В. Сарафанников – Крыши. Энергия, принесенная ветром. Велосипед-тандем-веломобиль...("Сделай сам" №4∙2004) (страница 5)

В здания с большими пролетами и не имеющими промежуточных опор устанавливают стропильные фермы. Внешне они напоминают стропильную систему с висячими стропилами. Отличие заключается в том, что в фермах подкосы упираются в затяжку. Стропильные фермы позволяют перекрывать большие пролеты, чем системы висячих стропил, но узлы ферм нужно просчитывать. Если у читателя нет возможности просчитать фермы, то от этой конструкции лучше отказаться. Фермы собирают на земле из мелкоразмерных деталей и монтируют при помощи подъемного крана.

В последние годы большое распространение получили мансардные крыши. Мансарды зданий выполняют как в традиционных двухскатных, так и в ломаных крышах (рис. 19).

Рис. 19. Схемы стропильных систем жилых мансард:

_{а, в — висячие стропила; б, г — наслонные стропила; 1 — стропильная нога; 2 — стойка; 3 — подкос; 4 — затяжка (устанавливают конструктивно или при Lх6 м); 5 — затяжка; 6 — жесткое перекрытие; 7 — дополнительная опора; 8 — затяжка}

Систему стропил в крышах с ломаными скатами в зданиях, не имеющих внутренних несущих стен, выполняют с двумя затяжками. Нижнюю затяжку в этом случае объединяют с балками перекрытия чердака. Поэтому она должна быть выполнена из бруса, способного выдержать не только ту часть на грузки, которую передают на нее стойки крыши, но и бытовую нагрузку, возникающую в мансарде, а также нагрузку от собственного веса.

Подобрать размеры сечений затяжек можно по табл. 3, аналогично приведенной выше, где подбирали размеры сечений стропил.

Нагрузку на один погонный метр длины балки находят, суммировав половину веса одного квадратного метра кровли вместе со снегом и бытовой нагрузки. Половину веса кровли берут потому, что другую половину воспримут на себя стены. Бытовую нагрузку принимают равной 200 кг/м². Двести килограммов на одном метре можно сравнить с тем, как будто комната полностью заполнена людьми. Перекрытие должно их выдержать. Эта величина постоянная и регламентирована СНиПом.

После подсчета веса 1 м² нужно умножить полученную величину на шаг установки затяжек и выбрать подходящее сечение затяжек.

Можно рассчитать затяжки только на половину веса кровли и снега, без учета бытовой нагрузки. А ее раскинуть на отдельные балки, которые будут стоять между стропильными системами, такая конструкция позволит не усложнять (утяжелять) стропильную систему.

Поперечную устойчивость стропильных систем от ветровых нагрузок обеспечивают обрешетка, ветровые подкосы и ветровые связи. Ветровые подкосы отличаются от ветровых связей тем, что имеют опоры, связи ни во что не упираются (рис. 20).

Рис. 20. Поперечная устойчивость стропильных систем:

_{а — наслонные стропила; б — висячие стропила; 1 — прогон; 2 — лежень; 3 — стойка; 4 — ветровой подкос; 5 — кирпичный щипец (фронтон); 6 — внутренняя капитальная стена; 7 — стропило; 8 — ветровая связь; 9 наружная капитальная стена}

Конструкции стропильных систем выбирают в зависимости от объемно планировочного решения и величины перекрываемого пролета. Готовые варианты чердачных и мансардных стропильных систем, а также их узлы представлены на рис. 19–30. Читателю нужно выбрать подходящий вариант, подобрать сечение основных несущих элементов и выполнить силовую конструкцию крыши.

Рис. 21(1). Стропильные системы:

_{А — наслонные стропила односкатных крыш; 1 — мауэрлат; 2 — лежень; 3 — внутренняя пилястра или фахверк; 4 — подкос; 5 — горизонтальная связь; 6 — прогон; 7 — стойка}

Рис. 21(2). Стропильное системы:

_{Б — наслонные стропила двухскатных крыш; 1 — стропило; 2 — подкос; 3 — стойка; 4 — мауэрлат; 5 — ригвль; 6 — лежень (или подкладка); 7 — горизонтальная связь; 8 — прогон}

Рис. 21(3). Стропильные системы:

_{В — висячие стропила двухскатных крыш; 1 — затяжка; 2 — деревянная подкладка; 3 — подвеска; 4 — балка подвесного чердачного перекрытия}

Рис. 21(4). Стропильные системы:

_{Г — комбинированные стропила двухскатных крыш}

Некоторые узлы стропильных систем нужно выполнять с запилом деталей. Читатель должен помнить, что любой запил уменьшает сечение детали, то есть ослабляет ее. В качественно выполненном узле в местах запилов происходит плотное сопряжение деталей, и узел от этого только выигрывает, получая дополнительную жесткость. Некачественно выполненный узел, наоборот, расслабляет конструкцию и грозит ей разрушением. Поэтому для устройства крыш необходимо использовать только просушенный материал. Узлы, выполненные из сырого дерева, как бы плотно они ни были подогнаны, со временем высохнут, и в них появятся зазоры, которые ослабят конструкцию. Как отличить просушенный материал от сырого? Обычно в книгах дают процент влажности просушенной древесины, подразумевая наличие у застройщика маленькой лаборатории. Мы поступим проще: древесина, высушенная в тени или автоклавах, имеет более темный цвет и в два раза легче по весу, чем сырая древесина. Читатель, не имеющий навыков плотницких работ, должен стремиться избегать выполнения запилов, используя для устройства узлов деревянные бобышки и накладки, а еще лучше металлические детали (уголки и полоски).

