Стропильная система полувальмовой крыши: стропильная система, чертеж, история, конструкция, схема. Монтаж полувальмовой крыши

Стропильная система полувальмовой крыши: схемы, инструкции, советы

Полувальмовые крыши – один из наиболее интересных вариантов, заимствованный в североевропейской архитектуре. Их обтекаемая форма чрезвычайно адаптирована к порывистым ветрам. Укороченные треугольные скаты позволяют ощутимо раздвинуть границы полезного чердачного пространства, не водружая на стены массивную кровельную конструкцию.

Смотрятся стильно на зданиях любой этажности и назначения. Единственный недостаток заключен в непростой технологии строительства. Однако те, кто знает, как сооружается стропильная система полувальмовой крыши, справятся с работой без особых проблем.

Полувальмовое «семейство» нельзя безоговорочно отнести к четырехскатному классу. Причем технология строительства крыш конвертом явно служила материнской базой для разработки. Скорее это содружество конструкций с двумя и четырьмя скатами, возведение которых предопределяет использование обеих методов сооружения.

От четырехскатных родителей полувальмовая категория отличается тем, что характерный треугольный элемент шатровых крыш укорочен.

К нему примыкает часть вертикального фронтона каменного дома или аналогичного щипца деревянного строения. Укороченная вальма, естественно, расположена под углом к указанным фронтонным стенкам. Угол между ними может быть выпуклым или вогнутым, а половинчатая вальма расположена сверху или снизу.

По форме и местоположению конструктивных составляющих полувальмовые крыши делятся на две главенствующие разновидности:

• Голландская. Крыша с трапециевидной полувальмой, занимающей нижнюю часть фронтонного ската. Трапеция верхним основанием примыкает к вертикальному треугольнику, вместе с которым они формируют чаще всего вогнутый угол, реже выпуклый. Треугольник может быть сплошным или оснащенным слуховым окном.
• Датская. Крыша с треугольной полувальмой, занимающей верхнюю часть торцевого сегмента. Треугольник основанием опирается на вертикальный трапециевидный фронтон, вместе они создают выпуклый угол. Датский вариант очень напоминает обычную вальмовую крышу, только торцевые скаты у нее короче.

На основе двух базовых разновидностей разработано множество вариаций с полувальмовой тематикой. В их числе не только конструкции, различающиеся по высоте, размеру скатов, углу наклона, форме элементов. Есть четырехскатные крыши, все стороны которых построены по датскому или голландскому принципу, есть строения, имеющие укороченную вальму только с одной торцевой или с одной боковой стороны.

Во всех конструктивных комбинациях часть стропильных ног монтируется по правилам устройства каркасов для двускатных крыш, т.е. висячим или наслонным способом. Висячие стропилины устанавливаются, если у обустраиваемой коробки нет внутренней несущей стены или не находится возможность установить опоры для конькового прогона. Наслонная методика напротив реализуется тогда, когда для верхних пяток стропильных ног двускатного сегмента крыши существует или может быть устроена надежная опора. Нижними пятками обоих типов стропил положено опираться на мауэрлат, на заменяющий его верхний венец сруба или на балки перекрытия.

Независимо от количества проектных версий, строительство стропильной системы базируется на одном из основных полувальмовых методов или на их совокупном использовании. Разобравшись с ними, можно понять, как датскую или голландскую технологию применить в обустройстве собственного дома и как обычную скатную часть крыши совместить с укороченными вальмами.

Строительство конструкции с трапециевидной короткой вальмой и треугольным фронтоном над ней немногим отличается от сооружения традиционного четырехскатного вида. Правда в плане схема стропильной системы полувальмовой крыши голландского типа не напоминает запечатанный почтовый конверт. Похожа она скорее на разделенный надвое прямоугольник с трапециями по краям торцевых сторон. Правда, до этапа сооружения коротких скатов все работы ведутся аналогично.

Процесс сооружения базового варианта

Сначала производится монтаж опор под укладку конькового прогона. Вместо отдельных опорных стоек может использоваться рама, верхняя сторона которой будет служить прогоном для будущей крыши. Затем устанавливают рядовые стропильные ноги. Технологические различия начинаются при установке диагональных ног и нарожников голландской полувальмы. Они ведь обязаны сформировать плоскость укороченного пятиугольного ската, а не полноценной треугольной вальмы, как в стандартных четырехскатных крышах.

Цель достигается путем установки горизонтальной перемычки-прибоины, к углам которой врубкой присоединяются диагональные стропилины. Часть нарожников, расположенных по центру будущего ската, фиксируются верхом к прибоине гвоздями или уголками. Остальные нарожники монтируются обычным методом: к диагональной стропилине верхом, к мауэрлату или балке перекрытия низом.

Чтобы обеспечить жесткость в зоне полувальмы, участки присоединения перемычки к рядовым стропилам усиливают подкосами. Крайние стропильные фермы с обеих сторон делают двойными. Места фиксации перемычки к стойке и к стропилинам дополнительно укрепляют коротышами – прибитыми снизу отрезками доски. Они предотвратят деформацию конструкции при превышении нагрузки.

Возвышающуюся над укороченной вальмой треугольную часть фронтона обшивают доской или листовым материалом. Однако разумные хозяева устраивают в вертикальном треугольнике небольшие окна для поступления естественного освещения и обеспечения вентиляции.

С распространенными типами голландских крыш полувальмовой разновидности и формами стропильных систем ознакомит фото подборка:

Микс Голландии с Данией

Как водится, базовая голландская версия стала почвой для разработки массы модификаций. Согласно одной из них место фронтонного треугольника занимает полувальма аналогичной конфигурации. С пятиугольным укороченным скатом она формирует выпуклый, а не вогнутый угол. Стоит отметить, что и вогнутые углы имеют место в ряде архитектурных решений. В плане схема похожа на привычный конверт, но проекция вальмовых составляющих отличается.

Разница есть в алгоритме строительства. На этапах сооружения двускатной части крыши работы выполняются так, как диктует наслонная или висячая технология.

Затем, чтобы создать характерный излом, первым делом перед крайней рядовой стропильной фермой монтируется ее укороченный аналог, а уже к его углам присоединяются диагонали. Дальше все производится по вышеизложенному плану и по чертежам голландской стропильной системы для полувальмовой крыши. Только верхний вальмовый треугольник сооружается по датской методе.

Датская разновидность не менее интересна, чем ее голландская «подруга», но во главе устройства стропильной системы заложен несколько иной способ. По сути, оба типа крыш можно организовать из двух водруженных друг на дружку ярусов. Так возводится ломаная крыша, что вполне подходит, если в чердачном пространстве предстоит расположить мансарду. Однако ломаный метод ощутимо дороже и хлопотнее, чем полувальмовый, с которым стоит ознакомиться с должным вниманием.

Строительство датской крыши по шагам

Уже выяснили, что у короткой датской вальмы треугольная форма, а у смежного с ней фронтона трапециевидная. В плане крыша очень похожа вальмовую конструкцию, но укороченные вальмы намного меньше и их углы не совпадают с углами крыши.

Перед строительством крайне желательно обзавестись достойным проектом и сделать расчеты элементов стропильного каркаса. Маяться с вычислениями размеров каждого элемента слишком муторно. По уверениям опытных кровельщиков, достаточно рассчитать самую длинную деталь системы. Прочим элементам разрешено быть равнозначного или несколько меньшего сечения.

Устройство коньковой части каркаса

Сооружение полувальмового каркаса начинается по общим для всех крыш правилам с установки мауэрлата. На него предстоит опереть нижние пятки рядовых и вальмовых стропильных ног. Следует учесть, что опирание будет производиться на разных уровнях, т.к. верхние плоскости несущих стен и фронтонов находятся на неравнозначной высоте.

Строительство первой очереди стропильной системы производится в четыре этапа:

• Сооружение мауэрлата. В описываемом примере он не будет схож с традиционной деревянной рамой. Брус для устройства мауэрлата укладывается отдельными полосами: 1 — заподлицо с внутренней поверхностью наружных стен, 2- по центру внутренней несущей стены и 3 — заподлицо с внутренней плоскостью фронтонных стенок.
• Укладка балок перекрытия. Выполняется она перпендикулярно брусьям мауэрлата основных несущих стен. При необходимости состыковки двух брусьев слабое место соединения нужно располагать над несущей внутренней стеной.
• Установка опор для конькового прогона на внутреннюю стену. Крайние опорные стойки определяют длину основной части крыши. Расстояние между рядовыми стойками должно быть равным, чтобы нагрузка от крыши распределялась равномерно. Перед креплением вертикальность опор проверяется отвесом или более серьезным лазерным инструментом. После крепления положение стоек временно дополняется вспомогательными укосинами.
• Установка рядовых стропильных ног основной части скатов, для осуществления чего применяется традиционная наслонная и висячая технология.

Изображения балок перекрытия нет на приведенных в пример рисунках, потому что оно помешало бы уловить принцип процесса. В реальности перекрытие непременно должно быть.

Установка диагональных стропилин

Диагональные стропила датской крыши соединяют край конька с углами фронтонов. Для их изготовления и установки проводится ряд специфических действий, позволяющих выполнять работу с достаточной точностью:

• Заподлицо с внешней плоскостью фронтонного мауэрлата устанавливается обрезок доски размерами 50×150мм. Его следует временно наживить парой гвоздей, чтобы не сдвинуть и не уронить во время последующей примерки. Обрезок нужен, чтобы одним махом без лишних манипуляций во время примерки отметить положение врубки.
• Доска произвольных размеров укладывается на 3-4 рядовые стропилины так, чтобы она была четко параллельна коньковому прогону. Горизонтальность своеобразного ориентира контролируется замерами рулеткой или лазерным уровнемером. Далее надо подтянуть доску до предварительно прибитого отрезка. Пересечение доски и отрезка укажет точку, по которой проводится горизонтальная линия предстоящего запила.
• Из доски 50×200мм изготавливается диагональный элемент стропильной системы. По традиции сначала производится примерка. Доску следует приложить к вершине крайней стропильной фермы и к углу обрезка. Работать лучше вдвоем: один держит заготовку, второй размечает.
• На внешней, т.е. развернутой к полувальме, стороне заготовки прочерчивается горизонтальная линия четко вдоль центральной оси.
• С учетом того, что к изготавливаемой стропилине будет плотно примыкать зеркальный ей элемент, с внутренней стороны отмечается линия запила в плоскости. Можно, конечно, не учитывать сразу плоскостной запил, а скорректировать обе диагональные заготовки потом по факту. Как удобнее, мастеру решать на месте.
• Замеряется величина верхнего запила. Нужна она, чтобы отложить его внизу замеренное расстояние для точного вычерчивания нижнего узла. В примере оно равно 26см.
• Полученные путем измерений 26 см откладываются вверх от фронтонного мауэрлата в четырех точках, повторяющих воображаемый 3D контур стропильной доски.
• На твердой почве выполняются все отмеченные запилы – диагональная нога готова. Если особых огрехов в строительстве коробки и укладке мауэрлата не было, можно сразу сделать вторую стропилину этой же полувальмы.

Перед установкой диагональных стропилин фронтонный мауэрлат освобождается от вспомогательного обрезка доски. Готовые стропильные ноги перемещаются на положенное им место и надежно фиксируются. Для крепления верней пятки подойдут гвозди, внизу лучше использовать уголки.

Изготовление и монтаж вальмовых ног

Нижняя пятка диагональной стропильной ноги возвышается над мауэрлатом на расстояние, требующее обязательного измерения. Полученный результат следует отложить от вершины конька и отметить. Из найденной таким путем точки к середине фронтона протягивается шнурка. Она будет служить ориентиром при изготовлении и монтаже центральных вальмовых стропилин.

Для того чтобы установить центральную ногу полувальмы надо:

• Измерить малкой — строительным угломером угол β, находящийся между шнуркой и опорной стойкой. Он поможет с точностью отчертить линию верхнего запила.
• Измерить угол φ между диагональными элементами. Он нужен, чтобы сточить на верхней пятки две грани в виде фаски для плотного вхождения в узел.
• Доска подходящей длины сечением 50×150мм сначала запиливается под углом β, затем запил подтачивается с обеих сторон так, чтобы в торце получился угловой выступ со значением φ.
• Заготовку снова надо примерить. Ее устанавливают прямо поверх натянутой шнурки, чтобы замерить величину возвышения заготовки над коньковым узлом.
• Результат переносится вниз для определения глубины нижней врубки. В приведенном примере это 6см. Их откладывают строго по вертикали, от полученной точки проводят горизонталь. Линии для запила врубки нижнего узла готовы.
• Сразу вслед за разметкой врубки отмечается линия нижнего запила. Для этого надо рулеткой отложить ширину карниза и от воображаемой точки провести вертикаль, пересекающую заготовку вальмовой стропилины.
• После выполнения всех намеченных запилов вальмовая нога не крепится сразу, а используется в качестве шаблона для производства нарожников.

Нарожники для заполнения вальмовых скатов делают, не отступая от изученной методики, но с учетом реальных размеров и специфики установки. Верхний запил подтачивают только с одной стороны на угол, равный φ/2. С нижним узлом все просто – все линии при правильном раскладе должны быть симметричны. По завершению обработки заготовок все вальмовые элементы устанавливаются и крепятся подобно рядовым собратьям.

Аналогичные действия проводятся при изготовлении и установке нарожников основных скатов. Для формирования нижних запилов используется один из вальмовых элементов. Для верхнего запила сперва отчерчивается линия под углом β, потом ее подтачивают с требующейся стороны под углом, полученным посредством вычислений по формуле 90º- φ/2.

Завершающие этапы сооружения

После установки полного набора полноценных стропильных ног и укороченных их собратьев необходимо провести завершающие этапы, чтобы подготовить стропильную систему к сооружению обрешетки и укладке покрытия.

В числе этапов подготовки:

• Монтаж фронтонных кобылок, формирующих торцевой свес. Их крепят оцинкованными металлическими уголками к крайним нарожникам основных скатов, опирают врубками на наклонные сектора укороченного фронтона. Шаг установки кобылок приблизительно 1м. Между кирпичной или бетонной стеной и деревянными элементами обязана быть гидроизоляционная прокладка. Нет оснований применять дорогостоящий полимерный или битумно-полимерный материал. Под кобылки можно положить куски рубероида или несколько слоев пергамина.
• Установка ветровой доски по периметру крыши. Начинают работу с крепления доски 50×150мм к фронтонным и основным свесам. Длину доски для оформления фронтонных карнизов определяют по проекту, корректируют по факту. Рулеткой или шнуркой от диагональной стропильной ноги нужно провести прямую линию к ветровой доске фронтона. Потом надо сверить будущее положение диагональной стропилины по отношению к углу ветровой обшивки с показаниями проекта. Расположенные под углом ветровые доски, прилегающие к кобылкам, сначала примеряются и запиливаются, потом крепятся.
• Наращивание диагональных элементов производится равнозначной по размерам доской. Сращивают банально отрезки отрезком дюймовки.

Стропильный каркас датского типа готов. Остается подшить карнизы и соорудить обрешетку согласно техническим особенностям укладываемого на крышу покрытия.

Принцип строительства стропильных систем для крыш с укороченными вальмами непрост, но понятен. Сложность заключается только в устройстве торцовых частей, а правила и специфику их сооружения мы описали максимально подробно. Теперь надо полученную информацию применить на практике: самому поупражняться в строительстве или проконтролировать нанятую бригаду.

Стропильная система полувальмовой крыши: схема, устройство, монтаж

Стропильная система – это, можно сказать, самая важная составляющая крыши. Именно эта система является каркасом для всех других элементов. В любой стропильной системе есть основные компоненты. Они присутствуют в любой подобной конструкции. Но вот сама схема расположения стропил, подкосов и других элементов может быть разная. Тут все зависит от типа крыши. А какая стропильная система полувальмовой крыши? Какие у нее особенности и как ее возвести? Об этом и пойдет речь в статье.

Разновидности

Стропильная система полувальмовой крыши – это довольно сложная конструкция. Построить ее своими руками, без помощи профессионалов, может и не получиться. Но прежде чем приступить к изучению нюансов ее возведения, следует разобраться с самим типом крыши. Полувальмовая конструкция может быть выполнена в двух вида, а именно:

1. Голландский вариант. Здесь полувальмовая крыша имеет два ската. При этом в нижней части торцов идет большой фронтон трапециевидной формы. Сверху он венчается вальмой в виде треугольника.
2. Полувальмовая датская крыша имеет другую конструкцию. Здесь вертикальный фронтон расположен сверху. Далее идет большой скат или вальма. В этом случае она имеет трапециевидную форму.

Существуют и другие типы полувальмовых крыш. Их конструкции могут сочетать голландский и датский стиль. Но в любом случае проектирование и монтаж стропильной системы полувальмовой крыши – это довольно сложная работа.

Плюсы и минусы

Полувальмовая крыша используется не так часто. В первую очередь это обуславливается довольно сложной в исполнении стропильной системой. Чаще всего возведение такой конструкции доверяют профессиональным строителям. Если у вас нет должного опыта в столярных работах, то лучше не выбирать для своего дома полувальмовую крышу.

Кроме того, существенно возрастают финансовые затраты. Стропил и других элементов понадобиться больше. К тому же они имеют разные размеры. Все это значительно удорожает проект.

Но у полувальмовой крыши есть и свои преимущества. К таковым специалисты относят следующее:

• во-первых, под такой кровлей можно разместить жилое помещение. Место на мансардном этаже будет много;
• во-вторых, внешний вид полувальмовой крыши очень привлекательный. Такая конструкция станет настоящим украшением вашего дома;
• также такая крыша является хорошей защитой от осадков. В независимости от угла наклона ската снег на них, как правило, практически не скапливается. А это значит, что эксплуатация кровли не потребует от вас больших усилий;
• еще одно преимущество – это теплосбережение. Полувальм не дает холоду проникнуть внутрь, что поможет уменьшить расходы на отопление мансардного этажа;
• полувальмовая крыша может противостоять даже очень сильному ветру. Конечно, тут многое будет зависеть от качества используемых при строительстве материалов, верности расчетов и правильности возведения стропильной системы.

Поэтому, если имеется опыт в столярных работах, и вы уверены что справитесь со сложным устройством стропильной системы, то такой вариант крыши вполне вам подойдет.

Подготовительный этап

Любое дело, особенно если оно касается строительства, должно начинаться с планирования. Прежде всего, следует составить схему. Стропильная система полувальмовой крыши имеет достаточно сложное устройство. Но при этом составление ее схемы не сильно отличается от той же работы при возведении других типов кровли.

Прежде всего, следует сделать расчеты. Вам нужно определиться со следующими параметрами:

1. Угол наклона скатов и вальм. От этого будет зависеть, сколько снега скопится на крыше. Также угол наклона определяет свободное пространство под кровлей.
2. Какие нагрузки должны выдержать стропила полувальмовой крыши. От этого параметра будет зависеть сечение используемых материалов. Также в зависимости от нагрузок определяется шаг установки стропил.
3. Также предварительно высчитываются и другие параметры. Например, высота установки конька. От этого параметра будет зависеть высота всей крыши. Чем он больше, тем больше свободного пространства будет на мансардном этаже. Но при этом, высокая крыша будет подвержена большим ветровым нагрузкам.

При расчете угла наклона ската, также важно учитывать каким кровельным материалом будет покрыта ваша полувальмовая крыша. Каждый производитель указывает свои оптимальные параметры, при соблюдении которых их продукция будет работать наиболее эффективно.

Рассчитывая нагрузки, в первую очередь учитывают величину снежного покрова. Кроме того, следует принять во внимание и воздействие ветра. Этот тип нагрузки зависит не только от погодных условий в вашем регионе, но и от угла наклона ската полувальмовой крыши, также следует учитывать и вес всех материалов, которые будут использоваться при строительстве.

После всех предварительных вычислений составляется чертеж стропильной системы полувальмовой крыши. В нем указывается расположение всех элементов конструкции, лучше чтобы он был более точным и подробным. В этом случае сам монтаж стропильной системы полувальмовой крыши пройдет легче и без ошибок.

