Крыша вальмовая четырехскатная: Вальмовая четырехскатная крыша своими руками

Особенностью шатровой крыши является то, что у нее есть коньковый узел, а конька, как составного элемента крыши, она не имеет. Коньковый узел представляет собой место, где соединяются все четыре ската. Четырехскатная крыша для беседки очень часто имеет шатровый тип кровли. Стропильная система такой крыши для жилого дома образована системой накосных стропил и нарожниками.

Если в ранее разрабатываемом проекте учитывалась возможность установки центральной стойки, тогда проектирование и монтаж крыши можно осуществлять по принципу наслонных стропил. Если же в проекте этого задумано не было, то можно сооружать крышу при помощи системы висячих стропил.

Перед тем, как начинать монтаж такой крыши, необходимо проверить, все ли хорошо с правильностью размеров стен. Например, если стены вдруг окажутся разной высоты, то в таком случае сделать крышу шатрового типа будет попросту невозможно.

Чтобы понять, все ли в порядке со стенами, необходимо измерить их диагонали. В случае если они не равны, необходимо будет прибегать к некоторым хитростям, чтобы  «выровнять» стены.

В этом случае при укладке мауэрлата нужно постараться уложить его так, чтобы углы со стенами казались прямыми. Конечно, для этого потребуется изрядно потрудиться, но без выпрямления стен невозможно будет добиться сведения всех элементов крыши в одну точку. А это очень важно, ведь если «завалить» хотя бы один скат, то нагрузка будет распределяться неравномерно, что может привести к будущему обрушению крыши.

Установка стропильной системы, начинается с того момента, когда с разных сторон, парами устанавливают накосные стропила. Диагональные стропила всей конструкции такого типа обязательно должны держать упор на мауэрлате, при этом должны быть использованы шпренгели.

На самом последнем шаге закрепляются нарожники. Крепление нарожников из досок выполняется прямо к накосным стропилам с использованием брусков.

В данной статье были рассмотрены разные типы четырехскатных крыш. Все они имеют примерно одинаковые принципы постройки. Но в отдельных случаях, как, например, при возведении шатровой крыши имеется ряд особенностей, которые присущи исключительно этому типу кровли. Чтобы увидеть, как выглядят четырехскатные крыши, нужно всего лишь в строке поиска ввести запрос: «четырехскатная крыша фото».

Но нужно помнить, что вальмовые или четырехскатные крыши, это довольно сложный тип крыши в плане монтажа и отделки, поэтому лучше всего для проектирования и строительства этого вида крыш воспользоваться помощью профессионалов, которые всегда помогут и сделают ваш дом более надежным, комфортным и приносящим покой вам и вашим близким!

90 фото постройки своими руками

Классика – конструкция с четырьмя скатами для россиян остается необычной, вызывая ассоциации с заморским укладом. Ее строят, когда хотят применить интересные архитектурные решения, добиться особенного эффекта, который воспринимается иначе, дом выгодно отличается от однообразных строений.

На фото четырехскатной крыши представлено большое разнообразие вариантов, главное – строить в соответствии со всеми правилами, тогда можно будет воспользоваться многочисленными преимуществами.

Разновидности четырехскатных крыш

Делать чертежи четырехскатных крыш самостоятельно – задача трудная: специалисты смогут грамотно выполнить расчеты. Скаты выполняют как равнобедренные треугольники, когда крыша сверху выглядит как квадрат, она является шатровой, а если напоминает прямоугольник, разновидность называется вальмовой.

Классическая вариация

К классике относится вальмовая или голландская крыша, отличающаяся устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям: сильному ветру и обильным снегопадам.

Поверхность конструкции формируют 2 ската в виде трапеции с длинных сторон и 2 ската с треугольной формой с коротких сторон.

Многие современные архитекторы считают, что в эстетическом плане голландская крыша смотрится более презентабельно по сравнению с шатровой. Стропильную систему образуют 4 опорных бруска, они спускаются от скатов к верхним углам сооружения.

2 вида полувальмовой крыши:

• Голландская – от боковых скатов отрезают часть от торцевой верхней стороны.
• Датская – от боковых скатов отрезают часть от торцевой нижней стороны.

Конструкция голландской крыши

Полувальма объединяет в себе характеристики двускатной и четырехскатной крыши: торцевые скаты представлены в виде треугольников, длина вальма меньше длины боковых скатов в 1,5 – 3 раза.

Конструкция позволяет выполнить установку вертикального окна, она не имеет острого выступа, характерного для двускатной кровли, поэтому крыша выдерживает большие ветровые нагрузки.

Конструкция датской крыши

Эта разновидность вальмовой крыши характеризуется простотой монтажа, необходимо монтировать торцевой скат снизу, оставляя под коньком маленький фронтон.

Датская конструкция дает следующие преимущества пользователям:

• Нет необходимости устанавливать проблемные мансардные окна, которым требуется качественная гидроизоляция.
• Вариант обеспечивает хорошее естественное освещение мансардного этажа благодаря выполнению вертикального остекления.

Конструкция шатровой крыши

Разновидность крыши устанавливается на строения с квадратным периметром, важный нюанс – у всех скатов должна быть одинаковая форма. Строительство шатровой конструкции является более сложным, если сравнивать с вальмовой: необходимо, чтобы стропила сошлись в одной точке.

Стропильная система

Четырехскатная крыша своими руками – оптимальное решение для всех желающих сэкономить средства семейного бюджета . Последовательность строительных работ:

Этап планирования и проектирования требует много времени, необходимо тщательно продумать каждую деталь. Каким бы легким ни казалось устройство кровли, обязательно сделайте чертеж, что поможет обнаружить недочеты и недостатки.

Если расчет четырехскатной крыши сделан неправильно, исправить ситуацию будет достаточно сложно – в результате ошибки диагональные стропила не соединятся в коньке. Лучше воспользоваться оптимальным вариантом, подготовьте чертеж с помощью одной из специальных графических программ.

Создание модели 3D позволяет увидеть, как будет выглядеть будущая крыша, чтобы подготовить детальный чертеж, обратитесь за профессиональной помощью.

Подготовка конструктивных элементов

Мауэрлат укладывают сверху по периметру стен, его задача – служить опорой стропилам, материалом изготовления является брус 15х10 см.

Уклон крыши делают с помощью стропильных ног, стандартные стропила делают из доски 50Х150 мм, диагональные – 100Х150 мм.

Специальные затяжки не позволяют смещаться стропильным ногам, они фиксируются, а их концы соединяются внизу, для изготовления берут доску 50Х150 м.

Лежень из бруса 100х100 мм или 100х150 мм представляет собой поперечную балку, служащую опорой для стоек, которые держат коньковый прогон.

Откосы не дают стропилам сдвигаться, их устанавливают под углом к стойкам, материл изготовления – брус с теми же размерами, как для изготовления лежня.

На вертикальную стойку опирается конек, ее делают из материала для мауэрлата.

Горизонтальная ветровая доска связывает стропильные концы снизу, ее прибивают к стропилам с внутренней стороны кровли, используя доску 100х50 мм.

С наружной стороны конструкции прикрепляют кобылку – доску из точно такого материала.

Самым сложным элементом считается шпренгель, он придает жесткость крыше, связывающий между собой горизонтальные и вертикальные компоненты. Шпренгель делают из бруса с размерами 100х100 мм, его необходимо устанавливать под углом.

Нарожники или укороченные стропила есть только в вальмовой крыше, их изготавливают из доски 50х150 мм.

Монтаж перекрытия чердака

Подвески крыши лучше изготавливать из стали, для крепления используются специальные хомуты и прогоны, подвесное перекрытие значительно уменьшает нагрузку.

Если фермы стальные, то перекрытие делают несгораемым, между балками из стали укладывают железобетонные плиты сборного типа, а на них помещают легкий утеплитель.

Оптимальный материал для изготовления несущих конструкций – это крупноразмерные панели заводского производства, обладающие высокой огнестойкостью.

Установка прогона конька

Понадобится сделать 2 прогона, если у сооружения имеются капитальные продольные стены или в 2 ряда стоят внутренние столбы. Когда в здании нее предусмотрены внутренние опоры, выполняют строительные фермы и к ним подвешивают перекрытие. Когда ширина дома большая, конструкция подвешивается на стальные хомуты к поясу фермы внизу.

Монтаж стропил

Диагональные стропильные ноги должны опираться на конек, их дополнительно фиксируют с помощью металлической проволоки.

Когда делают один прогон, диагональные ноги прибивают на консоли, а когда прогонов два – их крепят на шпренгельную конструкции, изготовленную из горизонтальной балки со стойками.

Фото четырехскатной крыши

Также рекомендуем посетить:

устройство, виды, как сделать самому

Классическая четырехскатная даже сегодня остается все еще малопривычной для российских широт и напоминает о заморском укладе. Вот почему ее строят чаще всего ради того, чтобы придать архитектуре жилого дома особый эффект в плане стиля и восприятия, выгодно отличить его от однообразных привычных построек.

Кроме того, четырехскатная крыша – своими руками построенная по всем правилам – на практике имеет большое количество преимуществ, особенно для суровых российских широт. Разберемся подробнее?

Четырехскатная крыша имеет скаты, которые выполняются в виде равнобедренных треугольников и сходятся вершинами в одной точке. Если же четырехскатная крыша выходит квадратной в плане при виде сверху, тогда она называется шатровой.

Если же не выходит квадратной, а получается в виде прямоугольника – это вальмовая крыша. Такой интересное название она получила благодаря скатам, которые имеют вид щипец-вальм.

Голландская крыша: классика четырех скатов

Голландская, или вальмовая крыша считается классическим вариантом, который отличается особенной устойчивостью к ветру и снегу.

Поверхность стандартной вальмовой крыши образует два трапециевидных ската по длинным сторонам и такое же количество треугольных – по коротким сторонам. В отличие от шатровой крыши, такая форма, по мнению современных архитекторов считаются более эстетичной.

Стропильная система вальмовой крыши предполагает установку четырех накосных стропил – диагональных опорных брусьев, которые идут от двух вершин скатов к верхним углам здания.

А вот полувальмовая крыша, в свою очередь, бывает двух видов: когда боковые скаты срезают только часть торца сверху, или уже внизу, то есть сама полувальма может быть треугольником или же трапецией, и называться датской или полувальмовой голландской.

Полувальмовая голландская крыша: особая устойчивость

Полувальмовая голландская крыша – это одновременно вариант и двухскатной конструкции, и четырехскатной. Она отличается от классического варианта наличием усеченных вальм –треугольных торцевых скатов. По правилам, длина вальма голландской крыши должна быть в 1,5-3 раза меньше, чем длина боковых  трапециевидных скатов.

Преимущество такой крыши в том, что здесь есть возможность установить мансардное вертикальное окно, и при этом острый выступ, как у двускатной кровли, отсутствует, что, в свою очередь, увеличивает способность крыши выдерживать экстремальные ветровые нагрузки.

Полувальмовая датская крыша: европейские традиции

А вот датская полувальмовая крыша – это разновидность чисто вальмовой конструкции. В этом случае монтируется только нижняя часть торцевого ската, а под коньком оставляют небольшой вертикальный фронтон.

Преимущество такой конструкции в том, что она позволяет отказаться от проблемных в плане гидроизоляции мансардных окон в кровле и обеспечить естественное освещение мансарды за счет установки полноценного вертикального остекления, что сейчас особенно модно.

Шатровая крыша: идеальные пропорции

Шатровую крышу обычно ставят на постройках, имеющих одинаковую длину стен, которые образуют собой квадратный периметр. У такой четырехскатной крыши все скаты по форме – одинаковые равнобедренные треугольники, мечта кровельщика, одним словом, и кошмар строителя.

Дело в том, что строительство классической шатровой крыши еще более сложно, чем у вальмовой, ведь здесь стропила должны сойтись все в одной точке:

Вот самый простой пример строительства стандартной вальмовой крыши для небольшого дачного домика:

Этап І. Планирование и проектирование

Прежде, чем как сделать четырехскатную крышу обязательно продумайте все ее детали, до мелочей. Даже самый простое устройство четырехскатной крыши обязательно стройте по готовому чертежу. Дело в том, что у готовой двускатной крыши почти заметны недочеты и перекосы, а вот если вы где-нибудь допустите ошибку в строительстве той же вальмовой или шатровой крыши, то диагональные стропила просто не сойдутся в коньке и исправить это будет крайне сложно.

А поэтому, если вы владеете специальными программами, создайте 3D модель будущей крыши прямо в них, а если нет, тогда просто подготовьте подробный чертеж и хорошо, если вам в этом поможет профессионал. Все детали такой крыши должна быть просчитаны – до мелочей!

Кстати, сегодня довольно модно делать четырехскатной не только крышу, но и ее отдельные функциональные элементы:

Этап ІІ. Заготовка конструктивных элементов

Итак, если вы взяли готовый чертеж крыши или набросали его сами и уверены в будущем качестве, самое время заготовить необходимые элементы стропильной системы. А для этого сначала разберемся с тем, как правильно они называются.

Итак, первое, о чем вам придется позаботиться перед тем, как построить четырехскатную крышу – это мауэрлат. Это балка квадратного либо прямоугольного сечения, которую вы уложите на верхнюю часть стен по всему периметру дома. Она станет опорой для стропил, которые будут передавать на нее нагрузку, и именно эта доска распределит равномерно вес всей крыши на стены дома и фундамент. Идеальный вариант –использовать в качестве мауэрлата брус сечением 15 на 10 см.

Далее вы будете строить стропильные ноги – это основной элемент, который будет создавать собой уклон крыши. Стандартные стропила изготавливаются из доски 50 на 150 мм, а диагональные – 100 на 150 мм.

Понадобятся вам и затяжки, главная задача которых – препятствовать смещению стропильных ног в стороны. Сами затяжки вы будете фиксировать и соединять нижними концами, и для этого запасите доски параметром 50 на 150 метров.

А вот сверху и диагональные стропильные ноги, и стандартные стропила будут сходиться и закрепляться между собой в коньке. Для этого возьмите брус 150 на 100 мм.

Далее, по центру двух противоположных сторон должна быть поперечная балка – лежень, которая служит опорой для стоек, а они, в свою очередь, поддерживают коньковый прогон. Для этой цели подойдет брус с сечением 100 на 100 мм или 100 на 150 мм.

Откосы станут подпоркой для стропил, который препятствует их сдвигу. Такие вы должны установить их под углом к стойке, для этого возьмите такой же материал, как на лежень.

Далее, важной деталью будет стойка – вертикальный элемент каркаса крыши. Она станет служить опорой для конька. Изготовьте ее из такого же материала, что и мауэрлат.

Не забывайте также о ветровой доске – это горизонтальный элемент, который связал между собой все нижние концы стропил. Вам нужно будет прибить ее к стропилам по внутреннему периметру кровли и таким способом подчеркнуть линию ската. Для этой цели подойдет доска 100 на 50 мм.

А вот для наружной стороны вам понадобится еще одна доска – кобылка, из такого же материала. Такое странное название это доска получила с тех времен, когда ее делали вырезной, в виде лошадиных морд.

А вот самые необычный и сложный элемент четырехскатной крыша – это шпренгель, который придает жесткости всей конструкции. Его главная задача – связать все горизонтальные и вертикальные элементов. Он тоже монтируется под углом, и изготавливается из бруса 100 на 100 мм:

И наконец, если речь идет именно о вальмовой крыше, то единственный элемент, который присутствует исключительно в вальмовых крышах, – это нарожники. Они представляют собой укороченные стропила, которые опираются на диагональной стропильную ногу. Их вы можете изготовить из доски 50 на 150 мм.

В жизни все эти элементы выглядят так:

Подумайте также об утеплителе, гидроизоляционной пленке и доборных кровельных элементах:

Этап ІІІ. Установка чердачного перекрытия

Нередко бабки висячих стропил или подвески, которая в вальмовой крыше работают на растяжение, необходимо выполнять из стали. Для этого к затяжке деревянных стропил подвешивается перпендикулярно на хомуты специальные деревянные прогоны.

А уже перпендикулярно к прогонам подвешиваются деревянные балки, после чего между ними укладываются безбалочные облегченные заполнения. Поэтому, если вы хотите уменьшить нагрузку крыши на висячие стропила или стропильную ферму, вам нужно выбирать конструкции подвесного перекрытия.

Для стальных ферм подвесное перекрытие обязательно нужно сделать несгораемым, по стальным балкам. Между такими балками следует уложить сборные железобетонные плиты, а уже на них –легкий утеплитель. Чтобы повысить огнестойкость и долговечность таких несущих конструкций, их нужно делать из железобетона. Причем самые железобетонные несущие конструкции лучше выполнять из крупноразмерных панелей заводского изготовления, чтобы не рисковать.

Этап ІV. Монтаж конькового прогона

В рассчете конькового прогона отталкивайтесь от таких нюансов:

1. Если же в здании есть капитальные продольные стены, или хотя бы два ряда внутренних столбов, тогда прогонов делают два. При этом многие стропильные конструкции по длине могут быть составными, а для увеличения жесткости используются ригели.
2. Если же здании нет внутренних опор, тогда здесь наклонные стропила сделать не получится. А поэтому используются специальные строительные фермы, к которым чердачное перекрытие попросту подвешивается. В таком случае стержни, которые расположены по верхнему контуру ферм, образуют верхний пояс строительной ферма, а по нижнему контуру – уже нижний пояс. Сама решетка фермы образует теперь вертикальные стержни и раскосы – наклонные стержни, которые располагаются между верхним и нижним поясом. Причем такие фермы необязательно изготавливают только из дерева, напротив, сегодня достаточно популярны стальные железобетонные. В процессе самого строительства фермы устанавливают на расстоянии 4-6 метров друг от друга. Самый простой вариант таких ферм  – это шпренгельные, которые состоят из стропильных ног, вертикальной подвески, бабки и затяжек.
3. Если ширина здания достаточно большая, при установке используются строительные фермы или шпренгельные опоры. Но тогда чердачное перекрытие нельзя перекрывать балками, которые будут опираться на одни только стены. Такую конструкцию необходимо подвешивать на стальных хомутах к нижнему поясу фермы, или к затяжке, чтобы образовать, таким образом, подвесные перекрытия.

