кобылка составляют одну линию, но эту линию крыши можно «переломить».

Нижняя часть крыши также может быть украшена различными способами. Интересно выглядит, к примеру, декоративная резьба.

Даже не украшенные деревянные элементы могут выглядеть привлекательно благодаря цветовой насыщенности и природной текстуре древесины – достичь желаемого эффекта помогут различные антисептические пропитки.

Причем их применение позволяет убить двух зайцев: и эстетичность повысили, и об отсутствии насекомых позаботились.

Требования к конструктивному элементу кровли:

• вылет карниза для кирпичного, каменного дома должен составлять, как минимум 45 см, в деревянном строении это значение увеличивается до 60 см;
• параметры пиломатериала: ширина доски для изготовления кобылки должна быть меньше ширины стропильной ноги. Для этого элемента обычно выбирают сечение 100 на 50 мм;
• длина доски равняется длине свеса плюс 50-60 см – предусматривают на стык со стропильной ногой. Если провести горизонтальную линию от стены до конца вылета, это и будет длина свеса. При планировании дальнейшей подшивки карниза каким-либо материалом, нужно учитывать, что потребуется дотянуться и прибить этот материал;
• следует использовать ровные просушенные доски, без сучков и прочих существенных изъянов, желательно – калиброванные;
• древесина должна быть обработана антисептиками и антипиренами.

Устройство узла

Кобылку крепят к боковой плоскости стропильной ноги, прокладывая между ними небольшую доску-вставку.

Так как фиксация осуществляется гвоздевым боем, нужно соблюдать осторожность, чтобы стропило не раскололось из-за толщины гвоздей.

Нагрузка на данный узел, в сравнении с нагрузкой на всю стропильную систему, небольшая.

Поэтому четырех гвоздей, забитых с двух сторон и загнутых, вполне достаточно для соединения.
Там, где кобылка контактирует с материалом стены, можно предусмотрительно проложить гидроизоляционную подкладку.

Обрешетка, как правило, представляет собой сплошной настил, который покрывает кобылки.

Последовательность монтажа:

• делаем первый и последний элементы;
• натягиваем между ними веревку или шнур, по которому будем выравнивать остальные части. Стоит отметить, что при больших размерах ската такой способ не подойдет, так как шнур провисает;
• остальные кобылки выравниваем и прибиваем гвоздями на 100;
• по периметру здания обшиваем кобылки сплошной обрешеткой;
• чтобы обустроить карнизный короб, используется еще один элемент, который фиксируется горизонтально, к каждой кобылке – подшивная доска. Использование монтажной пены и силикона в устройстве короба не рекомендуется, чтобы обеспечить возможность вентиляции.

Кобылка кровля: размеры, особенности проведения работ

Когда речь идет о таком понятии, как кобылка, кровля с ней  монтируется с использованием карнизных свесов, закрытых коробами. С  помощью кобылок производится их удлинение. Данная статья расскажет об этом важном кровельном элементе и о том, как осуществляется закрытие карнизов.
Кобылка представляет собой отрезок доски, с помощью которого производится удлинение стропильной ноги, используемой при устройстве свесов крыши. Необходимость в ней возникает, когда длина доски, используемой для изготовления стропил, оказывается меньше, чем необходимо для устройства свеса. Без него, практически, невозможно отвести от стен стекающую с кровли воду. Если этого не сделать, то она в виде дождя или талого снега будет стекать непосредственно по стенам, которые будут постоянно мокрыми. Для предотвращения такой неприятной ситуации от стен делают отступ величиной не меньше 40 сантиметров.

Доска, из которой делаются кобылки, по своей ширине обычно меньше ширины стропильной доски. Например, если стропила изготовлены из досок размером 150х50 мм, то для изготовления кобылок можно использовать доску с сечением 100х50 мм.

Использование кобылок в процессе монтажных работ по сооружению крыши и ее стропильной системы дает возможность:

• при их изготовлении применять пиломатериалы с меньшей длиной доски;
• облегчить подъем и установку на мауэрлат стропил, поскольку они будут иметь меньший вес;
• с меньшими усилиями вывести линию свеса карниза, используя при этом более легкие по сравнению со стропильными ногами кобылки;
• в случае, когда кобылка повредится или она подвергнется гниению, ее можно безболезненно заменить, не разбирая конструкцию крыши.

