Viilkatused on traditsiooniliselt – ja on ka tänapäeval – enamasti puidust fermkonstruktsioonid, mida saab ehitada väga erineva kujuga ja erineva kaldega. Katuse kuju ja kalle on nii funktsionaalsed kui ka esteetilised kaalutlused. Peamine eesmärk on loomulikult täita kõige elementaarsemaid nõudeid katustele antud kliimatingimustes: kaitsta hoonet ülalt erinevate ilmastikunähtuste eest, eelkõige mitmesuguste sademete, tuule, külma ja kuumuse eest, ning samal ajal eraldada sisemised ruumid ladustamiseks, elamiseks ja muude funktsioonide jaoks, sarnaselt seintele. Katuseferm ise on kaldkatuse kandev konstruktsiooniosa, mis kannab katuse raskust ja annab selle edasi allpool olevatele konstruktsioonidele.
Kõige sagedamini kasutatavad katusevormid on järgmised:
-
Viilkatus
-
Paviljonkatus või püramiidkatus, nende erivormid on kuppel- ja koonuskatus
-
Ühe lahendiline katus (shed roof)
-
Kelpkatus
-
Poolkelpkatus
-
Mansardkatus
-
Hollandi viilkatus
Lähtudes kaldenurgast eristatakse madala ja suure kaldega katuseid. Selles filmis tutvustame kõige tavalisemaid traditsioonilisi ja tänapäeval kasutatavaid (üleminekuaja) puidust katusefermide konstruktsioone:
1. Siduskatus
Siduskatus on lihtne lahendus, mida saab kasutada 5–7 meetrise silde puhul. Traditsioonilises lahenduses on sarikapaarid ühendatud tõmbvööga (siduspuuga), mis toetub seinte taladele ühe sälguga ühenduse kaudu. Tõmbvööd moodustavad ühtlasi põranda konstruktsioonisüsteemi, luues seega katusefermi, mis on põrandaga integreeritud. Sarikate otstesse paigaldati sageli räästapikendused (sprocketed eaves). Räästapikendused ja sarikaotsad ühendati tavaliselt tõmbvöödega tapitud süvistatud ühendustega, samas kui sarikad kinnitati ülaosas avatud tapp-liite abil. Kogu konstruktsioon jäigastati pikisuunas tuuletõmbepostidega (windbraces), mis ühendavad 3–4 sarikat.
Tänapäevases ehituses monteeritakse siduskatus valmis põranda peale. Sarikad, mis on paigutatud 90–100 cm vahedega, kinnitatakse lihtsalt seinaplatvormile (wall plate) sälguga ühenduse (birdsmouth joint) abil, mis on põrandaga ühendatud ankripoltide kaudu. Sarikad ühendatakse üksteisega ülaosas otsliitega (butt joint) ning toetuvad harjapuu peale sälguga ühenduse abil. Sarikapaari siduspuud (rafter ties) ühendavad ülemised sarikaotsad ühe sälguga ühenduse kaudu, tagades täieliku toe harjapuule.
2. Siduspuuga katus
Siduspuuga katus sobib kuni ligikaudu 10 meetrise silde puhul. Sel juhul paigaldatakse sarikapaaride vahele horisontaalne survevarras, mida nimetatakse siduspuuks (collar beam), mis toimib vahetoena, et vältida sarikate läbivajumist. Selle soovitatav maksimaalne pikkus on 4 meetrit. Tüüpiline traditsiooniline ühendus oli kas tapitud süvistatud ühendus (sailed mortised housing joint) või pääsliide (dovetail lap joint). Nende lahenduste peamine puudus on see, et need nõrgestavad sarikaid just kõige suurema paindepinge kohas. Muus osas on katuseferm identne suletud siduskatusel näidatuga.
Tänapäevases ehituses kinnitatakse siduspuude ja sarikate ühendused klotside ja metallrihmadega, mis fikseeritakse kohtadesse ankrupoltidega. Sel juhul on ülejäänud ühendused identsed tõestatud lahendustega, mida kasutatakse suletud siduskatusel.
3. Sarikate vahetoega katusefermid
Paljudes katusefermide tüüpides on sarikad toetatud ka vahepunktides. Kõige tavalisem meetod selleks on roovide (purlins) kasutamine, mis kannavad koormuse postidele või kaldtugedele, mis asuvad põhifermides. Sellisel viisil ehitatud katusekonstruktsioone nimetatakse ühiselt roovidega katusefermid (purlin roof trusses).