В этой фотоиллюстрации хорошо видно, как именно стропила нужно крепить к коньку и хребтам:

Этап V. Установка стандартных и диагональных стропил

Итак, диагональные стропильные ноги опираются прямо на конек в зависимости от таких условий:

1. Если посреди крыши будет только один коньковый прогон, тогда диагональную ногу нужно набивать на консоли прогона. Их специально для этого выпускают на 15 сантиметров за поддельную раму, а лишнее потом отпиливают.
2. Если же прогона – два, тогда на них нужно установить шпренгельную конструкцию из горизонтальной балки и стойки, а затем уже закрепить сами накосные стропила.
3. Если же балка при этом прочная, из бруса, а не из досок, тогда есть смысл сделать прибоину – короткую доску толщиной не менее 5 сантиметров. И на нее уже опирать накосные стропила вальмовой крыши.

Дополнительно для надежности накосные стропила закрепляют еще при помощи металлической проволоки, скрученной в несколько раз.

На ребрах монтаж коньковых элементов нужно производить в той же последовательности, что и на обычном коньке крыши. Т.е. установите элемент ребра с закрытым торцом, уложите коньковые элементы в замок и закрепите их механическим способом. А вот в местах пересечения ребер и конька вальмовой крыши принято устанавливать Y-образные коньковые элементы, хотя вместо них можно использовать также начальные и конечные коньковые элементы.

Но только обрежьте их тогда по контуру, когда они будут закреплены на ребре, и механически закрепите места стыков. Обработайте обязательно грунтовкой и минеральной посыпкой из стандартного ремонтного комплекта. Не забудьте также при установке коньковых элементов наконец на ребрах или коньках четырехскатной крыши оставить зазор для отвода воздуха из подкровельного пространства.

Все те же принципы нужно соблюдать и при строительстве четырехскатной крыши сложной формы:

У вас получится! Пожалуйста, задавайте свои вопросы в комментариях.

Стропильная система четырехскатной крыши: вальмовой, шатровой

Дома с четырехскатными крышами нравятся многим. Несмотря на то что они требуют больше всего материалов, а значит, и больше всего денег, они популярны. Во-первых, потому что придают даже простой «коробке» более интересный вид. Во-вторых, потому что прочны и надежны. И пусть стропильная система четырехскатной крыши одна из самых сложных, ее можно разработать и сделать своими руками. 

Содержание статьи

Виды четырехскатных крыш

Четырехскатные крыши — самые дорогие и сложные в устройстве. Но, несмотря на это, они были и остаются популярными. А все из-за того, что выглядят они привлекательнее всех остальных типов кровли, имеют высокую механическую прочность, хорошо сопротивляются ветровым и снеговым нагрузкам. Дом с четырехскатной крышей или даже беседка, выглядят «солиднее» чем с любой другой.

Есть две основные разновидности 4-х скатной крыши: вальмовая и шатровая. Шатровая подходит для квадратных зданий, вальмовая — для прямоугольных. В шатровой кровле все четыре ската имеют вид треугольников и все они сходятся в одной точке — по центру квадрата.

Классическая вальмовая крыша имеет два ската в виде трапеций, которые сходятся на коньке. Эти скаты располагаются вдоль длинной стороны прямоугольника. Два других ската — треугольники, которые примыкают к крайним точкам коньковой балки.

При всем при том, что скатов в любом случае четыре, устройство и расчет этих крыш разный. Отличается и порядок сборки.

Полувальмовые

Вальмовая кровля встречается намного чаще — все-таки прямоугольных построек намного больше, чем квадратных. Есть еще несколько ее разновидностей. Например, полувальмовые — датская и голландская.

Они хороши тем, что дают возможность установить полноценные окна в вертикальной части боковых скатов. Это позволяет использовать подкровельное пространство как жилое. Конечно, по сравнению с полноценным вторым этажом, жилой площади получается меньше, но и затраты на постройку тоже не настолько велики.

Угол наклона скатов и высота крыши

Угол наклона четырехскатной крыши определяется исходя из снеговых и ветровых нагрузок в вашем регионе. Чем выше снеговые нагрузки, тем выше надо поднимать конек — чтобы скат был круче и снег в больших объемах не задерживался. При сильных ветрах, наоборот, конек опускают пониже — чтобы уменьшить площадь скатов и, следовательно, ветровую нагрузку.

Еще при выборе угла наклона скатов кровли ориентируются на эстетические и практические соображения. С эстетикой все более-менее ясно — здание должно смотреться пропорционально. А лучше оно выглядит с достаточно высокими крышами — 0,5-0,8 высоты первого (или единственного) этажа.

Практические соображения могут быть двух толков. Первое, если подкровельное пространство планируется использовать как жилое, обращают внимание на площадь, которая будет комфортной для использования. Более-менее комфортно находится в помещении с высотой потолков от 1,9 м. Да и то, это для людей среднего роста. Если ваш рост выше чем 175 см, планку придется поднимать.

С другой стороны, чем большую высоту будет иметь крыша, тем больше потребуется материалов на ее изготовление. И это второй практический аспект, который необходимо учесть.

Есть еще один момент, который стоит принимать в расчет: у кровельных материалов есть минимальный и максимальный угол уклона, с которым это покрытие может «работать». Если у вас есть определенные предпочтения по виду кровельного материала, учтите и этот фактор. От этого зависит на какую высоту должна быть поднята стропильная система четырехскатной крыши (относительно стен).

Стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа

Если делают четырехскатную крышу, чаще всего это вальмовая кровля. О ней и поговорим для начала. Центральная часть стропильной системы один в один повторяет систему двускатной кровли. Система также может быть с наслонными или висячими стропилами. Висячие стропила устанавливаются «по месту» — на крыше, для такой работы достаточно двух человек. Наслонные стропильные фермы, в виде треугольников, можно собрать на земле, а затем, готовые, поднять и установить. В этом случае работы на высоте меньше, но, чтобы поднять и установить готовые фермы, нужна либо техника (кран), либо бригада из четырех и более человек.

Основные отличия стропильной системы вальмовой крыши в тех местах, где стропила укорачиваются (стропильные полуноги) и формируются вальма — треугольные скаты. Тут устанавливаются диагональные стропила, которые также называют накосными. Они опираются на наружные или внутренние углы здания, имеют большую длину, чем обычные стропильные ноги. На диагональные стропила надо обратить особое внимание, так как на них приходится полуторная нагрузка (если сравнивать с соседними стропилами). Поэтому угловые стропильные ноги делают усиленными — собирают из двух досок, срастив их по ширине при помощи гвоздей. Также для поддержки диагональных стропильных ног устанавливаются дополнительные стойки и укосы, которые называют шпренгельным блоком.

Еще стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа отличается тем, что мауэрлат укладывается по периметру здания, а не только по длинным сторонам коробки. Это понятно — стропила располагаются по периметру, а не только по двум сторонам, как в двускатной кровле.

Мауэрлат — элемент кровельной системы здания. Представляет собой брус или бревно, уложенное сверху по периметру наружной стены. Служит крайней нижней опорой для стропил.

Диагональные стропила

Как уже говорили, накосные (угловые) стропила несут повышенную нагрузку: от укороченных стропил боковых скатов и от вальм. К тому же, длина диагональных стропил вальмовой крыши обычно превышает стандартную длину пиломатериалов — она больше 6 метров, поэтому их делают срощенными и сдвоенными (спаренными). Этим решается сразу две задачи: получаем балку нужной длины, увеличиваем ее несущую способность. Две спаренные доски выдерживают большие нагрузки, чем цельный брус того же сечения. И еще один момент: срощенные балки для накосных стропил делают из того же материала, что и обычные стропильные ноги. Это дешевле, да и вам не нужно искать специальный материал.

Если используются срощенные балки, диагональные стропила, как правило, страхуют установкой подкосов и/или шпренгелей (стоек).

• Если длина балки до 7,5 м, достаточно одного подкоса, который упирается в верхнюю часть балки.
• При длине от 7,5 м до 9 м, устанавливают дополнительную стойку или шпренгель. Эти подпорки ставят внизу, на 1/4 длины стропила.
• При длине наклонного стропила более 9 метров, нужна третья, промежуточная опора — стойка, которая подпирает середину прогона.

Шпренгель — особая система, которая состоит из балки, опирающейся на две примыкающие наружные стены. На эту балку опирается стойка, подпертая с двух сторон укосами (укосы ставят при необходимости).

Шпренгельную ферму обычно не считают, а делают из тех же материалов, что и стропильную систему. Для самой балки 150*100 мм, стоек — 100*100 мм, для укосов — 50*100 мм. Это может быть брус подходящего сечения или срощенные балки.

Опирание накосной стропильной ноги

Диагональные строплиьные ноги верхним концом опираются на коньковый брус. Точное исполнение этого узла зависит от типа системы и количества прогонов.

Если прогон один, консоли делают длиннее подстропильной рамы на 10-15 см. Если такой выпуск слишком большой, его затем подрезают. Но делать короче не стоит — доращивать намного сложнее и дороже. В эту точку будут опираться накосные диагональные ноги.

Стропила подрезают под нужным углом, стыкуют на консоли. Крепят при помощи гвоздей. Усилить соединение можно при помощи металлических накладных пластин.

Если коньковых пролетов два (делают, если планируется жилое помещение мансардного типа), способ соединения зависит от материала, из которого делают стропила:

• Если используется срощенные доски, необходим шпренгель, который опирается на выносы коньковых прогонов. Диагональные стропила подрезаются и опираются на шпренгельную стойку.
• Если использован брус, в месте опирания устанавливается прибоина — кусок доски толщиной не менее 50 мм. Доску крепят при помощи гвоздей к двум прогонам, а к этой доске уже — стропильные ноги, которые будут образовывать вальма.

Нижняя часть накосных стропильных ног подрезается горизонтально и крепится к мауэрлату или доске обвязки. Для большей надежности узла можно установить дополнительную косую балку и к ней зафиксировать угловую балку (на рисунке ниже).

Крепление — гвоздями с двух сторон, при необходимости можно дополнительно зафиксировать проволочными скрутками или хомутами.

Как крепить нарожники и полуноги

К установленным диагональным стропильным ногам с одной стороны крепятся укороченные стропила боковых скатов (называют еще полуноги), с другой — нарожники — стропила, образующие вальма. Их надо располагать с таким расчетом, чтобы места стыков не совпадали. Иногда для этого приходится менять расстояние между нарожными стропилами (лучше — в сторону уменьшения шага).

Обычно укороченные стропила подрезают и крепят 2-3 гвоздями с двух сторон. Такого крепления достаточно в большинстве случаев. Но, если хотите сделать «правильно», под каждую стропилину надо делать «врубку» — выемку не более чем на половину толщины балки. Стропила подрезают, устанавливают в нужное положение, обводят на балке нужный контур (получается неровная трапеция из-за разных углов соединения). По полученному контуру вырезают выемку, в которую заводят полуногу, после чего крепят гвоздями с двух сторон. Это сложный узел, да и делать его долго. Зато несущая способность такого соединения намного выше. Есть и другой вариант, который по исполнению в разы проще, а по надежности мало отличается.

Оптимальным способом крепления нарожников и полуног к накосной балке можно считать их крепление на гвозди с дополнительной установкой черепных брусков (см. рисунок выше). Для этого используется брус сечением 50*50 мм, который прибивается по нижнему краю балки между закрепленными стропилами. В таком варианте балка становится двутавровой, что намного повышает ее упругость, увеличивается несущая способность.

Как крепить нижние концы стропил

Способ крепления нижних концов стропил зависит от того, какого типа стропильная система четырехскатной крыши выбрана — с висящими или наслонными стропилами, какая именно схема использована. Система со скользящими стропилами (обычно применяется для зданий, которым противопоказаны распорные нагрузки — деревянным, каркасным, из легкого бетона) реализуется при помощи специальных металлических креплений. Они состоят из двух частей. Одна устанавливается на закладную доску, вторая — на стропила. Между собой они соединяются подвижно — при помощи длинной прорези или пластины.

При таком устройстве, при изменении нагрузки, кровля «отыгрывает» — стропила движутся относительно стен. Распорные нагрузки отсутствуют, вся масса кровли и осадков передается на стены вертикально вниз. Такое крепление позволяет компенсировать неравномерные нагрузки, которые возникают при сложном устройстве кровли (с примыканиями в виде буквы Г или Т).

Жесткое крепление может быть сделано по-разному — с вырезом под мауэрлат/обвязочную доску или с подшивным опорным бруском. Крепление обычно при помощи гвоздей, усиливать его можно металлическими пластинами и уголками.

Соединение с вырезом делают если четырехскатная крыша с выпуском — свесами. Обычно свесы довольно большие и, чтобы не покупать длинные балки, их доращивают — добавляют доски, которые прибивают гвоздями насквозь к нижней части балок. Это позволяет сделать свесы настолько длинными, насколько вам хочется без большого перерасхода на материалы.

Датская полувальмовая крыша

Стропильная система четырехскатной крыши датского типа отличается от классической вальмовой. Отличие в оформлении вальма — тут, на некотором расстоянии от конька, набивается опорная доска толщиной не менее 5 см. К этой доске крепятся диагональные сдвоенные стропила. Насколько низко опускать опорную доску — ваш выбор. Но, чем ниже будет опущена доска, тем меньший угол будет иметь этот скат, и тем хуже будут сходить осадки. При большой площади полувальма, придется считать нагрузку и подбирать толщину стропил.

Зато низко опущенная опорная доска позволяет поставить горизонтальное окно достаточной площади. Это выгодно, если под вальмовой четырехскатной крышей будет расположено жилое помещение.

Чтобы прибоина (доска, соединяющая две противоположные стропильные ноги) от нагрузок, направленных вниз, не изгибалась, устанавливается коротыш — отрезок такой же доски, который прибивается к стойке, подпирающей коньковый брус. Такие же упоры делают и на краях прибоины, хорошо закрепив коротышы гвоздями (шаг установки — в шахматном порядке через 5-10 см).

При таком устройстве необходимо усиление точек крепления наслонных стропил, так как нагрузка с них передается на крайнюю пару стропильных ног. Применяют два способа усиления:

• Крайние стропила делают сдвоенными.
• Устанавливают подкосы из сдвоенных досок.  Нижняя часть подкоса упирается в лежень или стойку. Крепятся они гвоздями, места соединений усиливают установкой обрезков досок.

Если дом имеет прямоугольную форму и вальма не слишком широкие, можно либо установить подкосы, либо сделать крайние стропила из сдвоенных балок. В остальном стропильная система четырехскатной крыши полувальмовой датского типа собирается точно также, как описанная выше.

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.

Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.

Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.

что это такое, виды конструкций, фото

Устройство вальмой крыши — далеко не самый простой вариант для исполнения своими руками. Особенно если конструкция отягощается дополнительными элементами в виде мансардных окон или скворечников. Расчёты таких устройств сложны и громоздки, а от них зависит прочность и долговечность устройства. Если они выполняются самостоятельно, нужно по окончании проконсультироваться с профессионалом и только после этого приступать к исполнению проекта.

Что такое вальмовая крыша

Кровли из четырёх скатов, два из которых, расположенные напротив друг друга, имеют форму трапеции, а два остальных — треугольника, называются вальмовыми. Вальма — это треугольный скат.

Вальмовая крыша состоит из четырёх и более скатов в форме обычного или усечённого треугольника

Крыши такой конструкции получили довольно широкое распространение в современном загородном строительстве. Кроме удобства и функциональности, они просто красивы. Воспользовавшись таким архитектурным решением даже в самом простом варианте, можно сделать своё жилище изысканным.

Плюсы и минусы вальмовой крыши

Как у всякой строительной конструкции, у вальмовых кровель имеются свои положительные и отрицательные качества.

К положительным сторонам вальмовых кровель относят:

1. Способность переносить значительные ветровые нагрузки за счёт увеличенного угла между скатами.
2. Высокую прочность, позволяющую выдерживать значительные снеговые нагрузки.
3. Возможность устраивать широкие карнизные свесы по всем сторонам здания. Они эффективно защищают стены и фундамент здания от осадков.
4. Красоту и изящество. Вальмовые крыши визуально скрадывают высоту здания с мансардным помещением.

Имеются и отрицательные моменты при использовании вальмовых кровель:

1. Высокая сложность конструкции стропильной системы. Это затрудняет расчёты и приводит к удорожанию работ по их изготовлению.
2. Уменьшение размеров подкровельного пространства за счёт большого угла между скатами. Из-за этого мансардное помещение в таких домах получается маленьким.
3. Возможность проникновения влаги через мансардные окна. Этого можно избежать, если укрыть их на время непогоды плёнкой, но такой приём крайне неудобен.

Главным отрицательным фактором вальмовой кровли считается высокая сложность стропильной системы, доступная только опытным мастерам. Этим же объясняется и высокая стоимость изготовления четырёхскатных крыш.