В наше время, как и в прошлом, есть мастера, которые могут делать резные кобылки,  кровля с которыми приобретает по-настоящему привлекательный вид. Дом с таким декоративным элементом отличается неповторимостью и оригинальностью.

Устройство карнизных свесов без кобылок

Если под карнизом  сделать короба или изготовить деревянный каркас, то это будет прекрасной возможностью для облагораживания внешнего вида постройки. Все это позволит закрыть всевозможные выступающие элементы кровельной конструкции, к которым можно причислить обрешетку и стропила. Каким способом будут подшиваться различные элементы карниза, будет зависеть от типа изготовленного карнизного короба.

К наиболее эффективному  и простому методу изготовления такого короба относится монтаж каркаса с помощью лобовой или ветровой планки и подшивных реек. Они размещаются на нижней (внутренней) части стропил.

При использовании такого метода могут быть учтены вкусы хозяина постройки, поскольку существует два варианта обрезания концов стропил. Они могут быть обрезаны по отвесу так, что торец будет располагаться параллельно по отношению к стене. В другом случае, концы стропил могут быть обрезаны перпендикулярно стропильной оси.

Остановимся более подробно на варианте с параллельным обрезанием стропильных концов (при таком способе кобылка — элемент конструкции кровли, не предусмотрен):

1. Выполнение работ потребует использования стропильных лесов, а также выдвижной лестницы. Для крепления кровельных элементов понадобится шуруповерт и саморезы по дереву;
2. В первую очередь, необходимо прикрепить ветровую доску, затем последовательно крепится внешняя подшивная и внутренняя (стеновая) доски. Все доски имеют одинаковое сечение 150х20 мм;
3. При изготовлении короба используются отобранные не витые и ровные доски. Они должны быть очищены от коры и не иметь в большом количестве сучков. Когда изготовление короба планируется сделать в качестве «подшивы», без использования отделочных материалов, то работу выполняют с использованием калиброванных сухих досок, имеющих сечение 50х20 мм.
4. После того, как были закрыты фронтальная обрешетка и стропила, с целью защиты, производится обработка короба специальными растворами. Если есть желание, то короб можно обработать морилкой или покрыть лаком. В этом случает «подшива» будет служить дольше и наиболее эффективно.
   

Добиться наиболее качественного покрытия можно, используя достаточно дорогой, но по-настоящему эффективный корабельный лак.

• В качестве закрывающего короб материала пользуются профнастилом марки С10, имеющим белый или светло-серый цвет. Может также использоваться виниловый сайдинг, который легок в монтаже и имеет небольшой вес.
• Некоторые части карниза можно подшивать с использованием специального материала – софитов. Он представляет собой перфорированные пластины, изготовленные из алюминия или пластика. Хотя их стоимость считается довольно высокой, она оправдана за счет привлекательного внешнего вида материала и его высокой функциональности.
• Независимо от материала, который был использован для подшивки карнизных планок, закрывать лобовые (ветровые) стороны короба придется с использованием внешних уголков, цвет которых должен совпадать с цветом самого короба. По размеру уголки должны быть 50 мм, их обортовка по размеру должна соответствовать ширине ветровой части.
• С целью облагородить боковые стороны короба вырезаются крышки. Делается это вручную, а материалом служат гладкие листы, форма которых будет зависеть от формы торцевой части коробов.
• Выполнить фронтальную «подшиву» намного проще. Делается это с помощью двух досок с сечением 150х20 мм, которые крепят к выступающей обрешетке. В дальнейшем их зашивают наиболее подходящим материалом.

Устройство карнизных свесов с применением кобылок

Когда для подшивания карнизов используется горизонтальная кобылка, кровля, особенности проведения работ которой могут отличаться друг от друга, монтируется с некоторыми дополнительными  сложностями и требует больших трудовых затрат.

Как конструктивный элемент, кобылка представляют собой не что иное, как доску с сечением 100х30 или 150х30 мм. В этом качестве могут выступать обрезки стропильных брусьев. Их крепление к стропилам осуществляется таким образом, чтобы расположение широких плоскостей было перпендикулярно по отношению к стене.