Эта работа требует знаний множества нюансов. Поэтому чаще всего ее доверяют профессионалам. Но если вы хотите выполнить все самостоятельно, то можно воспользоваться специальными программами или он-лайн калькуляторами, также советуем прочитать: расчет стропильной системы.

Нюансы возведения голландского варианта

Устройство стропильной системы полувальмовой крыши, как уже говорилось ранее, довольно сложно. Поэтому, приступая к возведению, следует вначале познакомится со всеми нюансами предстоящей работы. Если вы решили использовать полувальмовую крышу по голландскому типу, то монтаж стропильной системы проводится следующим образом:

• первым делом проводится установка мауэрлата. Именно этот элемент будет равномерно распределять нагрузки от крыши на стены;
• далее, проводится монтаж конькового прогона. Именно к нему будут крепиться верхние концы стропил. Его крепят на стойки. При этом коньковый прогон должен располагаться строго по центральной диагонали дома, между скатами;
• в полувальмовой крыше используются стропила разной длины. При этом они носят разное название. В подобной системе используются накосные или диагональные, рядовые и другие виды стропил. Каждой из них предназначено свое определенное место;
• накосные или диагональные стропила крепятся к мауэрлату фронтона и к торцу конькового прогона. Они должны быть достаточно крепкими, чтобы выдержать вес остальных элементов конструкции. К накосным стропилам крепятся нарожные;
• стропильная система боковых скатов достаточно проста. Она аналогична обычной двухскатной крыши. Здесь рядовые стропила закрепляются снизу к мауэрлату, а сверху к коньковому прогону.

Если речь идет о датском варианте полувальмовой крыши, то больших отличий в монтаже стропильной системы нет. Но есть и свои нюансы. В датском варианте стропильные ноги скатов в форме трапеции не подходят к коньковому бруску. Здесь они будут упираться верхней частью в брусок-прибоину. Этот элемент является основанием вертикального фронтона. Он фиксируется к стропилам боковых скатов крыши.

При строительстве стропильной системы полувальмовой крыши нужно использовать только качественные материалы. Лучше всего для этих целей подходит сосна. Кроме основных элементов конструкции в виде стропил, сюда же включаются и дополнительные элементы. В обязательном порядке используются подкосы. Они необходимы чтобы укреплять длинные стропила. Также могут применяться ригели, шпренгели и другие элементы.

Шаг или расстояние между стропилами выбирают в зависимости от нагрузки, которая будет воздействовать на всю систему. Как правило, этот параметр лежит в пределах от пятидесяти до ста сантиметров.

Делая монтаж стропил о других элементах важно не забыть про утеплитель и гидроизоляцию. Как правило, полувальмовую крышу применяют в тех случаях, если владелец дома хочет сделать вместо чердака мансардный этаж. В этом случае без утепления кровли и дополнительной паро- и гидроизоляции обойтись нельзя.

Видео по теме:

Какой материал для кровли лучше использовать

Полувальмовая крыша достаточно сложная конструкция. Чтобы она прослужила долго, следует правильно подобрать материал для кровли. Он должен отвечать следующим требованиям:

1. Во-первых, быть легким.
2. Во-вторых, прочным.

При возведении стропильной системы полувальмовой крыши используются множество мест крепления элементов друг к другу. Кроме того, некоторые стропила упираются в другие. Поэтому лучше использовать кровельный материал с небольшим весом. Это нужно для того, чтобы снизить нагрузку.

Самым оптимальным вариантом можно считать профлист или металлочерепицу. У этих материалов высокая прочность и срок службы. Плюс к этому они мало весят. Керамическая черепица вряд ли подойдет. В основном из-за своей большой массы и сложности укладки, читайте подробнее: монтаж металлочерепицы, как покрыть крышу профнастилом своими руками.

При расчете количества материалов для полувальмовой крыши, стоит учитывать к какому типу она относиться. Голландская разновидность будет иметь меньше сгибов. Это значит, что обрезков кровельного материалы будет меньше.

Также для полувальмовой крыши можно использовать мягкую кровлю. Многие применяют ондулин или еврошифер. Такой материал стоит недорого, служит долго, легко монтируется и смотрится привлекательно. Но тут стоит быть внимательными. Для мягкой кровли требуется сплошная обрешетка. А это обстоятельство будет способствовать увеличению нагрузок на стропильную систему, что очень нежелательно.

Посмотрите еще статьи:

стропильная система своими руками, схема двухскатной кровли, мансардная четырехскатная крыша, расчет конструкции с фронтонами

Содержание:

Полувальмовая четырехскатная крыша считается самой интересной моделью, которая в числе множества других вариантов пришла в Россию из северной Европы. Крыша имеет обтекаемую форму, которая делает ее более устойчивой к сильным порывам ветра.

Благодаря укороченным треугольным скатам значительно увеличивается полезная площадь чердачного пространства без сооружения на стенах массивной кровельной конструкции. Здания с такой крышей выглядят достаточно стильно независимо от количества этажей и назначения.

Единственным недостатком полувальмовой крыши является достаточно сложная технология строительства. Но если знать и понимать, как устроена стропильная система такой крыши, и сделать правильный расчет полувальмовой крыши, можно справиться с работой самостоятельно.

Разновидности полувальмовых крыш

Полувальмовую конструкцию нельзя назвать четырехскатной, хотя основой для нее является технология возведения крыши конвертом. В ней имеются элементы и двухскатной, и четырехскатной конструкции, а при возведении используются методы обоих сооружений.

Конструкция полувальмовой крыши имеет несколько особенностей, которые несколько отличают ее от четырехскатного семейства. Во-первых, вальма такой крыши немного укорочена. Во-вторых, к ней примыкает часть фронтона, если дом каменный, или щипца, если дом деревянный. По отношению к этим стенкам укороченный треугольник располагается под углом, который может быть вогнутым или выпуклым. Сама вальма может быть расположена в верхней части щипца или фронтона или внизу этих стенок.

В зависимости от формы и расположения элементов полувальмовой двухскатной крыши выделяют два вида конструкций:

• Голландская крыша имеет вальму в форме трапеции, которая расположена в нижней части фронтона. Верх трапеции соединяется с вертикальным треугольником, формируя вогнутый угол. Треугольник может быть полностью зашитым или иметь оконный проем.
• У датской крыши треугольная полувальма располагается в верхней части ската. Ее основание соединяется с вертикальным фронтоном, образуя выпуклый угол.

На основе этих конструкций создаются различные варианты крыш. Они могут различаться по высоте и форме элементов, иметь разные скаты и угол их наклона. Довольно часто встречаются четырехскатные конструкции с одиночными элементами полувальмовой крыши.

Независимо от выбранной комбинации установка стропильной системы выполняется на основе двускатной крыши, то есть с использованием наслонного или висячего способа. Наслонная стропильная система устраивается в том случае, когда есть возможность создать прочную опору для верхней части стропильных ног. В противном случае устанавливают висячую стропильную систему. В обеих ситуациях нижние пятки стропил должны иметь опору на мауэрлат, балки перекрытия, верхний ряд бревенчатого или брусового дома.

В целом стропильная система возводится на базе одного из способов устройства полувальмовой крыши или на их комплексном использовании. Если разобраться в тонкостях этих методов, можно своими руками сделать крышу по датской или голландской технологии, а также совместить укороченные вальмы с обычной скатной крышей.

Устройство стропильной системы по голландской технологии

Конструкция полувальмовой крыши с фронтонами в виде треугольника, сооружается с небольшими отличиями от обычной четырехскатной крыши. Голландская полувальмовая крыша немного отличается от запечатанного почтового конверта (прочитайте: «Чем хороша крыша конверт – виды и правила монтажа своими руками»).

Ее схема напоминает раздвоенный прямоугольник с трапециями по бокам. Начальные шаги ведутся по технологии устройства традиционной четырехскатной крыши.

Создание основы

В первую очередь монтируются опоры, необходимые для укладки прогона под коньком. Опорные стойки можно заменить рамой, у которой верхняя часть будет выступать в качестве прогона. Далее можно выполнять установку стропильных ног. Различия в технологии начинаются в тот момент, когда выполняется установка стропил и нарожников голландской полувальмовой крыши. Именно эти элементы формируют плоскость укороченного пятиугольного ската.

Диагональные стропилины посредством врубки присоединяются к прибоине. Этот элемент представляет собой доску толщиной более 5 см и прибивается горизонтально между рядовыми стропилами. Верхняя часть центральных нарожников фиксируется к прибоине с помощью гвоздей или уголков. Монтаж остальных нарожников выполняется следующим способом: верхнюю часть прибивают к диагональным стропилинам, опорой нижней части становится мауэрлат или балка перекрытия.

Усилить зону половинчатой вальмы можно с помощью подкосов, которые устанавливают в местах соединения перемычек и рядовых стропилин. Крайняя ферма собирается из сдвоенных стропилин. В том месте, где перемычка прибита к стойке, дополнительно прибивают отрезки досок — коротыши. Эти элементы помогают предотвратить деформационный процесс конструкции от повышенных нагрузок.

Треугольный фронтон, располагающийся над половинчатой вальмой, необходимо обшить, используя доски или любой листовой материал. Для этого потребуется сделать расчет фронтона, чтобы заказать необходимые материалы. Наиболее эффективный вариант — устройство оконного проема в этом треугольном элементе. Даже небольшие окна являются источником естественного освещения и вентиляции.

Совмещение голландской и датской технологии

На основе голландской версии разрабатывается большое количество вариантов крыши. Один из них предполагает использование вместо треугольного фронтона полувальмы такой же формы. Этот элемент при соединении с укороченным скатом в форме пятиугольника образует выпуклый угол. Однако в некоторых случаях возможно образование вогнутого угла между этими элементами. На схеме конструкция имеет сходство с обычным конвертом, но на практике проекция вальмовых элементов имеет некоторые отличия.

Отличия наблюдаются в технологии монтажа. Основная часть полувальмовой двускатной крыши монтируется в зависимости от выбранной технологии, наслонные или висячие стропильные ноги. Далее для создания характерного излома рядом с крайней стропильной фермой устанавливают укороченные стропила.

На их углах располагают диагональные стропила. Остальные работы выполняются в соответствии с чертежами голландского варианта по описанной выше схеме стропильной системы полувальмовой крыши. Верхний треугольный элемент выполняется по датской технологии.

Устройство стропильной системы крыши по датскому методу

Крыши, возведенные по датской технологии, имеют много интересных моментов, как и голландская крыша. Но стропильная система устраивается немного другим способом. В целом оба варианта крыши представляют собой два яруса, водруженных друг на друга.

Именно таким способом обустраиваются ломаные конструкции в случае предполагаемого размещения мансарды в чердачном пространстве.  Но ломаная крыша обходится в несколько раз дороже, чем полувальма. Это призывает более подробно изучить последний вариант.

Пошаговое строительство крыши по датской технологии

Датская крыша имеет вальму треугольной формы, а примыкающий к ней фронтон выполнен в форме трапеции. На первый взгляд схема крыши имеет сходство с вальмовой конструкцией, но укороченная вальма меньшего размера, а ее углы не имеют совпадений с углами крыши.

Чтобы не совершить ошибок во время строительства полувальмовой крыши своими руками, важно правильно составить проект крыши и рассчитать элементы стропильной системы. При этом не нужно вычислять размер каждого элемента, можно определить параметры самой большой детали. Для остальных деталей допускает применять такие же мерки или немного меньше.

Коньковая часть стропильной системы

Началом строительства стропильной системы полувальмовой крыши, как и других вариантов, является установка мауэрлата. Он выступит в качестве опоры для нижней части основных и диагональных стропилин. При этом точки опор будут располагаться на разной высоте, что объясняется неравнозначной высотой несущих стен и фронтонов.

Первые этапы строительства выглядят следующим образом:

• Сооружают мауэрлат, конструкция которого отличается от стандартного варианта. Брус нужно укладывать несколькими полосами. Первая укладывается на одной линии с внутренней плоскостью несущих стен. Вторая — по центральной линии внутренней несущей стены. Третья — вровень с внутренней поверхностью фронтонов.
• Укладывают балки перекрытия. Они должны располагаться под прямым углом к мауэрлату на основных несущих стенах. Если нет возможности использовать цельный брус, лучше всего подбирать элементы, чтобы место стыка располагалось на внутренней несущей стене.
• Устанавливают опоры для прогона под коньком на несущую стену внутри дома. Крайние опоры устанавливают на расстоянии, равном длине основной крыши. Рядовые стойки равномерно распределяются на этом участке. В этом случае нагрузка будет одинаковой во всех частях крыши. Перед креплением опор нужно обязательно проверить вертикальность их установки, используя для этой цели отвес или строительный уровень. Закрепленные стойки на время усиливают вспомогательными элементами.
• Установку рядовых стропилин основной части крыши выполняют по наклонной или висячей технологии.

Монтаж вальмовых стропилин своими руками

Диагональные стропильные ноги в мансардной полувальмовой крыше предназначены для соединения края конька и углов фронтона. Их изготовление и установка имеет несколько специфических моментов, которые позволяют проделать достаточно точную работу:

• Вровень с внешней стороной мауэрлата на фронтоне устанавливают обрезанную доску размером 5*15 см и фиксируют ее одним или двумя гвоздями. Этот элемент позволяет сделать отметку места врубки, не выполняя лишних действий.
• Параллельно прогону под коньком на три или четыре рядом расположенные стропилины укладывают еще одну доску. Проверяя горизонтальность расположения, этот элемент подтягивают до ранее прибитой доски. Место пересечения этих элементов является точкой, через которую проводят горизонтальную линию запила.
• Используя доску 5*20 см, изготавливают диагональную стропилину. Для этого заготовку прикладывают к верхней части крайней фермы и к углу обрезанной доски. Для упрощения процесса все действия рекомендуется выполнять с напарником: один придерживает заготовку, другой делает отметку.
• На внешней стороне доски проводят горизонтальную линию, придерживаясь центральной оси.
• Определяют величину верхнего запила и переносят ее на нижний край заготовки.
• Полученное значение откладывается в четырех точках, определяющих объемное изображение стропилины.
• Заготовку снимают на землю и выполняют необходимые запилы.

Перед тем, как устанавливать диагональные стропильные ноги, необходимо убрать вспомогательную доску с мауэрлата. Готовые элементы устанавливаются на место и прочно закрепляются. Крепление стропилины вверху можно выполнять с помощью гвоздей, а внизу лучше использовать уголки.

Установка стропильных ног полувальмовой двухскатной крыши

Высота диагональной стропилины в месте крепления к мауэрлату должна быть измерена. Аналогичное расстояние отмеряют от вершины конькового бруса и делают отметку. От этой точки до середины фронтона натягивают шнурок, по которому следует ориентироваться в процессе изготовления центральных стропилин.

Центральная нога полувальмы устанавливается следующим образом:

• Измеряют угол между натянутым шнурком и опорой, это необходимо для точного определения линии верхнего запила.
• Измеряют угол между диагональными стропилинами, он поможет точно снять грани для более плотной посадки в узел.
• Берут доску определенной длины и размером 5*15 см, делают запил по значению первого угла и затачивают его до получения углового выступа со вторым значением.
• Выполняют примерку заготовки. Для этого ее прикладывают к натянутому шнурку сверху и измеряют расстояние от конька до верха заготовки.
• Полученный результат переносят на нижний край доски. Расстояние откладывают строго по вертикали и проводят горизонтальную линию. Так создается запил врубки в нижней части конструкции.
• После врубки приходит очередь линии нижнего запила. С помощью рулетки отлаживают ширину карниза и проводят вертикальную линию до пересечения с диагональной стропилиной.
• Сразу крепить вальмовую ногу не рекомендуется, ее можно использовать для изготовления нарожников.

Нарожники изготовляют по аналогичной методике, но здесь важно учитывать фактические размеры и особенности установки.

Завершение монтажа стропильной системы

Завершив установку всех элементов стропильной системы, включая укороченные стропилины, необходимо выполнить завершающие работы. Они предполагают подготовку стропильной системы к монтажу обрешетки и покрытия полувальмовой кровли выбранным материалом.

Для выполнения завершающих действий нужно сделать следующее:

• Смонтировать фронтонные кобылки, которые сформируют торцевые свесы. Эти элементы следует закреплять на крайних нарожниках основных скатов и упирать в наклонные элементы фронтона. Кобылки следует располагать на расстоянии около 1 метра друг от друга. Если основная коробка выполнена из бетона или кирпича, необходимо позаботиться о гидроизоляции элементов. Причем достаточно использовать дешевые материалы, такие как рубероид или пергамин, сложенный в несколько слоев.
• Обшить периметр крыши ветровой доской, применяя материал размером 5*15 см. Крепить элементы начинают на фронтонный и основной свес. Первоначальная длина доски определяется проектом крыши, но в процессе обшивки можно делать корректировку. Ветровые доски, прислоняющиеся к кобылкам, нужно сначала примерить, сделать запил, а потом закрепить.
• Наращивать диагональные элементы нужно доской соответствующих размеров.

Стропильная система по датской технологии считается законченной. Завершением всех работ станет подшивка карнизов и монтаж обрешетки в соответствии с техническими характеристиками выбранного кровельного материала.

Разобраться в вопросе строительства стропильной системы полувальмовой крыши сложно, но сделать это необходимо для самостоятельного возведения крыши. Тем более, что основные моменты были представлены подробно.

Полувальмовая крыша – конструкция и монтажа своими руками

При выборе проекта для строительства частного дома своими руками учитывают не только практическую сторону вопроса, но и эстетическую, ведь он станет «лицом» участка. Чаще всего будущие домовладельцы выбирают, как говориться, сердцем, принимая решения в зависимости от того, что они находят привлекательным, а что нет. Возможно поэтому оригинальная, необычная полувальмовая крыша стала настолько популярной.

Содержание статьи

Отвечая на запросы клиентов, архитекторы и дизайнеры создают все больше проектов с полувальмовой крышей, которую еще называют голландской. Имея большой опыт в частном домостроении, они объясняют свой выбор не только ее эстетичностью, но и высокой функциональностью, которую оценят жители регионов с жестким, ветряным климатом. При каких условиях остановить свой выбор на такой конструкции и как проходит процесс ее возведения своими руками читайте в специально подготовленном материале.

Конструктивные особенности

Конструкция полувальмовой крыши не назовешь простой ни в проектировании, ни в монтаже своими руками, так как она является коктейлем положительных качеств простой двухскатной и вальмовой, шатровой кровли. Если говорить о внешнем виде, то по форме фронтонов она напоминает трапецию, которая образовывается за счет вальмовых элементов, отсекающий вершину треугольника. Благодаря своему строению полувальмовая двухскатная крыша имеет ряд преимуществ:

1. Обтекаемая форма. Благодаря отсутствию острых углов, полувальмовая крыша имеет превосходную сопротивляемость ветровой нагрузке, что существенный плюс в регионах с постоянными сильными ветрами, при строительстве на открытой местности, в горных регионах.
2. Рациональное использование чердачного пространства. Каркас полувальмовой крыши позволяет оборудовать просторное хозяйственное помещение для сезонного хранения вещей или даже жилую комнату, не уступающую по комфорту первому этажу.
3. Высокая вариабельность. Изменяя угол наклона скатов, архитекторы создают кровли с уникальным дизайном, адаптированные к условиям практически любого региона нашей страны.
4. Оригинальный облик. Там, где преобладают в основном треугольные двухскатные, полувальмовая крыша на их фоне выглядит, как новое слово в частном строительстве.

Возможные трудности

Интерес к строительству своими руками полувальмовой крыши весьма похвален, однако вы должны понять, что он под силу лишь профессиональным кровельщикам. Поучаствовать в нем лично, своим руками вы сможете, если будете трудится под руководством опытного мастера, который составит чертеж. При подготовке и монтаже у вас могут возникнуть следующие сложности:

• Большой расход строительных материалов. Из-за сложной геометрии скатов, утяжеленных вальмовыми элементами, потребуется больше кровельного материала и дерева для стропильной системы, что отразится на стоимости работ.
• Высокий уровень сложности работ. Множество дополнительных опорных элементов конструкции, ребер, эндов делают монтаж затруднительным для низкоквалифицированных работников. А значит, сэкономить на найме профессиональной бригады не удастся. Для начала работ потребуются расчеты и чертежи.
• Большой вес. Сложный каркас кровли, включающая в себя массивную стропильную систему и большую площадь кровельного материала требует усиленного фундамента, способного выдержать такие нагрузки.