Особенности конструкции

Опорами для стропил вальмовой крыши являются мауэрлат и коньковая балка. Кровельный скелет состоит из следующих деталей:

1. Опорное основание (мауэрлат). Его изготавливают из бруса 100х150 или 150х150 мм в зависимости от конструкции здания. Укрепление рамы мауэрлата в горизонтальной плоскости производится установкой четырёх укосин, придающих конструкции необходимую жёсткость.

   Мауэрлат чаще всего изготавливается из мощного бруса и крепится к верхним торцам стен при помощи шпилек или нагелей

2. Стойки. Они устанавливаются на центральной оси перекрытия вдоль его длинной стороны и укрепляются временными подпорками. Затем на них крепится коньковый брус. Высота стоек зависит от выбранного угла наклона скатов. Чем меньше угол между стропильными ногами, тем выше стойки.
3. Коньковый брус. Это верхняя горизонтальная перекладина, лежащая на стойках и служащая опорой для всех стропил.

   Коньковый брус крепится к стойкам и является опорой для всех основных стропил

4. Основные стропила. Они опираются на мауэрлат и коньковый брус и закрепляются на этих деталях с применением специальных пластин из оцинкованной стали.
5. Диагональные или накосные стропила. Идут от концов конькового бруса к углам здания. После установки всех диагональных стропил можно демонтировать временные крепления стоек.

   После закрепления всех диагональных стропил временные подпорки стоек убирают

6. Нарожники. Закрепляются нижним концом к мауэрлату, а верхним — к накосному стропилу. Применяются для продолжения плоскости основных скатов. Расстояние между ними такое же, как между стропилами.
7. Шпренгели. Идут от укосин мауэрлата к диагональным стропилам и обеспечивают усиление несущей способности кровли.
8. Подкосы. Нужны для того, чтобы усилить сопротивляемость кровли ветровым нагрузкам. По теории их рекомендуется устанавливать с той стороны здания, где находится «роза ветров». Но на практике подкосы ставят со всех сторон.
9. Обрешётка. Выполняется по внутренней поверхности стропильных ног и формирует основание под кровельный пирог.

   Конструкция стропильной системы включает в себя несколько важных элементов, каждый из которых выполняет строго определённую функцию

Описанное устройство стропильной системы применяется при прямоугольной форме каркаса здания. Если же дом квадратный, стропильная система строится таким же образом, но установка конькового прогона не производится, поскольку все скаты сходятся в одной точке. Такая крыша называется шатровой.

Фотогалерея: разновидности вальмовых крыш

Небольшая оранжерея из поликарбоната врезана в конструкцию каркаса дома и кровли

Крыша оригинального домика в датском стиле имеет два стеклянных ската

Вальмовые кровли могут иметь ломаные скаты сложной формы

Небольшой выступ на мансардном этаже с собственной стропильной системой называется «кукушатником»

Виды вальмовых крыш

Кровли такой конструкции разнообразны. Их форма часто определяется размерами здания и его конструктивными особенностями в виде балконов, мансард и других архитектурных элементов. Различают несколько основных видов вальмовых кровель.

Полувальмовая крыша

Полувальмовая кровля сама по себе может выполняться различными способами. Так, для голландской вальмы характерен укороченный скат с расположенным под ним вертикальным фронтоном. Чаще всего применяется, если в доме устроено мансардное помещение и нужны окна для него. При этом вальма укорачивается на две трети или половину длины. Это производится смещением стойки к торцу здания с удлинением коньковой балки.

Голландская полувальма позволяет расширить мансарду и использовать вертикальное остекление

Несколько иначе формируется кровля датской вальмы. В этом случае сверху выполняется укороченный фронтон, а затем устраивается скат кровли трапецевидной формы.

При формировании датской полувальмы серху устраивается укороченный фронтон

Четырёхскатная вальмовая крыша

Второе название четырёхскатной вальмовой крыши — шатровая. Он состоит из четырёх одинаковых скатов, сходящихся в одной точке. Это получается, если форма здания квадратная. По сути, на такой кровле всего четыре диагональных стропила, остальная поверхность образуется нарожниками. Шатровая кровля обычно устраивается с углом наклона до 30^o и отличается повышенной устойчивостью к ветровым нагрузкам.

Шатровую кровлю можно возвести только на квадратном здании

Четырёхскатная кровля по-американски

Появление американского варианта четырёхскатной крыши связано с желанием использовать подкровельное пространство для создания мансардного помещения. Для этого можно установить на каждой стропильной паре поперечную затяжку и дополнительно укрепить ригеля на нужной высоте. Такие решения принимаются на стадии проектирования. Установка затяжек коренным образом изменяет всю механику стропильной системы. Они компенсируют распирающие усилие от стропил на мауэрлат, а следовательно, и на стены.

Затяжки и ригеля, проложенные в каждой стропильной паре, устраняют распирающие нагрузки и укрепляют кровлю

Вальмовая крыша с «кукушкой»

Такое устройство несёт в себе не только чисто декоративные функции. На самом деле «кукушка» (или «скворечник») помогает решить несколько чисто прикладных проблем:

1. Увеличение полезного пространства мансардного или чердачного помещения. За счёт «кукушки» можно устроить дополнительные кладовые, ниши или санузел.
2. Обеспечение дополнительного естественного освещения, которого в мансарде всегда недостаточно. А это основное требование санитарных норм в отношении жилых помещений.
3. Возможность устройства вертикального остекления. «Кукушка» представляет собой дополнительный фронтон с вертикальной стеной, в которую врезать окно гораздо проще и дешевле.
4. Улучшение внешнего облика строения.

   Кроме расширения площади мансарды «кукушка» позволяет сделать в ней вертикальное окно

Для изготовления «кукушки» делается отдельный каркас поверх основной стропильной системы. Главная проблема, которая может возникнуть при устройстве такого элемента, это протечки в кровле. Поэтому такую работу лучше доверить опытному специалисту.

Для установки «кукушки» требуется вмешательство в основную стропильную систему кровли

Вальмовая крыша с козырьком

Установка козырька практикуется над главным входом в дом. Для этого поверх основной стропильной системы устраивается обрешётка для козырька. В отличие от создания «кукушки» основной скелет не нарушается, оставаясь монолитным. Кроме чисто утилитарных удобств, связанных с пользованием навесом, он является ещё и украшением дома.

Козырек на вальме выглядит очень красиво и защищает вход в здание от дождя и снега

Несимметричная вальмовая крыша

Создание несимметричной вальмовой крыши связано с желанием как можно более рационально использовать подкровельное пространство. Характерным признаком несимметричной кровли является наличие скатов различной величины и угла наклона. Из преимуществ такой крыши можно выделить презентабельный внешний вид и оригинальность. К недостаткам относят трудоёмкость исполнения, влекущую за собой значительное удорожание и сложность расчётов основных параметров.

Наличие несимметричных скатов вносит в конструкцию вальмовой крыши ещё большие сложности

Бесконьковая вальмовая крыша

Конёк для вальмовой крыши является основным несущим элементом, связывающим стропильную систему в единое целое. Однако в некоторых конструкциях диагональные стропила сходятся в одной точке, и конёк отсутствует как таковой. Выше уже упоминались такие кровельные системы — шатровые. Отсутствует конёк и в симметричных купольных кровлях, но таковые вальмовыми уже не назовёшь. К вальмовым можно отнести шпилевидные кровли с числом вальм от трёх до восьми. Финишным покрытием таких кровель на жилых зданиях обычно является металлический лист, исполнение — фальцевое.

Количество скатов бесконьковых крыш часто опеределяется геометрическими особенностями каркаса постройки

Монтаж вальмовой кровли

Сборка стропильной системы такой крыши — довольно сложный процесс. Тем не менее в классической интерпретации процесс доступен для исполнения своими руками. Нужно сразу оговориться, что самостоятельная сборка не является препятствием для приглашения одного или двух помощников.

Монтаж вальмовой стропильной системы производится следующим образом:

1. Укладка и крепление мауэрлата. Под ним нужно проложить гидроизоляцию из рубероида поверх стены здания. По углам мауэрлата устанавливаются четыре укосины для усиления конструкции в продольном направлении.
2. Установка и временное крепление стоек. Их нужно поставить на лежень.

   Стойки монтируются на лежень и укрепляются временными подкосами до тех пор, пока не будут установлены все диагональные стропила

3. Закрепление коньковой балки поверх стоек.
4. Установка и крепление фронтальных стропил к мауэрлату и коньковой балке.
5. Монтаж диагональных стропил между коньковой балкой и углами мауэрлата — четыре штуки.

   Положение диагональных стропил окончательно устанавливает форму всех скатов

6. Установка нарожных балок между мауэрлатом и диагональными стропилами.
7. Установка шпренгелей между укосинами и диагональными стропилами.
8. Для зданий шириной до шести метров допускается изготовление затяжек между стропильными ногами при монтаже навесной системы. Эти элементы конструкции служат для компенсации распирающей нагрузки на мауэрлат со стороны стропильных ног.
9. Дополнительное укрепление стропильных ног стойками или укосинами в зависимости от размеров здания.

   Готовая стропильная система далее обивается обрешёткой, на которую монтируется кровельный пирог и финишное покрытие

При монтаже стропильной системы применяются различные виды дополнительных креплений. Их производят промышленным способом специально для различных узлов и соединений.

Элементы крепежа стропил позволяют обеспечить необходимую прочность и высокое качество монтажа

По окончании сборки стропильной системы формируется кровельный пирог и устанавливается финишное покрытие кровли выбранным материалом.

При выборе угла наклона вальмовой крыши обычно исходят из эстетических соображений, заботясь о внешнем виде здания. Можно сначала выбрать уклон скатов, а потом рассчитать высоту конька, а можно, наоборот, задаться положением конька и исходя из этого рассчитать угол между стропилами.

Видео: монтаж вальмовой кровли в одиночку

Повышенная трудоёмкость исполнения вальмой крыши многократно компенсируется её высокими прочностными характеристиками и завидным дизайном. Если внимательно разобраться с конструкцией и понять назначение каждой детали или узла, нет ничего невозможного для построения стропильной системы самостоятельно. Успехов вам!

Четырехскатная крыша: устройство стропильной системы

Конструкция четырехскатных крыш пришла в Россию из Европы. Там нет больших снеговых нагрузок, которые данный вид кровель плохо выдерживает. Зато эти конструкции прекрасно справляются с ветровыми нагрузками за счет отсутствия фронтонов.

Процесс глобализации, появление новых строительных материалов позволяет сегодня сооружать четырехскатные крыши и в России, где они стали неотъемлемой частью архитектуры загородных поселков.

depositphotos

Разновидности конструкций

К данному типу крыш относятся:

• Шатровые – в их конструкции все стропила соединяются в одной точке, все скаты имеют треугольную форму.
• Вальмовые – в их конструкции присутствует конек, на него упираются стропильные ноги трапециевидных скатов. Кстати, вальмами называются треугольные скаты.
• Полувальмовые. Здесь применяется сложная форма вальм, где вверху используется треугольная форма ската, внизу трапециевидная.

Чаще всего в строительстве используют два первых вариант. Необходимо отметить, что шатровая или вальмовая крыши – конструкции сложные, требующие определенного опыта в их строительстве.

В конструкцию кровли входит большое количество стропил разного назначения:

• Накосные (диагональные).
• Рядовые (центральные).
• Наружные (угловые).

У каждой стропильной ноги свое предназначение и свои размерные показатели. Здесь очень важно точно подогнать каждую ногу под необходимый размер конструкции.

Чаще всего стропильную систему изготавливают из пиломатериалов: доски и брусья, или используют готовые двутавровые деревянные балки. Ширина определяется расчетными нагрузками. Чем они больше, тем шире устанавливаемая доска. Нередко, не увеличивая ширины доски, мастера используют сдвоенные доски.

Для защиты от огня деревянные стойки желательно обработать антипиреном.

depositphotos

Сооружение вальмовой крыши

Перед тем как переходить к покупке материалов, необходимо создать проект и сделать расчеты кровли. При этом придется учитывать несколько важных показателей:

• Снеговую и ветровую нагрузку в регионе.
• Вес кровельного материала.
• Будут ли устанавливаться на крыше дополнительные устройства: антенны, мансардные окна и так далее.
• Вес человека, который будет обслуживать крышу.

Неспециалисту такой расчет сделать достаточно сложно. Поэтому совет – обратитесь к профессионалам.

Сборка стропильной системы

Рассмотрим процесс строительства на примере вальмовой кровли.

В первую очередь, необходимо установить мауэрлат. Его брусы должны располагаться в одной горизонтальной плоскости. Именно этот показатель гарантирует точность размеров всех остальных элементов.

Затем по мауэрлату укладываются поперечные балки перекрытия. В середине дома по балкам сооружается конструкция, на которой будет крепиться коньковый брус.

Обратите внимание, что высота монтажа конька определяет высоту всей крыши. Поэтому данный размер берется из проекта так же, как и длина конькового пролета. Если она достаточно большая, то под брус устанавливается несколько стоек через каждые 1,5-2.5 м.

Стойки упираются и крепятся к балкам перекрытия. Иногда под них во всю длину укладывается брус, который называется лежень. Именно к нему и крепятся стойки-опоры.

После установки и крепления конька можно переходить к монтажу накосных стропил. Они устанавливаются от угла здания к торцам конькового бруса. В таком положении собранная конструкция уже становится устойчивой.

Сами стропила – это длинные доски, которые под собственным весом могут прогибаться. Поэтому под них по углам здания устанавливают конструкцию, которая называется шпренгель. Это стяжка между двумя соседними брусами мауэрлата, на которую устанавливается наклонная стойка, поддерживающая накосную стропилу.

Следующим шагом устанавливаются рядовые стропильные ноги по трапециевидному скату, которые одной стороной упираются в конек, другой в мауэрлат.

Далее собираются вальмы. Для этого на накосные стропила в плоскости вальмовых скатов устанавливаются одна, две, три и так далее досок сечением 40х120 мм. Количество зависит от высоты кровли. Их устанавливают в качестве опор для вальмовых скатов. Крепятся доски к накосным ногам гвоздями или саморезами.

Итак, конструкция четырехскатной вальмовой крыши готова, можно начинать сборку обрешетки с установкой гидро, паро- и теплоизоляции. После чего устанавливается еще одна обрешетка, по которой будет монтироваться кровельный материал.

Если проектом предусмотрены мансардные окна, то их монтаж производят до того, как начнется установка первой обрешетки.

и шатровая: в чем разница?

Это битва двух самых популярных стилей крыш в мире. Двускатная или вальмовая крыша. Кто победит? У них обоих есть свои сильные и слабые стороны, и, если вы не планируете строить новый дом, у вас, вероятно, есть тот, в котором вы застряли, нравится вам это или нет.

«Я бы сказал анекдот про крышу, но это было бы выше вашей головы».

-Некоторый папа

Знание различий между двускатной и шатровой крышей может помочь вам получить скидки на страхование домовладельцев, лучше утеплить и успешно спланировать реконструкцию чердака, поэтому давайте погрузимся в эту тему, чтобы вы действительно знали различия между фронтоном и вальмовая крыша.

Что такое шатровая крыша?

Самая старая конструкция с шатровой крышей, которая все еще стоит в США, — это Block House в Клеймонте, штат Делавэр. Он был построен в 1654 году и является единственной сохранившейся постройкой поселения в этом районе. Однако популярность шатровых крыш в Америке возникла в начале 1700-х годов, вдохновленных британскими архитектурными проектами.

Если вы не видите вертикальное пространство стены, доходящее до вершин крыши, вы, вероятно, смотрите на какой-то тип вальмовой крыши. Крыша скатная со всех сторон и образует между соседними скатами гребень, называемый вальмовой.Базовый дом с шатровой крышей будет иметь 4 наклонные стороны и один горизонтальный гребень наверху.

Вальмовая крыша может иметь несколько разновидностей. Некоторые примеры — это скрещенные, мансардные, капотные, вальмовые, пирамидальные, и в большинстве беседок, которые вы видите, используется конструкция вальмовой крыши в форме восьмиугольника или шестиугольника.

Что такое двускатная крыша?

Первые двускатные крыши начали использовать колонисты в США в начале 1600-х годов. Большинство старейших зданий Америки имеют двускатную крышу.Двускатная крыша — наиболее часто встречающаяся крыша в США.

Вы узнаете ее по как минимум двум скатам и 2 фронтонам с гребнем, идущим от пика к пику. Фронтон — это вертикальная, не наклонная сторона крыши, иногда содержащая окно или вентиляционное отверстие с жалюзи. Если вы видите, что края линии крыши образуют вертикальный треугольник до вершины, это двускатная крыша.

Как и вальмовая крыша, двускатные крыши могут иметь такие вариации, как открытая, коробчатая, двускатная, двускатная, двускатная и голландская.И двускатная, и голландская двускатная крыша представляют собой гибрид двускатной и вальмовой крыши.

Крыша с откидной крышей частично наклоняет концы верхнего конька вниз в фронтон. Голландская двускатная крыша выглядит как двускатная крыша, построенная поверх вальмовой крыши, нижние части которой скошены со всех сторон.

Двускатная крыша

Есть причина, по которой обе конструкции все еще используются сегодня, хотя их конструкции имеют свои плюсы и минусы. При выборе одного из них для новой крыши или при покупке дома следует учитывать несколько факторов.Какая погода в этом районе? Сколько места вам нужно? А как насчет энергоэффективности? Сколько денег вы хотите потратить на строительство?

В заснеженных и дождливых регионах хорошо подходят как шатровые, так и двускатные крыши. Конструкционная прочность шатровой крыши может выдерживать вес снега сверху, а наклон двускатной крыши может легко сбрасывать дождь и снег. Однако, если вы строите или покупаете дом в районе с сильным ветром или там, где присутствуют штормы, такие как ураганы, шатровая крыша — лучший вариант.