Осуществляя монтаж кобылок, было бы правильно взять за ориентир кирпичную кладку или же делать работы с использованием уровня.

После установки кобылок приступают к процессу крепления подшивных досок. Как результат, получается короб с нижней плоскостью, расположенной горизонтально. В дальнейшем короб можно оформить или украсить в зависимости от общей архитектуры подстройки и личных вкусов домовладельцев.

Приступая к монтажу карниза, не следует забывать о таком важном моменте, как способность кровли «дышать». Под этим подразумевается, что в подкарнизную часть должен попадать теплый воздух. Проходя через  такие элементы кровли, как стропила, обрешетка и кровельное покрытие, он устремляется наружу. Благодаря воздушному потоку происходит эффективная вентиляция, которая создает условия для сухого состояния крыши и продлевает срок ее службы.

Исходя из вышеописанного, очень важно не допустить, чтобы какой-либо коньковый элемент или элемент карниза стал герметичным. По этой причине при выполнении монтажных работ нельзя применять монтажную пенку и силикон. Исключением являются только трубы. В противном случае, уже через несколько лет эксплуатации могут начаться нежелательные процессы, связанные с гниением конструкции крыши.

В настоящее время карнизы подшивают разными способами. Когда есть кобылка, крыша может быть отделана обычным треугольным карнизом. Он отличается простотой монтажа и по сравнению с другими выносными карнизами исключает такой нежелательный  момент, как неприятное гудение во время зимних вьюжных ветров.

Остановимся на основных правилах устройства треугольного карниза:

1. Обрезание стропил необходимо делать заподлицо с внешними стенами. При этом не допускается, чтобы карниз свешивался над стеной. Если он все-таки свешивается, в местах стыка стропил и стены прибивают карнизную доску, снабженную водостоком.
2. Образование карнизного выноса происходит в результате увеличения длины стропил с помощью кобылок. Они прибиваются непосредственно к стропильным ногам. То, что такой способ приобрел большую популярность, объясняется преимуществами, которые он имеет. Например, он гарантированно защищает подкарнизное пространство от дождевых капель, которые может задуть туда сильный ветер. Все это достигается при помощи несложного устройства под названием « кобылка». Кровля, размеры зазора с которой образовывают кобылки, должна быть обеспечена хорошей вентиляцией пространства, находящегося под крышей.
3. Вынос карниза, там, где расположены кобылки, снизу  остается открытым. Его можно закрыть, используя оструганные и прифугованные подшивные доски равной ширины. Их толщина должна быть в пределах 25 миллиметров (подшивной карниз). Подкровельное пространство следует закрывать досками перпендикулярно стене и снизу. Стена и доски для вентиляции кровли также имеют между собою зазор.
4. Карнизный вынос укрепляют при помощи консолей, снабженных металлическими или железобетонными анкерами. Их заделывают в стену. В таких местах кобылка заделывается с консолью заподлицо. Использование данного способа оправдано, когда подшивной карниз выносится на расстояние, которое является выше допустимого для кобылки из дерева.
5. Кирпичный свес делается на каменных стенах домов, верхняя часть которых выложена  из кирпичей. При этом соблюдается постепенный припуск рядов на величину, которая не превышает третью часть длины кирпича(80 мм). Карнизный кирпичный свес не должен быть больше половины толщины стены.

Долговременная эксплуатация кровли во многом определяется качеством выполнения карнизных свесов. Во время их монтажа существенная роль отводится такому конструктивному элементу, как кобылка. Кровля, особенности проведения работ которой требуют грамотного выполнения карниза, может, в противном случае, промокнуть или потерять свои свойства из-за намокания теплоизоляции.

Для обеспечения долговечности и экономичности эксплуатации фасада и кровли разрабатывается комплекс мероприятий, которые выходят за рамки монтажа и поставки материалов. К вопросу создания качественной кровли необходимо подходить комплексно.

