Она почти удваивает полезную площадь дома и активно используется в теплое время года. Основой мансарды является каркас, состоящий из ферм.
Общее описание, установка фермы
Каждая ферма в данном проекте имеет две боковые стойки высотой 2,5 м и одну срединную, потолочную балку длиной 6 м, верхнюю стропильную секцию из пары 4-метровых ног и нижние стропила. Фермы ставятся на потолочные балки сруба. Их количество зависит от длины продольных стен. В нашем случае 7 ферм. Дом с мансардой накрывается четырехскатной (ломаной) крышей.
Обычно ферма ставится в такой последовательности. На потолочных балках крепят стойки, их венчают потолочными балками мансарды и затем устраивают стропила, соединяя вершники в коньке. Эта операция довольно сложная, особенное если ее выполнять в одиночку. Можно прибегнуть к более простому способу.
Ферма без нижних стропил и постоянного крепежа верхней стропильной секции (2 и 6) монтируется на срубе в горизонтальном положении. После этого воротом или лебедкой она в готовом виде ставится на предназначенное место. На ее сборку, оснастку временным креплением и установку уходит не больше 3 ч. Сш подъем продолжается 20-30 мин. Фермы образуют каркас мансарды с крышей. Все рабочие детали конструкции не должны быть излишне массивными. Тогда общий вес фермы не превысит 100 кг.
Для установки фермы, кроме ворота (лебедки), необходима мачта с грузоподъемным блоком (2) на вершнике. Она ставится вплотную к одной из фронтонных стен дома но линии конька. Блок крепится на 10-15 см ниже конька фермы. Мачта удерживается двумя боковыми и одной продольной растяжками. Они и блок (2) со вставленным в него тяговым тросиком привязываются к мачте до ее установки в рабочее положение.
Благодаря мачтовому блоку нагрузка на ворот при подъеме фермы значительно уменьшается и по мере приближения к вертикальной позиции быстро падает, стремясь к нулю. Это облегчает установку фермы и позволяет использовать в качестве мачты подтоварник небольшого диаметра. В вершнике он может составлять 6-7 см. Мачта заглубляется в грунт на 20-25 см и скобами крепится к срубу. Следует проследить, чтобы блок (2) не имеет излишнего зазора между диском и лапками серьги, иначе тросик может войти в него и заклиниться. Для установки мачты в вертикальное положение можно использовать ворот или лебедку.
Как осуществляется подъем фермы? После ее монтажа под опорные концы стоек подкладывается своего рода ось из подтоварника диаметром 12-14 см, к которой они прочно привязываются. По краям ось удерживается петлями двух тросиков, прикрепленных под острым углом к половой балке. Во время подъема фермы тросики позволяют ей совершать вращательное движение и вместе с тем удерживают ее в заданном положении. Тяговый тросик ворота (лебедки) крепят за середину потолочной балки, накладывая его сверху.
Рассмотрим устройство фермы и технику изготовления ее элементов.
Стойки
Обычно их делают из кругляка диаметром 10-12 см или бруса сечением 10x10 см. Длина определяется высотой потолка мансарды с учетом верхних и нижних шипов. Нижними стойка соединяется с потолочной балкой сруба, а верхними — с потолочной балкой фермы. Заготовки отпиливаются с небольшим запасом.
Стойки не требуют значительной обработки. С кругляка, если он сухой, снимается кора и счищаются разного рода выпуклости. В обязательном порядке делается протеска под внутреннюю стену (шириной 2,5-3 см). Если с целью утепления планируется устройство внешней стены, то протесывают ленту и под нее. Но эту работу целесообразно отложить на потом, чтобы не отвлекаться от основной задачи — устройства каркаса.
К внешней боковине вершника будут примыкать опорные подошвы нижних стропил. Поэтому здесь под нее протесывается площадка 2 высотой 15-20 см. Толщина головки от площадки до внутренней протески должна быть одинаковой на всех стойках. По диаметру стойки могут отличаться, но удобнее работать при небольшом разбросе.