Вальмовые крыши имеют саморегулирующуюся конструкцию, конструктивно прочную конструкцию, имеют меньший уклон и обычно имеют меньшую площадь поверхности, способную улавливать разрушительные ветры. По сравнению с двускатными крышами, где участки с большим уклоном имеют большую тенденцию терять черепицу при сильном ветре, а двускатная сторона может вести себя как воздушный змей, что может привести к разрушению или отслоению крыши. Важно, чтобы двускатная крыша была установлена ​​правильно и с соответствующими распорками.

Если вам нужно больше места для хранения вещей или жилого помещения, выберите двускатную крышу.Вальмовые крыши обычно имеют более низкий потолок на чердаке и в большинстве случаев не позволяют жилое пространство. Их лучше всего использовать как небольшой чердак для хранения вещей. На двускатной крыше достаточно места для хранения вещей и проживания. Добавив окна на фронтоны, вы также можете добавить света в пространство.

У вас также есть возможность добавить слуховые окна к любому типу крыши, но слуховые окна, установленные на двускатной крыше, создают наилучшую планировку пригодного для жилья чердака.

Хотите сэкономить на расходах на электроэнергию? Что ж, действительно сложно сказать, какой вариант лучше.Необходимо учитывать несколько факторов, таких как местный климат, размер пространства под крышей и то, как вы решите его использовать. Например, двухскатная крыша дешевле вентилируется, чем четырехскатная, но если вы используете чердак под двускатной крышей для проживания и добавляете кондиционер, общая экономия вылетает в окно.

Выбор дизайна крыши, основанный на других факторах, в первую очередь, таких как эстетика, региональные ветры или жилое пространство, может быть лучшим началом, а затем работать над планом энергоэффективности в последнюю очередь.

Если у вас ограниченный бюджет, вам следует выбрать двускатную крышу, а не шатровую, если это возможно в вашем регионе. Двускатная крыша — это простая конструкция с несложной конструкцией, в которой обычно используется меньше материалов. Вальмовые крыши сложны в строительстве и, следовательно, являются более дорогим вариантом. Однако шатровые крыши обходятся дешевле.

Когда речь идет о затратах на перетяжку, они действительно зависят от сложности кровли. Квадрат вместо квадрата, простая двускатная крыша будет дешевле по сравнению со сложной двускатной крышей с множеством пересечений, но иногда двускатная крыша также может быть сложной, например, добавление мансардных окон или дополнительных крыльев к конструкции дома.

Вот краткое сравнение шатровой и двускатной кровли.

заключение

Вальмовая и двускатная кровля — отличные варианты конструкции крыши. Если вы собираетесь строить, просто убедитесь, что вы хорошо поработали над местным климатом и погодой, прежде чем принимать решение о споре о двускатной или шатровой крыше.

Теперь, когда вы знаете разницу между двускатной и шатровой крышей, меняет ли это ваши планы? Довольны ли вы тем, что у вас уже есть на собственной крыше, или хотите, чтобы вы могли измениться? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже.

Марк — ремесленник и дизайнер, имеющий опыт в области сохранения исторических памятников, архитектурных сборных железобетонных изделий и жилищного строительства.

Он жил и реставрировал дома середины века на рубеже веков почти 20 лет.

Подпишитесь на бесплатную электронную книгу!

Границы | Разрушения каркаса в скатных крышах с деревянным каркасом при экстремальных ветровых нагрузках

Введение

Устойчивость домов во время экстремальных ветровых явлений имеет важное значение для обеспечения безопасности жителей, минимизации ущерба внутреннему содержимому и уменьшения финансового бремени для сообществ и страховых компаний.На сегодняшний день проделана значительная работа по устранению часто наблюдаемых видов отказов в жилых домах. Это в первую очередь связано с системами кровли и стеновых обшивок, а также с траекторией вертикальной нагрузки между конструктивными элементами (van de Lindt et al., 2013). Большая часть жилья в Северной Америке состоит из деревянных домов на одну семью (Amini and van de Lindt, 2014; Standohar-Alfano and van de Lindt, 2016). Разрушения кровли жилых домов, а именно разрушение соединений между кровлей и стеной (RTWC) и потеря обшивки крыши, были тщательно изучены из-за их высокой частоты возникновения во время экстремальных ветровых явлений.Плотность домов относительно других построек в любом населенном пункте приводит к высоким затратам, связанным с авариями жилых домов. Например, в Оклахоме с 1989 года две трети из 32 миллиардов долларов застрахованных убытков от торнадо связаны с жилыми постройками (Simmons et al., 2015).

Работа по устранению повреждений деревянных крыш жилых домов важна, потому что потеря одной панели обшивки, которая может произойти при относительно низких скоростях ветра, приведет к проникновению воды. Это часто приводит к потере всего содержимого из-за сильных дождей, сопровождающих ураганы (Sparks et al., 1994). Наблюдения, записанные во время обследований повреждений после урагана, ранее привели к выявлению важных тенденций отказов в различных компонентах здания. Повторяющиеся отказы аналогичных компонентов предполагают, что повсеместное смягчение последствий возможно за счет улучшенных подходов к проектированию и инновационных решений.

Стандартизованный метод оценки скорости ветра в торнадо — это расширенная шкала Фудзита (EF), которая основана на наблюдениях за повреждениями, поскольку, как правило, невозможно напрямую измерить скорость ветра в торнадо (Kopp et al., 2012). Текущая версия EF-Scale (Центр ветроэнергетики и инженерии, 2006) предоставляет оценки скорости ветра для 28 категорий обычных конструкций и растительности, называемых индикаторами ущерба (DI). Для каждого DI шкала EF использует концепцию степеней повреждения (DOD). DOD описывают последовательные режимы повреждения, которые обычно наблюдаются для определенных DI. Каждый DOD связан с минимальной, максимальной и ожидаемой скоростью ветра. Эти значения представляют собой диапазон расчетных скоростей ветра, необходимых для нанесения указанного ущерба (Центр науки и техники ветра, 2006; Mehta, 2013).Их можно связать со скоростями ветра по шкале EF, чтобы оценить интенсивность торнадо, от EF0 до EF5. В настоящем исследовании особый интерес представляет DI для резиденций на одну и две семьи (FR12). DOD-4 и DOD-6, которые имеют отношение к разрушениям кровли FR12, описаны в таблице 1. DOD-7, относящийся к обрушению стены, также включен, потому что он происходит в том же диапазоне скоростей ветра, что и DOD. -6 и часто может возникать в результате обрушения кровли.

Таблица 1 .Описание степени повреждения (DOD) и оценки скорости ветра для рассматриваемых видов отказов в индикаторе ущерба для одно- и двухквартирных домов (FR12).

На рисунке 1 показан пример типичного разрушения оболочки, а на рисунке 2 показан отказ RTWC. Как уже упоминалось, большинство прошлых исследований повреждения кровли сосредоточено на этих двух режимах отказа. Очевидно, что оценки скорости ветра для повреждения кровли в шкале EF в значительной степени основаны на этих хорошо изученных режимах. Хотя DOD-6 охватывает все возможные режимы серьезных разрушений кровли, обзор доступной литературы показывает, что текущее понимание DOD-6 ограничивается исследованиями, сфокусированными на отказах RTWC.DOD-6 может произойти при ожидаемой скорости ветра 122 миль в час (Таблица 1). Эта скорость ветра соответствует относительно слабым торнадо EF2 (Wind Science and Engineering Center, 2006). DOD-4 возникает при более низких скоростях ветра. Было замечено, что двускатные крыши плохо работают в этих режимах, особенно DOD-6, по сравнению с соседними шатровыми крышами аналогичной конструкции. Фактически, в списке FR12 канадской шкалы EF (Environment Canada, 2013) отмечается, что для домов с шатровыми крышами можно предположить верхнюю границу скорости ветра для DOD 4 и 6.Это противоречит исходной документации EF-Scale (Wind Science and Engineering Center, 2006), в которой указывается, что нижняя граница DOD-6 связана с неадекватной конструкцией или большими выступами, а верхняя граница связана с улучшенной конструкцией, такой как использование ураганных ремней. Разница между этими двумя версиями шкалы EF является важным моментом, который требует дальнейшего исследования, как указали Гаванский и Копп (2017).

Рисунок 1 .Пример разрушения обшивки крыши, соответствующий DOD-4 (источник изображения: доктор Дэвид Преватт из Университета Флориды).

Рисунок 2 . Пример отказа соединения крыши со стеной, соответствующий DOD-6 (источник изображения: д-р Дэвид Преватт).

Крыши жилых домов могут быть построены с использованием различных форм и уклонов. Многие включают слуховые окна или другие дефекты для покрытия домов неправильной формы. Из различных форм крыш, возможных в конструкции с деревянным каркасом, наиболее распространенными в Северной Америке являются двускатные и шатровые крыши или их композиты (Canada Mortgage and Housing Corporation, 2014).Обследования повреждений после ураганов и последующие исследования часто выявляли несоответствие в повреждениях между различными геометрическими формами жилых крыш (Meecham, 1992). Как правило, шатровые крыши работают лучше, чем крыши других форм. Анализ хрупкости, проведенный Kopp et al. (2016) и Gavanski and Kopp (2017) даже предположили, что единый DI для жилых конструкций в шкале EF может быть неадекватным из-за значительных различий в оценках скорости ветра для разной формы крыши, хотя это не было количественно оценено. в обследованиях повреждений.

В нескольких прошлых исследованиях изучались превосходные характеристики домов с шатровой крышей (Meecham et al., 1991; Meecham, 1992), с некоторыми более поздними работами, непосредственно исследующими поведение шатровой крыши в отношении обшивки крыши (DOD-4) и RTWC ( DOD-6) (Henderson et al., 2013; Kopp et al., 2016). Meecham et al. (1991) провели испытания в аэродинамической трубе для улучшения технического понимания характеристик вальмовой крыши и обнаружили, что существует важная взаимосвязь между распределением давления и базовой конфигурацией каркаса в крышах с деревянным каркасом.Несмотря на значительные различия между распределениями давления, зарегистрированными для моделей двускатной и шатровой крыши, общие моменты подъема и опрокидывания крыши оказались весьма схожими. Это подтвердило, что предпочтительная аэродинамическая геометрия — не единственная причина улучшения характеристик вальмовых крыш.

Meecham et al. (Meecham et al., 1991) показали, что ориентация элементов каркаса в шатровой крыше относительно распределения подъема обеспечивает дополнительную устойчивость.Напротив, форма двускатной крыши вызывает более высокие локальные пиковые давления, а ориентация элементов каркаса приводит к менее благоприятному распределению нагрузки. В дополнение к этому, вальмовые крыши имеют RTWC по всему периметру, в то время как двускатные крыши соединяются со стеновым каркасом только по двум противоположным стенам. Считается, что в сочетании с улучшенным распределением нагрузки в стропильных шатровых крышах эти факторы делают шатровые крыши значительно более устойчивыми к повреждениям в результате обычных видов разрушения кровли.Это также подтверждается анализом хрупкости (Kopp et al., 2016; Gavanski and Kopp, 2017).

Один из вопросов, который возникает из-за высоких скоростей ветра, полученных при анализе хрупкости конкретных видов отказов, заключается в том, становятся ли другие режимы слабым звеном в шатровых крышах. Другими словами, разрушится ли структура по-другому, а не RTWC? Цель данной статьи — изучить, возможны ли дополнительные неизученные режимы отказов, и, если они есть, понять условия, необходимые для их возникновения.В данной статье представлен анализ и результаты двумерных численных моделей для стропильных и рамно-скатных крыш с целью изучения этого момента. Анализ результатов обследования также используется для подтверждения гипотезы о том, что другие виды отказов достаточно распространены для вальмовых крыш.

Анализ повреждений

Данные недавних событий в Соединенных Штатах были получены для изучения в настоящем исследовании. Эти данные были собраны после разрушительных торнадо на юге США, включая торнадо в Мур, Оклахома в 2013 году (EF5) и торнадо в Таскалузе, Алабама (EF4) и Джоплин, штат Миссури (EF5) в 2011 году.Их предоставил авторам доктор Дэвид Преватт из Университета Флориды. Группы судебно-медицинской экспертизы, состоящие из исследователей, инженеров и студентов, провели дни после этих событий, исследуя пострадавшие районы и документируя наблюдаемые повреждения. Их отчеты об этих торнадо можно найти в литературе (Prevatt et al., 2011, 2013; Graettinger et al., 2014). Объединенная база данных предоставляет тысячи изображений повреждений домов, от потери обшивки до полного разрушения.

Торнадо в Мур, штат Оклахома, был определен как событие EF5 с повреждениями в диапазоне от EF0 до EF5, наблюдаемых на пути торнадо.В результате этого события погибли 24 человека и, по оценкам, был нанесен экономический ущерб до 3 миллиардов долларов (Graettinger et al., 2014). Ветры EF0 – EF2 обычно составляют около 85% площади повреждения сильного торнадо EF4 или EF5, и поэтому можно определить множество стадий развития повреждений. Обследование, проведенное после этого события, дало информацию для последующих исследований, включая определение новых методов для улучшенных обследований повреждений, анализа хрупкости компонентов дома и разработки улучшенных лабораторных моделей торнадо (Graettinger et al., 2014). Это также привело к изменениям в строительном кодексе Мура, штат Оклахома, таким образом, что к деревянным каркасным домам предъявляются новые предписывающие требования для смягчения ущерба до уровня DOD-6 (Ramseyer et al., 2014).

Необработанная база данных фотографий, сделанных после торнадо Мура, Таскалуса и Джоплина, используется в настоящем исследовании для изучения природы разрушения вальмовой крыши. В данных выявляется множество случаев частичного разрушения вальмовой крыши. Как и в случае результатов анализа хрупкости, проведенного Kopp et al. (2016), наблюдаемые разрушения вызывают дополнительные вопросы относительно вероятности и условий, при которых могут произойти частичные разрушения вальмовой крыши.Отдельные примеры наблюдаемых отказов от Мура показаны на рисунке 3 и обсуждаются ниже.

Рисунок 3 . Разрушение вальмовой крыши в Мур, штат Оклахома, после торнадо EF5 21 мая 2013 года. (A) Разрушение передней стороны вальмовых крыш соседних рам с прямоугольной рамой. (B) Отказ передней стороны вальмовой крыши рамочного каркаса, с видимым неповрежденным обрамлением противоположной стороны. (C) Разрушение каркаса и обшивки комбинированной вальмовой / двускатной крыши (источник изображения: Dr.Дэвид Преватт).

На рис. 3А показаны соседние дома с шатровыми крышами, которые демонстрируют аналогичные повреждения передней поверхности крыши. RTWC, по-видимому, не повреждены по остальному периметру крыши, и очевидно, что несколько элементов каркаса крыши вышли из строя или были удалены, в дополнение к обшивке, покрывающей эту часть. На правой стороне фотографии оставшаяся часть крыши провисает, что дополнительно указывает на то, что нижележащая рама вышла из строя. Дома, показанные на рисунке 3A, были расположены вдоль Кайл Драйв на западной окраине Мура, штат Оклахома.Несколько домов на этом коротком участке имели аналогичные дефекты каркаса вальмовой крыши и были построены примерно в 2006 году (Graettinger et al., 2014). Осмотр фотографий повреждений в этом районе показывает, что из домов с повреждениями крыши DOD-4 или DOD-6, 40% оказались разрушенными из-за аналогичных частичных повреждений. В этих случаях кажется, что рама вышла из строя из-за прибитых соединений между элементами, поскольку сломанных пиломатериалов не видно. В следующем разделе будут представлены дополнительные статистические данные и наблюдения из двух выбранных районов после торнадо в Джоплине, штат Миссури.

На рис. 3В показан отказ, аналогичный показанному на рис. 3А, но с гораздо более крутой крышей. RTWC выглядят целыми, и видна большая открытая полость, где элементы каркаса и оболочка были удалены. Как и на рисунке 3A, очевидно, что эта крыша не страдала исключительно от потери обшивки, хотя следует отметить меньшую площадь потери обшивки в правой части фотографии. Отсутствие видимых внутренних элементов в полости, особенно тех, которые поддерживают неповрежденную противоположную сторону крыши, убедительно свидетельствует о том, что эта крыша была построена как конструкция с рамой из стержней, в отличие от той, которая содержала сборные фермы.По имеющимся данным, многие из неудачных вальмовых крыш использовали каркас из палок.

На рис. 3С показано частичное разрушение комбинированной вальмовой / двускатной крыши. Этот отказ отличается от тех, что показаны на рисунках 3A, B, поскольку очевиден отказ материала деревянных элементов. RTWC, по-видимому, целы, нижняя часть крыши потеряла только обшивку с правой стороны и элементы каркаса, помимо обшивки, слева. Возле пика крыши каркас разрушился с обеих сторон.Эта структура, по-видимому, содержит либо фермы, либо стержневой каркас с прочными соединениями. Как показано на рисунке чуть выше RTWC, элементы были соединены или усилены иным образом с помощью деревянных пластин, прибитых гвоздями.

При осмотре повреждений, показанных на Рисунке 3, и аналогичных повреждений на имеющихся фотографиях становится очевидно, что возможны частичные разрушения каркаса, повторяющиеся режимы разрушения, возникающие в вальмовых крышах. При сравнении этих отказов вальмовой крыши с близлежащими конструкциями на основе данных было определено, что разрушения каркаса могут определяться в некоторых шатровых крышах при скорости ветра EF2, а не разрушениями RTWC или потерей обшивки.Также отмечается, что конструкция крыши может иметь значение. Наблюдаемые отказы рамных рам особенно подсказывают, что характеристики крыш с рамными каркасами следует отличать от характеристик стропильных конструкций при анализе и проектировании, а также в настоящем исследовании.

