Крыша лисьей норы

Крыша, прежде всего, воспринимает вертикальные нагрузки от грунта, снега и т. д. Плоская крыша (не обязательно горизонтальная) вследствие этих нагрузок работает на изгиб.

Как уже было сказано выше, изгиб — это не самый эффективный вид нагрузки, и с точки зрения экономичности конструкции в целом особое внимание должно уделяться конструкциям, поддерживающим крышу. Промежуточными опорами могут служить внутренние перегородки, балки и колонны. Если принять в качестве наиболее экономичной конструкции такую, в которой каждый элемент выполняет несколько функций, то предпочтение следует отдать внутренним перегородкам, которые не только воспринимают усилия от крыши, но и формируют интерьер здания. Изгибающие моменты, возникающие в крыше, пропорциональны приложенной нагрузке и площади пролетов, поэтому пролеты должны быть как можно меньше. Экономичность пролетов зависит от толщины засыпки, общих размеров здания и применяемых материалов.

Для сооружения крыш наиболее часто используют монолитный и сборный железобетон, а также древесину тяжелых пород.

Сборные балки Т-образного сечения (тавровые), широко применяемые в обычном строительстве, непригодны для строительства заглубленных зданий из-за того, что их полки слишком тонки для восприятия больших нагрузок от земляной засыпки. Сборные панели обычно укладывают в одном направлении — только поперек крыши. При толщине засыпки 45—60 см 9-метровые пролеты уже неэкономичны. Максимальный оптимальный пролет, очевидно, будет 7,6 м. Когда требуется рассчитать восприятие конструкциями момента, плиты перекрытий с целью их усиления следует выполнять без пустот.

Рис. 4.13. Покрытие, воспринимающее усилия в двух направлениях (диафрагмовые усилия): 1 — боковые нагрузки от грунта; 2 — крыша работает как сжимаемый элемент; 3— крыша работает как диафрагма; 4 — реакция в боковых стенах; 5 — нагрузка от грунта на открытую стену отсутствует

Возможно устройство пролетов с использованием монолитного железобетона и в двух, направлениях, что позволяет уменьшить толщину бетона. Однако такое решение возможно при условии, если расположение опор в плане близко к квадрату. Если же длина крыши в 2 раза превышает ее ширину, то такое решение почти невозможно. Размер экономичного пролета для монолитного железобетона меньше, чем для сборного. При толщине засыпки 45—60 см пролет должен быть меньше 6 м, но предпочтительнее 4,5. Применение плит, уложенных по балкам, допускает устройство больших пролетов, чем обычное перекрытие из плоских плит. Однако конструкция будет выше.

Крыши из тяжелой древесины также должны иметь пролеты одного направления с таким расположением плиг, которое позволяет им воспринимать вместе с балками боковые нагрузки. Экономичность пролета зависит от размеров балок, но, вообще говоря, она должна быть аналогичной для монолитного железобетона.

При устройстве плоских крыш следует учитывать, что под воздействием нагрузок они способны прогибаться, создавая условия для накопления в прогибе воды, а это, в свою очередь, приводит к увеличению нагрузки на конструкции. В этом случае критическим параметром будет величина прогиба, при больших значениях которой нагрузки на крышу, за счет скопившейся воды, могут быть весьма значительными.

Наибольшая опасность образования прогиба характерна для крыш с большими пролетами и малыми нагрузками. Для заглубленных крыш возможность столь критической ситуации маловероятна, потому что они рассчитаны на воздействие значительных нагрузок. Тем не менее любая крыша должна иметь прогиб вверх, который компенсировал бы прогиб вниз под действием собственного веса и веса грунта. Такое решение позволяет избежать устройства дополнительной гидроизоляции, необходимой при опасности накопления воды на крыше.

Кроме того, крыша должна быть рассчитана не на вес сухого грунта, а на вес грунта в водонасыщенном состоянии. Отделка потолков должна производиться после засыпки здания, потому что деформации, возникающие при прогибе конструкций, приведут к образованию трещин в отделке.

Еще одна функция крыши заключается в обеспечении устойчивости стен, находящихся под воздействием боковой нагрузки. В этом случае в покрытии возникают изгибающие усилия, действующие в двух направлениях, которые необходимо учитывать при проектировании. В расчет покрытия из сборного или монолитного железобетона это не вносит осложнений. Для покрытия из твердой древесины усилия, действующие в двух направлениях, и сжимающие усилия, перпендикулярные балкам, трудно учесть совместно при больших боковых нагрузках.