Мауэрлат изготавливают из досок 50×150 или бруса 100×150 (150×150) мм. Его назначение принять нагрузку от веса крыши, равномерно распределить ее и передать на стены. Для вентилирования подкрышного пространства и профилактики загнивания стропил и мауэрлата, а также для осмотра и возможного ремонта, верх мауэрлата устанавливают на стены на высоте не менее 300 мм и не более 500 мм от перекрытия.
Сначала приведем две цитаты. В. Е. Шишкин в своем знаменитом учебнике «Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс», по которому училось не оно поколение строителей, пишет: «Наслонные стропила при правильном их конструировании и устройстве — безраспорная конструкция. Чтобы стропила не вызывали появления распора, Надо опорные плоскости врубок в местах опирания стропильных ног на мауэрлаты и прогоны делать горизонтальными и погашать распор, вызываемый продольными усилиями, которые возникают в стропильных ногах, устройством горизонтальных парных схваток или ригелей». А вот, что говорит Карл Мёлер в главе «Основы строительства с применением деревянных конструкций» в книге «Атлас деревянных конструкций». «Особенно важны условия на опорах, которые в статической системе принимаются за основу. Они должны соответствовать заданным возможностям исполнения. Как правило, встречаются неподвижно шарнирные и скользящие в продольном направлении опоры балок и брусьев, в то время как жесткое защемление деревянных конструкций на опорах из-за сминаемости древесины и гибкости соединений встречается очень редко. Работающая на изгиб балка, опертая двумя концами, встречается, например, в виде стропил, прогонов, нижних поясов ферм. При этом одна опора бывает закрепленной, но свободно вращающейся, другая свободно вращающейся и подвижной в направлении оси балки».
Выделим ключевые фразы из этих двух цитат: Наслонные стропила при правильном их конструировании и устройстве — безраспорная конструкция. При этом одна опора бывает закрепленной, но свободно вращающейся, другая свободно вращающейся и подвижной.
А теперь еще одна цитата Филипова Н. А. из практического пособия для проектировщиков «Примеры расчета и проектирования деревянных конструкций». «Наслонные стропила являются распорной конструкцией; опорные реакции в наслонных стропилах направлены под углом, где горизонтальная составляющая (распор) передается на мауэрлат».
Иными словами, если наслонные стропила запроектировать, а затем установить соответствующим образом, то они не будут передавать распора на мауэрлат и стены. И наоборот, их можно запроектировать и установить, так, что на стены будет передаваться распор. Оба варианта имеют свои преимущества и недостатки. В первом варианте (без распора) мауэрлат не требует жесткого закрепления на стене, но вся стропильная система при неравномерной нагрузке становится статически неустойчивой и требуются меры по ее закреплению. Во втором варианте (с передачей распора на стены) получаем стабильную устойчивую систему (до определенных нагрузок, конечно), но требующую дополнительных работ по закреплению мауэрлата.
И еще одно пояснение с цитатой из курса лекций профессора Залесского В. Г: «Стропильные ноги в наслонной системе рассчитывают, как наклонные балки, нагруженные равномерно, причем, принимая за пролет горизонтальное расстояние между опорами, наибольший изгибающий момент выражается той же самой формулой, как и для балки, лежащей горизонтально». Перефразируя слова профессора можно сказать так: наслонное стропило, установленное под углом к горизонту, рассчитывается как обычная горизонтальная балка длиной равной горизонтальной проекции стропилине. В общем, на начальном этапе сбора вертикальных нагрузок и определения схемы узлов опирания стропил не нужно зацикливаться на угол наклона скатов крыши и делать из этого разного рода умозаключения. Следует принимать нагрузки действующими на горизонтальную поверхность, а сами стропилины считать горизонтальными балками (рис. 21).
Таким образом, из всего выше сказанного получается, что мауэрлатная обвязка стены может быть установлена двумя способами: принимающим и отдающим на стены распор и не принимающим распор ввиду его отсутствия.
Условия работы мауэрлата, не принимающего и не передающего распора:
- если низ стропильных ног делается «ползунами» — по схемам с двумя степенями свободы (рис. 20.2), то верх стропильных ног обязательно выполняется по узловым схемам с одной степенью свободы (рис. 20.1) или жестким защемлением (рис. 20.3);
- если низ стропил делается по узловым схемам с одной степенью свободы (рис. 20.1), то верх обязательно выполняется с двумя степенями свободы (рис. 20.2).
Иными словами, если низ стропил опираем на мауэрлат сверху без дополнительных упоров, то верхнюю часть стропил упираем друг в друга и надежно закрепляем либо вообще делаем жесткое защемление. Если же низ стропил упираем в мауэрлат запилом или пришивной опорной планкой, то вверху стропила друг в друга не упираем, а кладем горизонтальной врубкой на прогон, рядом друг с другом и конструктивно крепим к коньковому прогону. В обоих вариантах в точках опоры стропильной ноги на прогон и мауэрлат будут только вертикальные реакции опор, а распора не будет. Доказательство найдете в лекциях профессора Залесского В. Г. Обратим особое внимание на то, что если во втором варианте низ стропил упереть в мауэрлат врубкой, а верх стропил положить на прогон рядом друг с другом, но без горизонтальной врубки, как это часто бывает, то стропило покажет в нижней части распор!
При установке мауэрлатов не передающих распор на стены их крепление к стене производится конструктивно. Скобами или гвоздями к деревянным пробкам, предварительно уложенным в стены либо проволочными скрутками (рис. 22). Обязательное условие: мауэрлат укладывается ближе к внутренней стороне стены и защищается снаружи хотя бы невысоким выступом стены. Здесь при принятой безраспорной расчетной схеме хоть и нет распора, все равно желательно подстраховаться от горизонтальной подвижки низа стропил и мауэрлата (за счет сил трения) при возникновении на крыше неравномерных нагрузок. Выступ не позволит сбросить мауэрлат со стены.
Если стропила верхними концами уперты друг в друга, а нижними упираются в мауэрлат посредством врубки зубом или нашивного опорного бруска, то мауэрлат принимает и передает на стены горизонтальный распор. Иными словами если и вверху, и внизу стропильной ноги изготовить узловые соединения с одной степенью свободы (рис. 20.1) или сделать защемленные концы (вообще без степеней свободы, рис. 20.3), то мауэрлат нуждается в закреплении к стене.
Возможны два варианта устройства мауэрлатной обвязки, принимающей распор от стропил (рис. 23):
- брусья мауэрлата связываются в единую жесткую раму по всему периметру здания. Сращивание брусьев производят косым прирубом с креплением болтами, гвоздевым боем или винтами (саморезами или глухарями), а углы рамы — скобами или пластинами. Таким образом, на стене получается жесткая рама, принимающая распор и работающая на растяжение и изгиб. Крепление такой рамы к стене производится либо скобами к антисептированным деревянным пробкам, предварительно заложенным в стену, либо анкерами. Применяться этот способ может только для небольших в плане зданий;
- в стене по всему периметру производится заливка железобетонного пояса с выпуском анкеров для крепления мауэрлата. Такой способ рекомендуется для легких стен из газосиликатных, пенобетонных и им подобных блоков. Мауэрлатные брусья, прикрепленные анкерами, распределяют вертикальную нагрузку и передают распор на нижний монолитный железобетонный пояс. Здесь на растяжение и изгиб мауэрлат работает частично, а основное напряжение принимает армированный пояс.