Kõige sagedamini kasutatav roovidega katusefermi tüüp on kahekordse rooviga katus, mida kasutatakse tavaliselt 10–12 meetrise silde puhul. Traditsioonilises lahenduses toetuvad roovid postidele, mis on paigutatud tõmbvöödele ja mida külgsuunas toetavad kaldtoed. Lisaks postidele aitavad roovide asendit stabiliseerida sarikasidemed, mis ühendavad sarikaid. Postide ja roovide ühendust tugevdatakse põlvetugedega.
Tüüpilised ühenduste tüübid on järgmised:
-
Sarikasidemed ja siduspuud ühendatakse sarikatega pääsliite (dovetail lap joint) abil, mida tugevdatakse ankrupoltidega.
-
Sarikasidemete ühendus postidega ja rooviga tehakse lihtsa sälguga; ühendus harjapuu ja siduspuude vahel on samuti lihtne sälk.
-
Kaldtoed ühendatakse nii postide kui ka tõmbevöödega tapitud süvistatud ühenduse (mortised housing joint) abil.
-
Postid ühendatakse tõmbevööde ja roovidega sirgete tappidega (straight tenons).
-
Põlvetoed ühendatakse postide ja rooviga süvistatud tappidega (mortised housing tenons).
-
Lõpuks toetuvad sarikad roovidele lihtsa sälguga ühenduse (birdsmouth joint) abil.
Kaasaegses katusefermide ehituses toetuvad nii postid kui ka kaldtoed postiplaadile (post plate). Tisleritööd on mõnevõrra lihtsustatud; näiteks sarikasidemete otsi ei lõigata enam pääsliite kujuga.
Kolmekordse rooviga katus (triple purlin roof) on täiustatud versioon kahekordsest rooviga katusest, kus harjapuu on samuti toetatud postiga. See on külgsuunas jäigastatud kaldtugedega, mis järgivad alumiste tugede joondust, ning kinnitatud sarikasidemete külge ankrupoltidega. Põlvetoed ühendavad harjapuu ja kolmanda (keskmise) posti. See lahendus pakub sobivat varianti 11–13 meetrise silde puhul.
Huvitav variatsioon kahekordsest ja kolmekordsest rooviga katusest on traditsiooniline mansardkatus, mis võimaldab paremat pööninguruumi kasutamist. Mansardlahendus viitab kelpkatusele katkise pinnaga, kus roovi all olev osa on palju järsema kaldega, samas kui roovi kohal olev osa on laugema kaldega.
4. Riputatud fermid
Riputatud fermides kasutatakse pingestatud talasid ja riputusposte horisontaalselt paigutatud tõmbvööde toetamiseks. Seda lahendust rakendati tavaliselt minevikus, kui ei olnud võimalik pakkuda tuge sammastega.
Kuninga postiga fermi (king post truss), mida kasutatakse tavaliselt kuni 8-meetrise silde puhul, puhul paigaldatakse riputuspostid põhifermidesse, tõmbvööde ja harjapuu vahele. Ülaosas riputatakse post ankrupoldiga siduspuude paari vahele, mis ühendavad sarikaid pääsliite (dovetail lap joint) abil. Allosas kinnitame tõmbvööd talakanduritega (joist hangers), mis on poltidega riputuspostide külge kinnitatud.
Riputussüsteemi täiendavad kaldtoed, mis toimivad survevarrastena ja ühendatakse riputuspostidega kahekordse sälguga süvistatud ühenduste (double-notched housing joints) abil, mida tugevdatakse metallrihmadega. Kaldtoed kannavad koormuse tõmbevöödele tugede lähedal, millega nad on samuti ühendatud kahekordse sälguga süvistatud ühenduste abil. Lisaks ülaplaadile ja harjapuule jäigastatakse kogu konstruktsioon pikisuunas põhitalaga (principal joist), mis ühendatakse tõmbevöödega põhifermis ühe sälguga.
Kuninga postiga fermide variatsioon – kuninganna postiga fermid (Queen Post Trusses): Kuninganna postiga fermides ripuvad riputuspostid roovide küljes, mis on paigutatud sarikasidemete peale, riputades seega tõmbevöö kahest punktist. Riputussüsteemi täiendavad pingetalad, mis toimivad horisontaalsete survevarrastena, ühendades kaldtugede ülemised liitekohad. Pingetalade ja riputuspostide ühendus tehakse õlatapiga (shouldered tenon joint), samas kui kaldtoed ühendatakse tõmbvööde ja riputuspostidega kahekordse sälguga süvistatud ühenduste (double-notched housing joints) abil. Lisaks postide kahekordistamisele kahekordistatakse ka põhitalad (principal joists) ning roovide ühendused jäigastatakse põlvetugedega (knee braces) põhifermides.