На каждой стойке выпиливается по два шипа — на пятке и в головке для соединения с потолочными балками сруба и фермы. Устройство обоих шипов практичнее начинать от внутренней протески. Тогда стойки естественным образом выстраиваются в плоскости внутренней стены.
Верхние и нижние шипы, а также гнезда под них выделываются по одному шаблону. Минимальное сечение шипа — 2x2,5 см. Длина шипов может быть такой же. В торцевой части потолочной балки фермы, как видно на рисунке, помимо гнезда под стойки, сверху выдалбливается гнездо для стропильного шипа. Излишнее увеличение габаритов гнезд ослабит торцевую часть балки.
Выделывание шипа начинается с разметки. Эту и прочие операции удобнее выполнять на козлах. От середины внутренней протески на торце проводится вертикаль, которая делит его пополам. С ней совмещается осевая линия второго шаблона, после чего очерчивается контур шипа. При этом передняя часть контура должна совпадать с плоскостью внутренней протески. Шип нужной длины первоначально предстоит опилить до его стенок. Очень важно, чтобы плоскость пропила располагалась перпендикулярно оси стойки, иначе опорная ее пята будет неплотно прилегать к сопрягаемой поверхности.
Как ранее уже предлагалось, для повышения точности разметки используют шнур, который кольцом обматывается вокруг стойки по линии пропила. Это кольцо служит линейкой, по которой пропил прочерчивается. Вместо шнура можно воспользоваться так называемым банковским резиновым кольцом.
Пропил обычно выполняют ножовкой, немного не доводя ее до стенок шипа. Отрезанную часть осторожно скалывают лезвием топора, им же зачищают боковые стенки. Для доводки применяют стамески. При этом карандашный контур шипа не уходит заподлицо, иначе сечение контура уменьшится. Верхние грани, повторюсь, слегка закругляются — для облегчения входа в гнездо. На рисунке представлена стойка с нижним шипом. Вершник будет выглядеть так же.
Готовность шипа контролируется шаблоном, который с небольшим натягом продвигается до упора в заплечики. Если между стенками и шаблоном просматривается зазор и шаблон ерзает, шип лучше выпилить заново. Поэтому стойки и отпиливают с запасом. Можно, правда, под такой нестандартный шип выдолбить гнездо с индивидуальными размерами. Но это нарушает конвейерный метод работы.
Стойки ставят на потолочные балки сруба в 40-50 см от продольных стен дома. С помощью шнура (струны) на балках отмечаются линии стен мансарды. От них в сторону стен дома протесываются опорные площадки для стоек. Все площадки располагаются в одной горизонтальной плоскости. Это обязательное условие. Когда на них поставят фермы, подготовленные по одному шаблону, благодаря реализации указанного требования коньки ферм как бы сами собой выстроятся в одну линию. В противном случае линия конька окажется ломаной, а это недопустимо.
Опорная площадка необязательно должна соответствовать поперечному сечению подошвы стойки, то есть потолочную балку сруба не нужно сильно стесывать для устройства площадки. Несущая способность стойки будет достаточной, даже если боковины частично лишены опоры. Длина площадки зависит от размеров подошвы.
Уже говорилось, что гнезда на площадках размечаются по тому же шаблону, что и шипы. Руководящим ориентиром при их разметке является осевая линия потолочной балки сруба. Совмещая с ней ось шаблона, фиксируют контур гнезда. Начинается оно, как отмечалось, от внутренней линии стены мансарды.
Напомню, выдалбливают гнезда стамеской. Сначала прорубается очертание гнезда на глубину 2-3 мм. Лезвие при этом ставится скошенной частью внутрь выемки, чтобы не сминать края стенок. Вырубка гнезда ведется от центра к периферии путем выкалывания щепы. Глубина выемки на несколько миллиметров превышает высоту шипа. Ее готовность проверяется шаблоном. Гнезда под шипы на потолочных балках фермы вырубаются аналогичным образом.