Тем не менее, заверяем, что полученная информация о полувальмовой двухскатной кровли будет полезной. После прочтения этой статьи вы без труда «прочитаете» чертежи, узнаете, как должен происходить процесс монтажа и сможете щегольнуть перед мастерами знанием терминов.

Стропильная система полувальмовой крыши

Как уже упоминалось, стропильная система кровли с вальмами сложна для сборки своими руками, она включает в себя как элементы, имеющиеся в двухскатной крыше, так и новые. Ее характеризует следующая схема:

• Мауэрлат. Это опорный брус квадратного сечения, выполняющий функции основания для скатов крыши. Он распределяет вес крыши по верхней поверхности несущей стены и передает его фундаменту. В отличии от двухскатной кровли, в вальмовой мауэрлат устанавливают не на две перегородки, а на четыре. Им также оснащают окончания фронтонов, несущие нагрузку от вальмовых элементов.
• Стойки. Вертикальные опоры из бруса, поддерживающие стропильные ноги или конек, ликвидирующие их прогиб под собственным весом. Стойки устанавливают на лежень или затяжку в зависимости от вида стропильной системы.
• Лежень. Это по сути тот же мауэрлат, установленный на внутреннюю несущую стену. На него устанавливают стоки и подкосы.
• Коньковый прогон. Брус, на котором соединяются рядовые стропильные ноги, высшая точка, пик крыши.
• Накосные стропила. Диагональная стропильная нога, которая отходят от конька к углу постройки. Они длиннее, чем рядовые и должны выдерживать большую нагрузку, так как на них опираются нарожники. Поэтому для их изготовления увеличивают вдвое сечение бруса или скрепляют две доски, используемые для рядового стропила.
• Рядовые стропила. Стропила из досок 100х150 мм, одной стороной опирающиеся на коньковый прогон, а другой на мауэрлат, уложенный на внешние несущие стены. Они устанавливаются в ряд с шагом 60-120 см, в зависимости от ширины утеплителя, и выглядят в точности также как у двухскатной треугольной кровли.
• Полуноги. Укороченные стропила, верхней частью прикрепленные к диагональным, а нижней – к мауэрлату.
• Кобылки. Конструкция из досок меньшего, чем стропильные ноги сечения, которые служат для их формирования свеса крыши и карниза, защищающего стены от осадков и ветра.

Виды стропильных систем

В зависимости от планировки будущего строения, стропильная система может значительно отличаться. Различают два типа:

• Висячая. Такая система подразумевает отсутствие внутри каркаса дома несущих перегородок, которые можно использовать в качестве опоры. Поэтому стропила опираются только на коньковый прогон и мауэрлат, как бы провисая между ними. Так как длинные, массивные ноги полувальмовой кровли существенно распирают стены дома, в стропильную систему вводятся многочисленные дополнительные элементы: затяжки, ригели, подкосы, бабки.

• Наслонная. Используется, если внутри постройки располагается несущая стена (одна или несколько), и ее можно использовать в качестве дополнительной опоры для стропил. Распирающая нагрузка на стропильный каркас значительно ниже, чем у висячей. Поэтому утяжеляющие элементы не требуются. Даже при минимальном наборе опорных элементов, система будет стабильна и устойчива.

Кровельные мастера советуют использовать наслонный тип стропильной системы для сборки своими руками, если это возможно. Так конструкция кровли выходит более устойчивой к внешним нагрузкам, остается больше места для обустройства чердака.

Последовательность монтажа

Строительство полувальмовой крыши – сложный, кропотливый процесс, который можно доверить лишь профессионалам. Они монтируют кровлю в следующие последовательности:

1. Настилают мауэрлат на внешние и фронтонные стены, на которые будут опираться стропила, укладывают лежень на внутреннюю несущую перегородку. Если речь идет о деревянном доме, то закрепляют мауэрлат и лежень металлическими скобами, анкерными болтами. Если же дом строят из кирпича или бетона, то по верхнему краю стен сооружают стяжку – бетонный армированный пояс, в который вмуровывают шпильки. В качестве гидроизоляции между опорным брусом и стеной прокладывают рубероид в несколько слоев. Расстояние между шпильками рассчитывают таким образом, чтобы они не совпадали с местами крепления стропильных ног, а располагались между ними. Обратите внимание, что важно не переусердствовать с количеством отверстий в мауэрлате, ведь каждое из них снижает его прочность.
2. На лежень внутренней несущей стены устанавливают вертикальные стойки, соединяют их сверху коньковым прогоном. Главный критерий качества монтажа – строгое соблюдение вертикальности. Угол между каждой стойкой и лежнем вымеряют по нескольку раз, для фиксации используют временные подпорки.

3. Устанавливают рядовые стропильные ноги, соблюдая шаг 60 или 120 см. Длину стропил берут с учетом двух свесов, которые должны быть не менее 40-50 см.

4. Монтируют диагональные накосные стропильные ноги: в верхней части их прибивают на гвозди, а в нижней фиксируют на металлические уголки.

5. Настилают нарожники, делая в их нижней части выпил под мауэрлат. Их длина также должна включать в себя запас для свеса. К накосным стропилам прикрепляют стропильные полуноги.

6. Устанавливают карнизные кобылки, ветровые доски, крепления под сливной желоб. Делают гидроизоляцию, обрешетку, которую предусматривает схема настила выбранного кровельного материала.

7. Раскраивают и настилают кровельный материал с нахлестом 10-15 см между листами или полосами. Доделывают систему водостока.

После завершения наружных работ, переходят к внутренним. Для того. Чтобы мансардное помещение использовать как жилое, полувальмовая кровля должна быть утеплена, ее каркас обшит декоративным материалом. Когда работа закончена, нужно будет лишь регулярно осматривать кровлю, контролировать ее состояние, проводить профилактический ремонт своими руками.

Видео-инструкция

Полувальмовая двускатная крыша — стропильная система с принципами монтажа

Крыши полувальмового типа отлично противостоят сильным ветрам за счет того, что не имеют в своей конструкции острых углов. При этом они характеризуются привлекательным с архитектурной точки зрения видом.

О достоинствах и недостатках полувальмовых двускатных конструкций

Если вы планируете одновременно получить надежную в эксплуатации кровельную систему и просторное мансардное помещение, обратите внимание на полувальмовые двускатные крыши (смотрите фото). Конструкция их стропильной системы защитит ваше жилище от серьезных ветровых нагрузок, а также от воздействия различных осадков. Указанные достоинства обусловили востребованность полувальмовых кровельных решений среди владельцев частных домов.

Особенностью любой полувальмовой конструкции, которая заметна даже непрофессионалам, является наличие в ней фронтона с трапецеидальной формой. Вальма крыши примыкают к этой трапеции, обеспечивая всей системе узнаваемый и весьма элегантный вид. Кроме того, на предоставленных фото видно, что по торцам такая двускатная система обязательно имеет свесы, параметры которых могут быть разными.

Полувальмовая конструкция крыши

Для областей со сравнительно мягкими климатическими условиями свесы полувальмовых кровель делают ярко выраженными, а наклон скатов – относительно небольшими. Для местностей же, где зимы «радуют» людей ощутимыми ветрами и большим количеством снега, свесы выполняют поменьше, а скаты – по-настоящему крутыми.

Двускатная полувальмовая крыша обустраивается чаще тогда, когда человек планирует получить комфортную мансарду на месте неиспользуемого и необжитого чердачного помещения.

Стропильная система полувальмовой крыши

Также данная стропильная система подходит для дополнительно укрепления высоких фронтонов зданий, имеющих малый уровень устойчивости. В этом случае ее монтаж гарантирует надежность кровли при сильных климатических нагрузках.

Интересующая нас стропильная система двускатной крыши имеет и некоторые недостатки, которые нельзя не упомянуть. Во-первых, процесс проектирования и монтажа таких конструкций достаточно сложный. Во-вторых, полувальмовая двускатная крыша требует много расходных материалов. Причем приходится использовать самые разнообразные элементы – штренгели, подкосы, промежуточные стропила, ребра, нарожники, упоры разных конфигураций, ендовы и другие составляющие.

Как обустроить полувальмовую крышу?

Монтаж рассматриваемой конструкции следует начинать с установки мауэрлата. Он нужен для того, чтобы стены (их верхние плоскости) равномерно воспринимали нагрузки, которые передает им стропильная система. Деревянный брус, используемый для монтажа мауэрлата, должен быть достаточно высоким (12–15 см) и широким (не менее 15 см). Укладка этого бруса выполняется на гидроизоляцию рулонного вида. Затем мауэрлат прикрепляют к стене:

• при помощи шпилек, когда речь идет о кирпичной стене;
• скобами, если поверхность изготовлена из дерева.

Шпильки делают из прутков (стальных, металлических) с сечением не менее 1 см. Их монтируют в пояс из железобетона, возводимый специально для этих целей на кирпичной кладке стены. Причем выполняют данную операцию так, чтобы шпильки располагались между стропилами. Величина шага между крепежными элементами равняется 120 см.

Монтаж мауэрлата

После монтажа мауэрлата свободный конец шпильки должен характеризоваться показателем в несколько сантиметров (2–3). Обратите внимание – антисептические составы на брус наносятся заранее (перед началом монтажных работ). Также заблаговременно необходимо просверливать в мауэрлате отверстия, предназначенные для крепежных элементов.

После того, как вы успешно установите и закрепите мауэрлат, можно приступать к монтажу конька и подконьковых стоек. Последние следует ставить строго вертикально (корректировка отклонений от вертикали производится при помощи обычного отвеса).

Следующая стадия монтажа полувальмовой крыши заключается в установке диагональных стропил (профи называют их накосными), которые служат для соединения углов строения с торцами конька. Данные элементы воспринимают высокие нагрузки и характеризуются по сравнению с обычными стропилами большей длиной. Чтобы они смогли эффективно выполнять свою функцию, нужно удвоить площадь их сечения. Сделать это несложно, скрепив в одно целое два бруса либо доски, из которых изготавливали стандартные стропила.

Конструкция полувальмовой крыши

Теперь можно монтировать нарожные стропильные элементы (опорой для них являются накосные стропила). Они обязательно должны опираться в разных точках на диагональные изделия, что обеспечивает оптимальное распределение нагрузки на конструкцию полувальмовой крыши.

Накосные стропила фиксируются подкосами либо стойками, которые упираются в балки или плиты перекрытия. Повысить уровень их противодействия ветровым нагрузкам можно посредством костылей, предназначенных для дополнительного укрепления диагональных стропильных изделий. Костыли вбивают в стену, а стропила с ними соединяют посредством проволочных скруток.

Финальные аккорды установки полувальмовой конструкции

Грамотно сделанная стропильная система требует монтажа на нее обрешетки, которая укладывается на закрепленные стропильные элементы, описанные выше и показанные на фото. Затем выполняются мероприятия по пароизоляции. Осуществлять их следует из фольгированного алюминиевого пленочного материала, не боящегося коррозионных воздействий. Он размещается фольгой вниз на нижней плоскости стропильных изделий и фиксируется степлером для строительных работ.

Монтаж обрешетки полувальмовой крыши

На последних этапах монтажа выполняем такие мероприятия:

• Теплоизолируем конструкцию с помощью минераловатного материала. Его помещают между стропильными элементами ровными слоями. Внимательно следите за тем, чтобы вата не сминалась в процессе укладки. Оптимально, если у вас получится уложить ее с небольшим натяжением.
• Делаем гидроизоляцию стропильной системы. Для этих целей обычно используется рубероид.

Гидроизоляция стропильной системы полувальмовой крыши

Финалом монтажных работ является укладка кровельного покрытия. Запомните – между покрытием кровли и гидроизоляционным слоем обязан присутствовать небольшой зазор. Он обеспечит эффективное проветривание пространства под кровлей и увеличит срок службы всей конструкции. И не забывайте, что все без исключения детали стропильной системы перед монтажом следует тщательно обработать противопожарными и антисептическими веществами.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Расчет полувальмовой крыши — Кровля и крыша

 

Расчет стропильной системы вальмовой крыши: как все сделать правильно и избежать ошибок

Первое, что следует сделать перед началом строительства крыши – произвести точные расчеты. Необходимо подробное описание всех соединений и узлов, точный чертеж всей стропильной системы и утверждение этого всего опытным человеком. Звучит сложно, хотя на деле все проще — не сложнее детского конструктора, важно только все сделать правильно. И, если ищите, как сделать расчет стропильной системы вальмовой крыши, вы найдете здесь всю необходимую информацию!

Что собой представляет вальмовая крыша?

Итак, так что же собой представляет стропильная система вальмовой крыши? Это четырехскатная конструкция, т.е. таковая, какая имеет четыре плоскости. Такая крыша куда сложнее двускатной, зато прочнее и надежнее в эксплуатации. Да и вид у нее во всем мире признан как один из самых удачных и эстетичных.

Вот главные преимущества такой конструкции:

• Благодаря наличию треугольных торцевых скатов в вальмовой крыше можно устанавливать обычные мансардные окна.
• Ввиду отсутствия острого выступа у вальмовой крыши более высокая стойкость к разным атмосферным явлениям.
• Вальмовая крыша считается экономичной – благодаря тому, что у нее нет фронтонов.
• Временные деформации такой крыши сведены к нулю – все благодаря ее особой конструкции.
• Утепление такой крыши значительно проще, чем двускатной (нет все тех же проблемных фронтонов).
• Большая стойкость к ветровым нагрузкам местности – благодаря низким углам наклона.
• Возможность легче и проще переоборудовать чердачное помещение в удобную мансарду. А это уже ценное увеличение жилой площади дома.

Из недостатков выделим основной: стропильная система вальмовой крыши сложнее, чем у обычной, а потому монтаж ее вам обойдется дороже, хотя вы и сэкономите на кирпичной кладке.

Виды конструкции вальмовой крыши

Итак, давайте разберемся, каких типов и подтипов сегодня строят вальмовые крыши:

• Вальмовая. Это традиционная четырехскатная крыша с треугольными скатами со всех торцевых сторон.
• Крыша, у которой вальма не доходит до карниза, называется полувальмовой.
• Шатровой называют вальмовую крышу, у которой одинаковые треугольники соединены вместе одной верхней точкой. К слово, когда-то на Руси поголовно строили именно такие крыши.
• Крестообразная вальмовая крыша – более редкий вид ввиду дороговизной исполнения и высокой трудоемкостью работ. Обычно ее строят на домах со сложной планировкой или отдельно только над входными дверьми.

Разобраться подробнее вам поможет наша схема:

Как мы уже говорили, если вальма не доходит до карниза, кровля называется полувальмовой. Как раз в этих местах ставят слуховые окна, чем полностью решается проблема необходимости в наклонных мансардных окнах. Но по сложности и по стоимости сооружения полувальмовая крыша выше других.

Самый простой пример вальмовой крыши (вполне эстетичный, заметим), это крыша треугольной формы. Все скаты здесь имеют одинаковый размер, и все углы равнозначны. Если вам подходит такая высота и конструкция, тогда отдайте предпочтение именно этому варианту – вы избежите множества подводных камней и нюансов!

Единственный момент: вальмовая крыша в ее классическом варианте плоха тем, что у нее нет вертикальных плоскостей и мансардные или чердачные окна приходится располагать на наклонных стенах. В итоге такие элементы становятся самыми незащищенными в плане протечек во время дождя.

Архитектура вальмовой крыши в деталях

Для устройства конкретно вальмовой крыши опытные строители рекомендуют брать прямоугольные брусья из хвойных пород, а устойчивость всей системы подкреплять дополнительными стальными элементами. Ведь кроме самих стропил, вам в любом случае понадобятся такие строительные элементы:

• Мауэрлат – это нижняя опора для стропил.
• Прогон – это балка, которую нужно расположить параллельно мауэрлату в качестве еще одной дополнительной опоры.
• Стойки и подкосы – это опорные элементы для конструкции с так называемой многопролетностью.
• Ригели – специальные элементы, которые помогают справиться с распорами (частое явление при неправильном монтаже).
• Шпренгель – еще одни дополнительный элемент стропильной опоры.
• Лежень – специальная опора для стоек и подкосов.

Итак, строительный материал закуплен? Теперь сложите все детали в штабель или дополнительно подсушите. Главное – продумайте защиту от дождя.

Как избежать ошибок при расчете?

А теперь давайте избежим самой первой и самой досадной ошибки проектирования вальмовой крыши – отсутствия замеров самого дома. Проблема в том, что даже обученные мастера умудряются начинать работу с составления плана и чертежа крыши, но никак не работают с основой – стенами. А ведь только на первый взгляд кажется, что стены идеально ровные, все параллельно друг другу и тому подобное, а на деле далек от идеала даже совершенно новый дом. И потом, уже только в процессе строительства обнаруживаются определенные погрешности, которые мешают правильно установить первые опоры.

Поэтому первым делом, перед тем, как провести какие-либо расчеты по вальмовой крыше, вооружаемся линейкой и уровнем. Проверяем высотные отметки, параллельности стен, диагонали (правильность прямоугольных стен) и составляем обмерный план дома. Скажем, вы будете удивлены некоторым неточностям. И теперь решаем, как что будем исправлять:

• Незначительную погрешность в параллельности исправляем мауэрлатом.
• Незначительную разницу высот разных стен исправляем прокладками.
• Значительные разницы исправляем дополнительными элементами стропильной системы, которые обязательно вносим в расчеты.

Кроме того, мы рекомендуем вам делать не простой двумерный чертеж крыши, а создать объемную модель, которая даст вам четкое представление о вашей вальмовой крыше. С первого взгляда вы сможете понять, нравится вам то, что получится, или нет. Переделывать что-то довольно сложно. А помогут вам в этом современные компьютерные программы, какие достаточно много.

Если же вы ищите готовый чертеж крыши, который подходит под нужные параметры, не берите слишком подробные чертежи с латинской аббревиатурой и формулами: они нужны только тому мастеру, который сможет их читать. А чтобы вы имели представление, что конкретно вас ожидает, предлагаем вам простой мастер-класс по строительству вальмовой крыше, где хорошо видны все элементы:

Какие данные необходимы для строительства?

Вот какие параметры будущей крыши вы должны знать до того, как начнете ее строить:

1. Угол наклона крыши, с каждой стороны вальмовых скатов.
2. Угол наклона крыши с боковых сторон.
3. Точную площадь всей поверхности крыши
4. Вес будущей кровли и точную нагрузку кровельного материала на стропильную систему крыши.
5. Длину диагональных стропил.
6. Сечение стропил с учетом районных ветровых и снеговых нагрузок, шага стропил и веса кровельного материала.
7. Необходимый объем всех стропил в кубометрах.

Площадь всей поверхности вам нужно будет знать, чтобы закупить необходимое количество кровельного материала и заранее рассчитать его будущий вес:

Далее – стропила. На вальмовых крышах стропила ставят направленные к углам стен – к внутренним и к внешним, и называются накосными или диагональными. Вторые длиннее обычных стропил, и на них опираются укороченные – нарожники. В итоге такие стропила несут нагрузку уже в 1,5 раза больше обычных.

Длина диагональных стропил больше стандартной длины, поэтому их делают спаренными. Их преимущество в том, что удвоенное сечение рассчитано на увеличенную нагрузку и в итоге представляет собой цельную, не разрезанную доску. В результате конструктивные решения такой крыши получаются довольно простыми. А чтобы обеспечить многопролетность вальмовой крыши, под накосную ногу необходимо будет ставить одну-две опоры.

Если вы уже закупили леса на строительство крыши, тогда рассчитывайте шаг стропил исходя из сечения готовых досок. Если еще не закупили – ищите сейчас, перед составлением проекта. Ведь нередка ситуация, когда проект готов, а хорошую древесину получается раздобыть совсем не тех параметров, которые планировались.

Предлагаем вашему вниманию специальный бесплатный калькулятор для расчетов.

