Устройство вальмовой кровли: Страница не найдена — Ремонт крыши и кровли

Содержание

Стропильная система вальмовой крыши: схемы монтажа


Кровля защищает здание от проникновения неблагоприятных атмосферных явлений в помещения. Чтобы гарантировать надежность и прочность кровельных конструкций, необходимо правильно подобрать тип крыши и знать все ее конструктивные элементы. Нагрузку от покрытия и снегового покрова берет на себя стропильная система. Чаще всего вальмовая крыша становится наиболее оптимальным вариантом. Но что она из себя представляет?

Что такое вальма

Конструкция вальмовой крыши представляет собой четырехскатную систему. В центре которой находится конек или просто точка соединения скатов. Скат кровли — наклонная поверхность,

Лучше всего такой тип подходит для покрытия зданий, в плане приближенных к квадрату, то есть имеющих большую ширину. При возведении нет фронтонов, стены по всему периметру одинаковой высоты. Оптимальным значением угла наклона в градусах станет значение от 20 до 45.

Основными ее частями являются:

Конструктивные элементы вальмовой крыши

Устройство стропильной системы вальмовой крыши предполагает наличие следующих элементов:

Элементы вальмовой кровли
  1. Стропильные ноги (стропила) — основные несущие конструкции (имеются только у прямоугольных вальм), представляют собой наклонные балки, опирающиеся одним концом на мауэрлат, а другим на коньковый ригель.
  2. Нарожники — стропильные ноги, опирающиеся верхним и нижним концом на накосные ноги. В качестве нижней опоры часто выступает и мауэрлат. Эти элементы являются основными конструктивными частями квадратной вальмовой кровли. При прямоугольной форме здания в плане используются совместно с обычными стропилами, шаг и сечение совпадают.
  3. Накосные ноги — диагональные стропила, образующие торцовые скаты. В нижней точке они опираются на угол здания. Имеют обычно большее сечение, чем рядовые стропильные ноги. На них опирают нарожники.
  4. Коньковый ригель — горизонтальная балка, располагающаяся в центральной части здания (отсутствует при квадратной форме строения). Конструкция вальмовой крыши предполагает наличие по нее стоек (при двускатной кровле опирание происходит на фронтоны). Является верхней опорой для наклонных балок.
  5. Мауэрлат — балка, устанавливаемая по обрезу стены с внутренней стороны. Обеспечивает нижнюю опору для стропил, равномерно распределяет по стенам вертикальную составляющую нагрузки и воспринимает горизонтальную (распор). В брусовом или бревенчатом доме мауэрлатом служит верхний венец стеновой конструкции.
  6. Подкосы — наклонные стойки, подпирающие стропила, накосные ноги или ригель. Промежуточные опоры позволяют уменьшить сечение несущих элементов. Стропильная система вальмовой крыши предполагает установку подкосов под углом 60 или 45 градусов относительно горизонтальной плоскости.
  7. Стойки — вертикальные промежуточные опоры.
  8. Шпренгели — горизонтальные балки, диагонально укладываемые в угол здания. Они обеспечивают опору под стойку, установленную для подпирания накосной ноги. Такая конструкция передает нагрузку на перпендикулярные стены и используется, когда нет возможности установить стойку на перекрытие. Например, посередине железобетонной плиты устанавливать опорную стойку нельзя, поскольку плита выдерживает определенную нагрузку, в которой главной составляющей является масса мебели, оборудования и людей.
  9. Схватка — горизонтальный элемент, который стягивает стропила не давая им разъезжаться, может располагаться в уровне мауэрлата или выше.
  10. Обрешетка — доски или бруски небольшого сечения, укладываемые перпендикулярно стропилам поверх них. Служат основанием для кровельного материала. Вальмовая крыша своими руками часто возводится с установкой разреженной обрешетки (через одну доску), но нужно помнить, что в особо ответственных местах (ендовы, карнизы) обрешетка выполняется сплошной.
  11. Контробрешетка — бруски или доски небольшого сечения. В конструкции кровли используются не всегда. Устанавливаются поверх стропильных ног, параллельно им под обрешетку. Нужны, чтобы приподнять обрешетку над утеплителем между стропилами, обеспечивая тем самым необходимый вентиляционный зазор.
  12. Кобылки — доски, прикрепляемые к нижнему концу стропил, обеспечивающие необходимый вылет карниза.