Конструкции стропильных систем и детали узлов, выполненные на рис. 19–30, показывают принципиальную схему соединений и могут быть несколько видоизменены в зависимости от размеров сечений сопрягаемых элементов. Но в целом узлы начерчены достаточно четко и в дополнительных пояснениях не нуждаются.

Рис. 22. Узлы 2, 3, 4 на гвоздевых соединениях:

_{1 — накладки; 2 — гидроизоляция; 3 — подкладка}

Рис. 23. Узлы 2, 3, 4 с соединением деталей на скобах

Рис. 24. Узел 5. Крепление ригеля

Рис. 25. Узел 6. Крепление горизонтальной связи

Рис. 26. Узлы 7, 8, 9. Болтовое соединение элементов висячих стропил:

_{1 — металлическая полоса; 2 — металлическая скоба; 3 — деревянная подкладка; 4 — болт}

Рис. 27. Узлы 10, 11. Стыкование затяжек

Рис. 28. Узлы 12, 13. Гвоздевое соединение элементов висячих стропил

Рис. 29. Узлы 14, 15 (1 — подкос, работающий на сжатие и растяжение)

Рис. 30. Узлы 16, 17 (1 — гидроизоляция из одного слоя рубероида)

_{Примечания:}

_{1. Расчетные значения коэффициента теплоусвоения (при периоде 24 ч) материала в конструкции вычислены по формуле: s = 0,27∙√(λо∙γо(—о +0,0419∙ω),}

_{где λо, γо, со, ω) принимают по соответствующим графам настоящего приложения.}

_{2. Характеристики материалов в сухом состоянии приведены при массовом отношении влаги в материале, ω, %, равном нулю.}

(Продолжение следует.)

УМЕЛЬЦЫ-УМЕЛЬЦАМ

Энергия, принесенная ветром

Е.В.Кубасов

По многочисленным письмам читателей с просьбой напечатать материалы о малой электростанции редакция журнала решила повторно опубликовать статью инженера Е.В. Кубасова.

Желание иметь автономный источник электроснабжения возникает у тех, кому постоянно или периодически приходится жить в местах, удаленных от линий электропередач. Комфортабельность такого жилья повышается во много раз, когда комнаты освещаются не керосиновыми лампами, а электричеством, можно посмотреть телевизор, включить магнитофон или радиоприемник. Все это осуществимо благодаря одному из автономных источников, каким является ветроэлектростанция — ВЭС. Даже совсем небольшая по мощности — несколько десятков ватт — ВЭС переносит нас в удивительный мир XXI века. Плюсы ее очевидны — бесшумная работа, в отличие от бензоэлектроагрегатов с их надоедливым шумом, самое же главное — совершенно бесплатная электроэнергия. Присущи, конечно, и существенные недостатки.

Это зависимость от наличия и скорости ветра, как следствие — нестабильность напряжения получаемого электротока, ограниченная мощность, невозможность получения непосредственно от генератора стандартного напряжения 220 В частотой 50 Гц, каким мы привыкли пользоваться в обиходе.

Тем не менее постройка ВЭС — дело стоящее. Конструктор и строитель испытают удовлетворение и радость при виде разбегающихся пауков из темных углов комнат, освещенных вдруг ярким светом электрических лампочек.

ВЭС — самые экологически чистые источники электроэнергии. От них нет шума, нет копоти, нет опасности заражения радиоактивностью, нет затопления огромных пойменных земель, не надо сжигать ценнейшее сырье — уголь, газ, нефтепродукты.

Имеется в виду, каким током пользоваться, переменным или постоянным. При решении этого вопроса большинство факторов говорит в пользу постоянного тока. Генераторы постоянного тока небольшой мощности более распространены, чем генераторы переменного тока, значит, их легче приобрести. Применение аккумуляторов, которые заряжаются постоянным током, позволяет избежать зависимости от капризов природы — наличия ветра, величину напряжения проще регулировать при постоянном токе. Конечно, большой недостаток — невозможность трансформации, то есть понижения или повышения напряжения трансформаторами, но с этим приходится мириться. Да и неудобство такое не всегда бывает. Кроме того, выход из положения есть. Построив преобразователь постоянного тока в переменный с частотой 50 Гц, можно затем повысить напряжение до необходимой величины. Но это тема другого разговора. Для освещения можно применять низковольтные, например автомобильные, лампочки на 6, 12 или 24 В, в зависимости от действующего напряжения вашей ВЭС. Практически все переносные телевизоры, магнитофоны, приемники имеют схемную возможность запитки от источников 9 или 12 В. Есть электробритвы, работающие от 12 В.