Потолочная балка и верхние стропила
Длина балки определяется шириной мансарды. Балка не несет значительной нагрузки, тем не менее при пролете более 3 м она может провисать. Поэтому под длинные балки посередине ставится дополнительный ряд стоек. Диаметр балки допустим в пределах 12 см в комлевой части.
Балки протесываются под потолок и чердачный настил. Чтобы не ослаблять их, ширину протесок можно ограничить 2-2,5 см. Расстояние между протесками выдерживается одинаковым, то есть толщина балки не меняется.
На спинке балки на нужную длину от торца вырубаются неглубокие опорные площадки под подошвы стропил. Они, как и на балках сруба, должны размещаться в одной горизонтальной плоскости, поэтому толщина торцевой (опорной) части всех балок одинаковая. Основания стропильных ног из кругляка можно подтесать с боков, уменьшив тем самым вес. На спинке посередине балки ножовкой делается неглубокий пропил (2-3 мм). На него ориентируют конек при разметке гнезд для соединения стропил в вершниках. Под пропилом вырубается гнездо для шипов средней стойки, если таковые планируются.
На потолочной протеске, по аналогии с балками сруба, отмечаются линии продольных стен мансарды. От каждой из них до торца устраивается опорная площадка под головки стоек. На этих площадках от линии стены по оси выдалбливаются гнезда под шипы стоек.
Стропильную секцию образуют две ноги, соединенные в коньке. Благодаря подкосам (2) и ригелю (6) секция характеризуется высокой жесткостью. Для изготовления стропильных ног можно использовать кругляк диаметром 9-10 см в основании или брус сечением 5x10 см. Длина ноги зависит от высоты конька. Чем он выше, тем круче окажутся скаты крыши.
Вместе с нижними стропилами верхние должны образовать наиболее привлекательные очертания фасадной части дома. Поэтому выбор контурного рисунка в значительной степени зависит от эстетических предпочтений строителя. Контур сперва вычерчивают на бумаге, а затем проверяют в натуре с помощью шеста и длинного шнура. Серединой шнур привязывается к вершинке шеста, которую поднимают до уровня планируемого конька. После этого шест прикрепляется к срубу. Шнур проводится через головки стоек к консолям потолочных балок сруба, имитируя наклон нижних стропил. Манипулируя шестом, меняют высоту конька и фасадный облик дома. Когда найден нужный вариант, фиксируют длину верхних и нижних стропил.
Для устройства секций заготовки стропильных ног отпиливают одинаковыми по длине, но с небольшим запасом. Нога соединяется с потолочной балкой посредством гнезда на последней и шипа на подошве ноги. В коньке они соединяются в замок, который стягивается небольшим болтом. Спинки стропил из кругляка подстрагиваются под дощатый настил (обрешетку).
Для разметки секции ее укладывают основаниями ног вплотную к опорным площадкам балки, лежащей на боку. Внешний угол (5) опорного конца обеих ног на 5-7 мм выводят за торцы балки. Вершники над серединой балки перекрещиваются на принятой высоте конька с прибавлением расстояния от опорной площадки (1) до линии основания шипа, или подошвы (4). На такую величину конек осядет после выпиливания подошв с шипами. В этом положении вершники связываются бечевой.
Проверив правильность положения секции, начинают разметку опорного основания ноги. Параллельно опорным платформам балки проводятся линии отпила нижнего угла ноги (3) и подошвы (4). Также отмечается граница сопряжения вершников в коньке. После этого секция разбирается для обработки. Угол ноги (1) отрезается полностью. Вдоль образовавшейся площадки проводится осевая линия. Она делит площадку пополам, становясь продольной осью шипа. Его контуры прочерчиваются по заранее вырезанному шаблону. Габариты шипа достаточны в пределах 4 см длины и 2 см ширины при высоте 2 см. Увеличивать его размеры нет необходимости, поскольку в рабочем положении стропила дополнительно крепятся к балке гвоздем.