Некоторые из этих элементов отсутствуют в конструкции простой крыши, обязательными конструкциями для вальмы являются:

  • нарожники;
  • накосные ноги;
  • мауэрлат;
  • обрешетка.

Подготовительные работы

Перед тем как сделать вальмовую крышу, нужно принять несколько конструкторских решений, а именно:

Таблица расчета шага стропил вальмовой крыши
  • шаг стропил;
  • сечение стропил и накосных ног;
  • угол наклона кровли.

Шаг стропил зависит от назначения подкровельного пространства и ширины здания. Чем больше пролет стропильной ноги, тем меньше придется принимать шаг. Если пространство под крышей будет использовано как мансардный этаж или отапливаемый чердак, потребуется дополнительное утепление.

Утепление проводят с помощью трех видов материалов, в зависимости от которых подбирают шаг:

  • жесткие плиты минеральной ваты — шаг стропил 58 или 118 см;
  • пенополистирол (пенопласт или экструдированный) — шаг стропил — 60 см;
  • пенополиуретан (пена) — любой шаг.
Схема установки стропил в соответствии с мансардными окнами

Эти значения обусловлены удобством рабочих. Если принять шаг несущих конструкций 58 см при использовании минеральной ваты, то будет обеспечен удобный монтаж стандартных плит шириной 60 см.

Производитель рекомендует, чтобы теплоизоляционный материал был на несколько сантиметров шире, чем расстояние между стропильными элементами в чистоте, это обеспечит максимально плотное прилегание и предотвращение появления щелей и мостиков холода. Назначение размера 118 см предусматривает укладку плит в две полосы по ширине.

При применении пенополистирола стандартной ширины 60 см предусматривать установку с распором не требуется. Материал удерживается между несущими конструкциями за счет клея, специальных гвоздей и нижней обрешетки. Щели между деревянными элементами и плитами теплоизоляционного материала заполняют монтажной пеной или герметиком.

Пенополиуретан в виде пены снимает требования к шагу стропил. Материал может принять любую, заданную ему форму, что обеспечивает свободу действий в этом вопросе.

Если устанавливаются мансардные окна, их размеры также нужно учесть. Расстояние в свету между наклонными балками принимают на 4-6 см больше ширины окна. Если утепление крыши не предусмотрено, выбирают удобный шаг стропил, обычно это 1 метр.

Опирание накосных стропильных ног на шпренгель

Сечение стропил принимается расчетом, но в общем случае можно указать следующие значения:

  • 5х15 см для пролетов до 3 м;
  • 5х20 см для пролетов до 4 м;
  • 7,5х17,5 для пролетов до 5 м;
  • 7,5х200 для пролетов до 6 м.

Значения приведены для шага стропил 0,9. При увеличении расстояния, требуется увеличивать и сечение. Сечение накосных ног тоже принимается чуть больше.

Монтаж

Вальмовая крыша своими руками — посильная задача, но нужно знать основные узлы соединения конструкций.

Соединение стропильных ног в верхней точке зависит от типа стропил. Они могут быть:

  • наслонные;
  • висячие.

Наслонные сверху опираются на ригель. Для этого в горизонтальной балке делается врубка. Крепление производят гвоздями.

Висячие стропильные ноги предусматривают отсутствие ригеля. Они чаще всего применяются при необходимости организации свободной планировки и отсутствие центральной стены. В этом случае опоры под местом соединения нет. Наклонные балки скрепляются между собой на гвозди. Дополнительно в месте соединения предусматривают деревянные накладки толщиной 22-25 см с обеих сторон стропильных ног. Эти накладки стягивают с помощью шпилек или болтов.

