Не так давно я написал, что если выполнить горизонтальный упор в карнизном узле опирания стропильной ноги, то возникнет т.н. распор - горизонтальное усилие, которое стропила передают на стены.
На первый взгляд все понятно - распор стремится опрокинуть наружу участок кладки над чердачным перекрытием (а если нет надежной анкеровки между стеной и чердачным перекрытием, то и всю стену), поэтому даже довольно опытные конструкторы, решив применить распорные стропила, ограничиваются расчетной проверкой на опрокидывание: строят уравнения равновесия относительно нижней наружной грани рассматриваемого участка стены и рассматривают возможность поворота вокруг этой грани, сравнивая опрокидывающий момент, создаваемый распором, с удерживающим, создаваемым вертикальной нагрузкой от стропил и собственным весом кладки.
Но на самом деле расчет на опрокидывание носит условный характер, и даже с большими коэффициентами запаса он не свидетельствует о реальной надежности, так как незначительные несовершенства вроде неточности разбивки, глубокой пустошовки и т.д. могут легко перевести кладку в неработоспособное или ограниченно работоспособное состояние.
Для гарантии надежности на весь период эксплуатации вместо расчета на опрокидывание следует пользоваться стандартным расчетом каменной кладки на т.н. внецентренное сжатие. Вертикальные нагрузки, включающие в себя собственный вес кладки и полную нагрузку от стропил (в т.ч. снег), суммируются в одну, а действие горизонтальной нагрузки (т.е. распора) учитывается эксцентриситетом - расстоянием между центром тяжести кладки и условной точкой приложения суммарной вертикальной силы. Как видно, сам распор вроде как не сжимает кладку, однако действует на нее с неким рычагом, приподнимая один край, и прижимая другой. И эксцентриситет суммарной силы - это тоже рычаг, эквивалентный распорному.
Наличие эксцентриситета уменьшает площадь сечения, сопротивляющегося сжатию. Но это не так критично, поскольку нагрузка от деревянных стропил малоэтажного дома даже в аномально снежную зиму вряд ли будет достаточна, чтобы и при большом эксцентриситете и, соответственно, малой рабочей площади сечения раздавить кладку - скорее, стропила раньше развалятся. Однако, нормы для "генетически близких" конструкций - карнизов и парапетов - в любом случае требуют ограничения величины эксцентриситета в размере примерно трети толщины кладки - очевидно, чтобы гарантированно избежать влияния дефектов, описанных выше:
9.69 Парапеты следует рассчитывать в нижнем сечении на внецентренное сжатие при действии нагрузок от собственного веса и расчетной ветровой нагрузки, принимаемой с аэродинамическим коэффициентом 1,4. При отсутствии анкеров эксцентриситеты более 0,7у не допускаются.
(y - в случае с прямоугольной кладкой равна половине толщины)
И экстраполируя эти положения на наш случай, можно прийти к выводу, что фактически проверка работоспособности кладки под распорными стропилами должна сводиться к ограничению эксцентриситета. То есть важна даже не абсолютная величина распора, а его отношение с суммарными вертикальными нагрузками и высота приложения относительно нижележащего перекрытия. В каждом случае (высота и масса кладки, тип и габариты стропильной системы и т.п.) это соотношение будет, естественно разным, но превысить допустимые значения эксцентриситета можно вполне с типичными параметрами.
Если же все-таки считать, что кладка под мауэрлатом - не совсем парапет, и тем самым допустить возможность превышения эксцентриситетом величины 1/3 толщины кладки, то в этом случае требуется проверка кладки на т.н. "раскрытие швов", где единственной прочностной характеристикой становится расчётное сопротивление раствора растяжению (т.е. почти никакое), поэтому проверка на раскрытие швов часто дает неудовлетворительные результаты.
Позже я расскажу об еще одной требуемой расчетной проверке, а также попробую с чуть большей конкретикой рассказать какие факторы делают не оптимальным соотношение распора и вертикальной силы и, соответственно, - отрицательно влияют на надежность.
Но самое главное - заявляемые преимущества распорных стропил, про более высокую устойчивость стропильной системы, мизерны по отношению к риску, который они несут.