Статистический анализ возникновения отказов

Для полного анализа возникновения частичных отказов каркаса крыши все наблюдаемые повреждения в пределах диапазонов DOD-4 и DOD-6 должны быть классифицированы, чтобы определить, связаны ли наблюдаемые отказы с обшивкой, RTWC или каркасом крыши.Сортировка данных по районам предлагает дополнительную информацию о тенденциях в небольших регионах по сравнению со всем следом ущерба от события. Как уже упоминалось, данные опроса, предоставленные Университетом Флориды, включают базу данных фотографий. Также предоставляется список всех фотографий, которые использовались для оценки события, включая долготу, широту и рейтинг EF-Scale в каждом месте. Эти данные были нанесены на карту и помечены цветными метками, чтобы представить рейтинг EF-Scale. Образец полученной карты показан на рисунке 4.На этой карте показаны две области, проанализированные для получения представленных здесь предварительных статистических данных. Эти районы были расположены на западном конце пути разрушения. Анализируются только данные, соответствующие повреждениям EF1, EF2 и EF3, поскольку эти рейтинги соответствуют скоростям ветра DOD-4 и DOD-6 для крыш жилых домов. На рисунке рейтинги EF1, EF2 и EF3 представлены желтыми, оранжевыми и красными булавками соответственно.

Рисунок 4 . Западный конец пути повреждения торнадо после торнадо 22 мая 2011 г. в Джоплине, Миссури; регионы настоящего исследования обведены белым.

Анализируются две области исследования, обведенные белым цветом на Рисунке 4, и оценивается возникновение различных видов отказов. Фотографии повреждений в отмеченных местах были изучены, и отмечен предполагаемый тип отказа. При этом просмотре данных каждое отдельное жилище оценивалось на предмет того, было ли повреждение вызвано RTWC, обшивкой или повреждением каркаса. Помимо повреждений кровли, включаются разрушения стен, соответствующие DOD-7. Районы исследования были выбраны на основе характеристик домов.Исторические снимки из Google Earth используются для определения первоначальной формы изученных крыш. В районе 1 в левой части рисунка 4 обнаружены дома, которые казались более новыми, в большинстве своем с крутыми шатровыми крышами и большими строениями. Дома в Районе 2 в основном выглядят более старыми каменными домами с неглубокими крышами с деревянным каркасом.

Результаты статистического анализа показаны в Таблице 2. Как показано, в Районе 1 56% домов с соответствующими повреждениями вышли из строя из-за частичного разрушения каркаса, в то время как 35% показали признаки отказа RTWC.На Рисунке 5 показан пример крутых вальмовых крыш, видимых повсюду в этом районе, с аэрофотоснимком, показывающим, как повреждение повлияло на поверхность крыши. Во многих случаях были удалены самые большие поверхности крыши, в то время как части конструкции, закрывающие меньшие пространства, остались на месте. Многие из этих построек, по-видимому, также были построены из рамок.

Таблица 2 . Возникновение режимов разрушения кровли жилых домов в отдельных районах Джоплина, штат Мичиган.

Рисунок 5 . Пример типичного разрушения вальмовой крыши в Районе 1, включая аэрофотоснимок, показывающий след частичного разрушения (источник изображения: д-р Дэвид Преватт, Google Earth).

Возникновение типов отказов в Районе 2 отличается от такового в Районе 1; Распределение отказов кровли более равномерно по трем режимам, в то время как в Районе 1 наблюдается более высокая частота отказов, которые можно рассматривать как серьезные отказы кровли, то есть подпадающих под DOD-6.В Районе 2 33% показали частичные разрушения каркаса, в то время как 37 и 30% пострадали от отказов RTWC и обшивки, соответственно. Чтобы понять прогрессию повреждения, дома, в которых обрушились стены, подсчитываются на основе наблюдаемого режима разрушения крыши, который, как предполагается, предшествует повреждению стены. Например, в Районе 1 10% домов пострадали от частичного разрушения каркаса крыши и обрушения стен, а 8% пострадали от разрушения RTWC и обрушения стен. Это приводит к 18% случаев обрушения стен в регионе. Взаимосвязь между режимами разрушения стен и кровли требует дальнейшего изучения для определения причинных эффектов каждого режима разрушения крыши.

Сдвиг в возникновении определенных видов отказов между двумя регионами может быть результатом нескольких факторов; однако следует отметить, что многие дома в Районе 2 оказались более старой постройки, чем в Районе 1, и имели пологую крышу. Хотя это наблюдение может указывать на то, что наклон крыши способствует возникновению разрушения каркаса, неясно, какие другие факторы могли иметь дополнительное влияние. Например, отсутствие боковых ограждений в старых домах могло привести к учащению случаев обрушения стен.В примере, показанном на Рисунке 6, произошел частичный отказ каркаса крыши. Однако этот сбой мог произойти из-за обломков деревьев, видимых на вершине разрушенной крыши. Другие случаи частичного отказа в Районе 2 также неоднозначны, и, поскольку Район 2 находился с подветренной стороны от Района 1, обломки, вероятно, играли большую роль. В любом случае, в обоих регионах частичные отказы происходят по крайней мере так же часто, как и другие виды отказов кровли. Требуется дополнительная работа для получения полного набора статистических данных об этих сбоях и более точного определения региональных условий, которые могут способствовать их возникновению.

Рисунок 6 . Частичное обрушение вальмовой крыши в районе 2 (источник изображения: д-р Дэвид Преватт).

Аналитический метод

Подход и предположения

Разработан и верифицирован метод численного моделирования для анализа эффектов внутренней нагрузки и прочностных характеристик компонентов деревянной каркасной крыши при ветровом подъеме. После разработки модели для получения сил стержня рассчитываются возможности элемента. Результаты выбранного метода моделирования методом конечных элементов объединяются с расчетными значениями пропускной способности элементов.Это позволяет оценить прочностные характеристики структурных компонентов в форме относительных соотношений спроса и мощности (D / C) и определить возможные места уязвимости. В настоящей работе термин «элемент» относится как к элементам деревянного каркаса, так и к соединениям между ними. Оба типа элементов составляют звенья на вертикальном пути нагрузки, и потенциальные отказы могут возникать в любом из них. Подробное объяснение этой работы можно найти в исследовании Стивенсона (2017).

Различия между методами строительства крыши, такими как фермовый каркас и стержневой каркас, оцениваются для определения относительной вероятности разрушения каркаса каждого типа. Возможности элементов каркаса крыши также сравниваются с мощностью RTWC, чтобы обеспечить точку отсчета для соотнесения настоящих результатов с обычно наблюдаемыми видами отказов с хорошо установленными скоростями ветра (т. Е. DOD-6). Предположение о правильной конструкции в анализах позволяет выявить пробелы в текущем проекте, если будет обнаружена вероятность отказа.В противном случае результаты подтвердили бы ненадлежащее строительство в домах с наблюдаемыми неисправностями.

Анализ спроса и мощности секций стропильных и каркасных крыш

Чтобы понять возможность выхода из строя элемента или соединения в каркасе вальмовой крыши, необходимо определить воздействие нагрузки из-за подъема ветра на элементы каркаса и сравнить их со способностями элементов противостоять этим воздействиям. Точный анализ деревянных конструкций должен учитывать анизотропные свойства древесины, сложное поведение соединений и многочисленные возможные виды отказов.В опубликованной литературе представлена ​​подробная информация о моделировании нелинейного поведения и установлении критериев отказа для определенных компонентов крыши, но имеется ограниченная информация о других элементах и ​​конструкции с рамой. Чтобы получить сопоставимые результаты и использовать согласованные методы для различных типов конструкций, анализ всех конструкций для настоящего исследования ограничен линейным диапазоном поведения материала. Элементы, которые могут выйти из строя первыми, идентифицируются на основе относительных линейных соотношений D / C.Этого достаточно, чтобы проверить гипотезу о частичных отказах каркаса, хотя для построения кривых хрупкости потребуется дальнейший анализ.

Для наблюдения за эффектами линейной нагрузки на элементы и соединения системы крыши, силы элементов рассчитываются посредством моделирования методом конечных элементов с использованием SAP2000. Отдельные фермы и компоненты крыш с решетчатым каркасом моделируются при равномерном отрицательном внешнем давлении, и полученные осевые силы и моменты используются для оценки требований к каждому элементу.Как уже упоминалось, дополнительные сведения о методе проверки и анализа модели предоставлены Стивенсоном (2017).

Конструкции вальмовых крыш, используемые в анализе

При строительстве деревянных каркасов в Канаде и США используются аналогичные подходы, в которых преобладают предписывающие или традиционные конструкции (Canada Mortgage and Housing Corporation, 2014). Для конструкции крыши эти подходы состоят из следующих документов, таких как Международный жилищный кодекс или Часть 9 Национального строительного кодекса Канады, чтобы определить размер элементов, расстояние между ними и требования к крепежным элементам.В Канаде эти требования взяты из табличных значений, основанных на расчетных снеговых нагрузках.

Предписательный проект включает в себя как крыши с рамой, так и фермы, хотя сами фермы должны быть спроектированы и поставляться с инструкциями по уходу, обращению и установке. Фермы, соединенные металлическими пластинами (MPC), спроектированы компаниями, специализирующимися на их производстве, на основе распределения вторичной нагрузки. Они становятся преобладающей формой строительства крыш новых жилых домов, по крайней мере, в Канаде (Canada Mortgage and Housing Corporation, 2014).Тем не менее, рамная конструкция все еще используется, и большая часть стареющего жилищного фонда состоит из конструкции палки-каркаса. Как ферменные, так и рамные конструкции требуют рассмотрения в настоящем исследовании, поскольку согласно имеющимся данным обследования, оба типа кровли не работают.

В двумерном D / C-анализе в этой работе используется одна ферма MPC, основанная на тех, которые использовались в полномасштабной вальмовой крыше, испытанной Хендерсоном и др. (2013). Рисунок 7 иллюстрирует схему фермы; из-за симметрии показана только половина фермы.После анализа фермы была спроектирована вальмовая крыша с рамной рамой, которая соответствовала профилю и геометрии плана ферменной крыши от Henderson et al. (2013), чтобы провести сравнение.

Рисунок 7 . Половина моделируемой фермы с маркированными соединениями и элементами.

Для крыши с решетчатым каркасом, Раздел 9.23 NBCC (Канадская комиссия по строительным и противопожарным нормам, 2010) используется для определения соответствующих требований к размещению элементов и размерам, в дополнение к минимальному количеству и направлению гвоздей в каждом стыке.Результирующая структура проиллюстрирована на Рисунке 8 с обозначенными размерами элементов и расстоянием между ними. Компоновка элементов крыш с решетчатой ​​рамой способствует разделению нагрузки между гранями и отдельными элементами крыши. Вальмовые стропила переносят нагрузки между элементами на смежных гранях крыши, а обшивка играет роль в эффектах системы между элементами на одной стороне. Из-за такой схемы невозможно извлечь двумерное поперечное сечение крыши для анализа, как это было сделано в случае ферменной крыши.Вместо этого настоящий анализ рамной крыши упрощается за счет изучения одного репрезентативного домкрата. При осмотре стропила, ближайшие к центру крыши, считаются наиболее востребованными из-за давления на крышу из-за самых длинных безопорных пролетов. Ожидается, что центральные домкраты будут испытывать самые высокие моменты и внутренние силы сдвига, а их соединения должны будут выдерживать самые большие опорные реакции. Грани крыши идентичны, поэтому выбранный домкрат-стропила, показанный на Рисунке 9, представляет собой четыре разных домкрата внутри крыши.

Рисунок 8 . Вид сверху спроектированной четырехскатной крыши.

Рисунок 9 . Иллюстрация стропила домкрата, выбранных для анализа стержневой рамы.

Численное моделирование шатровых крыш с деревянным каркасом

Стратегия разработки модели в этом исследовании заключается в том, чтобы оценить, можно ли использовать более одного упрощенного аналога модели в комбинации, чтобы получить максимально возможное влияние нагрузки на каждый элемент фермы. Такой подход к огибающей был сочтен подходящим для настоящих целей, потому что, сравнивая емкость каждого элемента с его наихудшим сценарием нагрузки, все уязвимые элементы могут быть идентифицированы без траты вычислительных или экспериментальных ресурсов на получение достаточных данных, чтобы сделать возможным нелинейное моделирование.Еще одно преимущество использования максимальных сил заключается в том, что они могут выявить критические условия, которые возможны, но, возможно, не были рассмотрены ранее.

Установлено, что максимальный спрос на каркас фермы постоянно достигается за счет комбинации двух аналогов модели. Одна из моделей использует все шарнирные соединения, а другая — все жесткие соединения. Геометрический аналог моделируется таким образом, что элементы пояса фермы воздействуют на их нижние грани, а элементы перемычки моделируются вдоль их центроидов.Для корпуса фермы результаты усилий стержня и шарниров извлекаются из обеих моделей и обрабатываются для получения максимальных значений нагрузки на элементы фермы. Максимальный спрос на стропильную планку с рамой также получают от двух моделей; один с шарнирными опорами, а другой — с жесткими опорами. В случае каркасной конструкции расчет отдельного стропила можно легко выполнить с помощью ручных расчетов. Тем не менее, SAP2000 используется для того, чтобы выбранные стропила можно было смоделировать с закрепленным и жестким шарниром на опорах и получить результаты максимального усилия в обоих случаях, аналогично методу, используемому в анализе фермы.

Анализ D / C выполняется с использованием результатов спроса по моделям фермы с равномерным подъемом 3,25 фунта / дюйм (0,57 Н / мм). Поднимающие силы ветра моделируются как отрицательное внешнее давление, действующее перпендикулярно поверхности крыши, а вес конструкции учитывается как статическая нагрузка. Эта нагрузка рассчитывается на основе процедуры определения направления из ASCE 7-10 (Structural Engineering Institute, 2010) с использованием базовой скорости ветра 71,5 миль в час (115 км / ч). Путем предварительного моделирования было установлено, что эта скорость ветра соответствует точке, в которой отношение D / C для RTWC равно 1.Считается, что это представляет собой подъемную силу, при которой ожидается выход из строя первого элемента фермы. Для случая стержневой рамы давление, соответствующее 71,5 миль в час, умножается на площадь притока, поддерживаемую стропилами, в результате чего получается равномерно распределенная нагрузка 2,17 фунта / дюйм (0,38 Н / мм).

Важно отметить, что базовая скорость ветра 71,5 миль в час не отражает скорости ветра торнадо и требует корректировки, чтобы можно было провести прямое сравнение с DOD-6 для жилых построек.Однако на основании этого результата из литературы можно сделать некоторые наблюдения. Моррисон и Копп (2011) протестировали соединения ногтя на пальце ноги при реалистичной ветровой нагрузке и аналогичным образом связали результаты прочности с основной системой сопротивления ветровой нагрузке, а также с расчетными скоростями ветра компонентов и обшивки, используемыми в ACSE 7-05. Скорость ветра 71,5 миль в час согласуется с оценками, приведенными в Таблице 5 Моррисона и Коппа, которые не учитывают распределение нагрузки между соседними соединениями. При рассмотрении распределения нагрузки расчетные скорости ветра по Моррисону и Коппу (2011) увеличиваются.

Примененная скорость ветра 71,5 миль в час намного ниже, чем скорость ветра при разрушении, оцененная по результатам анализа хрупкости, проведенного Коппом и др. (2016) и Гаванский и Копп (2017). Оба исследования рассматривали распределение нагрузки и обнаружили, что при средней вероятности отказа скорость ветра, вызывающая отказ RTWC в откидной крыше, составляет почти 155 миль в час (250 км / ч). Помимо несоответствия из-за распределения нагрузки, различные предположения относительно внутреннего давления, формы крыши и направления ветра могут привести к значительным различиям в расчетных скоростях ветра.Важно напомнить, что настоящее двумерное исследование сосредоточено на относительной уязвимости в пределах каркаса вальмовой крыши и не претендует на определение скорости ветра при разрушении. Согласие между скорректированной скоростью ветра и оценками ASCE 7-05 Моррисона и Коппа подтверждает точность методологии.

Расчет мощности

Минимальные мощности каждого элемента в моделях рассчитываются для сравнения с максимальной потребностью в анализе D / C. Фермы в Henderson et al.(Henderson et al., 2013) вальмовая крыша использовала пиломатериалы SPF №2, соединенные между собой анкерными плитами MiTek MII-20. Паспорта прочности плит, подготовленные производителем в соответствии с канадскими требованиями к испытаниям анкерных плит (Институт исследований в строительстве, 2009 г.), были получены и используются при расчетах грузоподъемности. По сравнению с оценкой потенциала участников, которая проводится на основе табличных значений в Канадском справочнике по дизайну древесины (Canadian Wood Council / Canadian Standards Association, 2010), совместные мощности требуют значительных усилий для точной оценки.Для расчетов пропускной способности соединений в этом исследовании используются технические требования к конструкции ферм MPC Канадского института решетчатых пластин (2014 г.), в дополнение к уравнению, предложенному в Lewis et al. (2006) по моменту подключения мощности.