Чтобы выполнить закрепление стропил в нижней точке, в мауэрлате делается врубка. Наклонные элементы устанавливаются и закрепляются с помощью гвоздей или металлических уголков. Нарожники к накосным элементам присоединяются встык, в одном уровне.

Для сопротивления кровли ветровым нагрузкам, старающимся сорвать ее, предусматриваются скрутки из проволоки, которые соединяют нижний конец стропил со стеной. В стену скрутка закрепляется на ерш (крепежное приспособление).

При строительстве стен из деревянных материалов вместо скруток можно применять скобы. Скрутки или скобы устанавливаются на каждую стропильную ногу или через одну.
Если построить стропильную систему правильно с грамотным подбором сечения и шага стропил крыша прослужит долгое время.

Стропильная система вальмовой крыши: особенности конструкции

Проектирование крыши вальмовой конструкции

После обработки онлайн-калькулятором введенных данных, вы получите сведения о соответствии указанного вами уклона нормам используемого кровельного покрытия. Если будет обнаружено несоответствие, программа предложит варианты замены. Кроме того, вы получите данные о высоте подъема, длине конька вальмовой крыши, веса кровельного покрытия, количества рулонного материала с учетом длины и ширины рулона, а также требуемого нахлеста при укладке.

Выводы калькулятора включают также площадь поверхности крыши (сюда войдет сумма площадей всех скатов, включая свесы требуемой длины), количество кровельного и подкровельного материала, который потребуется для возведения крыши. Рассчитанная величина максимальной нагрузки на систему стропил учитывает конструкцию кровли, вес кровельного пирога и введенные данные о снеговых и ветровых нагрузках.

Помимо этого, программа сделает расчет стропильной системы вальмовой крыши: выдаст сведения о количестве и размерах боковых и диагональных стропил, а также предложит для стропильной системы рекомендуемый размер минимального сечения, выбор которого обеспечит конструкции должную прочность.
С помощью данных калькулятора об оптимальном количестве рядов и досок обрешетки можно избежать возможного перерасхода материала, а также временных затрат на излишнюю подрезку пиломатериалов. Кроме того, вы получите сведения о количестве доски в кубических метрах и килограммах.

Воспользовавшись программой для расчета вальмовой крыши вы не только сэкономите время и финансы, но и получите практические рекомендации, основанные на нормативах СНиП «Нагрузки и воздействия» и ТКП 45-5.05-146-2009 (Деревянные конструкции. Строительные нормы проектирования).

Как смонтировать пошагово вальмовую крышу своими руками: видео монтажа

Сборка стропильной системы вальмовой крыши задача не из простых, но при четком следовании проекту и практическим советам профессионалов, самостоятельно справиться со строительством можно. Залогом качественного монтажа является максимально корректный расчет и точная схема, следуя которой можно сделать правильные надрезы стропильных ног и установить все элементы конструкции. Для примера, можно ознакомиться с видео этапов монтажа, отыскав его в интернете.

Инструкция по возведению вальмовой кровли своими руками

Перед тем как сделать вальмовую крышу самостоятельно, следует ознакомиться с полезными рекомендациями, придерживаясь которых не придется усомниться в надежности конструкции:

  • промежуточные стропильные ноги имеют более крутой уклон, нежели накосные стропила. В связи с этим для них используется доска с параметрами не менее 5х15 см;
  • фиксация коротких стропил производится не к коньковому прогону, а к накосным элементам. Углы наклона коротких и промежуточных стропильных ног совпадают;
  • пиломатериалы, используемые для конькового прогона и стропильных ног, должны иметь идентичное сечение. Именно при соблюдении этого правила конструкции будет обеспечена должная прочность. В противном случае велика вероятность деформации;
  • промежуточные стропила крепятся к краю конькового бруса и к верхней части обвязки;
  • высота вальмовой крыши может быть любой, однако если уклон совсем незначительный, следует воспользоваться дополнительными стойками-опорами;
  • чтобы продлить срок службы вальмовой конструкции необходимо использовать пиломатериал хвойных пород, предварительно высушенные и не имеющие дефектов в виде сучков и трещин. Кроме того, перед началом работ все деревянные элементы обрабатываются антисептическими составами.