Карнизный  свес представляет собой визуальную границу, которая отделяет кровлю от внешнего фасада. Он берет не себя архитектурный акцент и является явным и очевидным элементом здания.  По этой причине, к процессу оформления карниза следует подходить с особым вниманием, поскольку он является одним из наиболее ответственных элементов постройки. Вследствие естественных теплопотерь на карнизном свесе может образовываться наледь. В результате, карниз может разрушиться или  может произойти закупорка подкровельной вентиляции карнизного свеса. Последствия могут быть самыми печальными – образуется конденсат, появится плесень, конструкция кровли начнет гнить и т.п.

Когда речь идет о подшивке карниза, то имеются в виду работы, связанные с монтажом декоративных элементов на нижней плоскости карнизных свесов. Декоративная отделка с использованием сайдинга, дерева, меди и других материалов не относится к наиболее важному этапу в процессе оформления карнизного свеса.

До ее формирования проводится проектирование и монтажные работы несущей конструкции карниза и составляющих кровельного пирога.

Проектные и монтажные работы по устройству карнизного свеса учитывают следующее:

• Величину вылета карнизного свеса от опоры в виде несущей стены. Она является проектной величиной, зависящей от несущей способности конструкции и других факторов, которые учитываются при разработке проекта.
• Обеспечивает ли карнизный свес достаточное поступление воздуха в подкровельное пространство.
• Способы крепления декоративных элементов в виде панелей должны быть такими,  чтобы они обеспечивали их надежное функционирование при любой погоде.

Крепление кобылки к стропильной ноге

Сделать это можно, как в старые добрые времена, гвоздями. Можно и современными саморезами, винтами по дереву, шурупами и прочими металлическими или деревянными нагелями. Но далее мы рассмотрим расчет именно гвоздевого соединения кобылки со стропильной ногой по той причине, что ни винты, ни саморезы сами по себе не увеличивают прочность соединения при действии рассматриваемых сил, а только увеличивают прочность общей сборки кровельной конструкции.

Например, мы продолжаем расчет кровли, рассмотренный в отдельном примере:

Рисунок 228.2. Определение длины стропильной ноги — балки.

Как мы уже выяснили, изгибающий момент на опоре — мауэрлате составляет M = 14500 кгс·см.

Кобылка – кровля со стропилами, удлиненными кобылками

При этом опорная реакция для консоли при нагрузке q = 326.1 кг/м  и принятой длине консоли k = 1 м составит

А = qk = 326.1·1 = 326.1 кг

Дальнейший расчет будет производиться на основании расчетных предпосылок, изложенных отдельно.

Если кобылка (ширина с = 5 см) со стропильной ногой (ширина с = 5 см) будет сбиваться 2 гвоздями диаметром 0.5 см (5 мм), длиной 10 см и расстояние между гвоздями принять s = 20 см (для уменьшения нагрузки на гвозди при разложении момента), то максимальная срезающая сила будет действовать только на один из гвоздей и составит:

Т_тр = A/2 + M/s = 326.1/2 + 14500/20 = 888.05 кг

Между тем, согласно таблице 17, п.2.а) и рисунку 8.б). максимальная несущая способность одного гвоздя диаметром 0.5 см на срез составит:

Т_с = 35cd = 35·5·0.5 = 87.5 кг

При этом максимальная несущая способность при изгибе гвоздя будет составлять

Т_и = 250d² + a² = 250·0.5² + 5² = 87.5 кг (и не более 400d² = 400·0.5² = 100 кг)

Таблица 17 (согласно СНиП II-25-80) 

Рисунок 8. (согласно СНиП II-25-80) Нагельные соединения

а) симметричные, б) несимметричные

Т.е. расчетным следует считать минимальное значение, а именно Т_с = 78.5 кг. А это значит, что двух гвоздей для надежного крепления кобылки нам явно не хватит, необходимо как минимум увеличивать расстояние между гвоздями для уменьшения срезающей силы, кроме того увеличивать количество гвоздей, да и количество рядов гвоздей тоже можно удвоить.

