Трехшарнирная треугольная арка

Висячие стропила делаются в форме замкнутого треугольника, такую схему часто называют трехшарнирной треугольной аркой. Стропила в ней работают на изгиб, затяжка — на растяжение. Рекомендуемая минимальная высота подъема конька не менее 1/6 пролета арки. По аналогии с наслонными стропильными схемами, каждая стропильная нога рассчитывается как простая изогнуто-сжатая однопролетная балка. Затяжка, не несущая полезной нагрузки, рассчитывается только на растяжение: она может быть заменена на стальной тяж.



Для уменьшения расчетного изгибающего момента концы стропильных ног можно не просто упирать друг в друга, а делать это с эксцентриситетом относительно их продольных осей. Тогда в стропилах появляется дополнительный изгибающий момент, направленный в противоположную сторону от изгибающего момента, вызванного действием внешней нагрузки (снега, ветра, кровли и собственного веса конструкций). Расчетный момент уменьшается и соответственно уменьшается сечение стропильных ног.



Карнизный узел (место врубки стропила в затяжку) должен быть рассчитан на скол и смятие древесины. Оси стыкуемых элементов должны пересекаться точно над серединой подкладки, причем ось растянутого элемента (затяжки) располагается по центру ослабленного сечения (с учетом глубины врубки) — это требование СНиПа. Иначе в затяжке возникает дополнительный изгибающий момент. При невозможности соблюсти геометрические размеры врубок нужно изменить сечение брусьев или перейти к другой конструкции, например, лобовым упором с двойным зубом.



Как показали многочисленные испытания лобовых врубок карнизного узла, стропильную ногу в месте врубки нужно отторцовать (отпилить под прямым углом) и в таком виде примыкать к врубке затяжки. Эта врубка называется ортогональной, в ней опорная площадка врубки располагается перпендикулярно продольной оси стропила. Есть и другой тип лобовой врубки — биссектрисная врубка, это когда конец стропила отпиливают по биссектрисе внешнего угла примыкания стропил и затяжки. Такая врубка увеличивает площадь опирания стропила к затяжке и, казалось бы, должна лучше работать, так как увеличивает площадку смятия древесины. Однако это не так, биссектрисная врубка под нагрузкой вследствие рассыхания карнизного узла, меняет характер своей работы и становится хуже ортогональной. Поэтому биссектрисное решение лобовой врубки не рекомендуется к применению. Оно может быть оправдано лишь при больших углах примыкания одного элемента к другому.

В лобовых врубках с двумя зубьями обе площадки смятия должны быть расположены перпендикулярно к оси примыкающего элемента (стропила). Площадка второго более глубокого, зуба должна начинаться в точке пересечения оси стропила с верхней кромкой ослабляемого элемента (затяжки), а площадка скалывания этого зуба должна быть расположена не менее чем на 2 см глубже площадки скалывания первого зуба. Применение других типов врубок с двумя зубьями, особенно врубок с равной глубиной врезки обоих зубьев, не допускается.

Стяжные болты, устанавливаемые в карнизном узле, — страховка, необходимая для того, чтобы при скалывании древесины конца затяжки, стропила не раскрылись, как ножницы. Также болты нужны для монтажной сборки, чтобы арка не рассыпалась при установке ее на стены. Диаметр стяжных болтов принимается не менее 1/25 его длины и не тоньше 12–16 мм. В брусьях толщиной менее 10 см вместо болтов ставят хомуты. Хомуты и скобы можно устанавливать взамен болтов и в других случаях. Ослаблять затяжки врубками для шайб стяжных болтов не допускается. Для указанной цели необходимо ставить подбалки с уступом, с помощью которых центрируется опорный узел при установке треугольных арок на стену. Толщина подбалки в тонком конце принимается не менее 5–6 см, а в толстом — не менее 7–10 см, Скрепление подбалки с аркой производится конструктивно гвоздями длиной 125–175 мм.