Стропильная система вальмовой крыши: устройство, схема, расчет, фото

Крыша в любом здании выполняет чрезвычайно важную функцию.
Ведь именно крыша защищает здание от ветров, атмосферных осадков, попадания прямых солнечных лучей.
Наличие надежной крыши – это залог того, что люди, которые находятся в доме, и все их имущество находятся в безопасности.
Поэтому очень важно правильно спланировать и соорудить крышу.
Одной из самых востребованных конструкций кровли является вальмовая крыша.

В классическом виде такая крыша использовалась ранее при строительстве многоэтажных многоквартирных домов.
Однако в последнее время вальмовая крыша все чаще и чаще используется при строительстве загородных коттеджей

Особенности вальмовой крыши

Подобной крышей называется четырехскатная крыша, в которой основные элементы – это два ската, имеющие форму трапеции, и два ската, форма которых является треугольной.
Верхними гранями трапеции соединяются по одной прямой, а пустые пространства, которые при таком соединении образуются, заполняют треугольные скаты в виде наклонных фронтонов.
Иногда устраивают полувальмовую крышу.
Иначе она еще называется датской кровлей.
У такой кровли угол наклона является переменным, благодаря чему здание приобретает исключительно выразительный вид.

К минусам такой разновидности кровли можно отнести наличие большого количества разных стыков и довольно сложную стропильную систему.

Устройство стропильной системы

Как мы уже говорили ранее, вальмовая кровля отличается большим количеством конструктивных элементов системы стропил и каркаса.
Основные составляющие стропильной системы и каркаса:

  • мауэрлат;
  • прогон;
  • доска опорная;
  • подкосы;
  • затяжки;
  • нарожники;
  • обрешетка;
  • стропила накосные;
  • стропила диагональные.

Из этих элементов кровли и создают стропильную систему, которая в своем основании имеет несколько треугольников.
А поскольку треугольник является самой жесткой геометрической фигурой, то значительный уровень жесткости получает и ферма.

Основной несущей деталью всей непростой конструкции вальмовой крыши являются стропильные ноги.
Перед тем, как эти элементы устанавливать, необходимо предварительно произвести расчет, под каким именно углом будут располагаться скаты кровли.
У мауэрлата основная функция совсем другая.
Именно он отвечает за то, чтобы вес всей конструкции крыши (стропила, дополнительные элементы и пр.) был распределен равномерно.
Нижние торцы стропильных ног опираются только на наружные стены.
А вот верхние их торцы опираются на подконьковый брус или промежуточные прогоны.
Именно эти два элемента передают через системы стоек всю нагрузку снова на поверхность несущих стен.
Обычно расстояние между стропилами составляет около 2 метров.

Типы стропил

При устройстве кровли могут быть использованы два типа:

  1. Висячие.
  2. Наслонные.

Висячие стропильные ноги держатся без дополнительной поддержки на двух опорах.
Опираются они на стены.
При использовании висячих стропил стены испытывают распорные силы, которые действуют по горизонтали.
Для того чтобы величину такой распирающей силы снизить, стропильные ноги соединяют при помощи затяжек из дерева или металла.
Такой вариант используют, если необходимо устройство мансардной или чердачной кровли.
Если растяжку располагать не у основания стропила, а несколько выше, то ее функция меняется.
И тогда ее роль является исключительно закрепляющей.
Чем выше поднимается затяжка, тем более усиленной должны быть балки и система креплений.
Стропила наслонные используются тогда, когда в конструкции здания присутствуют колонны или имеется промежуточная несущая стена.
Торцы стропильных ног опирают на наружные стены.
Средняя часть опирается соответственно на внутреннюю несущую стену или опоры в виде колонн.
На детали такой системы стропил действует приличная изгибающая сила.
Если ширина стропильной системы будет соответствовать периметру здания, то крыша получится очень легкой, и на ее устройство будет израсходовано минимальное количество пиломатериалов.
Что позволяет существенно сэкономить при кровельных работах.
Один тип стропил при устройстве вальмовой крыши используется редко.
Обычно эти два типа между собой чередуются.
В тех местах, где присутствуют внутренние стены, используется наслонный тип.
А где отсутствуют колонны и стены, используются висячие стропила.
Наслонные уместны там, где расстояние между опорами составляет 6 метров.
Если есть возможность создать промежуточную опору, то ширина перекрытия может быть увеличена до 12 метров.