Расчеты совместных нагрузок включают определение пропускной способности стальной пластины, деревянного элемента и взаимодействия между ними в соответствующих направлениях (Институт опорных пластин, 2007; Канадский институт опорных пластин, 2014). В случае стержневой рамы возможности соединения двух опор с помощью гвоздей оцениваются на основе расчетных значений без учета факторов и уравнений из Справочника по дизайну древесины Канады (Канадский совет по древесине / Канадская ассоциация стандартов, 2010).В зависимости от направления нагрузки, необходимые расчеты опорной способности включают в себя сопротивление выдергиванию гвоздя и поперечное сопротивление.

Уравнения пропускной способности кода обычно включают коэффициенты сопротивления материала, которые не учитываются в этом анализе постоянного тока. Уравнение из исследования Lewis et al. (2006) не включает факторы сопротивления, но обсуждение и результаты их исследования показали, что предложенное уравнение было скорректировано с учетом коэффициента безопасности, равного 1.5. Этот запас прочности исключен в текущем анализе. Примеры расчетов пропускной способности и примечания, включая соответствующие кодовые уравнения и пункты, для всех требуемых режимов совместной пропускной способности, предоставлены Стивенсоном (2017). Для справки, на Рисунке 7 показаны соединения и элементы фермы, помеченные в соответствии с условными обозначениями, используемыми в анализе, а на Рисунке 9 показано, что это для смоделированного домкрата для стропил.

Результаты спроса и мощности

Отдельные таблицы результатов максимального спроса и минимальной мощности приведены Стивенсоном (2017).В данной статье предельные отношения D / C для каждого элемента моделей фермы и стропила показаны в таблицах 3 и 4 соответственно. «Уязвимые» элементы — те, у которых отношение D / C ближе всего к 1 — выделены жирным шрифтом. Соединения со значениями D / C «N / A» либо развивают сжатие в результатах модели, либо содержат элементы, которые являются непрерывными и, следовательно, передают нагрузку через элемент, а не соединение. Результаты из таблицы 3 также схематично показаны на рисунке 10. Как видно, отношения D / C для элементов и соединений сильно различаются по всей ферме.

Таблица 3 . Соотношения нагрузки и мощности (D / C) и определяющие режимы отказа для смоделированной фермы при подъеме на 3,25 фунта / дюйм (0,57 Н / мм).

Таблица 4 . Соотношения между стержнями и совместными нагрузками (D / C) для смоделированной секции рукояти-рамы при подъеме на 2,17 фунта / дюйм (0,38 Н / мм).

Рисунок 10 . Схема расположения неисправностей в ферме, основанная на результатах анализа потребности в мощности (D / C).

Предварительные результаты, полученные при анализе фермы вальмовой крыши, показывают, что RTWC с опорой на пальцах имеет самую низкую относительную прочность с разницей в 40% при соотношении D / C, равном 0.981 по сравнению со следующим по величине отношением 0,695 в элементе верхнего пояса в сочленении 3. Возможные изменения в пути нагрузки, возможностях элементов, геометрии и допусках фермы могут привести к сдвигам в любом из соотношений D / C; однако, поскольку анализ основан на взятии значений экстремального спроса для элементов каркаса, маловероятно, что отклонения в двух самых низких соотношениях D / C приведут к изменениям в текущих результатах. Ожидается, что RTWC с зазубринами почти всегда выйдут из строя первыми в случае плоской фермы.Однако этот вывод не верен в случае, когда ураганные ремни используются в RTWC. В этом случае отношение D / C ремня RTWC урагана составляет 0,470, что снова сравнивается с 0,695 D / C в верхнем поясе. Применение даже самых простых ремней для защиты от ураганов может привести к повреждению компонентов каркаса фермы.

Результаты показывают, что при том же ветровом подъеме, что и ферма, стропила домкрата также наиболее уязвима при RTWC с опорой на пальцы. Анализ стержневой рамы не включает подъемную способность RTWC с ураганными ремнями.Однако ожидается, что установка перемычек на RTWC приведет к отказу на стыке 1, так как это место имеет относительно высокое отношение D / C. Следующее самое слабое соединение в стыке 2 состоит из семи гвоздей, соединяющих стропило с балкой потолка. Его емкость намного выше — около 5000 Н.

Результаты стержневого каркаса аналогичны результатам анализа фермы по двум причинам. Во-первых, они подтверждают общее ожидание того, что RTWC с опущенными пальцами, вероятно, будет наиболее уязвимым элементом вальмовой крыши на этом склоне.Результаты стержневой рамы также указывают на то, что соединение на коньке крыши является следующим наиболее уязвимым элементом. В обеих ситуациях различия в поведении крыши и параметрах соединения делают возможными другие отказы. Это особенно правдоподобно, если принять во внимание ошибки при строительстве, ухудшение характеристик элементов и устаревшие стандарты проектирования, по которым строились старые дома с каркасным домом.

Ограничения

Настоящий статистический анализ и анализ D / C успешно доказывают гипотезу о том, что разрушения каркаса вальмовых крыш возможны (и распространены), и предполагают некоторые условия, которые могут повлиять на режим, при котором может выйти из строя шатровая крыша с деревянным каркасом.Помимо этого вывода, важно отметить ограничения метода двумерного моделирования. Чтобы понять проблему отказов каркаса в деталях, необходимо разработать трехмерные модели, которые учитывают распределение нагрузки и эффекты обшивки. Из-за отсутствия данных и опубликованной информации, помогающей моделировать соединения металлических пластин и конструкции рам-стержня, было сочтено экономически нецелесообразным проводить подробные трехмерные модели в текущем исследовании.

Дополнительная работа должна также оценить возможные вариации, существующие в компонентах спроса и мощности текущих результатов.На уровне элементов существует множество параметров, которые могут привести к значительному изменению поведения конструкции крыши. Эти параметры связаны с конфигурациями соединений и допусками, изменчивостью свойств древесных материалов и различиями в крепежных изделиях, предоставляемых разными производителями. В более крупном масштабе методы проектирования различаются в зависимости от региона, компании и даже отдельных инженеров, и строительство домов обычно не подлежит тщательному контролю качества. Вероятность ошибок конструкции и различий в конструкции может быть высокой.Эти изменения могут значительно изменить возможные результаты. Понимание отказов каркаса, помимо того, что считается их теоретически возможными, является важным следующим шагом в улучшении строительных норм и правил, а также EF-Scale.

Дополнительное обсуждение наблюдаемых отказов рулевой рамы

Неисправности каркаса крыши, представленные в этой статье, описывают несколько различных случаев и факторов, которые могут привести к уязвимости каркаса. Результаты анализа D / C подтверждают, что возможна потеря элементов или поверхностей вальмовой крыши с рамной рамой; тем не менее, прогрессирование разрушения больших секций крыши точно не определено.При повторном просмотре данных обследования повреждений и отчета о торнадо в Мур, штат Оклахома (Graettinger et al., 2014), был отмечен дополнительный режим отказа, связанный с корпусом рукоятки. Этот режим может указывать на неправильную конструкцию наружного каркаса крыши или на потенциальное влияние каскадных отказов, вызванных разделением нагрузки в конструкциях с рамой на стержнях.

На Рисунке 11, похоже, произошло частичное разрушение каркаса и удаление больших секций крыши. Однако при ближайшем рассмотрении становится очевидно, что балки потолка и потолок под ними целы.Сняты или повреждены только внешние стропила и прикрепленная обшивка. Судя по результатам анализа D / C для каркаса с рамой, этот тип отказа маловероятен из-за относительно прочного соединения между стропилами и потолочными балками. RTWC и соединение вдоль конька крыши кажутся гораздо более уязвимыми при анализе по сравнению с ранее упомянутым соединением с семью гвоздями. Изображенные на фотографиях отказы могли возникнуть из-за неправильного или отсутствующего крепежа между стропильной балкой и балкой на верхней плите стены или возникли в результате разрушения верхнего стропильного соединения.Кроме того, системные эффекты могли привести к постепенному, каскадному разрушению соседних стыков, что привело к удалению всех поверхностей крыши после инициирования в одной точке.

Рисунок 11 . Примеры частичного обрыва каркаса, вальмовой крыши с целыми балками перекрытия. (A) Полное снятие внешнего каркаса крыши. (B) Частичное удаление нескольких сторон крыши (источник изображения: доктор Дэвид Преватт).

Как уже упоминалось, анализ D / C для случая стержневой рамы не предсказал, что соединение стропил со стеной будет уязвимым из-за его относительно прочного соединения с балкой потолка.Согласно расчетам несущей способности стропил, соединение стропила с верхней пластиной должно иметь нагрузку 5000 Н, в результате чего соотношение D / C равно 0,2. При более внимательном рассмотрении фотографий можно предположить, что на концах неповрежденных балок были прибиты соединения; однако похоже, что гвоздей было не больше нескольких. Принимая во внимание, что эти дома не были спроектированы по тем же правилам, что и гипотетическая крыша в настоящем исследовании, необходимо изучить региональные нормативные требования к проектированию в США, чтобы определить, предназначены ли эти соединения для включения большего количества гвоздей.

Отказ, показанный на рисунке 11, и многие другие подобные отказы интересны тем, что они объективно классифицируются в пределах DOD-6 для крыш жилых домов; однако это может быть неточным предположением. Это важный момент для дальнейшего изучения, поскольку он может повлиять на уточнения шкалы EF для различных методов проектирования жилых домов или даже предложить новый DOD для структур с рамой из стержней.

Заключение

Наблюдения за повреждениями и статистические оценки, представленные здесь, расширяют текущее понимание отказов крыш жилых домов и вводят ранее неисследованный вид отказов, характеризующийся повреждением компонентов каркаса крыши.Статистические данные о наблюдаемых повреждениях в типовых кварталах из Мур, Оклахома и Джоплина, штат Мичиган, показали, что отказы каркаса могут происходить так же часто, как хорошо изученные режимы отказов RTWC и обшивки при скоростях ветра EF1 и EF2. В то время как дома с шатровой крышей обычно считаются более устойчивыми к ветру, чем дома с двускатной крышей, наблюдения за частичными повреждениями каркаса показывают, что шатровые крыши могут быть более уязвимыми, чем предполагалось ранее.

Разработан метод численного моделирования и анализа для дальнейшего исследования поведения обычных компонентов каркаса вальмовой крыши.И фермы, и каркасные конструкции оцениваются для проведения сравнительного исследования двух методов строительства. Результаты двумерного анализа D / C для случаев стропильных и рамных рам были использованы, чтобы понять вероятные места уязвимости в конструкции каркаса и проверить гипотезу обрушения крыши, происходящего внутри конструкции каркаса. Упрощенный метод моделирования «нагрузка-огибающая» и анализ D / C показали способность определять уязвимые места в секциях крыши с фермами и с рамой при ветровом подъеме.Наблюдательные и численные исследования дали следующие основные результаты:

• В районах, изученных с использованием фотографий повреждений с географической привязкой, до 56% домов в диапазоне повреждений EF1 – EF3 имели частичные разрушения конструкции крыши.

• Тип конструкции может иметь важные последствия для типа разрушения крыши, которому подвергнется дом. В микрорайонах, где 56% повреждений крыш жилых домов произошло из-за частичного разрушения каркаса крыши, дома оказались более новой конструкции с решетчатым каркасом, с большими следами и крутыми крышами.Другой регион, который показал 33% частичных отказов, — это дома, которые выглядели более старыми, с пологими крышами и каменными стенами. Также отмечается, что некоторые из частичных отказов, наблюдаемых в этом регионе, могли быть связаны со ударами обломков.

• Следует отметить, что на наблюдаемых крутых крышах многие из наблюдаемых отказов произошли асимметрично, то есть одна из больших поверхностей крыши разрушилась, а противоположная осталась нетронутой. В отличие от смоделированной крыши, которая в настоящем анализе подвергается воздействию равномерного подъемного давления, крыши с более крутыми уклонами, вероятно, будут испытывать дисбаланс ветровых нагрузок на наветренной и подветренной сторонах.Влияние изменения уклона крыши, формы плана и направления ветровой нагрузки будет изучено дополнительно, в дополнение к изменениям прочности и жесткости материала на более поздних этапах этого исследования.

• Выявлен дополнительный вид отказа, связанный с полным или частичным удалением всей наружной оболочки рам каркасных крыш. Эти отказы предполагают, что стропила, составляющие наклонную часть крыш с решетчатым каркасом, могут не иметь надлежащего крепления на коньке крыши или к балкам перекрытия и стенам под ними.Потеря внешней оболочки кровли из-за этого режима разрушения при осмотре классифицируется как повреждение DOD-6; однако на самом деле это может произойти при более низких скоростях ветра, чем те, которые требуются для отказа RTWC, как показывает текущий анализ D / C. Этот режим отказа требует дальнейшего изучения, и дополнительная статистика его возникновения будет включена в будущую работу.

• При использовании RTWC с опорой на пальцы, фермы MPC при равномерном подъеме, скорее всего, выйдут из строя через RTWC, что приведет к потере всей конструкции каркаса и потолка.Когда поставляются ураганные ремни, начало разрушения может перейти на элементы фермы и соединения (или на обшивку). Было обнаружено, что критические режимы разрушения в ферменной конструкции связаны с моментами элементов и соединений при подъеме. А именно, соединения верхнего пояса (Соединение 3) и горизонтальный элемент верхнего пояса (TC2) в моделируемой ферме оказались относительно уязвимыми, с отношениями D / C 0,70 и 0,66, соответственно, в то время как соотношение D / C RTWC на ​​пальцах ног был равен 1. Требуемый момент в элементах верхнего пояса увеличивается из-за растягивающих осевых сил, наведенных на эти элементы из-за типичного поведения фермы.

• Случай анализа рамок также показал, что RTWC с ограниченными возможностями являются наиболее уязвимым компонентом в двумерном анализе. Отношение D / C RTWC стержневой рамы составляет 1,129 при той же приложенной высоте, что и ферма. Тем не менее, верхнее стропильное соединение также имеет относительно высокое отношение D / C, равное 0,66. Изучение фотографий, сделанных при обследовании повреждений, показало, что разрушенные крыши с решетчатым каркасом могли иметь менее прочные соединения, чем требовалось при проектировании.

• Сравнение двухмерных анализов для случаев стропильных ферм и рам с прямоугольным каркасом позволяет предположить, что крыши с прямоугольным каркасом содержат более уязвимые элементы.При эквивалентном ветровом подъеме D / C RTWC фермы составляет 0,98, в то время как RTWC стропил домкрата с рукоятью составляет 1,12. Это как и ожидалось; тем не менее, влияние распределения нагрузки является важным фактором, особенно для случая стержневой рамы, который не рассматривается в данном исследовании.

Авторские взносы

СС — доктор философских наук. студент под совместным руководством ГК и А.А. Это исследование является частью работы, выполненной над магистерской диссертацией СС. Гипотеза и подход к работе были разработаны авторами совместно.SS выполнил весь анализ, интерпретировал данные, а также подготовил, оценил и подготовил рукопись для подачи под непосредственным контролем GK и AA. Г.К. и А.А. рекомендовали дизайн анализа, интерпретацию результатов и оценку рукописи для публикации. Авторы соглашаются нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя, что вопросы, связанные с точностью или целостностью любой части работы, должным образом исследованы и решены.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Эта работа финансировалась Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям в рамках программы совместных исследований и разработок в сотрудничестве с Chaucer Syndicates Ltd. и Институтом сокращения катастрофических потерь (ICLR). Выражаем признательность за постоянную поддержку со стороны г-на Геро Мишеля (Чосер) и г-на Поля Ковача (ICLR). Авторы также признательны доктору Д. Дэвиду Преватту (Университет Флориды) и Дэвиду Руче (Университет Оберна) за предоставление данных обследования ущерба, ценные предложения и соответствующую литературу, а также Национальному научному фонду (NSF) за финансовую поддержку полевых исследований, ведущих к нанесению ущерба. данные опроса.Вышеупомянутые исследования ущерба были поддержаны исследовательским грантом NSF 1150975 и программой грантов NSF RAPID.

Список литературы

Амини, М. О., и ван де Линдт, Дж. У. (2014). Количественное понимание рациональных расчетных скоростей ветра торнадо для деревянных каркасных конструкций жилых домов с использованием подхода хрупкости. J. Struct. Англ. 140. doi: 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0000914

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канадская ипотечная и жилищная корпорация.(2014). Канадское деревянное каркасное домостроение , 3-е изд. Канада: Правительство Канады.

Google Scholar

Канадская комиссия по строительным и противопожарным нормам. (2010). Национальный строительный кодекс Канады , 13-е изд. Оттава: Национальный исследовательский совет Канады.

Google Scholar

Канадский совет по древесине / Канадская ассоциация стандартов. (2010). Руководство по деревянному дизайну: полный справочник по деревянному дизайну в Канаде . Оттава, Онтарио: Канадский совет по древесине.

Google Scholar

Гаванский Э., Копп Г. А. (2017). Оценка уязвимости повреждений примыкания кровли к стене каркасных домов при сильном ветре. J. Risk Uncertainty Eng. Syst. 3. DOI: 10.1061 / AJRUA6.0000916

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Graettinger, A.J., Ramseyer, C.C., Freyne, S., Prevatt, D.O., Myers, L., Dao, T., et al. (2014). Оценка ущерба от торнадо после торнадо в Мур, Оклахома, 20 мая 2013 г. .Таскалуса, штат Алабама: Университет Алабамы.

Google Scholar

Хендерсон Д. Дж., Моррисон М. Дж. И Копп Г. А. (2013). Реагирование прибитых гвоздями соединений крыши к стене на экстремальные ветровые нагрузки при полномасштабной шатровой крыше с деревянным каркасом. Eng. Struct. 56, 1474–1483. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2013.07.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Институт исследований в строительстве. (2009). Оценочный лист CCMC 11996-L: MT-20 и MII-20 .Оттава, Онтарио: Национальный исследовательский совет Канады.