Так как первые стропильные ноги станут эталоном, надо выбрать оптимальное место для шипа на подошве с тем, чтобы его можно было воспроизводить в данных координатах на всех остальных. Шип следует разместить по возможности дальше от торца балки, что предупредит ослабление соединительного узла.
Шип опиливается и зачищаемся по описанной ранее схеме. Его соответствие заданным размерам проверяется шаблоном. На рисунке представлена готовая подошва с шипом. Завершив обработку ног, секцию укладывают в прежнюю позицию около балки для разметки гнезд на опорных площадках. Надо проследить, чтобы носик подошвы (3) выходил за торцы балки на принятую величину (скажем, 7 мм). Вершники скрещиваются согласно меткам и стягиваются бечевой. Если стропила делаются из кругляка, сопрягающиеся поверхности вершников надо предварительно прострогать — для улучшения прилегания в замке.
Убедившись в правильности расположения стропильной секции, на осевой линии каждой опорной площадки отмечают переднюю и заднюю границы шипа. Затем балку переворачивают вверх спинкой, размечают по шаблону и выдалбливают гнезда. Балку снова укладывают набок, чтобы соединить с секцией. Если все действия по устройству соединительных узлов выполнялись достаточно педантично, секция сядет на свое место при легком постукивании молотком по стропилам против шипов.
Шипы должны до конца погрузиться в гнезда, обеспечив тем самым плотное смыкание подошв с опорными площадками. В случае неполного сопряжения надо внимательно осмотреть соединительные узлы и, обнаружив причины, сделать необходимые пометки, чтобы затем устранить помехи. Правильно сработанная и установленная секция расположится в одной плоскости со стойками.
После окончательной подгонки секции размечается коньковый замок. Концы вершника, выступающие за рабочие поверхности, срезаются. На рисунке видно, что глубина соединительного гнезда равна половине толщины вершника. В центре щечек замка просверливается отверстие под крепежный болт. Носики подошв срезаются. К образовавшемуся торцу примкнет подошва нижнего стропила, что упрочнит положение секции.
Сопряженная с балкой секция, как и ферма в целом, будет выполнять роль шаблона при изготовлении повторяемых конструкций. Отклонения допустимы для внутренних очертаний секции. А для стоек, наоборот, эталонными являются именно внутренние протески. Рабочие контуры новых ферм должны быть тождественны этому шаблону. По данному показателю каждая из них должна быть копией эталонного образца.
Заготовка ферм
Поскольку предстоит тиражирование ферм, следует снять с эталона руководящие размеры, необходимые для устройства соединительных узлов на изготовляемых деталях.
Для потолочной балки таковыми прежде всего являются расстояния от торцов до ближней (передней) стенки верхних и нижних гнезд. Ориентируясь на эти границы и используя шаблоны, по оси балки обозначают их контуры. К ним, кроме того, относятся высота торцов между верхними и нижними опорными площадками и высота буртиков от них до протесок.
У стропильной ноги руководящими будут угол между опорной подошвой и рабочей спинкой, а также расстояние между отрезанным носиком подошвы и передней стенкой шипа. В качестве шаблона для переноса угла удобно использовать небольшую узкую доску с профилем подошвы. Для разметки подошвы шаблон и заготовка укладываются рядом на твердую основу, что упрощает работу. Эти данные можно зафиксировать прямо на деталях эталона.
Возможны два варианта формирования каркаса мансарды.
