Коньковый прогон нужен не для всякой крыши. Например, в арочных крышах, а также и в круглых крышах коньковые прогоны совершенно без надобности – в этих системах стропильные ноги сходятся в одной точке, стыкуются с нахлестом и стягиваются хомутами. Не нужна коньковая балка и в некоторых фрагментах сложных вальмовых, и многих других крыш. Задача конькового прогона – быть опорой для стропил (удерживать верхние концы стропильных ног), а также и обеспечивать общую стабильность стропильной системы. Сами стропила могут оснащаться пазовыми узлами и различными вырезами, но при этом типов соединения в коньке только два: стропила соединяются в стык с коньковым брусом (с длинной боковой стороной бруса) или же опираются на него сверху, соединенные попарно. Жесткую фиксацию обеспечивают метизы, а также современный перфорированный крепеж, разработанный специально для стропильных систем или стандартный. Если нужно обеспечить возможность компенсации, или подвижность в узлах, для этого имеются особые соединительные элементы, например, уголки с ответными проушинами. Все очень просто; но современные частные дома обретают новые формы и стили, и требуют нового подхода к планировке: с просторными помещениями без всяких делений на «отсеки», а это значит – без опорных стоек под длинную коньковую балку. Арки – сложные и порой слишком дорогие элементы для частной стройки, а сферические крыши очень индивидуальны и сложны в монтаже.
Виды коньковых балок
Виды коньковых балок не слишком разнообразны, по сути это или цельная балка, или составная. Под узлы составной балки для минимизации прогиба и гарантии стабильности ставят опорные стойки – в интерьерах это могут быть части простенков, или отдельные колонны. «Контрольная» стойка по расчету может понадобиться и для цельного прогона, с той же целью – снизить риски сверхнормативного прогиба. Имеется также один очень интересный вид прогона, позволяющий применить не цельную балку длиной в пять метров и не разрезной прогон с узловым опиранием, что очень дорого и технически сложно, а сборку из двух консольных балок и среднего однопролетного элемента на каждую секцию прогона – это так называемый прогон Гербера, в начале своей истории применявшийся в мостостроении.
Цельная коньковая балка из бруса, помимо изгибающих нагрузок от веса стропил, должна выдерживать и немалый собственный вес. Для компактного дома это нормально. Но для габаритного строения сложной планировки и с минимумом внутренних несущих элементов разгружать приходится как цельную балку, так и составную. Деформации «не подстрахованной» балки могут оказаться неравномерны, что скажется и на стабильности стропильной системы, и даже на формах скатов; крыша с длинным коньковым брусом без промежуточных опор имеет высокие риски разрушений, и поэтому не проектируется.
Прогон Гербера
Прогон Гербера, или консольно-балочный прогон – пример составной подстропильной конструкции с пластичными шарнирами, нередко встречающийся в конструкциях и деревянных, и блочных частных домов. Все размеры, сечения и пролеты такого составного прогона расчетные. Особенность данной схемы та, что разрезная балка работает как цельная. Два варианта прогона Гербера для конькового элемента: или равнопрочный прогон – нагрузки в каждом пролете и на опорах одинаковы; или прогон равнопрогибный, то есть прогон будет иметь одинаковую жесткость на всех участках (идеальный вариант в планировке просторных помещений). Первый вариант работы прогона получается, когда расстояние от стыка до опорного узла назначают равным 0,15 длины однопролетной балки, а второй, равномерно жесткий – соответственно, при расположении пластичного шарнирного стыка балок на расстоянии равном 0,20 от этой длины. Концевые балки коньковой конструкции при этом опираются на каркасные стойки или фронтонные стены.
Прогоны Гербера позволяют применять брус меньшего сечения, а также и составные балки из досок, что дает и экономию, и возможность перекрыть больший пролет – до 6,5 м без промежуточных опор.
И консольно-балочные, и неразрезные прогоны Гербера оптимальны для обустройства чердачных крыш – вместо тяжелого длинного бруса можно применить и доски, и короткие брусья. Прогон опирают на стойки, а стойки – на деревянные или кирпичные лежни. Чем больше стоек, тем меньше может быть сечение прогона, а сечение стоек обычно достаточно 100*100 мм; невысокие стойки имеют почти нулевую гибкость.
Для того, чтобы нарастить балку или стропильную ногу, применяются парные соединители Гербера. Эти элементы можно применять также в узлах, в которых нет кручения и сдвига, и не действуют изгибающие моменты.
Усиление прогона
Усилить коньковый прогон можно и простыми способами: установить боковые добавочные прогоны. Это горизонтальные балочки в среднем по высоте уровне стропилин – эти балки принимают на себя часть изгибающий усилий и уменьшают распор стропил, тем самым способствуя выравниванию давления на основной прогон.