Google Scholar

Копп Г. А., Хонг Э., Гавански Э., Стедман Д. и Силлс Д. М. (2016). Оценка скорости ветра на основе наблюдений за ущербом от торнадо в Ангусе (Онтарио) 17 июня 2014 г. Can. J. Civil Eng. 44, 37–47. DOI: 10.1139 / cjce-2016-0232

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Копп Г. А., Моррисон М. Дж. И Хендерсон Д. Дж. (2012). Натурные испытания малоэтажных жилых домов при реалистичных ветровых нагрузках. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 104–106, 25–39. DOI: 10.1016 / j.jweia.2012.01.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Льюис, С. Л., Мейсон, Н. Р., Крамер, С. М., Верт, Д. К., О’Реган, П. Дж., Петров, Г. и др. (2006). «Проектирование металлических пластин, соединяющих соединения деревянных ферм на момент», в 9-я Всемирная конференция по деревообрабатывающей промышленности (Портленд, штат Орегон). Доступно по адресу: http://support.sbcindustry.com/Archive/2006/aug/Paper_322.pdf

Google Scholar

Мичем, Д.(1992). Повышенная эффективность вальмовых крыш при сильном ветре — пример из практики. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 43, 1717–1726. DOI: 10.1016 / 0167-6105 (92)

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мичем Д., Сарри Д. и Давенпорт А. Г. (1991). Величина и распределение ветровых нагрузок на вальмовые и двускатные крыши. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 38, 257–272. DOI: 10.1016 / 0167-6105 (91)

-Y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мехта, К.С. (2013). Разработка шкалы EF для интенсивности торнадо. J. Disaster Res. 8, 1034–1041. DOI: 10.20965 / jdr.2013.p1034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Моррисон, М. Дж., И Копп, Г. А. (2011). Эффективность соединения гвоздя и пальца при реалистичной ветровой нагрузке. Eng. Struct. 33, 69–76. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2010.09.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Prevatt, D.O., Coulbourne, W., Graettinger, A.J., Pei, S., Гупта, Р., и Грау, Д. (2013). Джоплин, Миссури, Торнадо от 22 мая 2011 г .: Обследование структурных повреждений и аргументы в пользу устойчивых к торнадо строительных норм . Рестон, Вирджиния: Американское общество инженеров-строителей.

Google Scholar

Prevatt, D.O., van de Lindt, J. W., Graettinger, A.J., Coulbourne, W., Gupta, R., Pei, S., et al. (2011). Исследование повреждений и будущее направление структурного проектирования после торнадо Таскалуса 2011 года . Гейнсвилл, Флорида: Университет Флориды.

Google Scholar

Ramseyer, C., Floyd, R., Holliday, L., and Roswurm, S. (2014). «Влияние систем крепления поперечной нагрузки на повреждение и живучесть жилых конструкций, пострадавших от торнадо в Мур, Оклахома, 20 мая 2013 г.» в материалах Proceedings of the Structures Congress 2014 (Boston, MA: ASCE), 1484–1507.

Google Scholar

Симмонс, К. М., Ковач, П., Копп, Г. А. (2015). Снижение ущерба от торнадо: анализ выгод и затрат улучшенных строительных норм и правил в Оклахоме. Клим. Soc. 7, 169–178. DOI: 10.1175 / WCAS-D-14-00032.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спаркс, П. Р., Шифф, С. Д., и Рейнхольд, Т. А. (1994). Повреждение ограждающих конструкций домов ветром и последующие страховые убытки. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 5, 145–155. DOI: 10.1016 / 0167-6105 (94)

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стандохар-Альфано, К. Д., и ван де Линдт, Дж. У. (2016). Анализ риска торнадо для повреждения деревянных каркасных крыш жилых домов в Соединенных Штатах. J. Struct. Англ. 142. DOI: 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0001353

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стивенсон, С. А. (2017). Анализ разрушения каркаса деревянных каркасных крыш жилых домов при ветровой нагрузке . Дипломная работа. Лондон, Онтарио: Университет Западного Онтарио.

Google Scholar

Инженерно-строительный институт. (2010). ASCE 7-10 Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других конструкций . Рестон, Вирджиния: Американское общество инженеров-строителей.

Google Scholar

Институт анкерных плит. (2007). Национальный стандарт проектирования деревянных ферм, соединенных металлическими пластинами . Александрия, Вирджиния: Американский национальный институт стандартов (ANSI).

Google Scholar

Канадский институт анкерных плит. (2014). Процедуры проектирования и спецификации ферм для деревянных ферм, соединенных с легкими металлическими пластинами . Брэдфорд, ON: TPIC.

Google Scholar

ван де Линдт, Дж. У., Пей, С., Дао Т., Греттингер А., Преватт Д. О., Гупта Р. и др. (2013). Философия дизайна торнадо, основанная на двойной цели. J. Struct. Англ. 139, 251–263. DOI: 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0000622

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Центр ветроэнергетики и инженерии. (2006). Рекомендация по усовершенствованной шкале Fujita . Лаббок, Техас: Техасский технический университет.

Google Scholar

Что такое шатровая крыша со стоячим фальцем?

Металлочерепица со стоячим фальцем — это долговечное кровельное решение, которое можно использовать как на вальмовой, так и на двускатной крышах.

Шатровая или шатровая крыша — это тип крыши, где каждая сторона крыши наклонена вниз к стенам. Вальма вальмовой крыши — это внешние углы, которые создают две смежные стороны в месте их пересечения.

Шатровые крыши, как правило, имеют довольно пологие скаты, а дома с шатровыми крышами могут также иметь двускатные части или слуховые окна.

Это пример вальмовой крыши

С другой стороны, двускатная крыша имеет крышу с двумя сторонами, которые наклонены вниз к стенам.Стены ограждают концы двускатных крыш, а сам фронтон является частью стены между двумя сторонами крыши.

Это пример двускатной крыши

Вальмовые крыши в целом более сложны, чем двускатные, и для них требуются стропила или фермы. Тем не менее, вальмовая крыша является самозатягивающейся и поэтому намного лучше подходит для районов, подверженных ураганам. Двускатные крыши менее сложные и менее дорогостоящие, но обычно более простые и более подвержены повреждениям от ветра.

Однако, если дом или конструкция не очень простые, большинство крыш, как правило, имеют несколько деталей и могут иметь как шатровую, так и двускатную крышу.

Металлические фальцевые крыши представляют собой панели, обычно вертикальные, которые проходят по всей длине крыши (от карниза до конька). Панели либо защелкиваются вместе, либо сшиваются вместе с помощью кровельной фальцевальной машины, которая соединяет панели вместе и создает водонепроницаемую поверхность кровли.

Фальцевую крышу можно узнать по приподнятым вертикальным швам в местах соединения соседних панелей.

Фальцовые крыши со стоячим фальцем могут быть установлены на вальмовых, двускатных или многоцелевых крышах.

Лучший способ увеличить прочность и долговечность металлических крыш — это работать с инженером или квалифицированным дистрибьютором / подрядчиком металлических кровельных систем. Вы можете найти дистрибьютора или подрядчика McElroy Metal здесь .

С 1963 года McElroy Metal предоставляет строительной отрасли качественную продукцию и отличное обслуживание клиентов. Штаб-квартира семейного производителя компонентов находится в Боссье-Сити, штат Луизиана., и имеет 13 производственных предприятий в Соединенных Штатах. Качество, сервис и производительность были краеугольным камнем философии бизнеса McElroy Metal и на протяжении многих лет способствовали успеху компании. Как предпочтительный поставщик услуг, эти ценности будут по-прежнему лежать в основе модели McElroy Metal наряду с сильной ориентацией на клиента.

Что такое шатровая крыша?

Когда дело доходит до строительства дома, одним из важнейших элементов конструкции является конструкция крыши.Форма крыши и кровельный материал, который использует строитель, могут повлиять на способность вашей крыши противостоять ветру, дождю, граду и ее общую долговечность.

Форма — это больше, чем просто эстетика. У разных стилей крыши есть разные преимущества и недостатки, и некоторые из них лучше работают в разных климатических условиях, чем другие. Самая распространенная форма крыши в США — двускатная крыша. Что такое двускатная крыша? Двускатная крыша — это крыша с двумя скатами, которые сходятся на гребне вашей крыши, с вытянутыми треугольными стенами по обе стороны от скатов.

С другой стороны, вальмовая крыша будет иметь скаты со всех сторон вашего дома. Как и другие стили кровли, он может быть построен с использованием традиционной битумной черепицы, или может быть выполнен с металлической кровлей или даже с живой зеленой крышей. Что такое зеленая крыша? Зеленая крыша — это кровельная система, в которой есть растения и почва или другая среда для выращивания газона или сада на крыше.

Независимо от того, какие материалы вы используете для своей вальмовой крыши, конструкция предлагает множество преимуществ по сравнению с более распространенной двускатной крышей, особенно в местах, более подверженных суровым погодным условиям.

Почему выбирают шатровую крышу?

Поскольку вальмовая крыша имеет наклон, она легко сбрасывает воду, снег и мусор с вашей крыши. Наклон также обеспечивает лучшую вентиляцию по сравнению с плоской крышей, что может помочь сделать ваш дом более энергоэффективным. Конечно, двускатная кровля имеет то же преимущество по сравнению с плоской крышей.

Однако вальмовая крыша намного устойчивее двускатной из-за дополнительного каркаса. Вальмовая крыша может выдержать гораздо более тяжелую нагрузку, чем двускатная крыша, которая может защитить ваш дом от сильного снегопада и падающих конечностей.Вальмовые крыши, как правило, служат намного дольше, чем плоские, а в районах с сильным ветром они намного долговечнее, чем двускатные. Если вы позаботитесь о ней должным образом, вальмовая крыша в традиционном стиле из черепицы может прослужить до 50 лет, а металлическая вальмовая крыша — более чем в два раза.

У конструкции вальмовой крыши есть недостатки. Поскольку вальмовая крыша наклонена вверх по отношению к внешней стене, она предлагает значительно меньше чердака и вентиляции по сравнению с двускатной крышей, и вы не сможете построить сводчатые потолки на верхнем этаже вашего дома.Вы можете выделить дополнительное жилое пространство, добавив слуховые окна, но это также создаст дополнительные швы и впадины, которые могут собирать воду и мусор, что со временем увеличит вероятность утечек, если они не будут должным образом обслуживаться.

Из-за дополнительных материалов каркаса и опоры в настиле крыши шатровая крыша дороже и сложнее в строительстве, чем плоская или двускатная крыша. Если вы живете в районе с сильным снегопадом, шатровая крыша может быть столь же эффективной, как двускатная крыша, для сбрасывания снега, если у вас достаточно высокий уклон крыши.Что такое скат крыши? Уклон крыши — это то, насколько скат крыши поднимается по горизонтали. Чем круче ваша крыша, тем выше уклон крыши. Кровли бывают разных уклонов, и это может определить, насколько легко подрядчикам выполнять текущее обслуживание кровли. Металлическая кровля — вариант при выборе вальмовой крыши и долговечный вариант для домовладельцев.

Стили вальмовой крыши

Вальмовые крыши бывают разных стилей, но многое зависит от формы вашего дома и внешнего вида, которого вы хотите добиться.Но независимо от стиля, все они имеют общие структурные элементы.

Обрамление бедра начинается с определения длины общего стропила. После того, как ваше обычное стропило будет распилено, вы можете определить длину и высоту коньковой доски. Каждая стена вашего дома соединяется общими стропилами с коньковой доской на пике. Набедренные стропила будут поддерживать углы стен, а домкраты прикрепляются к набедренным стропилам и спускаются к внешней стене. Эта конструкция добавляет тонну поддержки вашей крыше и снижает нагрузку на внешние стены.

Самая распространенная конструкция — это простая вальмовая крыша, которая встречается в домах с четырьмя стенами. Крыша похожа на пирамиду, и эта конструкция является самым дешевым и простым в обслуживании стилем вальмовой крыши, хотя ее можно использовать только в том случае, если ваш дом имеет правильную форму.

Половатная крыша будет иметь укороченные две стороны для создания карниза и создания отличительного стиля. Перекрестная вальмовая крыша имеет две или более отдельных вальмовых крыш, которые соединяются друг с другом. Помещение с перекрестными бедрами можно использовать в домах, которые имеют несколько крыльев, а не простой прямоугольный дизайн.

Помимо дизайна, вальмовая крыша может быть спроектирована с другим уклоном. Чем выше уклон, тем больше места на чердаке и лучше вентиляция в вашем доме. Конечно, более высокий уклон также означает, что вам понадобится больше черепицы и опорных балок, что сделает вашу крышу более дорогой в ремонте или замене. Также будет намного сложнее работать на более крутом подъеме.

Крыша с уклоном 7/12 является идеальным домом для солнечных батарей. Для крыши с более низким уклоном может потребоваться, чтобы установщик использовал кронштейны для наклона солнечных панелей для идеального пребывания на солнце, но наклон вашей крыши сделает это ненужным, что может сэкономить вам деньги при переходе на чистую энергию.А поскольку они могут служить дольше, чем крыши других типов, вам, скорее всего, не потребуется заменять крышу до того, как потребуется замена солнечных батарей.

Переход двухскатной крыши на вальмовую

Сан-Диего известен прекрасной погодой круглый год, но бывают сильные ветры, которые могут повредить вашу крышу. Если у вас двускатная крыша с большим скатом, вы можете подумать о ее преобразовании в шатровую.

Это можно сделать без полного демонтажа существующей крыши, если настил крыши находится в хорошем состоянии.Перед ремонтом или заменой какой-либо части существующей крыши всегда следует проверять свою крышу. Если имеющаяся крыша выглядит нормально, таким образом можно сэкономить много денег.

Многие домовладельцы могут захотеть самостоятельно отремонтировать и заменить крышу, чтобы сэкономить деньги. Жилая кровля может быть опасной, и это сложнее, чем риск падения с крыши. Простая ошибка может привести к серьезным повреждениям конструкции и даже к полному обрушению.

Кроме того, вальмовые крыши строить намного сложнее, чем двускатные.У них гораздо более сложная система стропил, которые необходимо правильно расположить и установить для поддержки. У них намного больше швов, поэтому вероятность возникновения утечки гораздо выше, если вы сделаете ошибку.

Всегда лучше нанять подрядчика по кровельным работам, особенно если вы работаете на скатной крыше. У них есть подготовка и защитное снаряжение для работы на вашей крыше, а также опыт, позволяющий правильно выполнить работу с первого раза, и они будут знать, как обнаружить признаки структурных повреждений и утечек на вашей крыше.Если вы все же решите работать на крыше, не нанимая профессионала, просто помните, что существует реальная вероятность того, что страховка вашего домовладельца не покроет любой ущерб, который вы причините, если что-то пойдет не так.

Свяжитесь с Preman Roofing Solar для всех ваших кровельных нужд

Независимо от того, какой у вас тип крыши, для ее надлежащего функционирования необходимо регулярное обслуживание. Это означает плановый осмотр и чистку крыши и желобов. Это убережет небольшие проблемы от протечек, повреждения водой, плесени и повреждений конструкции вашего дома.Вам также нужно будет следить за швами и любыми проблесками, чтобы убедиться, что они остаются водонепроницаемыми.

В Preman Roofing Solar мы гордимся оперативными и качественными проверками, ремонтом и установкой кровли. Мы занимаемся проектами кровли в Сан-Диего более двух десятилетий и используем только кровельные материалы самого высокого качества с проверенными характеристиками и гарантией для их поддержки.

Мы предлагаем планы обслуживания, гибкие варианты финансирования солнечных и крышных работ, а также бесплатную смету кровельных покрытий для жилых и коммерческих помещений.Если вам нужна новая крыша или вы планируете переоборудовать ее в шатровую, позвоните нам сегодня, чтобы узнать больше, или отправьте нам электронное письмо, чтобы сообщить, чем мы можем помочь.

Вальмовая крыша против двускатной крыши и ее преимущества и недостатки

Вальмовая крыша против двускатной крыши — Если вам нужно построить дом с фундамента или если вы хотите отремонтировать свой дом, вы никогда не должны ошибаться, пренебрегая дизайном крыши.

Часто крышу очень недооценивают при проектировании и строительстве дома, но на самом деле это основная часть дома, которая защищает от ветра, дождя и снега.

По этим причинам очень важно выбрать тип крыши, подходящий для дома, чтобы максимально использовать ее преимущества.

На сегодняшний день в США в моде два типа крыш: Hip и Gable. Но какая из этих двух типов кровли лучшая?

В этой статье вы найдете все советы, необходимые для выбора подходящего типа крыши для вашего дома.
Вы узнаете о плюсах и минусах вальмовой и двускатной крыши, чтобы выбрать вид крыши, который наилучшим образом подходит для вашего дома.

Что такое шатровая крыша?

В Америке все больше и больше людей выбирают шатровую крышу благодаря ее современному и простому дизайну, а также исключительной долговечности.

Эти крыши действительно очень устойчивы и могут выдерживать значительные нагрузки, такие как торнадо, метели и наводнения.

Крыша этого типа имеет скаты одинаковой длины с каждой стороны, образующие гребень на вершине крыши.

«Вальм» — это зона крыши, где одна часть крыши встречается с другой. Особая форма этих крыш идеально подходит для районов с частыми порывами ветра или для районов в горах, где часто идет снег.

Особая форма крыши позволяет снегу скатываться вниз и предотвращает попадание снега на крышу с риском обрушения.Таким образом можно избежать обвалов.