Первый вариант: после изготовления ферма разбирается, поднимается на сруб, монтируется и ставится на свое место. Но такое решение имеет серьезный недостаток. Слабое место фермы — стропильная секция. Ее конек возвышается над потолочной балкой на 2 м с лишним. Обладая определенной парусностью, секция при ветре может чуть заметно покачиваться и тем самым расшатывать соединительные узлы. Это ослабляет каркас, особенно верхнюю часть. Подготовка элементов каркаса и его установка займут немало времени. Нет гарантии, что в этот период сохранится хорошая погода и не задуют мощные ветры, в том числе грозового характера.
Вышеприведенные соображения побуждают принять другую схему работы: сначала заготовить детали всех ферм, а потом одну за другой в хорошем темпе смонтировать на доме и поставить на свои места, после этого скрепить каркас сперва временной, а затем постоянной обрешеткой. Привлекательная сторона этого решения еще и в том, что при поточном выполнении одних и тех же операций изготовление деталей будет подвигаться быстрей.
Чтобы избежать путаницы во время разборки и монтажа ферм, многочисленные детали придется маркировать и раскладывать по видам: левые стойки в одной группе, правые — в другой. Так же складываются стропила и балки. Маркировка делается по простой схеме: например, «2Л» означает «вторая ферма, левая сторона».
Часть деталей можно сразу разместить на срубе, скажем на консолях потолочных балок, где они не будут мешать при сборке и подъеме ферм.
Предстоящая работа не вызовет особых трудностей, так как уже накоплен некоторый опыт и существует образец. Придется подготовить не так уж много копий. Это похоже на заводское производство многоэлементных изделий, например автомобилей, которые собираются из стандартных, заранее приготовленных деталей. . -
Стандартные детали удобнее выделывать, если рядом со срубом устроить рабочую площадку. На ней нужно иметь козлы для пиления и пару обрезков толстого бревна полуметровой высоты, которые пригодятся при выделке шипов и гнезд.
Рядом с этой площадкой прямо на земле следует организовать своего рода стол для монтажа и проверки соответствия новых ферм эталонному образцу. Он состоит из 5 тонких стволов, можно жердей (заштрихованы), уложенных в одной горизонтальной плоскости. На столе монтируется первая ферма, то есть образец. Все последующие собираются прямо на этом шаблоне.
Устройство новых ферм начинается с заготовки стоек. Их длину практичнее отмерять не рулеткой, а легким шестом, тоже своего рода шаблоном. Так будет и быстрее, и точнее. К вершнику шеста крепится металлическая пластина, краем которой цепляются за торец отрезаемой стойки. Линия реза намечается ножовкой на глубину 4-5 мм. Это гарантирует точность отпила, так как зубья пилы вставляются прямо в оставленный след.
С помощью подобных измерительных приборов можно отпиливать потолочные балки и стропила.
Стойки, балка и стропильная секция каждой фермы обрабатываются по уже описанной схеме с использованием привычных шаблонов.
Когда подготовлены шипы и гнезда для них, стойки присоединяются к балке и полученная конструкция укладывается на эталонную ферму. Стропильная секция еще без конькового узла также сопрягается с балкой, после чего проверяется совпадение рабочих поверхностей (спинок) новой секции и стоек с образцом. Положительные результаты стопроцентно обеспечены при точной разметке и обработке соединительных элементов.
Если все же отклонения обнаружатся, нет причин отчаиваться. Отступления от шаблона выразятся не сантиметровыми величинами, а миллиметрами или их долями. Когда спинки стропил выходят за габариты, их можно подтесать или подстрогать. При противоположном результате вершинки ног можно слегка развести. В этой ситуации возможен и другой вариант.
С передней стенки шипа подошвы скалывается пластинка нужной толщины. Ею удобно закрыть просвет, возникший в гнезде за шипом. При очень грубой ошибке нужно заменить бракованную ногу вновь изготовленной и впредь быть более внимательным при разметке и обработке.
Когда достигнуто совмещение новой секции с эталонной, наступает время разметки замка в коньке. Скрепление щек замка болтом завершает изготовление второй фермы. Все последующие устраиваются аналогичным образом.