Таким образом, если мы примем в одном ряду 4 гвоздя, всего 2 ряда и расстояние между крайними гвоздями, исходя из допустимой максимальной срезающей силы составит

Т_тр = А/8 + 9М/2·10s

тогда

s = 9M/20(Т_тр — А/8) = 9·14500/20(87.5 — 326.1/8) = 139.6 см

Это очень большое расстояние между крайними гвоздями в ряду, а значит количество гвоздей можно увеличить, например до 12, по 6 гвоздей в каждом ряду, тогда

s = 50M/140(Т_тр — А/12) = 50·14500/140(87.5 — 326.1/12) = 85.8 см

При этом расстояние между осями гвоздей составит 85.8/5 = 17.2 см. А чтобы гвозди не раскалывали стропильную ногу и кобылку, необходимо соблюдать требования СНиП. Для наглядности воспользуемся картинкой, составленной на основе этих требований:

Рисунок 442.1.

Минимально допустимые расстояния между осями гвоздей.

Из этой картинки следует, что расстояние между осями соседних гвоздей в ряду, а также от оси крайнего гвоздя до среза кобылки или стропильной ноги должно быть не меньше s₁ = 15d = 15·0.5 = 7.5 см (так как у нас ширина кобылки и ширина стропильной ноги равны 5 см, т.е. 10d), расстояние между осями рядов не менее s₂ = 4d = 4·0.5 = 2 см, и расстояние от оси гвоздя до верха или низа элементов конструкции не менее s₃ = 10d = 10·0.5 = 5 см.

А это значит что высоту кобылки из конструктивных соображений следует принимать не менее 5 + 5 + 2 =  12 см.

Теперь проверим, возможно ли, соблюдая эти условия, использовать 8 гвоздей в ряду.

s = 98M/336(Т_тр — А/16) = 98·14500/336(87.5 — 326.1/16) = 63.01 см

При этом расстояние между осями соседних гвоздей составит 63.01/9 = 9 см.

Если для ровного счета принять расстояние s₁ = 10 cм, то общая длина кобылки с учетом опорного участка составит 1.8 м.

Как видим и в этом случае конструктивные требования выполняются, хотя можно рассматривать еще и другие варианты, например изменить диаметр гвоздей. Но как по мне, лучше уменьшить длину кобылки хотя бы на 20 см. При этом опорная реакция уменьшится на 20%, а момент на опоре на все 34%.

Тут может возникнуть такой вопрос: а что будет, если кобылка прибита на глаз 4 гвоздями и при этом расстояние между крайними гвоздями 30 см? Отвечаю, в этом случае кровельный материал, который мы при расчетах не учитывали, вступит в работу, а кроме того, если под кобылкой есть стена, то в результате поворота у консоли — кобылки появится дополнительная опора и в этом случае для расчетов следует использовать другую расчетную схему. Но в любом случае этого лучше не допускать.

Пример расчета соединения кобылки со стропильной ногой

Сделать это можно, как в старые добрые времена, гвоздями. Можно и современными саморезами, винтами по дереву, шурупами и прочими металлическими или деревянными нагелями. Но далее мы рассмотрим расчет именно гвоздевого соединения кобылки со стропильной ногой по той причине, что ни винты, ни саморезы сами по себе не увеличивают прочность соединения при действии рассматриваемых сил, а только увеличивают прочность общей сборки кровельной конструкции.

Например, мы продолжаем расчет кровли, рассмотренный в отдельном примере:

Рисунок 228.2. Определение длины стропильной ноги — балки.

Как мы уже выяснили, изгибающий момент на опоре — мауэрлате составляет M = 14500 кгс·см. При этом опорная реакция для консоли при нагрузке q = 326.1 кг/м  и принятой длине консоли k = 1 м составит

А = qk = 326.1·1 = 326.1 кг

Дальнейший расчет будет производиться на основании расчетных предпосылок, изложенных отдельно.