Обрешетка

Ни одна кровля, в том числе и вальмовая, и полувальмовая крыши, не могут обойтись без такого важного элемента, как обрешетка.

Для устройства обрешетки используют либо доски толщиной 25 мм, либо бруски, имеющие сечение 5 х 5 см.
Если будет использована мягкая рулонная кровля, то обрешетка должна быть сплошной.
В остальных случаях настилать доски или бруски можно с определенным зазором.

Устройство вальмовой крыши

К устройству крыши готовятся еще на стадии заливки армированного бетонного пояса по периметру здания.
Наличие такого пояса в несколько раз увеличивает несущую способность стен.
Так вот, поверхность такого пояса должна быть идеально ровной, и по все длине должны быть вмоноличены металлические шпильки.
Диаметр шпилек 10 мм.
Длина шпилек такова, чтобы после закрепления мауэрлата, из него выступало 30 мм шпильки.

Еще о креплении стропил к маурлату.Дополнительные сведения о конструкции вальмовой крыши в статье: https://proroofer.ru/vidu-krish/valmovaja/valmovaya-krysha-konstrukciya-i-raschet-elementov.html. Приведен расчет ее элементов.
Об устройстве обрешетки под металлочерепицу здесь. Описаны шаги создания.

После того, как затвердел бетон, его поверхность промазывают битумом и укладывают рубероид.
Если этого не сделать, то древесина мауэрлата может очень скоро подвергнуться гниению.
В мауэрлате изготавливают отверстия под шпильки, и закрепляют его на стене.
Затем на мауэрлат укладывают центральную балку параллельно будущему коньку.
Впоследствии на эту балку будут установлены стойки, поддерживающие конек.

Последовательность выполнения работ

Начинается устройство крыши с монтажа вертикальных стоек, которые будут использоваться для поддержки конькового бруса.
Для крепления стоек используют укосины.
Затем устанавливают диагональные стропила.
Их изготавливают из доски, имеющей сечение 5 х 15 см.
От того, насколько корректно будут установлены диагональные стропила, зависит устойчивость всей конструкции.
При возведении вальмовой крыши следует соблюдать правила:

  • стропила диагональные должны быть одинаковой длины;
  • между кровельными свесами расстояние 50 см. Если в регионе часто сильные ветра, то расстояние увеличивают в 2 раза;
  • особо тщательно стыкуют центральное стропило, брус конька, накосные стропила;
  • к установке обычных стропил переходят после установки диагональных. Шаг между стропилами 50 см.К коньковому брусу, а также мауэрлату их прикрепляют при помощи врубки и саморезов;
  • к накосным стропилам с каждой стороны прикрепляется народник. Для связки мауэрлата и стропил используются укороченные стропильные ноги;
  • обычные стропильные ноги и нарожники устанавливаются относительно друг друга параллельно и под прямым углом;
  • для укрепления конструкции используют подкосы, а в перекрытия стоек врезают балки.

Схема и устройство стропильной системы вальмовой крыши подробно рассмотрены в видео.

Что еще почитать по теме?

Автор статьи:

Сергей Новожилов — эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.