Что нужно учитывать при расчете?

Проект четырехскатной крыши – один из самых сложных. Здесь крайне важно не ошибиться в расчетах, ведь вальмовая крыша представляет собой большое количество самых разных элементов, и у каждого их них – важная функция.

Итак, уклон вальмовой крыши обычно варьируется от 5 до 60°. Исходя из этого и выбирают кровельный материал: рулонные покрытия для небольших уклонов и черепица для крутых плоскостей. Но рассчитывайте сразу, что чем больше будет угол наклона такой крыши, тем больше у вас в итоге уйдет кровельного материала. А чем меньше угол – тем прочнее придется строить каркас, ведь на него теперь будет идти немалая нагрузка.

Для окончательного решения вам придется учесть все эти факторы:

• Общий вес планируемого кровельного материала.
• Дополнительный вес гидроизоляции и утеплителей.
• Ветровая и снеговая нагрузка в вашем регионе.
• Местные особенности климата (узнайте у соседей).
• Тип стропил и наличие дополнительных элементов для поддержания прочности крыши.
• Все устройства и оборудования, которые вы собираетесь водрузить на крышу.

Учитывать ветровую и снеговую нагрузку важно для того, чтобы вашу крышу не проломили тонны снега и не сорвал лихой ветер, а погодные условия уже конкретной местности укажут на то, какие возможны деформации стропильной системы с годами (например, сырость, морской воздух и т.п.).

Заметим, что с ветровой нагрузкой у вальмовой крыши проблем обычно нет, а вот со снеговой – почти всегда. Причина в том, что у вальмовой крыши все плоскости наклонные. Плохо для ветра, но хорошо для снега.

Расчет стропильной системы вальмовой крыши: пошаговое руководство

Все о том, как правильно рассчитывать стропильную систему правильной четырехскатной крыши.

Источник: krovgid.com

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Как сделать полувальмовую крышу: стропильная система и покрытие

Полувальмовая крыша, стропильная система которой является сложной, относится к категории вальмовых конструкций. В ней вальмы устанавливаются не на всю высоту ската. Сегодня данный вариант кровли часто используется, так как он имеет красивый внешний вид и интересную форму.

Полувальмовая крыша является отличной защитой от сильных ветров и избытка влажности.

Такая крыша оригинальна из-за использования дополнительных деталей (башни и других элементов).

В большинстве случаев такая крыша устанавливается на домах с маленькой площадью, так как пространство под ней часто используется в качестве мансарды. Под этой крышей можно с легкостью устроить дополнительное помещение, а в некоторых случаях и не одно. Полувальмовая крыша является отличной защитой от сильных ветров и избытка влажности.

Недостатком такого типа конструкций является высокая себестоимость и сложность расчета материалов. Крыша имеет большую поверхность, поэтому будут и немалые трудовые затраты.

Как рассчитать подобную крышу?

Формула для расчета необходимого количества материала для стропильной системы полувальмовой крыши.

Определить площадь крыши очень просто. Для этого надо разделить крышу на несколько фигур.

При подсчете голландской конструкции надо разбить скаты на прямоугольники и трапеции. Площадь первой фигуры можно вычислить умножением ее сторон. Чтобы определить площадь второй фигуры, нужно умножить суммы оснований на высоту и разделить произведение на 2. Далее понадобится сложить полученные значения и умножить их на 2. В итоге можно получить площадь скатов.

Далее высчитывается площадь треугольников. Для этого надо умножить длину основания фигуры на высоту и разделить на 2. В конце следует сложить площади скатов, чтобы получить общую площадь конструкции.

Чтобы рассчитать датскую крышу, надо разделить скат на прямоугольник и несколько треугольников. Площадь первой фигуры следует вычислить по способу, указанному выше. Площадь треугольника равняется произведению его катетов, которое нужно будет разделить на 2. Далее надо сложить значения площади первой фигуры и нескольких треугольников. В результате можно будет получить площадь ската. Полученное значение нужно умножить на 2.

Далее понадобится рассчитать площадь вальмовых скатов. Полученное значение надо умножить на 2. Если сложить данные величины, то можно получить площадь крыши.

Существующие виды систем стропил полувальмовых крыш

Виды полувальмовых крыш.

Схема полувальмовой крыши изображена на рис. 1. Данное изделие имеет непростое устройство. Трапеции в данном случае будут заменены многоугольниками.

По виду вальм крыши можно разделить на:

1. Голландские. В нижней части вальма обрезается, а к карнизному свесу идет фронтон в форме трапеции.
2. Датские. Выполняются в обратном порядке. Вальма в форме трапеции идет от карнизного свеса, а над ней устанавливаются небольшие фронтоны треугольной формы.

Конструкция голландской крыши

Под потолком мансарды располагается чердак, в котором проветривание будет обеспечиваться окнами. Данные элементы нужно монтировать во фронтоны.

Чтобы соорудить данную крышу, понадобится подготовить много материалов. В процессе возведения полувальмовой четырехскатной крыши будут использоваться различные элементы, основными из которых являются следующие: стропильные ноги различных видов, упоры, подкосы и шпренгели.

Монтаж производить непросто, поэтому первым делом следует составить проект крыши и выполнить расчеты. Стропильная система полувальмовой крыши должна возводиться следующим образом:

Рисунок 1. Схема полувальмовой крыши.

1. Перед тем как укладывать мауэрлат, понадобится по периметру частного дома сделать армированный пояс из бетона с установкой крепежных элементов под брусок. В качестве крепежа можно использовать шпильки, которые размещаются с шагом 10-12 см. Чтобы упростить монтаж, рекомендуется вставлять шпильки в местах, которые не совпадают с фиксацией стропильных ног к бруску.
2. Далее понадобится уложить слой утеплительного материала и смонтировать мауэрлат. Это брусок, который нужен для привязки стенок к крыше здания. Он будет распределять нагрузку от стропильных ног на верхнюю часть частного дома. Закрепление мауэрлата производится с помощью гаек, которые закручиваются на шпильки. В таком варианте конструкции мауэрлат следует укладывать на боковые скаты. На вальмовых скатах он устанавливается на верхнюю часть фронтонов и закрепляется анкерами. Элемент можно изготовить из бруска 150х50 мм.
3. На следующем этапе понадобится установить коньковую рейку. Это важная деталь системы стропил. Она являет собой горизонтальную планку, которая устанавливается в верхней части крыши. Ее следует размещать между скатами. Элемент нужен для скрепления стропил.
4. В голландской крыше стропильная система предусматривает монтаж скатов вальм с использованием различных стропильных ног, длина которых может изменяться в соответствии с конструкцией. Накосные стропильные ноги монтируются от углов постройки к торцевой части прогона конька. На них будет приходиться максимальная нагрузка.
5. Накосные элементы монтируются одной частью на мауэрлат фронтонов, размещенных под вальмой, а другой закрепляются к торцевой части бруска конька.
6. Рядовые стропильные ноги боковых скатов скрепляются с главным мауэрлатом и прогоном конька.
7. Нарожные стропильные ноги фиксируются с накосными.

Наиболее подходящая порода дерева для стропильной системы полувальмовой крыши является сосна.

Если было принято решение соорудить полувальмовую крышу самостоятельно, то следует с ответственностью отнестись к выбору материала для изготовления деталей системы стропил. Рекомендуется использовать рейки сечением 150х50 мм. Наиболее подходящая порода дерева — сосна. Если выбирать придется из лиственных пород, то следует отдавать предпочтение лиственнице. Материал должен быть сухим, чтобы исключить деформацию устройства во время дальнейшего использования. Дополнительно надо будет выполнить обработку дерева составом против микробов.

Если имеются большие пролеты, понадобится усилить систему с помощью упоров. Стропильные ноги усиливаются в большинстве случаев с помощью шпренгелей.

Подкосы и упоры являются дополнительными брусками, которые поддерживают элементы основного сооружения. Шпренгель является балкой или приспособлением, которое усиливает основное здание. Все данные детали будут опираться на плиты или на балки перекрытия. В последнем случае понадобится использовать затяжки.

Далее понадобится приступить к завершающему этапу строительных работ: установке обрешетки, гидроизоляционного материала и кровли.

Как сделать датскую крышу подобного типа?

Рисунок 2. Схема постройки датской крыши.

Подобная крыша является конструкцией, которая соединяет в себе обыкновенную двускатную крышу и вальмовую. Большой чердак, как и в голландской конструкции, может использоваться в качестве мансарды.

Сооружение датской конструкции является более затратным вариантом в сравнении с голландской. Однако в случае точного расчета такая крыша будет иметь отличный внешний вид и сможет обеспечить надежную защиту всей постройке.

Для установки системы стропил датской крыши будут нужны такие элементы:

• рейки;
• коньковый брусок;
• вальмовые, рядовые и угловые стропильные ноги;
• опорные доски;
• шпренгели;
• затяжки.

Монтаж данных элементов выполняется по тем же правилам, что и для голландской крыши, однако есть некоторые отличия. Датская крыша являет собой изделие со сложными скатами. Схему данной постройки можно увидеть на рис. 2.

В датской конструкции стропильные ноги скатов в форме трапеции не подходят к коньковому бруску, а упираются в верхней части в брусок-прибоину, который размещается на основаниях фронтонов и фиксируется к стропильным ногам боковых скатов. В нижней части элементы будут опираться на мауэрлат.

Прибоину можно зафиксировать с помощью гвоздей. Чтобы усилить данный брусок в местах фиксации, понадобится использовать подкосы. Они монтируются нижней частью на лежень.

По верхней части скатов вальм надо сформировать небольшие фронтоны, в которых в большинстве случаев устанавливается маленькое окно. Световые окна можно соорудить в вальмовой части скатов.

Стропильные ноги, балки и брусок конька должны сооружаться из материала одинаковой породы дерева и иметь одинаковое сечение.

В противном случае конструкция усложнится, могут появиться перекосы и понадобится проводить ремонтные работы.

Двускатная или любая другая полувальмовая крыша сооружается сложно, однако если следовать технологии, то проблем в процессе возведения не возникнет.

Стропильная система полувальмовой крыши: схема

Полувальмовая крыша, стропильная система которой является сложной, относится к категории вальмовых конструкций. В ней вальмы устанавливаются не на всю высоту ската.

Источник: 1pokryshe.ru

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Стропильная система полувальмовой крыши: преимущества и недостатки

Известен данный вариант под названием «голландская кровля», что объясняется его очень широкой распространенностью в Нидерландах. Его основной отличительной особенностью является наличие укороченных вальм и трапециевидного фронтона. Из-за этого данная кровля становится чем-то средним между двух- и четырехскатным вариантом. Благодаря такому слиянию она приобретает преимущества сразу двух видов кровли, что делает ее намного привлекательнее прочих разновидностей.

Особенности конструкции стропильной системы полувальмовой крыши: плюсы и минусы

Включает в себя стропильная система полувальмовой крыши два самых часто возводимых вида кровли. Данная модификация позволила расширить список преимуществ такими особенностями:

1. Чердачное помещение.

Благодаря своей конструкции такая разновидность позволяет использовать данное помещение не только в качестве подсобного. После проведения гидро- и теплоизоляционных работ его можно будет использовать как полноценный этаж с жилыми комнатами.

дом с полувальмовой крышей

стропильная система полувальмовой крыши

 

2. Противостояние ураганным порывам ветра.

Исключение из конструкции схождений плоскостей под острым углом придает ей более обтекаемую форму. Поэтому она намного лучше выдерживает сильные порывы ветра, потоки воздуха плавно «огибают» ее проходя вдоль площадок, а не «врезаются» прямо в них.

3. Подгонка конструкции под индивидуальные требования.

В целом, такой особенностью обладают все виды кровли и этот вариант не исключение. В зависимости от погодных условий в месте расположения постройки, она будет возводиться либо под более крутым углом с укороченной длинной свесов (для снежных зим), либо под более пологим углом и с удлиненной длинной свесов (для мягких зим).

4. Сложность монтажных работ.

Такая конструкция не относится к группе наиболее сложно возводимых вариантов. Хотя и имеет свои конструктивные особенности, которые немного усложняют задачу монтажа. А расход материалов в этом случае средний.

Рассматриваемая стропильная система полувальмовой крыши не имеет отличительных недостатков в своей конструкции. Незначительные имеющиеся у нее минусы могут быть отнесены к любой разновидности кровли. Поэтому на окончательный выбор определенного варианта они не способны повлиять.

ЧИТАТЬ ПО ТЕМЕ:

Сложность исполнения и величие стропильной системы многощипцовой крыши.

Процесс сборки каркаса данной разновидности кровли

Не смотря на то, что стропильная система полувальмовой крыши состоит из двух частей, которые относятся к разным типам кровли, монтаж ее каркаса не так уж и сложен. Проходит данный процесс следующим образом:

1. На боковых стенах здания и на верхней горизонтальной линии фронтона укладывается сейсмопояс. В него (перед укладкой мауэрлата) закладывается двухслойная гидроизоляция. Наиболее часто в этом случае берется обычный рубероид.

пример строительства полувальмовой крыши этапы 1-5

этапы 6-9

этапы 10-15

этапы 16-19

 

2. При заливке сейсмопояса в него устанавливаются шпильки, на которых будут зафиксированы основные горизонтальные балки. Учтите, что они не должны располагаться в тех местах, на которые будут опираться в последующем времени стропила. В противном случае будет ослаблена крепость конструкции.

3. Далее надевается на выступающие металлические прутья мауэрлат. Отдельные сегменты связываются друг с другом методом шип-паз.

4. Посередине вдоль здания должна быть размещена либо несущая стена, либо другой вид опор. На них укладывается лежень. На нем устанавливаются горизонтальные подпорки для монтажа конькового бруса. Расстояние между фронтонами и сторонами конькового бруса выбирается на свое усмотрение, но наиболее часто оно равняется половине длины верхней горизонтальной линии фронтона.

5. После закрепления конькового прогона переходят к монтажу боковых наклонных брусьев. Верхние их края упираются в прогон, а нижние – в горизонтальный опорный брус. Подгонка стыка осуществляется на месте, либо выполняется при помощи выделки шаблона. Длина элементов всегда берется с запасом, чтобы не возникло проблем из-за ее нехватки (проще просто срезать излишек).

6. Верхние края наклонных брусьев срезаются под углом и прислоняются к прогону, фиксируются при помощи гвоздей. На нижних краях вырезаются пазы, после чего окончательно фиксируются при помощи металлических уголков.

7. После установки боковых элементов монтируются угловые. Их нижний край располагается вровень с краем мауэрлата. Затем диагональный брус наращивается дополнительно под монтаж свеса.

8. Наклонные детали полувальмы начинаются устанавливаться с центра площадки. Центральная деталь упирается об точку схождения угловых наклонных элементов. Все остальные детали будут верхними краями упираться в плоскость угловых стропил и размещаться на равном расстоянии друг от друга.

9. Практически завершающим этапом обустройства каркаса будет монтаж карнизных кобылок на наклонных сторонах фронтона. Затем они соединяются между собой ветровыми досками.

К последнему финишному этапу возведения кровли относятся работы связанные с монтажом обрешетки, а также зашивке ее кровельными материалами. Помните, что выбор материала зависит от угла наклона скатов. На более пологие плоскости монтируются рулонные и мягкие материалы, на более крутые наклоны – жесткие и тяжелые (к примеру, металлочерепица).

Различные фермы для вальмовых кровель

Усеченная стандартная ферма

Имеет стандартную форму фермы, но срезает верх в соответствии с наклоном в верхней части бедра.

Усеченная ферма

Это основная ферма в бедре. Происходит ниже стандартных усеченных ферм. Он принимает на себя нагрузку на внешние тазобедренные фермы, включая тазовые, домкратные и ходовые.Он сделан более прочным, чем стандартные усеченные фермы, чтобы выдерживать эти нагрузки.

Вальмовая ферма

Образует линию бедра крыши. Он похож на полукорпус, но имеет удлиненный верхний пояс. Он распространяется на ферму с усеченной балкой и заканчивается верхней частью бедра. Некоторые домкраты и все стропильные фермы стыкуются в бедренной ферме.

Домкратная ферма

Входит в тазобедренную ферму.Он похож на полукорпус, но с расширенным верхним поясом. Он проходит над усеченной балкой и встречается с тазобедренной балкой.

Подвижная ферма

Входит в тазобедренную ферму без удлинения верхнего пояса. То есть он упирается в усеченную ферму.

Ножничная ферма

Имеется модифицированная стандартная ферма для наклонного потолка. Большинство ножничных ферм имеют потолок с одинаковым уклоном с каждой стороны от вершины.Возможны и другие потолочные линии.

Колокольная ферма

Это обычная форма крыши для домов федерального и приусадебного типа. У верхнего пояса есть две высоты звука. Нижняя высота обычно находится над верандой или патио.

Ферма тетива

Эта ферма в основном используется в качестве коммерческой фермы, однако она становится все более распространенной в бытовом секторе.Верхние пояса предназначены для изогнутой крыши.

Консольная ферма

Фактически это может быть ферма любого типа, но точка опоры с одной или обеих сторон расположена внутри пролета, а не на пятке. Дополнительное полотно требуется на внутренней опоре (ах).

Отрезная ферма

Это может быть ферма любого типа, но без каблука. Эта форма фермы определяется расположением и относительной высотой линий уклона по обе стороны от площади крыши.

Ферма

Полуфермальная ферма — это полная ферма, обрезанная по верхушке.

Основы каркаса вальмовой крыши

Как и любой другой тип кровли, вальмовая крыша Обрамление начинается с определения длины и распиловки обычного стропила. В обычное стропило определит высоту и длину коньковой доски который установит, где будут располагаться вальмовые стропила.

Плюсы

• Простая вальмовая крыша спускается со всех четырех сторон, связывая внешние стены вместе, делая здание более прочным, чем двускатная крыша. Особенно полезно в районах, подверженных сильному ветру.
• Увеличивает общую стоимость и внешний вид дома.
• Нет высоких двускатных стен, что позволяет сэкономить на обшивке, сайдинге или кирпиче.

Минусы

• Сложнее построить, чем двускатную крышу .
• Дороже двускатной крыши.
  

Детали шатровой крыши

Обычные стропила используются для центрирования коньковой доски в здания, установите высоту и найдите концы конька.Коммонс работает от конька и до вершин наружных стен.

Коньковая доска является самой верхней частью вальмовой крыши и используется для прибивания общих и вальмовых стропил.

Вальмовые стропила прибиты под углом 45 градусов к коньковой доске вниз к четырем внешним углам здания. Также используется для прибивания верхней части стропил домкрата.

Стропила домкрата прибиты к бедру и спускаются к наружным стенам.У них такой же покрой седла и хвоста, как и у обычных. Верхний отвес — это специальный разрез, называемый составной митрой.

Расположение частей каркаса вальмовой крыши

Некоторые из ваших более дорогих домов, изготовленных по индивидуальному заказу, имеют то, что я называю перекладной крышей.

Это тип вальмовой крыши, у которой основной пролет имеет один уклон, а концы бедер имеют более крутой уклон.

Это делает коньковую доску длиннее, здание кажется больше, а крышу круче, чем они есть на самом деле.Это делает дом еще более ценным.

Ссылки на соответствующие страницы Carpentry Pro Framer

---

Устройство и установка стропильной системы полувальмовой крыши. Полуавесная голландская крыша

Чтобы лучше понять, что представляет собой полувальмовая крыша, вы можете представить конструкцию, которая выглядит как нечто среднее между вальмовой версией и простым двускатным крылом.

Отличает полуобедренный дизайн от остального трапециевидного фронтона.

У такой конструкции есть множество характеристик, на которые следует обратить внимание и разобраться в них, прежде чем приступать к установке.

В основном для чердаков возводят полубальтовую конструкцию. Крыша может быть двускатной и шатровой, у которых имеется соответствующее количество срезанных треугольных граней. Расположение таких вырезов — над торцевыми стенками .

Это то, что отличает половину бедра от аналогичной конструкции бедра. Скаты крыши расположены симметрично по отношению к осевым балкам и имеют одинаковые углы наклона.