Если кобылка (ширина с = 5 см) со стропильной ногой (ширина с = 5 см) будет сбиваться 2 гвоздями диаметром 0.5 см (5 мм), длиной 10 см и расстояние между гвоздями принять s = 20 см (для уменьшения нагрузки на гвозди при разложении момента), то максимальная срезающая сила будет действовать только на один из гвоздей и составит:

Т_тр = A/2 + M/s = 326.1/2 + 14500/20 = 888.05 кг

Между тем, согласно таблице 17, п.2.а) и рисунку 8.б). максимальная несущая способность одного гвоздя диаметром 0.5 см на срез составит:

Т_с = 35cd = 35·5·0.5 = 87.5 кг

При этом максимальная несущая способность при изгибе гвоздя будет составлять

Т_и = 250d² + a² = 250·0.5² + 5² = 87.5 кг (и не более 400d² = 400·0.5² = 100 кг)

Таблица 17 (согласно СНиП II-25-80) 

Рисунок 8. (согласно СНиП II-25-80) Нагельные соединения

а) симметричные, б) несимметричные

Т.е. расчетным следует считать минимальное значение, а именно Т_с = 78.5 кг. А это значит, что двух гвоздей для надежного крепления кобылки нам явно не хватит, необходимо как минимум увеличивать расстояние между гвоздями для уменьшения срезающей силы, кроме того увеличивать количество гвоздей, да и количество рядов гвоздей тоже можно удвоить.

Таким образом, если мы примем в одном ряду 4 гвоздя, всего 2 ряда и расстояние между крайними гвоздями, исходя из допустимой максимальной срезающей силы составит

Т_тр = А/8 + 9М/2·10s

тогда

s = 9M/20(Т_тр — А/8) = 9·14500/20(87.5 — 326.1/8) = 139.6 см

Это очень большое расстояние между крайними гвоздями в ряду, а значит количество гвоздей можно увеличить, например до 12, по 6 гвоздей в каждом ряду, тогда

s = 50M/140(Т_тр — А/12) = 50·14500/140(87.5 — 326.1/12) = 85.8 см

При этом расстояние между осями гвоздей составит 85.8/5 = 17.2 см. А чтобы гвозди не раскалывали стропильную ногу и кобылку, необходимо соблюдать требования СНиП. Для наглядности воспользуемся картинкой, составленной на основе этих требований:

Рисунок 442.1. Минимально допустимые расстояния между осями гвоздей.

Из этой картинки следует, что расстояние между осями соседних гвоздей в ряду, а также от оси крайнего гвоздя до среза кобылки или стропильной ноги должно быть не меньше s₁ = 15d = 15·0.5 = 7.5 см (так как у нас ширина кобылки и ширина стропильной ноги равны 5 см, т.е. 10d), расстояние между осями рядов не менее s₂ = 4d = 4·0.5 = 2 см, и расстояние от оси гвоздя до верха или низа элементов конструкции не менее s₃ = 10d = 10·0.5 = 5 см.

А это значит что высоту кобылки из конструктивных соображений следует принимать не менее 5 + 5 + 2 =  12 см.

Теперь проверим, возможно ли, соблюдая эти условия, использовать 8 гвоздей в ряду.

s = 98M/336(Т_тр — А/16) = 98·14500/336(87.5 — 326.1/16) = 63.01 см

При этом расстояние между осями соседних гвоздей составит 63.01/9 = 9 см.

Если для ровного счета принять расстояние s₁ = 10 cм, то общая длина кобылки с учетом опорного участка составит 1.8 м.

Как видим и в этом случае конструктивные требования выполняются, хотя можно рассматривать еще и другие варианты, например изменить диаметр гвоздей. Но как по мне, лучше уменьшить длину кобылки хотя бы на 20 см. При этом опорная реакция уменьшится на 20%, а момент на опоре на все 34%.

Тут может возникнуть такой вопрос: а что будет, если кобылка прибита на глаз 4 гвоздями и при этом расстояние между крайними гвоздями 30 см? Отвечаю, в этом случае кровельный материал, который мы при расчетах не учитывали, вступит в работу, а кроме того, если под кобылкой есть стена, то в результате поворота у консоли — кобылки появится дополнительная опора и в этом случае для расчетов следует использовать другую расчетную схему. Но в любом случае этого лучше не допускать.

Расчет стропильной ноги с учетом кобылки

Воспользуемся уже имеющимся рисунком и определенной ранее расчетной равномерно распределенной нагрузкой 326.1 кг/м, точнее только ее вертикальной составляющей q_в = qcosα = 326.1·0.891 = 290.55 кг/м, но для упрощения расчетов округлим это значение до 290 кг/м.

Рисунок 228.2. Определение длины стропильной ноги — балки.