Однако в случае сильного ветра форма крыши толкает ее вверх, снижая ее мощность и сводя к минимуму повреждения.

На этапе строительства этот тип кровли позволяет проектировщикам вставлять в дом характерные элементы, такие как потолки, увеличивая вентиляцию дома, и впоследствии можно будет добавить другие украшения поверх крыши.

Кроме того, другим значительным преимуществом этих крыш является возможность установки желобов с каждой стороны, чтобы обеспечить лучший поток воды и избежать возможных проникновений в случае наводнения или сильного дождя.

Эта крыша может иметь несколько форм; вы можете выбрать квадратное основание и пирамидальный наконечник или прямоугольное основание и пирамидальный наконечник.

Их можно строить из различных материалов, и все больше и больше дизайнеров выбирают их для своих проектов, и они подходят для коттеджей, бунгало и ранчо.

Стоимость вальмовой крыши

Из-за своей особой формы этот тип крыши намного дороже, чем двускатная крыша. Причина проста: он имеет гораздо более сложную конструкцию, которая требует больше времени, чтобы спроектировать наилучшим образом и построить больше материалов со сложной системой ферм или стропил.

Но хорошая новость заключается в том, что, выбрав этот тип крыши, вы можете сэкономить деньги на строительстве стен, потому что стены должны быть на одной высоте, и это делает строительство стены проще и быстрее, без каких-либо дополнительных работ, так как это тип кровли — саморез.

Установка вальмовой крыши в новом доме намного дешевле, чем замена крыши старого типа на шатровую, потому что сначала нужно снести старую крышу, снять ее (потратив много денег), а затем спроектировать новую крышу и установить Это.

Энергоэффективность

Они отлично подходят для зимних мест с большим количеством снега благодаря своей форме, которая предотвращает скопление снега на крыше, но они также полезны в более теплом климате, поскольку позволяют воздуху свободно циркулировать в доме, сохраняя его свежим даже в помещении. летом. Карнизы вальмовой крыши защищают стену от солнечных лучей.

Техническое обслуживание

Если крыша построена правильно и правильно спроектирована, то техническое обслуживание будет минимальным.Следует иметь в виду швы вальмовой крыши.

Эти швы должны быть выполнены правильно, а крыша должна быть собрана с соблюдением всех правил. В противном случае швы не смогут обеспечить гидроизоляцию крыши, что приведет к проникновению воды и появлению мокрых пятен.

Однако этой проблемы можно избежать благодаря правильной установке.

Общие проблемы с шатровой крышей

Многие люди не ценят такой тип кровли, так как она оставляет очень мало места для чердака.Однако потерянную площадь можно компенсировать более хорошей вентиляцией дома и большим количеством вертикального пространства, которое можно использовать для установки потолков, вороньих гнезд и других аксессуаров, которые могут сделать дом уникальным и особенным.

Преимущества и недостатки вальмовой крыши

В заключение, здесь описаны преимущества и недостатки именно этого типа кровли

Плюсы

• Они более устойчивы, чем двускатная крыша, благодаря уклонам.Вальмовая крыша более прочная и крепкая.
• Они подходят для ветровых и заснеженных мест. Особая форма крыши позволяет снегу легко соскальзывать, а крыша может минимизировать воздействие ветра.
• Они могут предложить отличную вентиляцию, а вертикальное пространство можно использовать для индивидуализации дома.

Минусы

• Они очень дорогие. У них изысканный дизайн, и для них нужно много стройматериалов.
• Крыша должна быть установлена ​​правильно с водонепроницаемыми швами.В противном случае вы обнаружите множество протечек воды.

Виды вальмовой крыши

Существует три типа вальмовой крыши.

Простое бедро:

Самый распространенный и используемый тип. Многоугольник с двух сторон и треугольник с двух других. Бока соединяются вместе с верхом, образуя простой гребень.

Крест бедра:

Этот тип похож на двускатную крестовую крышу. Здесь используются отдельные вальмовые крыши с разными крыльями. Линия, где две крыши встречаются друг с другом, называется долиной и должна быть очень хорошо гидроизолирована, потому что это будет точка, где вода будет проникать больше.

Половина бедра:

Стандартная вальмовая крыша с двумя более короткими сторонами для создания карниза.

Двускатная крыша; Что такое двускатная крыша?

Двускатная крыша — еще один тип крыши, популярный в Америке. Этот тип крыши сильно отличается от крыши Hypo, и у него есть плюсы и минусы, которые мы рассмотрим в этой статье, где у вас будет вся информация, чтобы выбрать наиболее подходящий тип крыши для вашего дома. .

Происхождение названия.

«Фронтон» относится не к типу крыши, а к двум внешним стенам, поддерживающим крышу. Их называют «Концы Габеля».

Описание

Эта крыша имеет две противоположные наклонные стороны, которые соединяются в верхней части линии крыши, образуя своего рода перевернутую букву «V». Козырёк крыши перпендикулярен торцу фронтона.

Эти крыши классифицируются по номерам (например, 8 из 12, 12 из 12).

Первое число обозначает подъем крыши; второй — это бег.Первое число нужно рассматривать по вертикали, второе число по горизонтали.

Они не ограничены определенной ориентацией и могут быть размещены в любом месте дома. Положительным моментом является возможность объединения нескольких фронтонов вместе.

Этот тип крыши использовался уже много веков назад и описан в нескольких книгах Натаниэля Хоторна, автора «Алой буквы».

Некоторые люди называют эту крышу «скатной» или «остроконечной», а двускатные крыши очень популярны в США, где вы можете найти множество домов с их знакомой треугольной формой.

Достоинства и недостатки двускатной крыши

Плюсы

• Защищают от воды и снега.
• У вас будет много места под чердак.
• Обеспечивают хорошую вентиляцию.
• Легко построить и дешевле, чем шатровая крыша.

Минусы

• Они не подходят для районов, подверженных ветрам и ураганам, потому что крыша может обрушиться, если она не построена должным образом. Ветер может с большой опасностью отделить некоторые материалы от фронтона и оторвать крышу от стены.В случае двускатной крыши в ветреной зоне будьте осторожны, используйте соответствующие распорки и проводите регулярные осмотры после каждого шторма, чтобы предотвратить дальнейшие повреждения в будущем. Материалы Эти крыши могут быть покрыты всеми наиболее распространенными строительными материалами, такими как асфальт или терракота. Однако мы рекомендуем использовать металлическую черепицу или стоячий шов, чтобы предотвратить проникновение воды. Также для регионов с большим количеством снега лучше использовать крышу класса 10/12.

Виды двускатной крыши

Боковой фронтон:

Односкатная односкатная крыша с двумя наклонными сторонами.Обе стороны встречаются в центре здания. Секция может быть открытой (открытая двускатная крыша) или закрытой (двускатная крыша коробчатой ​​формы).

Пересеченный фронтон:

Две двускатные секции крыши собраны вместе. Гребни перпендикулярны друг другу, а длина, шаг и высота могут отличаться друг от друга.

Этот дизайн отлично подходит для домов с отдельными крыльями, потому что дизайнер может использовать скрещенную двускатную крышу, чтобы акцентировать внимание на различных частях дома. Его используют в домах «Кейп-Код» и «Тюдор».

Передний фронтон:

Фронтальная двускатная крыша размещается у входа в дом. Используется в домах в «колониальном» стиле.

Голландская двускатная крыша:

Этот стиль представляет собой гибрид вальмовой и двускатной крыш. Вы можете сделать это, разместив двускатную крышу наверху вальмовой крыши, чтобы освободить больше места и сделать дом более стильным.

Стоимость двускатной крыши

Этот тип кровли дешевле шатровой; это моделирование, основанное на данных, собранных во время строительства новых домов.Превращение крыши в двускатную крышу может привести к увеличению расходов на 5000/10000 долларов США в зависимости от размера проекта.

В любом случае, это просто моделирование, позволяющее получить общую картину затрат.

• Работы по обрамлению двускатной крыши обходятся в 8/12 $ за квадратный фут поверхности. На крышу площадью 1500 квадратных футов цена будет от 12000 до 18000 долларов США. Работа над несколькими фронтонами и мансардными окнами может увеличить эту сумму до 25000 долларов.
• Материалы для каркаса стоят 1-2 доллара за квадратный фут.На нашей крыше площадью 1500 квадратных футов стоимость составит до 1500/3000 долларов.
• Покрытие крыши (необходимое для предотвращения протекания воды) может быть выполнено из различных материалов, таких как асфальт, тряска, шифер, стоит около 4/20 долларов за квадратный фут. Эта цена зависит от материала, который выбран для покрытия крыши. На нашей крыше площадью 1500 квадратных футов цена будет в раме 6000/30000 $.
• На рынке доступны предварительно собранные фермы фронтона, которые могут позволить значительную экономию в этом процессе, около 30%, поскольку крышу нельзя строить с нуля.Представьте эту опцию подрядчику, чтобы точно узнать, сколько денег вы можете сэкономить.

Вальмовая крыша и завершение двускатной крыши

Основное различие между вальмовой крышей и двускатной крышей будет заключаться в общем дизайне и функциональности каждой. Шатровые крыши имеют стиль, при котором все стороны крыши наклонены вниз над стенами вашего дома. У двускатных крыш есть две стороны или пики, которые наклонены вниз к вашему дому.

Выбрать тип крыши вместо другой непросто, потому что это операция, которая требует от вас изучения различных факторов, таких как эстетика дома, местоположение, погодные условия и многое другое.

Кроме того, затраты на строительство крыши — это вариант, который может повлиять на ваше решение.

Информация в статье призвана помочь вам выбрать лучшую крышу, но вам нужно проконсультироваться с архитектором или каменщиком, чтобы получить лучший совет и сделать правильный выбор.

Не пытайтесь сэкономить на крыше, потому что она является неотъемлемой частью дома и защищает его от ветра, дождя и снега. Некачественная работа будет опасна для всей семьи и может привести к таким проблемам, как влажность и протечка воды.

Выберите качественную крышу для полной безопасности и защиты.

Все о вашей вальмовой крыше

Есть много способов, которыми вы можете работать, чтобы обезопасить свою семью в своем доме. Вы запираете двери на ночь, устанавливаете фонари и камеры, исследуете районы и школы, прежде чем переехать. Все это — фантастические способы защитить вашу семью от вреда, но есть большой аспект защиты дома, который часто упускается из виду, — крыши. Ваша крыша является одним из самых больших защитников вашего дома, защищая вас от дождя, ветра, мусора, некомфортных температур и уличных тварей.Без крыши нет дома.

Несмотря на важность крыш, многие люди мало о них знают. А поскольку они являются обычным явлением, о крышах часто забывают или забывают, пока что-то не пойдет не так. Однако важно знать, какой у вас стиль крыши, его преимущества и недостатки, а также какой стиль следует искать при покупке нового дома. Вальмовые крыши — это основная категория стилей кровли, и полезно знать о них немного больше.

Вальмовые крыши по-разному отличаются от других крыш.В первую очередь они классифицируются по тому факту, что они включают четыре склона, по одному с каждой стороны дома. Эти четыре ската встречаются в верхней части дома, образуя угол, идущий вдоль центра крыши. Этот угол называется вальмовой, отсюда и название вальмовой крыши. Этот стиль был популяризирован в американских домах 1700-х годов и вновь стал популярным в 1950-х годах. Вальмовые крыши отличаются четырьмя скатами, и в большинстве вариантов этого стиля отсутствуют вертикальные скаты или фронтоны на концах. Эти крыши обычно имеют прямоугольную форму и встречаются в домах, соответствующих этой форме.Одно из популярных применений вальмовых крыш происходит в домах в стиле ранчо.

Под шатровыми крышами можно выделить несколько разновидностей или типов, которые с годами приобрели популярность. Вот лишь несколько вариантов, которые вы можете найти:

• Голландское двускатное бедро. Этот стиль имеет основное бедро, но также включает несколько меньших бедер из слуховых окон, или окон, установленных на крыше.
• Пирамидальная вальмовая крыша. Эта крыша аналогична стандартной вальмовой крыше. Однако все стороны равны по длине. Это создает больше типичной формы пирамиды, чем прямоугольной пирамиды, которая более обычна для стиля вальмовой крыши.
• Jerkinhead или Half Hip. У этого стиля две стороны длиннее двух других. Две более длинные стороны могут иметь на конце дополнительные откосы или фронтоны, в зависимости от стиля. Короткие стороны создают домашний карниз, который отлично подходит для окон или дополнительных половин дома.

Они могут казаться похожими, но они определенно разные. Каждый из этих стилей индивидуален и может подходить или не соответствовать вашему желаемому домашнему стилю. Также важно учитывать структуру вашего дома, местные погодные условия и цены на желаемый стиль крыши, прежде чем принимать какие-либо решения.

Как и крыша любого стиля, у шатровой крыши есть явные преимущества, которые делают ее отличным выбором для многих семей. Вот некоторые из основных преимуществ этого стиля:

• Хороший дренаж. Непрерывный наклон вальмовых крыш затрудняет застревание мусора и способствует беспрепятственному попаданию воды в желоба.
  
• Отлично подходит для экстремальных погодных условий. Вальмовые крыши устойчивы, что придает им невероятную устойчивость к ветру — даже при порывах урагана. Благодаря отличному дренажу из них получаются фантастические крыши и для влажного, и для снежного климата.
  
• Исключительная изоляция. Вальмовые крыши помогают сохранить тепло и холод в вашем доме, в том числе в теплые летние месяцы.
  
• Снизить привлекательность и стоимость при перепродаже. Поскольку вальмовые крыши надежны, просты в обслуживании и устойчивы, они оказываются выгодными для домовладельцев, желающих продать свои дома.

Это лишь некоторые преимущества вальмовой крыши. Их долголетие в мире кровельных стилей говорит об их надежности и популярности.

Несмотря на значительные преимущества, у шатровых крыш есть и несколько недостатков.Прежде чем выбрать стиль крыши, важно учесть все факты. Вот несколько недостатков вальмовых крыш:

• Они склонны к утечкам. Из-за отчетливых швов на вальмовых крышах есть несколько мест, где вода может проникнуть на чердак и вызвать повреждение. Чтобы снизить этот риск, наймите квалифицированного кровельщика.
• Они дорогие. Что касается крыш, то вальмовые крыши ниже цены мансарды, но выше цены фронтона. Это связано с тем, что для установки требуется квалифицированная установка, дополнительное время и специальное оборудование.

Несмотря на то, что у шатровых крыш не так много недостатков, важно учитывать их при принятии любых решений относительно своего дома.

Важно не только понимать плюсы и минусы самих шатровых крыш, но и уметь сравнивать их с другими вариантами кровли, чтобы действительно принять лучшее решение для своей семьи. Мансардные крыши популярны, стиль эстетичен, и он включает в себя два четко выраженных ската с каждой стороны крыши.Верхний уклон обычно более пологий и ведет к крутому склону, спускающемуся по сторонам дома. Эти крыши красивы, но зачастую их трудно поддерживать, и они не выдерживают экстремальных погодных условий. Двускатные крыши похожи на вальмовые. Однако у них только две наклонные стороны вместо четырех. Они отлично подходят для дренажа и экстремальных погодных условий и имеют особый стиль, который нравится некоторым.

Важно помнить, что никогда не пытайтесь выполнить кровельные работы без профессионала.Крыши сложнее, чем кажется, и можно легко получить травмы, если вы попытаетесь самостоятельно осмотреть или отремонтировать свою крышу. Когда вам нужно переделать, осмотреть, заменить или построить крышу с нуля, никто не сможет помочь вам более основательно, чем специалисты Able Roofing. У нас есть знания и опыт, чтобы помочь вам выбрать идеальный стиль крыши для нужд вашей семьи. Мы можем работать с крышами любого стиля и гордимся своими знаниями всех аспектов каждого типа. Мы усердно работаем, поэтому вы можете быть спокойны на долгие годы.Свяжитесь с нами сегодня чтобы начать.

Калькулятор каркаса вальмовой крыши

Каркас вальмовой крыши — схема соединения от бедра к общему коньку

Длина планки (длинная сторона планки — до центра бедер)

Бегущий хребет: отметка + речь

Измерение бедра до ближней и дальней стороны каждого стропила.
Начинайте бег от бедра с верхнего края бокового разреза бедра (после разреза), а не конечной точки — см. Детали бедра ниже.

Схема расстановки стропильных стен вальмовой крыши

Схема общих стропил с полными размерами
Схема
Hip Rafter с полными размерами

Угол крыши Свес Масштаб

Каркас вальмовой крыши — схема секций крыши

Схема снятия фаски стропила бедра

Полномасштабный шаблон для резки Hip Rafter Шаблон для полномасштабной резки Jack Rafter Шаблон для полномасштабной резки Standard Rafter

Длина надстройки крыши должна быть как минимум в два раза больше ее ширины, иначе 2 бедра встретятся прежде, чем достигнут стены существующего здания. Если длина пристройки составляет половину длины пристройки, 2 бедра будут соответствовать на существующей стены, и крыша достигнет пика. (без гребня), как половина пирамиды. ②

Если длина удлинения на меньше удвоенной ширины, 2 бедра встретятся прежде, чем достигнут существующей стены, и вам понадобится выступ, выходящий из существующая стена под углом 90 °, чтобы соединить бедра там, где они встречаются.В этом случае вы можете ввести длину пристройки в поле «Ширина стены». и удвойте ширину пристройки к «длине стены», затем «разрежьте диаграмму пополам» по длине в центре. (переместите или добавьте 2 общих объекта, чтобы они стали табличками для голосования на существующей стене) ③
Наверх ↑