Если рассматривать такую ​​конструкцию с положительной стороны, то можно выделить следующие моменты:

• Высокая водонепроницаемость обеспечивается за счет наличия в конструкции откосов, расположенных со всех сторон;
• Повышенный уровень защиты от атмосферных осадков создается за счет наличия карнизов вальмовых свесов;
• Пространство мансардного этажа увеличено на , за счет полушатровой конструкции;
• Половина может быть установлена ​​в климатической зоне, которая характеризуется экстремальными погодными условиями. Она очень прочная ;
• Внешний вид полушатровой конструкции очень эффектный и красивый … По конструкции подходит для каркасных домов, расположенных как в черте города, так и за городом;
• Конструкция хорошо противостоит вибрациям за счет наличия низкого профиля в кровельной системе.

О недостатках можно сказать следующее:

• Крупное оснащение стропильной системы и всей конструкции крыши различными конструктивными элементами создает множество трудностей в процессе строительства и монтажа кровли;
• Полубедренная конструкция требует больших материальных затрат , что требуется достаточно большое количество;
• Кровля и довольно сложно обустроить ;

Самостоятельно спроектировать такую ​​разновидность непросто, все зависит от конструкции стропильной системы.Эта система отличается множеством отличий от обычных двускатных и скатных крыш.

Половальмовая крыша: фото внизу.

Дом с шатровой крышей

Каркасный дом с полускатной крышей

Полувальмовая кровля: стропильная система

Стропильная система намного сложнее, чем вальмовый тип кровли, она представлена ​​трапециями и различными многоугольниками, к тому же сами вальмы тоже имеют другую форму.

Из видового разнообразия полубедра представлены:

• Голландский сорт — представлен вальмовым вырезом снизу, а от острия карниза идет фронтон трапециевидной формы;
• Датская разновидность — оформлена в обратном порядке, от карниза располагается трапециевидное бедро, над которым крепятся небольшие треугольные фронтоны.

Для такой кровли существует два типа стропильных систем, в зависимости от того, какие стропила используются для возведения конструкции:

1. Раздвижной … Этот вид стропильных ног опирается не только на конек и мауэрлат, но и на промежуточные опорные элементы. Такими опорами могут быть стены или столбы, которые располагаются при установке на балки перекрытия.
2. Подвес … Этот тип стропил не имеет промежуточных опорных элементов.

Перечисленные элементы составляют стропильную систему:

• Стропила обыкновенная … Имеют опору на брус мауэрлата и расположенный перпендикулярно к ним конек. Конструкция аналогична классической двускатной кровле разновидности … Их длина — это расстояние от коньковой балки до стены конструкции.
• Диагональные стропила … Такие элементы образуют полубальто, иначе их называют угловыми стропилами. Схематично их можно представить в виде граней равнобедренного треугольника в конструкции крыши. В других стропильных системах, например, в бедре или бедре аналогичный элемент имеет самый длинный , в этом случае диагонально расположенные стропильные ноги могут быть короче половины общей длины пандуса.
• Народники … Другими словами, полуножки или короткие стропила. Требуется для соединения диагональных стропил с мауэрлатом .
• Опора … Расположена на каждой балке крыши в стропильной системе слоистой типа .
• Конек (перекладина) … Место, где сходятся все стропильные ноги обоих откосов, на их вершине. Вдоль этого элемента прикреплена цельная обрешетка для усиления прочности этой части конструкции .
• Вспомогательные элементы … Любые элементы, которые служат для увеличения прочности и надежности всей системы … Они могут быть представлены подкосами, поперечинами, досками, раскосами и т. Д.

ВНИМАНИЕ!

Для увеличения прочности стропильной системы в нее монтируют специальные стяжки, соединяющие элементы, расположенные с противоположных сторон. Монтаж дополнительных стяжек выполняется заподлицо с перекрытиями или на уровне середины стропильных балок.

Схема ферменной системы

Торт кровельный

К любой кровли, независимо от ее типа бывает не один слой материала, а несколько .

Это решение позволяет придать крыше все необходимые характеристики и свойства для комфортной жизни.

Состав и строение кровельной совы может различаться в зависимости от ее назначения и разновидности.

Что касается полубальца, то такой кровельный пирог представлен следующими слоями :

• Материалы для внутренней отделки;
• Обрешетка;
• Пароизоляционный материал;
• Прилавок-гриль;
• Изоляционный материал;
• Гидроизоляция;
• Система вентиляции;
• Рубероид.

Каждый материал в «пироге» кровли предназначен для выполнения определенных функций, многое зависит от правильного монтажа такой системы .

Все материалы необходимо правильно подобрать в соответствии с индивидуальными характеристиками и параметрами конструкции.

Кровельный пирог укладывается одинаково на всех типах кровель, сначала устанавливается обрешетка, на которую затем поочередно крепятся материалы.

Пирог кровельный

Процесс возведения полушатровой кровли

Лучше весь процесс строительства разбить на несколько отдельных этапов, понимая суть которых строительство пройдет легко и без ошибок.

Этапы процесса :

• Конструкция мауэрлата … Процесс возведения этой части системы может быть или не быть похож на процесс возведения традиционного каркаса. Во втором случае монтаж осуществляется таким образом, чтобы брус располагался заподлицо с внешними стенами (их внутренней частью), в центре несущих стен и на одном уровне со стенами фронтона (также их внутренняя поверхность).
• Укладка балок перекрытия … Балка размещается перпендикулярно балкам мауэрлата основных несущих стен … Если в такой конструкции есть слабое место при их соединении, то она размещается над несущей стеной.
• Установка опор … Стойки, расположенные на краю , имеют решающее значение для длины основных секций крыши . .. Рядные стойки размещаются на одинаковом расстоянии для равномерного распределения нагрузки на кровлю. Перед тем как приступить к креплению, их вертикальное положение проверяется с помощью отвеса или более точного лазерного прибора.После того, как крепление сделано, стойки дополняют на время с помощью вспомогательных черенков.
• Установка стропил … Этот этап выполняется стандартным способом, по технологии слоистых и подвесных стропил. Этот этап не особо сложный.
• Установка диагональных стропил … Для изготовления и установки диагональных стропил проводится ряд специфических действий, обеспечивающих высокую точность выполняемого процесса.

Стропила

Установка мауэрлата

Схема установки диагональных стропил :

1. Изначально устанавливают доску обрезную , которая располагается заподлицо с фронтоном мауэрлата (его внешней стороной). Параметры размеров доски обычно составляют 50х150 мм. Его временно прибивают гвоздями, чтобы зафиксировать положение и не уронить. Эта часть конструкции необходима для точных измерений положения надреза..
2. Далее используют доску произвольных размеров, которую укладывают на 3-4 обыкновенные стропила параллельно ходу конька. Точность горизонтального положения проверяют с помощью уровня или рулетки. После этого доску подтягивают до прибитого ранее сегмента. На перекрестке будет точка, в которой должен проходить будущий горизонтальный разрез .
3. Доска размером 50х200мм отпилена таким образом, чтобы получился диагональный элемент. Для этого сначала нанесите его на верхний край фермы … Этот процесс лучше всего выполнять вместе, чтобы можно было одновременно удерживать доску и наносить маркировку. На внешней части, которая повернута в сторону полубедра, наметьте линию, идущую по оси в центре.
4. Далее измеряют значение верхнего среза , которое необходимо для точности при вычислении нижнего узла. Измеренное расстояние наносится в верхнем направлении по мауэрлату в четырех точках , которые повторяют контур стропила в 3D.
5. Последний этап изготовления — выполнение пропилов в отмеченных местах … Если не было ошибок и ошибок в процессе, то можно сразу сделать оставшиеся диагональные стропила .
6. Перед установкой боковых стропил необходимо снять обшивку вспомогательной доски с фронтона мауэрлата … Изготовленные стропила устанавливаются в нужных местах и ​​фиксируются металлическими скобами, уголками или гвоздями. Снизу лучше всего крепить уголками .

Изготовление и установка тазобедренных ножек … Расстояние, на которое стропильная нога должна подниматься относительно своей нижней части , обязательно измерьте, а результат отложите в сторону от верха конька и также запишите. С этого момента натягивают шнурок, по которому направляют в дальнейшем процессе установки стропил в центральной части конструкции.

Для установки опоры полубедренной конструкции необходимо:

1. Измерьте угол В, который находится между кружевом и опорой стоит … Лучше измерять транспортиром или скосом.
2. Измерьте угол f между диагональными элементами … Такой замер позволит правильно определить значение угла, при котором пятки запиливаются сверху, стачивая два края. Таким образом, после установки стропила плотно войдет в сборку.
3. Используя доску с параметрами 50х150 мм, делают пропил под углом b , после чего обтачивают доску до получения выступа, параметры которого будут равны углу f.
4. Очень важно каждый раз примерять полученные элементы во избежание ошибок и ошибок.
5. Установка этого элемента выполняется поверх шнурков , чтобы можно было измерить высоту подъема заготовки над гребневым узлом.
6. Результирующий параметр перемещается вниз на , чтобы определить глубину врезания дна. Это значение измеряется только в вертикальной плоскости, после чего проводится горизонтальная линия. Это линия, по которой будет разрезана нижняя часть узла.
7. После этого размечаем линию для пропила снизу … Для определения этой точки с помощью рулетки отводится параметр ширины карниза и от этой точки опускается вертикаль, пересекающая заготовку бедра стропила.
8. После того, как были сняты все указанные замеры, не спешите приступать к установке стропильной ноги … Получившийся элемент — шаблон для изготовления наручников.
9. Человек сделан аналогично , но распил бруска только с одной стороны на величину угла, равную f / 2. В нижнем узле все тоже просто — все проходящие линии расположены симметрично .. После завершения изготовления наручников все имеющиеся элементы фиксируются стандартным способом.

Завершение строительства … Когда стропильная система готова, последний шаг — зашить карниз и построить обшивку для укладки материалов для кровельного пирога.После завершения укладки всех необходимых слоев относительно индивидуальной конструкции кровли устанавливается кровельное покрытие.

Заключение

Несмотря на сложность конструкции полувальмы, разобравшись в сути процесса, вы легко справитесь с задачей возведения такой кровли. Самое сложное в процессе монтажа — это оборудовать торцевые части кровельной системы, поэтому начинать разбираться в процессе стоит именно с этих этапов.

В контакте с

Опытные мастера и дизайнеры кровельных каркасов и покрытий могут подтвердить, что из всех существующих конструкций стропильная система полувальмовой крыши считается самой совершенной и в то же время сложной в изготовлении. Его основа была изобретена и внедрена триста лет назад в очень влажном и снежном климате побережья Балтийского моря, что наложило определенный отпечаток на конструкцию каркаса полавальтовой крыши.

Устройство полувальмовой крыши

Половальце — небольшой скат или сектор крыши, расположенный между короткими наклонными стропилами со стороны фронтона.

В современных конструкциях полубедра используются два варианта компоновки:

В последнем случае между гребнем и верхним краем полубедра остается вертикальный участок фронтона, который практически всегда оборудован вентиляционным или слуховым окном для мансарды.

Достоинства и недостатки полувальмовой крыши

Большинство людей находят внешний вид и конструкцию такой кровли весьма привлекательными. Полувальмовая крыша, фото, выглядит элегантнее и современнее старых прямоугольных двускатных и даже шатровых крыш.

В чем преимущества полувальмовой крыши

Необычная и немного странная, на первый взгляд, крыша с полускатной крышей изначально появилась в Дании и Голландии, как наиболее оптимальный вариант, способный выдержать климат с большим количеством туманов, дождя и снега, частыми заморозками и регулярным обледенением крыши и фасадов.

Поэтому в полувальмовой крыше изначально заложены некоторые конструктивные особенности для борьбы с влагой:

• Дополнительные пандусы отлично защищали верхнюю часть фронтона, примыкающую к коньку, от проникновения воды, конденсирующего тумана и проливных дождей с ветром. ;
• Использование полуобедренных костей позволило снизить давление воздушного потока на фронтоны в условиях сильного ветра;
• Использование полувальмовой конструкции взамен полноценной шатровой кровли позволило уменьшить продольные габариты здания.

На первый взгляд, для современных реалий это не так уж и важно, но до недавнего времени укороченный полувальмовый скат крыши был решением проблемы в очень плотной городской застройке. Дизайн дома с укороченной крышей оказался достаточно привлекательным, поэтому датская черепица или полукатная крыша давно стали классикой архитектуры.

Важно! Полубедра эффективно отражают напор ветра.

Если попытаться заменить полускатную крышу двускатной, с плоскими фронтонами, то последний испытает нагрузку в несколько сотен килограммов, что может привести к выдавливанию облицовки стен при сильном ветре.

Недостатки полубаткой крыши

Помимо лаконичного дизайна и хорошей адаптации к плохим погодным условиям, у этого типа конструкции есть и определенные недостатки. Прежде всего, высокий профиль крыши. Изначально каркасы полувальмовой крыши были очень высокими. В современных конструкциях высоту конька определяет заказчик. Но даже при небольшой монтажной высоте коньковой балки монтаж полувальмовой крыши намного сложнее, чем в случае двухскатных стропильных каркасов классической схемы.

Второй существенный недостаток — увеличение количества швов и линий стыковки сопряженных откосов. В полушатровой крыше их меньше, чем в шатровой или в классических четырехскатных схемах, но все же список мест потенциальных протечек воды больше, чем в двухскатной системе.

Поэтому на верхних полубатках крыш часто устанавливают дополнительные навесы, отражающие часть потоков дождевой воды и защищающие фронтоны и стены под ними от намокания.

Для шатровых крыш дизайнеры нашли другое решение. Вместо козырьков выдвинули две боковые наклонные плоскости, в результате под их защитой оказалось окно и верхний край с упором.

Схема стропильной системы полувальмовой крыши

В простейшем варианте конструкция крыши с прикрепленными к стропильному каркасу половинами шатров имеет четырехскатную схему.

Например, если посмотреть на чертеж полувальмовой крыши с нижним расположением полувальм, становится понятно, как формируется система опор стропильных балок:

• Стропила полувальмы Вальмовые крыши делятся на две группы — обычные и вальмовые.Первые укладываются на боковые скаты крыши, вторые образуют половинки бедер;
• Центральная часть стропильного каркаса выполняется так же, как и в случае с обычной двускатной крышей, длина конька составляет примерно 2/3 расстояния между боковыми стенками;
• Форма и высота ската будущего полубальтового ската формируют вальмовые стропила;
• Полубедра набираются из многослойных стропил, упирающихся в основание в мауэрлат, и с верхней полки на перекладине с вставкой.

Для схем с верхним полубедренным расположением стропильная система образована вальмовой балкой, установленной между коньком и горизонтальной поперечной балкой.

В этом случае свесы фронтонов удлиняются на расстояние, равное шагу обычных стропил.

Разновидности полувальмовой кровли

В современном строительстве можно встретить довольно большое количество различных модификаций полувальмовой кровли, они активно применяются для различных схем чердаков и жилых мансард, одно и то же полу- и двухэтажные корпуса с балконами и открытыми площадками для отдыха.Все они основаны на двух классических типах — датской и голландской схеме с полувальтовым стропильным каркасом.

Голландская полувальмовая

Этот тип крыши по устройству полностью совпадает с рассмотренной ранее конструкцией с верхним полувальбом.

Обычно голландский вариант возведения полувальмовых откосов применяется для полутораэтажных домов, стропильные системы которых выполнены с длинными откосами, расположенными под большим углом наклона.

Использование полубедра позволяет снизить ветровую нагрузку на стропильную систему и одновременно защитить балкон или окна, построенные на фронтоне здания, от дождя.

Голландский метод устройства полувальмовой кровли позволяет надежно изолировать верхнюю часть мансарды от мансарды или жилого подкровельного пространства. Один из вариантов голландской схемы полувальмовой кровли показан на видео

Голландские стропильные системы идеально подходят для обустройства чердаков с покатыми крышами, загородных домов и загородных коттеджей.

Датская полувальмовая крыша

Классический вариант стропильной системы с нижним полувальмовым расположением. Голландские модели, несмотря на всю простоту и доступность изготовления двускатной крыши, менее распространены, чем датские, поскольку рассчитаны на достаточно большие стропильные конструкции. Только в последние 10-15 лет, при активном строительстве двух и трехэтажных усадеб, голландские системы стали не менее популярными.

Датские каркасы полубазовых ферм можно использовать практически в любом типе зданий, от трехэтажных особняков до небольших одноэтажных построек.В условиях очень влажного и холодного климата Дании полубедренные системы обязательно строили с ломаными спусками, как на схеме.

Верхняя часть стропильного каркаса строилась под очень большим углом — до 70 °, нижние свесы и полубатки располагались под наклоном всего 20 °. В результате получилась крыша, очень напоминающая остроконечную средневековую шляпу, одинаково удобную и в снег, и в дождь. В таком доме хозяева жили в основном на втором этаже, на первом была плита и кухня, на чердаке и в подкровельном пространстве хранилась утварь и припасы.

Долгое время датские крыши с ломаной крышей оставались визитной карточкой Копенгагена. Современные полувальмовые стропильные системы лишь отдаленно напоминают кровельные конструкции двухсотлетней давности.

Важно! В современных условиях датская полувальмовая стропильная система выбирается только как альтернатива шатровой или обычной шатровой кровле.

Такая конструкция дает возможность оборудовать пару мансардных окон, не прибегая к более сложным слуховым и врезным системам.

Как рассчитать площадь полувальмовой конструкции крыши

Расчет площади поверхности проводится на основе школьного курса планиметрии. Условно кровельное покрытие можно рассматривать как две пары геометрических фигур. Для датской системы это будут две большие и две маленькие трапеции основных спусков и полубедра соответственно.

Чтобы найти площадь основного откоса, необходимо продольную длину откоса умножить на половину суммы горизонтальных длин конька и расстояния между крайними точками по линии карниза.По этой же формуле рассчитывается площадь полубедра. Расстояние от перекладины до карниза умножается на полусумму длин перекладины и линии фронтона. Осталось только сложить два квадрата и умножить на два.

Как сделать полавальтовую крышу своими руками

Основная сложность выполнения данного вида работ заключается в том, что даже самые точные расчеты длин и размеров деталей стропильных систем редко совпадают с что требуется на строительной площадке.Все равно на месте придется своими руками настроить все детали стропильной системы.

Совет! При расчете заготовок для сборки и монтажа полувальмовой крыши размеры всех деталей принимаются с положительным допуском 5%.

Менее точные размеры достигаются на специализированных линиях по промышленному производству кровельных каркасов. При этом все детали каркаса полувальмовой крыши получаются практически точно по чертежу, а несущую систему можно собрать как конструктор.

Начало монтажа стропильной системы

Монтаж полубальтового каркаса начинается с конькового прогона. В центре потолка ровно по средней линии крыши устанавливаются две вертикальные стойки, на которые крепится коньковая планка. Чтобы каркас не деформировался и не отклонялся от исходного положения, система фиксируется временными распорками и подкосами.

Следующим шагом является установка двух пар стропильных балок на собранный каркас конька, по две на каждом конце горизонтальной поперечины конька.Основание рамы закреплено и усилено распорками и распорками.

Сборка полубедра

Для формирования плоскости полубедра необходимо установить опорную поперечину или перекладину. Его прикрепляют к вертикальной стойке, удерживающей балку конька, и временно прострочивают обычными стропилами. Следующим этапом будет вырезание и установка вальмовых стропил. Это наиболее сложный этап сборки стропильной системы полувальмовой крыши, так как нужно постараться максимально точно разметить и вырезать опорные плоскости балок.Выровняв самолет, можно делать капитальный ремонт транца.

Остальные стропила полувальмового ската вырезают и размещают по результатам замера габаритов каждой балки. На последнем этапе укладываются обычные стропила, сшивается обрешетка, укладывается пароизоляция и кровля.

Одно из самых «узких» мест полувальмовых крыш связано с расположением зоны примыкания верхнего края кровли к вертикальной поверхности фронтона.Именно в этом месте чаще всего течет дождевая вода, поэтому еще на этапе сборки стропильной системы под обрешетку укладывают металлический фартук из тонколистовой оцинкованной стали. Это позволяет повысить жесткость линии стыка и предотвратить отрыв планки упора от стены.