Понравилась статья? Поделись с друзьями в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Стропильная система вальмовой крыши: расчет, устройство, конструкция, монтаж

Вальмовая крыша

Стропильная система вальмовой крыши является надежной конструкцией для защиты здания от воздействий окружающей среды. Вальмовые крыши являются разновидностью четырехскатной кровли. Такой тип крыши состоит из двух скатов в виде треугольника и двух скатов в виде трапеций. Трапециевидные скаты соединяются верхними гранями по одной прямой, а образовавшиеся пустоты по бокам закрывают треугольные скаты. Возможен вариант, когда какие-либо грани кровельной системы делаются ломанными. Такие типы крыш так же относятся к четырехскатным кровлям и называются «датскими».

Вальмовая крыша, как, впрочем, и любая другая, предполагает наличие в основе каркаса и стропильной системы, на которых и держится вся конструкция. Именно поэтому к возведению стропил необходимо подходить крайне ответственно.

Перед тем, как приступать непосредственно к процессу строительства, следует выполнить полный чертеж и план стропильной системы. Это поспособствует более легкому и быстрому монтажу. Для того, что – бы выполнить чертежи и начать расчет стропильной системы вальмовой крыши, следует, для начала, определиться с желаемым уклоном скатов крыши.

Чем больше уклон, тем больше материала для возведения кровли потребуется. Таким образом, точный расчет стропильной системы вальмовой крыши становится гарантией, не только хорошего внешнего вида и прочности кровли, но и простоты возведения.

Устройство стропильной системы вальмовой крыши

Перед тем, как начать возведение стропильной системы четырехскатной крыши, следует уложить мауэрлат. Именно на него в дальнейшем будет опираться вся стропильная система вальмовой крыши. Процессу укладки мауэрлата предшествует процесс оборудования армированного пояса из железобетонных конструкций. Он поможет усилить несущие способности стен, а так же станет подходящей горизонтальной. Достаточно ровной, поверхностью для дальнейшей укладки мауэрлата.  Если здание строится из кирпича или камня, то по верху стены необходимо выставить опалубку, в которую вставляется каркас из арматуры и заливается бетон.

Следует проследить за тем, что бы при заливке бетона соблюдалась горизонтальность уровня по всему периметру здания.

Когда устанавливается арматурный каркас, к нему необходимо прикрепить оцинкованные металлические шпильки, диаметром не менее  1 см. Длина их должна быть такой, что бы вершины их выступали на 3-5 см из бруса мауэрлата. После того, как бетон станет прочным, верхнюю его часть промазывают битумом и поверх наклеивают рубероид. Это необходимо для того, что бы предохранять древесину мауэрлата от гниения и прочим последствиям от влияния окружающей среды. На этом этапе и становятся нужны выступающие шпильки. На них насаживаются бруски с заранее просверленными отверстиями. Вся конструкция закрепляется гайками.

Брусья для стропил

Как правило, для изготовления мауэрлата каркаса четырехскатной вальмовой крыши, применяется деревянный брус. Сечение его должно составлять 10 на 15 см или 15 на 15 см.

При покупке бруса обращайте внимание на то, что он должен быть хорошо высушен и обработан антикоррозионными веществами.

Следующим этапом становится установка на мауэрлат центральной балки. Она должна располагаться параллельно будущему коньку, к которому крепятся стойки, поддерживающие часть стропильной системы.

Стропильная система вальмовой крыши: составляющие элементы

Каркас вальмовой крыши состоит из следующих элементов:

  • прогон;
  • опорная доска;
  • мауэрлат;
  • обрешетка;
  • затяжки;
  • подкосы;
  • нарожники;
  • стропила рядовые;
  • стропила диагональные;
  • стропила накосные.

Стропильная система полувальмовой крыши состоит из тех же элементов конструкции.

Таким образом, детали крыши образуют стропильную ферму, в основании которой  — несколько треугольников. А, как известно, треугольник – самая жесткая геометрическая фигура. Следовательно, и ферма будет иметь высокие показатели жесткости. Основными несущими элементами конструкции являются стропильные ноги. Их установка производится в соответствии с выбранным углом наклона ската кровли.