Шаг стропил мы принимали равным 1 м. Мауэрлат, в данном случае рассматриваемый как одна из опор балки, имеет вполне определенную ширину — около 10 см и теоретически для более точного расчета эту ширину следует учесть. Однако с учетом того, что ширина эта относительно небольшая, примерно 1/40 длины пролета и 1/10 длины консоли, а также влияния деформаций и погрешностей при изготовлении конструкции, опирание стропильной ноги на мауэрлат будет не по всей ширине мауэрлата, а, условно говоря, в некоторой точке, расположенной в зависимости от вышеперечисленных факторов ближе к одному из краев мауэрлата. Другими словами даже при упрощенном расчете возможны 2 расчетные схемы консольной балки:

1 вариант: консольная балка с длиной консоли k = 1 м и пролетом l = 4 м.

2 вариант: консольная балка с длиной консоли k = 0.9 м и пролетом l = 4.1 м

Однако мы упростим расчет еще больше, для удобства расчетов рассмотрев только первый вариант. При наличии консоли появится изгибающий момент на приконсольной опоре, которую обозначим, как опору В, а опору на коньковую балку, как опору А:

М_В = qk²/2 = 290·1²/2 = 145 кгс·м или 14500 кгс·см

Примечание: теоретически можно еще учесть появление дополнительного момента на опоре из-за внецентренного приложения горизонтальной составляющей нагрузки. Однако значение этого момента как правило не превышает 1-2% от значения момента для вертикальной составляющей нагрузки, а потому этим моментом для упрощения расчетов можно пренебречь.

В свою очередь момент в пролете уменьшится, при этом максимальное значение момента в пролете будет не посредине пролета, а ближе к опоре А. Чтобы более точно определить положение поперечного сечения, в котором действует максимальный изгибающий момент, сначала определим опорные реакции (хотя бы одну). Это достаточно просто сделать, воспользовавшись расчетной схемой 2.3 из таблицы 3.

А = q(l² — k²)/2l = 290(4² -1²)/8 = 543.75 кг

Так как максимальный момент будет в сечении, где поперечные силы равны нулю, т.е.:

А — qx = 0

то

х = А/q = 543.75/290 = 1.875 м

соответственно максимальный момент в пролете составит

М = Ах — qx²/2 = 543.75·1.875 — 290·1.875²/2 = 1019.53 — 509.76 = 509.76 кгс·м или ~51000 кгс·см

Напомню, максимальный момент в пролете при расчете без учета кобылки составлял 58110 кгс·см. Таким образом более точный расчет позволил уменьшить значение максимального момента, на 12.2%.

А теперь посмотрим, как влияет наличие кобылки на расчет двухпролетной балки — стропильной ноги с подкосом

Рисунок 228.3. Определение пролетов балки — стропильной ноги.

Появление у двухпролетной балки консоли не является причиной для полного пересчета балки, достаточно определить моменты на опорах и опорные реакции при загруженной консоли, а затем сложить имеющиеся значения. Более того, значение момента на опоре С (опора А у нас остается на коньковой балке) будет постоянным хоть для однопролетной, хоть для 2, хоть для 5 пролетной балки — такова интересная особенность балок.

Более того, даже для 2 пролетной балки значение момента на опоре В будет в разы меньше, чем на опоре С и в итоге значение суммарного момента на опоре В уменьшится. Так что более точный расчет имеет смысл только в том случае, если для двухпролетной балки, расчитаной без консоли, подобрано такое поперечное сечение стропила, которому не хватает 2-3% для обеспечения условия прочности. Однако в таких случаях коэффициент надежности по нагрузке 1.1-1.2 с лихвой перекрывает недостающие 2-3%, так что принимать такое сечение можно и без пересчета.

Если же у вас после всего вышесказанного еще осталось желание заняться расчетом двухпролетной балки с консолью и не равными по длине пролетами, то добро пожаловать в увлекательный мир расчета статически неопределимых конструкций.

А вот если кобылка не является естественным продолжением стропильной ноги, а изготавливается отдельно и будет крепиться к стропильной ноге например гвоздями, то параметры такого соединения рассчитать важно. Этой теме посвящена отдельная статья.