Полушатровые крыши — один из самых интересных вариантов, заимствованных из архитектуры Северной Европы. Их обтекаемая форма легко адаптируется к порывам ветра. Укороченные треугольные скаты позволяют значительно расширить границы полезного чердачного пространства без размещения на стенах массивной кровельной конструкции.

Стильно смотрится на зданиях любой этажности и назначения. Единственный недостаток — сложная технология строительства. Однако тот, кто знает, как устроена стропильная система полувальмовой крыши, без проблем справится с работой.

Полувагонное «семейство» нельзя безоговорочно отнести к классу четырехскатных. Более того, он явно служил материнской базой для развития. Скорее, это совокупность сооружений с двумя и четырьмя откосами, возведение которых предопределяет использование обоих способов строительства.

Полувальмовая категория отличается от шатровой родительской тем, что характерный треугольный элемент шатровых крыш укорачивается. К нему примыкает часть вертикального фронтона каменного дома или аналогичный фронтон деревянной конструкции. Укороченное бедро естественно расположено под углом к ​​указанным фронтонным стенам. Угол между ними может быть выпуклым или вогнутым, а половина бедра располагается сверху или снизу.

По форме и расположению конструктивных элементов полускатные крыши делятся на два основных типа:

• Голландский. Крыша трапециевидного полушара, занимающая нижнюю часть ската фронтона. К верхнему основанию трапеции примыкает вертикальный треугольник, вместе с которым они чаще всего образуют вогнутый угол, реже — выпуклый. Треугольник может быть сплошным или снабженным слуховым окном.
• датский. Крыша с треугольной полубаткой, занимающая верхнюю часть концевого сегмента. Основание треугольника опирается на вертикальный трапециевидный фронтон, вместе они образуют выпуклый угол. Датский вариант очень похож на обычную вальмовую крышу, только ее торцевые скаты короче.

На основе двух основных разновидностей было разработано множество вариаций с темой полубедра. Среди них не только конструкции, различающиеся высотой, величиной откосов, углом наклона, формой элементов. Есть четырехскатные крыши, все стороны которых построены по датскому или голландскому принципу, есть здания, у которых укороченный вальм только с одного конца или с одной стороны.

Во всех конструктивных сочетаниях часть стропильных ног монтируется по правилам устройства каркасов для двускатных крыш, т.е.е. подвесной или послойный метод. Подвесные стропила устанавливаются в том случае, если у оборудуемой коробки нет внутренней несущей стены или нет возможности установить опоры для конькового прогона. Наклонная же техника реализуется при наличии надежной опоры или может быть предусмотрена для верхних пяток стропильных ног сегмента двускатной крыши. Нижняя пятка стропил обоих типов должна опираться на мауэрлат, на верхний венец каркаса, который его заменяет, или на балки перекрытия.

Вне зависимости от количества версий проекта в основе конструкции стропильной системы лежит один из основных полубедренных способов или их комбинированное использование. Разобравшись с ними, вы сможете понять, как применить датские или голландские технологии при обустройстве собственного дома и как совместить привычную покатую часть крыши с укороченными вальмами.

Голландская стропильная система

Конструкция сооружения с трапециевидным коротким бедром и треугольным фронтоном над ним мало чем отличается от традиционного четырехскатного сооружения.Правда, по схеме стропильной системы полувальмовой кровли голландского типа она не похожа на запечатанный почтовый конверт. Он больше похож на разделенный пополам прямоугольник с трапециями по краям торцевых сторон. Правда, перед этапом строительства коротких спусков все работы проводятся одинаково.

Базовый процесс построения

Сначала устанавливаются опоры для прокладки конькового прогона. Вместо отдельных опорных стоек можно использовать каркас, верхняя сторона которого будет служить прогоном для будущей крыши.Затем устанавливаются обычные стропильные ноги. Технологические отличия начинаются с установки диагональных ножек и манжет голландского полубедра. Ведь они обязаны образовывать плоскость укороченного пятиугольного ската, а не полноценного треугольного вальма, как в стандартных шатровых крышах.

Поставленная цель достигается установкой горизонтальной перемычки-шпильки, к углам которой в разрезе соединяются диагональные стропила. Некоторые клинья, расположенные в центре будущего откоса, закрепляют по обе стороны от прилива гвоздями или уголками.Остальные балки монтируются обычным способом: сверху к диагональному стропилу, снизу к мауэрлату или балке перекрытия.

Для обеспечения жесткости в зоне полубедра участки соединения перемычки с обычными стропилами укрепляют подкосами. Крайние стропильные фермы с двух сторон складываются вдвое. Места крепления перемычки к стойке и к стропилам дополнительно укрепляют короткими заглушками — кусками доски, прибиваемыми снизу. Они предотвратят деформацию конструкции при превышении нагрузки.

Треугольная часть фронтона, возвышающаяся над укороченным бедром, обшивается доской или листовым материалом. Однако разумные хозяева устраивают небольшие окна вертикальным треугольником для потока естественного света и вентиляции.

Фото-подборка познакомит вас с распространенными видами голландских кровель полушатровой разновидности и формами стропильных систем:

Смесь Голландии с Данией

Как обычно, базовая голландская версия стала основой для разработки множества модификаций.По одной из них, место треугольника фронтона занимает полубедра аналогичной конфигурации. Имея пятиугольный укороченный наклон, он образует скорее выпуклый, чем вогнутый угол. Следует отметить, что вогнутые углы встречаются и в ряде архитектурных решений. В плане схема похожа на обычный конверт, но проекция тазобедренных компонентов другая.

Отличие в алгоритме построения. На этапах возведения двускатной части кровли работы выполняются по слоистой или навесной технологии.Затем для создания характерного излома, прежде всего, перед крайней обыкновенной фермой, монтируется ее укороченный аналог, а по ее углам уже прикрепляются диагонали. Далее все делается по вышеприведенному плану и по чертежам голландской стропильной системы для полувальмовой крыши. Только верхний треугольник бедра строится по датской методике.

Ферма крыши датского типа

Датский сорт не менее интересен, чем его голландский «друг», но во главе стропильной системы стоит немного другой образ.Фактически, оба типа крыш могут быть устроены из двух ярусов, уложенных друг на друга. Он построен таким образом, что вполне подходит, если в мансардном пространстве предполагается разместить чердак. Однако сломанный метод значительно дороже и хлопотнее, чем метод полубедра, с которым стоит ознакомиться.

Построение датской крыши, шаг за шагом

Мы уже выяснили, что короткое датское бедро имеет треугольную форму, а прилегающий к нему фронтон — трапециевидный.В плане крыша очень похожа на вальмовую конструкцию, но укороченные вальмы намного меньше и их углы не совпадают с углами крыши.

Перед постройкой крайне желательно обзавестись достойным проектом и произвести расчеты элементов стропильного каркаса. Трудиться с расчетами размеров каждого элемента утомительно. По заверениям опытных кровельщиков, достаточно рассчитать самую длинную часть системы. Остальные элементы могут быть равного или чуть меньшего сечения.

Устройство коньковой части рамы

Возведение полувальмового каркаса начинается по общим для всех крыш правил с устройства мауэрлата. На нее должны опираться пятки частных и бедренных стропильных ног. Стоит отметить, что опора будет осуществляться на разном уровне, ведь верхние плоскости несущих стен и фронтонов находятся на неодинаковой высоте.

Строительство первой очереди стропильной системы выполняется в четыре этапа:

• Мауэрлат строительный.В описанном примере он не будет напоминать традиционный деревянный каркас. Штанга для устройства мауэрлата укладывается отдельными полосами: 1 — заподлицо с внутренней поверхностью наружных стен, 2 — по центру внутренней несущей стены и 3 — заподлицо с внутренней плоскостью стен фронтона.
• Укладка балок перекрытия. Выполняется перпендикулярно балкам мауэрлата основных несущих стен. Если необходимо соединить две балки, то место слабого соединения должно быть расположено над несущей внутренней стеной.
• Установка опор коньковой балки на внутренней стене. Концевые опоры определяют длину основной секции крыши. Расстояние между стойками ряда должно быть одинаковым, чтобы нагрузка от крыши распределялась равномерно. Перед креплением проверяется вертикальность опор с помощью отвеса или более серьезного лазерного инструмента. После крепления положение подкосов временно дополняют вспомогательными укосинами.
• Установка обычных стропильных ног основной части откосов, для которых используется традиционный.

Изображения балок перекрытия не показаны на рисунках в примере, поскольку это может нарушить принцип процесса. На самом деле должно быть совпадение.

Установка диагональных стропил

Датские диагональные стропила соединяют край конька с углами фронтона. Для их изготовления и монтажа проводится ряд специфических действий, позволяющих выполнять работы с достаточной точностью:

• Заподлицо с внешней плоскостью мауэрлата фронтона устанавливается кусок доски размером 50 × 150 мм.Его следует временно прибить парой гвоздей, чтобы он не сдвинулся и не упал при последующей примерке. Обрезка нужна для того, чтобы разметить положение среза одним махом без лишних манипуляций при примерке.
• Доска произвольных размеров кладется на 3-4 обычные стропила так, чтобы она была четко параллельна коньковому прогону. Горизонтальность своеобразной точки отсчета контролируется измерениями рулеткой или лазерным уровнемером. Далее нужно подтянуть доску до ранее прибитого сегмента.Пересечение доски и отрезка укажет точку, по которой проведена горизонтальная линия предстоящего реза.
• Диагональный элемент стропильной системы изготавливается из доски 50х200мм. По традиции в первую очередь производится примерка. Доску следует прикладывать к верху внешней фермы, а обшивку — к углу. Лучше работать вместе: один держит заготовку, другой размечает.
• С внешней стороны, то есть повернутой к полуобедренной части, четко проведена горизонтальная линия вдоль центральной оси сбоку заготовки.
• С учетом того, что зеркальный элемент будет плотно прилегать к изготавливаемому стропилу, на внутренней стороне пропила в плоскости отмечается линия. Можно, конечно, не сразу учитывать плоский срез, а фактически исправить обе диагональные заготовки позже. Мастеру удобнее определиться с местом.
• Измеряется величина верхнего среза. Необходимо отложить измеренное расстояние внизу для точного рисования нижнего узла.В нашем примере это 26 см.
• Полученные в результате замеров 26 см откладываются от мауэрлата фронтона в четырех точках, повторяя воображаемый трехмерный контур стропильной доски.
• На твердом грунте сделаны все отмеченные надрезы — диагональная ножка готова. Если не было особых изъянов в конструкции короба и кладке мауэрлата, можно сразу сделать вторую стропило такого же полубедра.
№

Перед установкой диагональных стропил, мауэрлат фронтона освобождают от обшивки вспомогательной доски.Готовые стропильные ноги перемещаются на свое место и надежно фиксируются. Для крепления верхней пятки подходят гвозди, внизу лучше использовать уголки.

Изготовление и установка бедра

Нижняя пятка диагональной стропильной ноги возвышается над мауэрлатом на расстояние, требующее обязательного замера. Результат следует отложить в сторону от вершины гребня и отметить. От найденной таким образом точки натягивают шнурок до середины фронтона.Он будет служить ориентиром при изготовлении и установке центральных вальмовых стропил.

Для установки центральной ножки полубедра необходимо:

• Измерьте угол & beta; между кружевом и опорной стойкой с небольшим строительным гониометром. Это поможет вам точно проследить линию верхнего среза.
• Измерьте угол φ между диагональными элементами. Необходимо сточить два края в виде фаски на верхней пятке для плотного прилегания к узлу.
• Доска подходящей длины сечением 50 × 150 мм сначала распиливается под углом β, затем распил затачивается с двух сторон так, чтобы на конце получился угловой выступ со значением φ.
• Заготовку нужно снова примерить. Его устанавливают прямо над натянутым шнурком, чтобы измерить высоту заготовки над гребневым узлом.
• Результат переносится вниз, чтобы определить глубину нижнего реза. В показанном примере это 6 см. Укладывают строго вертикально, от получившейся точки проводят горизонтальную линию.Линии для распиловки резов нижнего агрегата готовы.
• Сразу после разметки разреза отмечается линия нижнего разреза. Для этого необходимо с помощью рулетки выделить ширину карниза и от воображаемой точки провести вертикаль, пересекающую заготовку вальмовых стропил.
• После выполнения всех запланированных разрезов бедренная ножка не прикрепляется сразу, а используется как шаблон для изготовления жен.

Народники для заливки откосов бедра выполняются без отклонения от изученной методики, а с учетом реальных размеров и специфики установки.Верхний срез подрезан только с одной стороны под углом, равным φ / 2. С нижним узлом все просто — все линии, если они проложены правильно, должны быть симметричными. По окончании обработки заготовок все элементы вальмы устанавливаются и крепятся как обычные собратья.

Аналогичные действия проводятся при изготовлении и установке основных скатов. Для формирования нижних разрезов используется один из элементов бедра. Для верхнего среза сначала проводится линия под углом β, затем она заостряется с нужной стороны под углом, полученным расчетом по формуле 90º-φ / 2.

Среди этапов подготовки:

• Установка двускатной кобылки, образующей концевой свес. Они крепятся оцинкованными металлическими уголками к крайним пандусам основных откосов, опираясь на вырубки на наклонных участках укороченного фронтона. Шаг установки кобыл составляет примерно 1м. Между кирпичной или бетонной стеной и деревянными элементами обязательно должна быть гидроизоляционная прокладка. Нет смысла использовать дорогой полимерный или битумно-полимерный материал.Под кобылку можно положить кусочки рубероида или несколько слоев пергамина.
• Монтаж ветрового борта по периметру кровли. Работа начинается с прикрепления доски 50 × 150 мм к фронтальному и главному свесам. Длина доски для оформления фронтальных карнизов определяется по проекту, и корректируется по факту. Рулеткой или шнурком от диагональной стропильной ноги нужно провести прямую линию до лобовой доски фронтона.Затем необходимо проверить будущее положение диагональных стропил по отношению к углу ветровой обшивки с указаниями проекта. Ветровые доски, расположенные под углом, прилегающие к кобылке, сначала примеряются и подпиливаются, затем прикрепляются.
• Диагональные элементы застроены доской одинакового размера. Сращивают сегменты трита с дюймовым сегментом.

Стропильный каркас датского типа готов. Осталось подшить карнизы и построить обрешетку в соответствии с техническими особенностями укладываемого покрытия на крышу.

Принцип устройства стропильных систем для крыш с укороченными вальмами не прост, но понятен. Сложность заключается только в устройстве торцевых частей, а правила и особенности их построения мы описали максимально подробно. Теперь необходимо применить полученную информацию на практике: потренироваться в строительстве самостоятельно или проконтролировать наемный коллектив.

Выбирая проект строительства частного дома своими руками, учитывают не только практическую сторону вопроса, но и эстетическую, ведь он станет «лицом» участка.Чаще всего будущие домовладельцы выбирают, как они говорят, сердцем, принимая решения, основываясь на том, что им нравится, а что нет. Возможно, именно поэтому оригинальная, необычная полавальмовая крыша стала такой популярной.

В ответ на запросы заказчиков архитекторы и дизайнеры создают все больше и больше проектов с полушатровой крышей, которую еще называют голландской. Имея большой опыт строительства частного жилья, они объясняют свой выбор не только его эстетичностью, но и высокой функциональностью, что оценят жители регионов с суровым ветреным климатом.В каких условиях остановить свой выбор на такой конструкции и как проходит процесс ее возведения своими руками, читайте в специально подготовленном материале.

Особенности конструкции

Конструкцию полувальмовой крыши нельзя назвать простой ни по конструкции, ни по установке своими руками, так как это коктейль положительных качеств простого двускатного и вальмового,. Если говорить о внешнем виде, то по форме фронтонов он напоминает трапецию, которая образуется за счет вальмовых элементов, срезающих вершину треугольника.Двускатная двускатная крыша благодаря своей конструкции имеет ряд преимуществ:

1. Обтекаемая форма. За счет отсутствия острых углов полувальмовая крыша обладает отличной устойчивостью к ветровой нагрузке, что является существенным плюсом в регионах с постоянными сильными ветрами, при строительстве на открытой местности, в горных районах.
2. Рациональное использование чердачного помещения. Каркас полувальмовой крыши позволяет оборудовать просторное подсобное помещение для сезонного хранения вещей или даже жилую комнату, не уступающую по комфорту первому этажу.
3. Высокая изменчивость. Изменяя угол наклона откосов, архитекторы создают крыши с уникальным дизайном, адаптированные к условиям практически любого региона нашей страны.
4. Оригинальный вид. Там, где преобладают в основном треугольные остроконечные крыши, на их фоне полускатная крыша выглядит новым словом в частном строительстве.

Возможные трудности

Интерес к постройке полаватровой кровли своими руками весьма похвален, но вы должны понимать, что это под силу только профессиональным кровельщикам.Вы можете принять в нем участие лично, своими руками, если будете работать под руководством опытного мастера, который составит рисунок. При подготовке и установке вы можете столкнуться со следующими трудностями:

• Большой расход стройматериалов. Из-за сложной геометрии откосов, утяжеленных шатровыми элементами, потребуется больше рубероида и древесины для стропильной системы, что скажется на стоимости работ.
• Высокий уровень сложности работы.Множество дополнительных опорных элементов конструкции, ребер, торцов затрудняют установку для неквалифицированных рабочих. А это значит, что на найме профессиональной команды сэкономить не получится. Для начала работы потребуются расчеты и чертежи.
• Большой вес. Сложный каркас крыши, включающий в себя массивную стропильную систему и большую площадь кровельного материала, требует усиленного фундамента, способного выдерживать такие нагрузки.

Тем не менее, уверяем, полученная информация о двускатной двускатной крыше будет полезна.Прочитав эту статью, вы легко «прочитаете» чертежи, узнаете, как должен происходить процесс установки и сумеете выставить напоказ знание терминов перед мастерами.

Как уже было сказано, стропильная система с вальмой сложно собрать своими руками, в нее входят как имеющиеся в двускатной крыше элементы, так и новые. Он характеризуется следующей схемой:

• Мауэрлат. Это квадратная опорная планка, служащая основанием для скатов крыши.Он распределяет вес кровли по верхней поверхности несущей стены и переносит его на фундамент. В отличие от двускатной кровли, в шатровом мауэрлате устанавливают не на две перегородки, а на четыре. Также они снабжены концами фронтонов, которые несут нагрузку от тазобедренных элементов.
• Стеллажи. Вертикальные опоры из бруса, поддерживающие стропильные ноги или конек, исключающие их прогиб под собственным весом. Стойки устанавливаются на станину или стяжку, в зависимости от типа стропильной системы.
• Подоконник. По сути, это тот же мауэрлат, устанавливаемый на внутреннюю несущую стену. На него устанавливаются водостоки и подкосы.
• Хребет бега. Брус, на котором соединяются обычные стропильные ноги, высшая точка, козырёк крыши.
• Наклонные стропила. Диагональная стропильная нога, простирающаяся от конька до угла постройки. Они длиннее рядовых и должны выдерживать большие нагрузки, поскольку на них опираются жены. Поэтому для их изготовления сечение бруса удваивают или крепят две доски, используемые для обычного стропила.
• Стропила обыкновенная. Стропила из досок 100х150 мм, опирающихся одной стороной на коньковую балку, а другой — на мауэрлат, уложенные на внешние несущие стены. Устанавливаются в ряд с шагом 60-120 см в зависимости от ширины утеплителя и выглядят в точности как двускатная треугольная крыша.
• Полуоножки. Укороченные стропила, прикрепляемые к диагонали вверху, а внизу к мауэрлату.
• Кобылка. Конструкция из досок меньшего размера, чем стропильные ноги секции, которые служат для образования свеса крыши и карниза, защищающего стены от атмосферных осадков и ветра.

Виды стропильных систем

В зависимости от планировки будущего здания стропильная система может существенно отличаться. Есть два типа:

Специалисты по кровле советуют по возможности использовать стропильную систему слоистого типа для сборки своими руками. Так конструкция крыши получается более устойчивой к внешним нагрузкам, появляется больше места для обустройства мансарды.

Последовательность установки

Возведение полувальмовой кровли — сложный кропотливый процесс, доверить который можно только профессионалам.Устанавливают крышу в следующей последовательности:

После завершения внешних работ переходят к внутренним. За. Для того чтобы мансардное помещение можно было использовать как жилое, полавальмовая крыша должна быть утеплена, ее каркас обшит декоративным материалом. Когда работы будут завершены, вам останется только регулярно осматривать крышу, следить за ее состоянием, проводить профилактический ремонт своими руками.

Видеоинструкция

Полувальмовая кровля, стропильная система которой сложна, относится к категории вальмовых конструкций.В нем бедра не устанавливаются на всю высоту ската. Сегодня этот вариант кровли используется довольно часто, так как она имеет красивый внешний вид и интересную форму.

Полувальмовая крыша — отличная защита от сильного ветра и лишней влаги.

Такая крыша оригинальна за счет использования дополнительных деталей (вышек и других элементов).

В большинстве случаев такую ​​крышу устанавливают на дома с небольшой площадью, так как пространство под ней часто используют как чердак.Под этой крышей можно легко устроить дополнительную комнату, а в некоторых случаях и несколько. Полувальмовая крыша — отличная защита от сильного ветра и лишней влаги.

Недостатком конструкции такого типа является высокая стоимость и сложность расчета материалов. Крыша имеет большую поверхность, поэтому будут немалые трудозатраты.

Как рассчитать такую ​​крышу?

Определить площадь крыши очень просто. Для этого нужно разделить крышу на несколько форм.

При расчете голландского дизайна нужно разбить откосы на прямоугольники и трапеции. Площадь первой фигуры можно рассчитать, умножив ее стороны. Чтобы определить площадь второй фигуры, нужно суммы оснований умножить на высоту и разделить произведение на 2. Далее нужно сложить полученные значения и умножить их на 2. Так как в результате можно получить площадь откосов.

Для расчета датской кровли нужно скат разделить на прямоугольник и несколько треугольников.Площадь первой фигуры следует рассчитывать, как описано выше. Площадь треугольника равна произведению его катетов, которое нужно будет разделить на 2. Далее сложите значения площадей первой фигуры и нескольких треугольников. В результате можно получить площадь откоса. Полученное значение необходимо умножить на 2.

Вернуться к содержанию

Существующие типы стропильных систем для полускатных крыш

Схема односкатной кровли представлена ​​на рис.1. Изделие имеет сложную структуру. Трапеции в этом случае будут заменены многоугольниками.

По типу вальм крыши можно разделить на:

1. голландский. В нижней части обшивается вальма, а фронтон в виде трапеции переходит в свес карниза.
2. датский. Выполняется в обратном порядке. От карниза идет бедро в виде трапеции, а над ним устанавливаются небольшие треугольные фронтоны.

Вернуться к содержанию

Голландская конструкция крыши

Под мансардным потолком есть мансарда, в которой окна будут обеспечивать вентиляцию.Эти элементы необходимо установить на фронтонах.

Чтобы построить эту крышу, вам нужно подготовить много материалов. В процессе возведения полувальмовой вальмовой крыши будут использоваться различные элементы, основные из которых: стропильные ноги разного типа, упоры, подкосы и шренгели.

Монтаж — дело непростое, поэтому первым делом нужно составить проект крыши и произвести расчеты. Стропильную систему полувальмовой кровли следует возводить следующим образом:

Рисунок 1.Схема полувальмовой крыши.

1. Перед укладкой мауэрлата потребуется сделать железобетонный пояс по периметру частного дома с установкой крепежа под брус. В качестве застежек можно использовать шпильки, которые ставятся с шагом 10-12 см. Для упрощения монтажа рекомендуется вставлять шпильки в местах, не совпадающих с креплением стропильных ног к бруску.
2. Далее необходимо уложить слой изоляционного материала и смонтировать мауэрлат.Это блок, который используется для привязки стен к крыше здания. Он распределяет нагрузку от стропильных ног на верх частного дома. Мауэрлат крепится с помощью гаек, которые накручиваются на шпильки. В таком варианте конструкции мауэрлат следует укладывать на боковые откосы. На вальмовых спусках устанавливается на верхней части фронтонов и фиксируется анкерами. Элемент можно изготовить из бруса 150х50 мм.
3. Следующим шагом будет установка коньковой рейки. Это важная часть стропильной системы.Это турник, который устанавливается в верхней части крыши. Его следует разместить между откосами. Элемент нужен для крепления стропил.
4. В голландской кровле стропильная система предусматривает устройство вальмовых откосов с использованием различных стропильных ног, длину которых можно изменять в зависимости от конструкции. Наклонные стропильные ноги монтируются от углов постройки до конца конькового прогона. Они выдержат максимальную нагрузку.
5. Крепежные элементы одной частью крепятся на фронтонах мауэрлата, помещаемых под бедро, а другой — к торцевой части коньковой планки.
6. К основному мауэрлату и коньковому прогону крепят обычные стропильные ноги боковых откосов.
7. Народные стропильные ноги фиксируются ниппельными ножками.

Наиболее подходящей породой древесины для стропильной системы полувальмовой кровли является сосна.

Если было решено построить полавальтовую крышу самостоятельно, то следует взять на себя ответственность за выбор материала для изготовления деталей стропильной системы. Рекомендуется использовать рейки сечением 150х50 мм.Наиболее подходящая порода древесины — сосна. Если выбирать из твердых пород дерева, то следует отдать предпочтение лиственнице. Материал должен быть сухим, чтобы избежать деформации устройства при дальнейшей эксплуатации. Дополнительно потребуется обработка древесины антимикробным составом.

Если пролеты большие, необходимо укрепить систему упорами. Стропильные ноги в большинстве случаев укрепляют фермами.

Раскосы и опоры — это дополнительные стержни, поддерживающие элементы основной конструкции.Шпренгель — это балка или приспособление, укрепляющее основное здание. Все эти части будут опираться на плиты или балки перекрытия. В последнем случае вам нужно будет использовать затяжки.

Типы сборных кровельных ферм

Почти четыре из пяти новых домов, построенных в Америке, используют изготовленные кровельные фермы для обрамления крыши. Сборные фермы заменяют стропила и потолочные балки, используемые в обычных каркасах. Использование ферм позволяет генеральному подрядчику с большей скоростью и точностью строить дома с более сложной конструкцией крыши и потолка.

Меньше квалифицированные плотники могут быть привлечены для возведения ферм, что приведет к более низкие трудозатраты. Эта экономия средств должна снизить цену почти на любой новый строящийся дом. Просить почти любой современный строитель, и они, вероятно, скажут вам, что сборные фермы намного лучше с точки зрения чистой прибыли, чем обычные конструкции крыши.

Преимущества сборных ферм

Фермы охватывают большие расстояния и устраняют необходимость в внутренних несущих стенах.

Менее дорогостоящий, чем каркас кровли из стержней, потому что они изготовлены из более коротких отрезков два на четыре, в отличие от более крупных элементов каркаса, необходимых для обычных стропил и каркасов потолка.

Фермы

могут быть спроектированы практически для любой комбинации потолка или крыши, необходимой в современных нестандартных домах.

Фермы

спроектированы инженерами с учетом нагрузки на крышу и требований строительных норм.

Фермы обычно можно возвести за один день, что сокращает время, в течение которого внутренняя часть нового дома подвергается воздействию внешних погодных условий.

Для возведения ферм можно использовать менее опытных плотников, что дополнительно снижает затраты на рабочую силу.

Обычная ферма крыши

Обычная ферма можно узнать по ее треугольной форме, и она будет составлять основную часть любого нового пакета ферм для дома.Общие фермы состоят из семи основных частей;

Верхний пояс , на который накладывается кровельное покрытие.

Нижний пояс , к которому крепится гипсокартон или другой готовый потолок.

Точка опоры , где общая ферма предназначена для прилегания к внешним несущим стенам.

Сетчатые опоры используются для удержания верхнего пояса в правильном положении в промежуточных точках от пика до точки опоры.

Центральная стойка используется для поддержки пика или вершины общей фермы.

Металлические косынки используются везде, где опоры перемычки и шкворень пересекают верхний и нижний пояс, а также в точке опоры.

Хвост фермы используется для создания карниза или свеса и обеспечивает способ крепления потолка и фасции.

Другие типы кровельных ферм

Фермы с приподнятой пяткой имеют большую высоту в точке опоры и позволяют обеспечить дополнительную изоляцию на внешнем крае здания.

Ножничные фермы обычно используются для формирования потолка собора.

Вальмовые фермы используются для каркаса вальмовая крыша и доступна в трех основных типах, оконечная вальмовая ферма система, стропильная система для бедра, опускающаяся стропильная система и голландский вальмовая стропильная система.

Фермы используются для устранения необходимости в несущей стене и размещаются там, где пересекаются две линии крыши.

Фермы Mono представляют собой половину обычной фермы и обычно располагаются под углом девяноста градусов к ферме фермы.

Помещение на чердаке Фермы поставляются с нижним поясом, используемым в качестве балки пола, и поддерживающими перемычками, предназначенными для обрамления стен комнаты.

Фермы Gambrel используются для формирования крыши в стиле амбара с верблюжьей спиной.

Полинезийские фермы используются для создания крыши в полинезийском стиле.

Тетива Фермы используются для образования скругленной или цилиндрической крыши.

Tri Bearing , как следует из названия, имеет три точки опоры вместо двух обычных и используется на больших фермах.

Составные фермы — это фермы, которые накладываются друг на друга, когда одна ферма слишком велика для перевозки по шоссе Америки.

Стили потолков в обычных фермах

В дополнение к множеству доступных ферм крыши существует также множество различных конфигураций потолка, возможных с современными фермами, включая, но не ограничиваясь ими.

1. Собор

2. Сводчатый

3. Убежище Studio

4. Перевернутая

5. Поднос или сундук

6. Сводчатый цилиндр

7. Плоский

Ссылки на соответствующие страницы Carpentry Pro Framer

---

Frontiers | Разрушение каркаса в скатных крышах с деревянным каркасом при экстремальных ветровых нагрузках

Введение

Устойчивость домов во время экстремальных ветровых явлений необходима 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 зданиях. Это в первую очередь связано с системами кровли и облицовки стен, 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 расходам, 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 жилых крыш с деревянным каркасом важна, поскольку 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, сделанные в ходе обследований повреждений после урагана, ранее привели к выявлению важных тенденций отказов в различных компонентах здания. Повторяющиеся отказы подобных компонентов предполагают, что повсеместное смягчение последствий возможно за счет усовершенствованных подходов к проектированию и инновационных решений.

Стандартизованный метод оценки скорости ветра в торнадо — это расширенная шкала Фудзиты (EF), которая основана на наблюдениях за повреждениями, поскольку обычно невозможно напрямую измерить скорость ветра в торнадо (Kopp et al., 2012). Текущая версия EF-Scale (Центр ветроэнергетики и инженерии, 2006 г.) 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 для оценки интенсивности 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 это 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 отказа 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 повреждений 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 по канадской шкале 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 свесами, а верхняя граница связана с улучшенной конструкцией, такой как использование ураганных ремней. Разница между этими двумя версиями EF-Scale 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: доктор 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 при строительстве деревянных каркасов, 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.

Результаты

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, а 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, не откажет ли структура RTWC по-другому? 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 обследования повреждений

Данные недавних событий в США 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, было определено как событие EF5, с повреждениями в диапазоне от EF0 до EF5, наблюдаемых на пути торнадо.В результате этого события погибли 24 человека, а экономический ущерб оценивается в 3 миллиарда долларов (Graettinger et al., 2014). Ветры EF0 – EF2 обычно составляют около 85% площади повреждения сильного торнадо EF4 или EF5, и поэтому можно выделить так много этапов развития повреждений. Обследование, проведенное после этого события, дало информацию для последующих исследований, включая выявление новых методов для улучшенных обследований повреждений, анализ хрупкости компонентов дома и разработку 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 вплоть до DOD-6 (Ramseyer et al., 2014).

Необработанная база данных фотографий, сделанных после торнадо Мура, Тускалуса 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 рамой. (В) 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 шатровой крышей, которые демонстрируют аналогичные повреждения передней поверхности крыши. RTWC, кажется, целы по оставшемуся периметру крыши, и очевидно, что несколько элементов каркаса крыши вышли из строя или были удалены, в дополнение к обшивке, покрывающей эту часть. Справа на фото оставшаяся часть крыши провисает, что дополнительно указывает на то, что нижележащая рама вышла из строя. Дома, показанные на рис. 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 Джоплин, штат Миссури.

На рис. 3В показан отказ, аналогичный показанному на рис. 3А, но для более крутой крыши. RTWC выглядят целыми, и видна большая открытая полость, где элементы каркаса и обшивка были удалены. Как и на Рисунке 3A, очевидно, что эта крыша не страдала исключительно обшивкой, 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 из стержневого каркаса, в отличие от конструкции, содержащей сборные фермы.По имеющимся данным, многие из неудачных вальмовых крыш использовали каркас из палок.

На рис. 3С показано частичное разрушение комбинированной скатной / 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 доступных 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 влиять на некоторые шатровые крыши при скорости ветра EF2, а не разрушения RTWC или потери 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 диапазонах 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 повреждения. 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 года в Джоплине, Миссури; регионы настоящего исследования обведены белым.

Анализируются две области исследования, выделенные 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, были ли повреждения вызваны RTWC, обшивкой или повреждением каркаса. Помимо повреждения 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 соответствующим повреждением 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 площадь поверхности 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 всей видимости, также имели рамную конструкцию.

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. Взаимосвязи между режимами разрушения стен и кровли требуют дальнейшего изучения для определения причинных эффектов каждого режима разрушения крыши.

Сдвиг в возникновении определенных видов отказов между двумя регионами может быть результатом нескольких факторов; тем не менее, следует отметить, что многие дома в Районе 2 оказались более старой постройки, чем дома в Районе 1, и имели пологую крышу. Хотя это наблюдение может предполагать, что наклон крыши способствует возникновению разрушения каркаса, неясно, какие другие факторы могли оказать дополнительное влияние. Например, отсутствие боковых ограничителей 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

Метод численного моделирования разработан и проверен 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 объединены 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 палочный 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 (например, DOD-6). Принятие правильности конструкции в анализах позволяет выявить пробелы в текущем проекте, если обнаруживается вероятность отказа.В противном случае результаты подтвердили бы неправильное строительство в домах с наблюдаемыми неисправностями.

Анализ спроса и мощности секций стропильной и каркасной крыши

Чтобы понять возможность выхода из строя элемента или соединения в каркасе вальмовой крыши, необходимо определить воздействие нагрузки от ветрового подъема на элементы каркаса и сравнить их со способностями элементов противостоять этим воздействиям. При точном анализе деревянных конструкций необходимо 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 разных типов конструкций, анализ всех конструкций для настоящего исследования ограничен линейным диапазоном поведения материала. Элементы, которые могут выйти из строя первыми, определяются на основе относительных линейных соотношений D / C.Этого достаточно, чтобы проверить гипотезу о частичных отказах каркаса, хотя для построения кривых хрупкости потребуется дальнейший анализ.

Чтобы наблюдать влияние линейной нагрузки на элементы и соединения кровельной системы, 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 крепежам.В Канаде эти требования взяты из табличных значений, основанных на расчетных снеговых нагрузках.

Типовой проект включает в себя как крыши с решетчатым каркасом, так и стропильные крыши, хотя сами фермы должны быть спроектированы и поставляться с инструкциями по уходу, обращению и установке. Фермы, соединенные металлическими пластинами (MPC), проектируются 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 расположение фермы; из-за симметрии показана только половина фермы.После анализа фермы была спроектирована вальмовая крыша с прямоугольным каркасом, которая соответствовала профилю и геометрии плана ферменной крыши от Henderson et al. (2013), чтобы обеспечить точку сравнения.

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

Для кровли с решетчатым каркасом, Раздел 9.23 NBCC (Канадская комиссия по строительным и противопожарным нормам, 2010) используется для определения соответствующих требований к размещению и размеру элементов, в дополнение к минимальному количеству и направлению гвоздей в каждом стыке.Результирующая структура проиллюстрирована на рисунке 8 с помеченными 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 двухмерное поперечное сечение крыши для анализа, как это было сделано в случае ферменной крыши.Вместо этого настоящий анализ крыши с прямоугольной рамой упрощается за счет изучения одного типичного 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. Стороны крыши идентичны, поэтому выбранный домкрат-стропила, показанный на Рисунке 9, представляет собой четыре разных домкрата внутри крыши.

Рисунок 8 . Вид сверху на проектируемую четырехскатную крышу.

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

Численное моделирование скатных крыш с деревянным каркасом

Стратегия разработки модели в этом исследовании состоит 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 оболочке считался 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 нелинейное моделирование возможным.Еще одно преимущество использования максимальных сил состоит в том, что они могут выявить критические условия, которые возможны, но, возможно, не учитывались 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 случая фермы результаты усилий стержня и шарнира извлекаются из обеих моделей и обрабатываются для получения максимальных значений нагрузки на элементы фермы. Максимальный спрос на стропильную балку также получают от двух моделей; один с шарнирными опорами, а другой с жесткими опорами. В случае каркаса с палкой 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 можно было получить результаты максимального усилия в обоих случаях, аналогично методу, используемому в анализе фермы.

Анализ D / C выполняется с использованием результатов спроса после моделей 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 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 потребует корректировки для прямого сравнения 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 силе, 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 в Morrison and Kopp (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 допущения 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 шатровой 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 плиты, подготовленные производителем в соответствии с канадскими требованиями к испытаниям анкерных плит (Институт исследований в строительстве, 2009 г.), были получены и используются в расчетах грузоподъемности. По сравнению с оценкой потенциала участников, которая проводится на основе значений, приведенных в таблице в Канадском справочнике по дизайну древесины (Canadian Wood Council / Canadian Standards Association, 2010), совместные мощности требуют значительных усилий для точной оценки.Для расчета пропускной способности соединений в этом исследовании используются проектные спецификации Канадского института решетчатых пластин (2014 г.) для ферм MPC, в дополнение к уравнению, предложенному в Lewis et al. (2006) по моменту подключения мощности.

Совместные расчеты несущей способности включают определение несущей способности стальной пластины, деревянного элемента и взаимодействия между ними в соответствующих направлениях (Институт ферменных пластин, 2007 г .; Институт опорных плит Канады, 2014 г.). В случае стержневой рамы возможности соединения двух опор с помощью гвоздей оцениваются на основе расчетных значений без учета факторов и формул из Справочника по дизайну древесины Канады (Canadian Wood Council / Canadian Standards Association, 2010).В зависимости от направления нагрузки, необходимые расчеты поддержки мощности включают в себя те, для сопротивления снятия ногтей и бокового сопротивления.

Уравнения пропускной способности кода обычно включают коэффициенты сопротивления материала, которые не учитываются в данном 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 удален 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 можно видеть, отношения D / C для элементов и соединений сильно различаются по всей ферме.

Таблица 3 . Отношение нагрузки к мощности (D / C) и определяющий режим отказа для смоделированной фермы при подъеме на 3,25 фунта / дюйм (0,57 Н / мм).

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

Рисунок 10 . Схема расположения повреждений 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 зацеплением 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 самого простого ремня урагана может привести к повреждению компонентов каркаса фермы.

При том же ветровом подъеме, что и ферма, результаты показывают, что 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 стержневой рамы 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 подключения делают возможными другие отказы. Это особенно правдоподобно, когда принимаются во внимание ошибки в 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 предлагают 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 подробно понять проблему разрушения каркаса, 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-стержней, создание подробных трехмерных моделей в данном исследовании было сочтено неэкономичным.

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 конфигурацией соединений и допусками, изменчивостью свойств древесных материалов и различиями в крепежных изделиях разных производителей. В более широком масштабе методы проектирования различаются по регионам, компаниям и даже отдельным инженерам, 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 уязвимостям каркаса. Результаты анализа D / C подтверждают, что потеря элементов или поверхностей вальмовой крыши с рамной рамой может быть вероятной; тем не менее, прогрессирование разрушения больших участков крыши четко 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 палки-рамы. Этот режим может указывать на неправильную конструкцию наружного каркаса крыши или на потенциальное влияние каскадных отказов, вызванных разделением нагрузки в конструкциях с рамой из стержней.

На Рисунке 11, по всей видимости, произошло частичное разрушение каркаса и удаление больших секций крыши. Однако при ближайшем рассмотрении становится очевидно, что балки потолка и потолок под ними целы.Только внешние стропила и прикрепленная обшивка были удалены или повреждены. Судя по результатам анализа D / C для каркаса с рамой, этот тип отказа маловероятен из-за относительно прочного соединения между стропилом и балкой потолка. RTWC и соединение вдоль конька крыши кажутся гораздо более уязвимыми при анализе по сравнению с ранее упомянутым соединением с семью гвоздями. Изображенные на рисунке отказы могли возникнуть из-за неправильного или отсутствующего крепежа между стропилом и балкой на верхней плите стены или возникли как разрушение верхнего стропильного соединения.Кроме того, системные эффекты могли привести к прогрессирующему 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 неповрежденными 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 составляет 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, потому что они были бы объективно классифицированы в пределах DOD-6 для жилых крыш; однако это может быть неточным предположением. Это важный момент для дальнейшего изучения, так как 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 кровли жилых домов и вводят ранее неисследованный режим отказа, характеризующийся повреждением компонентов каркаса крыши.Статистические данные о наблюдаемых повреждениях в выборочных районах из Мура, Оклахома и Джоплина, штат Мичиган, показали, что отказы каркаса могут происходить так же часто, как хорошо изученные виды 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, происходящей внутри конструкции каркаса. Упрощенный метод моделирования «нагрузка-огибающая» и анализ D / C показали возможность определения уязвимых мест в секциях крыши как с фермами, так и с решетчатым каркасом при ветровом подъеме.Наблюдательные и численные исследования дали следующие основные результаты:

• В районах, изученных с использованием геолокационных фотографий повреждений, 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 равномерных подъемных давлений, 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, помимо изменений прочности и жесткости материала, на более поздних этапах этого исследования.

• Идентифицирован дополнительный вид отказа, связанный с полным или частичным удалением всей внешней 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 необходимы 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 с острым концом 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 вышедшие из строя крыши с решетчатым каркасом могли иметь менее прочные соединения, чем требовалось по проекту.

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

Взносы авторов

СС — доктор философии. 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 в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы 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 благодарны докторам. 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 предоставление финансовой поддержки полевым исследованиям, приведшим 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 Мура 20 мая 2013 г. .Таскалуса, штат Алабама: Университет Алабамы.

Google Scholar

Хендерсон Д. Дж., Моррисон М. Дж. И Копп Г. А. (2013). Реакция креплений с гвоздями, крыша к стене, на экстремальные ветровые нагрузки в полноразмерной 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). «Расчет металлических пластин, соединяющих стыки деревянных ферм на момент», 9-я Всемирная конференция по деревообрабатывающей промышленности (Портленд, 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)

-V

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 Proceedings of the Structures Congress 2014 (Boston, MA: ASCE), 1484–1507.

Google Scholar

Симмонс, К. М., Ковач, П., и 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) -X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стандохар-Альфано, К. Д., и ван де Линдт, Дж. У. (2016). Анализ риска торнадо для повреждения деревянных крыш жилых домов в США. 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

Вальмовая крыша | 6 типов вальмовой крыши | Строительство вальмовой крыши | История вальмовой крыши | Срок службы шатровой крыши

Крыша является важным компонентом любой строительной конструкции, которая, по сути, образует самое верхнее покрытие конструкции.Крыша — это структурный элемент, который защищает всю конструкцию от различных погодных условий, таких как дождь, мороз, град и т. Д. Из-за неизбежного характера крыши в строительстве были разработаны различные типы крыш, которые используются повсюду. Мир. Одним из таких важных видов кровли является Вальмовая крыша.

Шатровую крышу также называют шатровой крышей. Это крыша, у которой все стороны спускаются к стенам, в основном с небольшим пологим уклоном.Эта кровля не имеет фронтонов и вертикальных сторон. Здания, снабженные такой кровлей, имеют две стороны треугольной формы и две стороны трапециевидной формы. Стороны вальмовой крыши обычно имеют почти одинаковый уклон или уклон. Благодаря этому кровля в большинстве случаев симметрична относительно осевых линий.

Вальмовая крыша в основном состоит из плоской фасции, что означает, что желоб может быть установлен и установлен по всей вальмовой крыше. Эта кровля широко используется в различных стилях архитектуры, а также в большом количестве конструкций.В наше время эта кровля широко используется в домах и коттеджах в стиле бунгало.

Обзор

Это можно понимать как крышу, которая наклонена вверх со всех сторон конструкции и, таким образом, не имеет вертикальных концов. Внешний угол, под которым сходятся смежные наклонные стороны крыши, называется вальмой. Степень образованного угла, соответственно, называется скосом бедра.

Квадратная вальмовая крыша обычно имеет форму пирамиды.Он также известен как крыша павильона.

В прямоугольном типе вальмовой кровли конек крыши встречается с двумя вальмами на обоих концах конструкции.

Другой распространенный тип вальмовой крыши — это полувальмовая крыша, называемая крышей с откидной крышкой. В этой кровле двускатные концы крыши усечены карнизами небольшого бедренного конца, также известного как головной убор, который спускается на небольшое расстояние от конька крыши.

В случае конструкций неправильной формы для кровельной системы может потребоваться более четырех вальцов, которые могут чередоваться с впадинами для образования вальмовой и впадинной крыши.

История шатровой кровли

История шатровой кровли восходит к 18 веку. Самый ранний известный пример такой кровли — Французский квартал Нового Орлеана. Он широко использовался для кровли американских домов еще в 1950-х годах. С тех пор она пользуется популярностью в американской архитектуре из-за эстетичного внешнего вида, а также долговечности этой кровли.

Даже сегодня коттеджи и бунгало имеют шатровую кровлю в У.S. Эта кровля является неотъемлемой частью современной внутренней архитектуры, особенно во французских и американских домах. Таким образом, эта кровля является важным аспектом как традиционного американского стиля Foursquare, так и конструкций французского стиля.

Срок службы вальмовой крыши

Согласно статистическим отчетам, было установлено, что вальмовая крыша может прослужить до пятидесяти лет, если она построена с применением надлежащих технологий и максимальной осторожностью.В основном, срок службы этой кровли зависит от используемых строительных материалов, а также от качества обслуживания. Когда вальмовая крыша построена с использованием устойчивых материалов, таких как стальная черепица, она может служить долгое время.

Сметная стоимость вальмовой крыши

Обычно общая стоимость строительства этой кровли зависит от нескольких факторов, таких как стоимость строительных материалов, затраты на рабочую силу, затраты на каркас и т. Д. Строительство вальмовой крыши среднего размера, занимающей площадь около 1500 квадратных футов, стоит от 12000 до 18000 долларов.

Стоимость дополнительных материалов для каркаса может составлять примерно от 2 до 5 долларов за квадратный фут. Таким образом, для площади 1500 квадратных футов дополнительный каркасный материал будет стоить примерно от 1000 до 3000 долларов. Выяснилось, что стоимость установки новой вальмовой крыши дешевле, чем замена существующей кровли.

Типы вальмовой крыши

1. Простая вальмовая крыша

Чаще всего используется во всем мире.Конструкция этой кровли обычно состоит из треугольника с двух сторон и многоугольника с двух других сторон. Таким образом, все эти четыре стороны соединяются вместе наверху крыши, в результате чего образуется гребень.

2. Шатровая крыша

Состоит из двух сторон, которые укорачиваются таким образом, что образуют карниз.

3. Голландская двускатная шатровая крыша

Имеет промежуточные элементы вальмовой и двускатной крыши.Самым важным преимуществом этой кровли является то, что она обеспечивает больше внутреннего пространства за счет наличия фронтона в конце конька вальмовой крыши.

4. Поперечно-шатровая крыша

Это кровля, в которой две секции крыши соединяются своими концами, образуя шов или впадину.

5. Пирамидальная шатровая крыша

Это кровля, в которой четыре треугольные стороны равной длины сходятся вместе на вершине в одной точке, образуя пирамиду.

6. Шатровая крыша

Она многоугольная по своей природе и состоит из крутых скатов, которые поднимаются вверх, образуя пик крыши.

Конструкция вальмовой крыши

Конструкция этой кровли требует высочайшей точности, а также точности. Как известно, строительство такой кровли сложнее, чем конструкция двускатной. Это потому, что для этого требуются более сложные системы ферм или стропил.

Эта крыша может иметь несколько форм в соответствии с требованиями пользователя. В этой кровле каждый из гребней лежит по центру прямоугольника строительной конструкции, над которым размещается крыша. Бедра, как и вальмовые стропила, обычно кладут на внешние углы построек и поднимают на конек. В случае наличия внутреннего угла здания для стыка наклонных поверхностей используется выемка. Наклон или наклон вальмовой крыши можно варьировать в зависимости от требований.

Общие этапы строительства можно перечислить следующим образом:

1. Первый этап строительства включает снятие и запись всех измерений до того, как будут разрезаны стропила.

2. К коньковой доске крепятся стропила. Коньковая доска — это каркас, который будет крепиться по всей крыше.

3. Затем рассчитываются требуемые размеры вальмового стропила и по одной крепятся стропила.

4. После завершения прибивки стропил их можно обрезать в соответствии с требованиями для получения более чистой и точной планировки.

5. Вальмовые стропила соединяются со стандартными стропилами.

6. В завершение устанавливаются домкратные стропила между стандартными стропилами и вальмовыми стропилами.

7. Вальмовая крыша покрыта металлом, черепицей, черепицей или шифером.

Преимущества вальмовой крыши

1.Эстетическая привлекательность:
Обладает богатым эстетическим внешним видом, благодаря чему широко используется для кровли архитектурных зданий и сооружений. Это визуально убедительно по своей природе и, таким образом, увеличивает общую архитектуру, а также стоимость недвижимости.

2. Аэродинамические характеристики:
Характеризуется значительными аэродинамическими характеристиками. Так как не имеет плоских концов; он не ловит ветер. Он самозатягивается и очень желателен даже в районах, подверженных сильным ветрам, и даже в районах, подверженных ураганам.

3. Энергоэффективность Природа:
Доказано, что она энергоэффективна. Он обладает способностью сохранять прохладу в зданиях, особенно летом, за счет экранирования всех сторон дома. Он подходит даже для теплого климата, а также сводит к минимуму ненужное использование вентиляторов, охладителей и т. Д.

4. Обеспечение эффективного дренажа:
Склоны бедра состоят из наклонных вниз сторон, которые обеспечивают эффективный дренаж даже во время сильных дождей и снегопадов.Наклонные стороны позволяют беспрепятственно стекать собранную воду с крыш.

5. Дополнительное пространство:
Вальмовая крыша с дополнительным слуховым окном или мансардным окном может использоваться для увеличения внутреннего жилого пространства.

Недостатки вальмовой крыши

1. Относительно дорого:
Это сравнительно дорого, чем традиционные двускатные крыши. Это связано с тем, что конструкция вальмовой крыши более сложная, а также требует дополнительных строительных материалов для оформления каркаса.Это также значительно увеличивает стоимость рабочей силы.

2. Склонность к повреждениям из-за протечек:
Несмотря на то, что наклонные стороны вальмовой крыши обеспечивают эффективный дренаж. Он подвержен повреждению при утечке воды. Включение впадин и шатров в такую ​​крышу является своего рода воротами для прохода воды. Следовательно, для предотвращения таких повреждений требуются соответствующие профилактические меры и техническое обслуживание.

3. Сложный доступ:
Конструкция этой крыши затрудняет доступ к ремонту и обслуживанию.В связи с этим стоимость замены существующей кровли на вальмовую достаточно высока.

Подробнее: плоская крыша

Подробнее: классы бетона

Вальмовая крыша против двускатной крыши

Многие люди мало задумываются о форме крыши, помимо ее эстетической привлекательности. Однако форма крыши на самом деле играет важную роль в ее ветроустойчивости и долговечности. Двумя наиболее распространенными скатными крышами являются двускатная и вальмовая. В этом руководстве будут рассмотрены различия в долговечности и производительности между этими двумя типами крыш.

Как показано ниже, у двускатной и шатровой крыши есть много практических преимуществ; однако в районах с сильными ветрами и экстремальными погодными условиями двускатные крыши задерживают больше ветра и дождя, что делает их менее надежным выбором. Это руководство не предназначено для того, чтобы увести вас от двускатных крыш, а скорее для того, чтобы подчеркнуть, что они требуют более тщательной оценки и, возможно, дополнительных распорок, чтобы смягчить их недостатки и выдержать сильный ветер. Между вальмовой крышей и двускатной крышей всегда найдется компромисс между стоимостью, эстетикой и долговечностью.

Понимание преимуществ и недостатков двускатной крыши по сравнению с четырехскатной крышей

Достоинства вальмовой крыши:

• Лучше работает при сильном ветре и экстремальной погоде
• Имеет карнизы и желоба по периметру для лучшего дренажа
• Предлагает потенциально более низкие ставки страхования жилья.

Недостатки вальмовой крыши

• Проектировать и строить сравнительно сложнее
• Дороже двускатной крыши
• Меньше места для хранения на чердаке из-за откосов со всех сторон
• Ограниченное пространство для солнечных фотоэлектрических панелей

Преимущества двускатной крыши

• Простота проектирования и изготовления
• Очень экономичная конструкция крыши
• Много чердаков для хранения
• Легче превратить в дополнительное жилое пространство
• Легко вентилируется.

Недостатки двускатной крыши

• Склонен к повреждениям при подъеме и раскачивании при сильном ветре
• Концы фронтонов, подверженные повреждениям от воды
• Простой дизайн можно считать менее эстетичным.

Вальмовая крыша имеет скаты со всех четырех сторон, которые наверху сливаются в гребень. В результате конструкция вальмовой крыши по своей сути закреплена против стеллажа, тогда как двускатная крыша должна быть правильно закреплена, чтобы иметь достаточную прочность.Испытания в аэродинамической трубе шатровой и двускатной крыш Мичем (1992) и Шао и др. (2018) обнаружили, что пиковое давление ветра может быть на 50% ниже в шатровой крыше по сравнению с двускатной крышей. Разница в давлении ветра показана на Рисунке 1.

Рисунок 1 . Ветровой путь и подъемная сила для двускатной, вальмовой и пирамидальной (другой вариант скатной) конструкции кровли. (Источник: Keote 2015).

Подкрепите фермы и стропила для крыш, чтобы они могли противостоять ветровым и сейсмическим нагрузкам независимо от направления

Независимо от типа крыши она должна быть соответствующим образом закреплена.Производители ферм используют программное обеспечение для анализа того, как силы ветра, указанные в ASCE 7 для конечной расчетной скорости ветра в доме, будут передаваться через стропильную систему и, следовательно, там, где необходимы распорки, как показано на Рисунке 2. Место, где требуется распорка, указано в документация на комплект ферм и некоторые производители ферм также отмечают места на ферме, где требуются распорки; пример такого тега показан на рисунке 3.

Рисунок 2 . Пример крепления фермы для противодействия ветровым нагрузкам, как определено программным обеспечением для проектирования, используемым производителями фермы.(Источник: BCSI 2006). Рисунок 3 . Пример бирки требований к распоркам фермы, которую некоторые производители фермы стратегически размещают на ферме, чтобы напомнить установщикам. (Источник: BCSI 2006).

Несмотря на то, что Раздел R802.10.3 Международного жилищного кодекса (IRC) требует наличия проектной документации ферм, он не требует, чтобы в этих документах были указаны метод и подробности использования ограничений или распорок. Таким образом, наклейки, подобные показанной на Рисунке 3, показывают различные варианты сдерживания. В отличие от IRC, Международный Строительный Кодекс (IBC) требует, чтобы метод и детали удержания / распорок были полностью указаны.Многие производители ферм будут придерживаться более высоких стандартов IBC даже в отношении ферм, идущих к жилому проекту.

IRC действительно имеет спецификации по креплению стропильной фермы к верхним плитам в Разделе R602.10.8.2, который делит спецификацию в зависимости от того, относится ли дом к категориям сейсмического проектирования A, B и C или категориям D ₀ , D ₁ и D ₂ . Один из вариантов сейсмостойкости стропильных ферм в IRC показан на Рисунке 4 (Рисунок R602.10.8.2 (3) в IRC).

Рисунок 4 . Один из вариантов сейсмического крепления стропильной фермы к верхней плите в IRC. (IRC 2018).

Распорка фронтона и свес фронтона

Двускатные крыши по своей природе не устойчивы к силам, вызываемым ураганами, сильными ветрами и землетрясениями. Соединение между крышей и фронтальной стенкой особенно уязвимо и требует крепления. На изображении ниже (рис. 5) показан обрыв стены из-за недостаточного крепления торцевой стены фронтона.

Рисунок 5 . Разрушение торцевой стены из-за недостаточного крепления торцевой стены фронтона. (Источник: FEMA 1993).

Даже при нормальных погодных условиях разница между домом с двускатной крышей и домом с шатровой крышей очевидна. Двускатная торцевая стена дома с двускатной крышей имеет тенденцию испытывать более сильные атмосферные воздействия, чем дом с шатровой крышей. Ниже приведен более яркий пример (рис. 6).

Рисунок 6 . Эта двускатная торцевая стена показывает значительные погодные условия из-за воздействия внешних факторов.(Луи 2020).

Для предотвращения разрушения торцевой стены фронтона, показанного на Рисунке 5, торцевая стена фронтона должна быть правильно закреплена. Эти распорки показаны на рисунках 7, 8 и 9. Прочность требуемых распорок зависит от пиковых ветровых нагрузок, которые будет испытывать дом в месте своего расположения. Эти ветровые нагрузки определяются с помощью ASCE 7, в котором представлены методы расчета этих давлений ветровой нагрузки. На рисунке 7 показаны крепления, типичные для дома, расположенного не в зоне, подверженной ураганам.

Отрицательные силы всасывания, а также циклическая ветровая нагрузка, передаваемая на дом во время урагана или сильного ветра, часто бывают достаточно высокими, поэтому одних только гвоздевых соединений недостаточно для удержания элементов вместе. Вместо них используются металлические соединители, такие как те, что показаны на рисунках 8 и 9. Концевая стена фронтона должна выдерживать три силы за счет прочности соединителя и распорок: 1) подъемное и опускающее давление со стороны крыши, 2) горизонтальное давление и всасывание. силы на стену и 3) усилия сдвига / сдвига на стену, которые в противном случае опрокинут двускатную крышу, как домино, начиная с торцевой стены фронтона.

Фронтальные торцевые стены в регионах, подверженных ураганам, испытывают на себе силы от давления ветра, которые настолько высоки, что часто требуются металлические соединители, а не гвозди, чтобы противостоять высоким силам, как показано в деталях примера на Рисунках 8 и 9. Рисунок 8 . Пример A двускатной фермы и распорки торцевой стены для дома в районе урагана. (Источник: FEMA 1993). Рисунок 9 . Пример B фермы фронтона и распорки торцевой стены фронтона для дома в районе урагана.(Источник: FEMA 1993).

Поскольку шатровые крыши, как правило, работают лучше, чем двускатные в ураганах и сильных ветрах, многие компании по страхованию жилья предлагают скидки на дома с шатровыми крышами. Страховой брокер Colucci (2013) оценивает эту экономию в диапазоне от 100 до 800 долларов в зависимости от других факторов, которые могут изменить размер премии на 50%. Некоторые страховые компании требуют проведения инспекции по снижению воздействия ветра, чтобы получить эту скидку, в то время как у других есть агенты, которые имеют квалификацию, чтобы принять решение самостоятельно.Как правило, дом должен иметь четырехскатную крышу, чтобы соответствовать требованиям более 90% дома.

Для более сложных вариантов этих двух типов крыш, таких как скрещенный двускатный, передний двускатный, голландский двускатный или перекрестно-скатный, следует помнить о впадинах и открытых вертикальных стенах.