Мауэрлат необходим для равномерного распределения массы всей стропильной системы крыши, всех ее элементов, на стены здания. Стропильные ноги нижними торцами опираются на наружные стены здания. Верхние торцы стропильных ног опираются на подконьковый брус, либо на промежуточные прогоны. Промежуточные прогоны и подконьковый брус имеют свое немаловажное предназначение. Они передают нагрузку  на несущие стены, при помощи системы стоек.

В зависимости от типа кровельного материала, выбранного сечения, стропильные ноги располагают на расстоянии до 2м друг от друга. Благодаря стропилам, крыша способна выдерживать любые влияния: вес кровельного покрытия, давление от осадков, нагрузку, создаваемую ветром.

Различают стропила двух видов:

Висячие опираются на две опоры, без промежуточной поддержки. Например, на стены сооружения. Вальмовая стропильная система такой конструкции работает на сжатие и изгиб. Так же конструкция создает распирающее горизонтальное усилие, которое передают стенам. Подобное усилие можно снизить посредством металлической или деревянной затяжки, соединяющей стропильные ноги. Затяжку можно расположить в основании стропил. В данном случае, она будет нести функцию балки перекрытия. Это наиболее популярный вариант при возведении мансардной или чердачной крыши. Так же затяжку можно расположить выше. В таком случае, никаких функций она не будет иметь, кроме закрепляющих.

Чем выше располагаются элементы затяжки, тем мощнее и крепче должны быть балки и системы креплений стропильной системы.

Наслонные стропила

Наслонные стропила, как правило, устанавливаются в тех домах, где имеются столбчатые опоры либо средняя несущая стена.  Торцы наслонных стропил опираются на наружные стены здания. Соответственно, средняя часть стропильной системы опирается либо на несущую внутреннюю стену, либо на опоры. Элементы данной стропильной системы функционируют аналогично балкам – на изгиб. При соответствующей периметру здания — ширине стропильной системы, крыша выйдет более легкой, потребуется гораздо меньше затрат на пиломатериалы. Соответственная, такая система более выгодна с точки зрения экономических затрат.

В процессе монтажа стропильной конструкции, наслонные и висячие фермы вполне можно чередовать. Так, например, в местах, где отсутствуют промежуточные опоры, используется вариант висячих стропил. В тех местах, где промежуточные опоры в наличии, используют наслонный вариант. Наслонные стропила монтируют в том случае, если расстояние между опорами не более 6 метров. Если имеется в наличии дополнительная опора, то ширину перекрытия можно увеличить наслонными стропилами до 12 метров.  Если имеются еще две дополнительные опоры – то до 15 метров.

Для того, что бы соединение было более прочным и надежным, его можно закрепить дополнительными саморезами или болтами, нагелем и скобой. Что бы соединить между собой составные части затяжек, используют зуб, болты и накладки из прочного металла.

Помните, что согласно требованиям СНиП, возведение стропильной системы должно происходить в соответствии с техническими правилами безопасности.

Очень часто конструкция стропильной системы вальмовой крыши состоит из конструктивных элементов, таких как шпренгель, который необходим для усиления прочности накосных стропил. Как правило, элементы стропильной системы выпускаются из дерева, а точнее из хвойных пород. Предварительно их высушивают до такого состояния, пока влажность будет составлять около 15%.

В случае, когда предполагается устанавливать стропильные ноги с большими пролетами, это не только увеличивает их длину, но и придает еще большую прочность. Так же, для того, что бы конструкции стали более защищенными от воздействия окружающей среды, их необходимо покрывать защитными растворами. Такая операция может показаться затратной, однако обработка поспособствует увеличению срока службы стропильной системы.

Последовательность укладки стропил

Устройство стропильной системы четырехскатной вальмовой крыши начинают с установки стоек в вертикальном положении. Их задача поддерживать коньковый брус. Те стойки, которые держат конек, должны крепиться к центральной балке специальной системой укосин. Только после этого можно приступить к креплению диагональных стропил, в качестве которой, чаще всего, используют обрезную доску, сечение которой составляет 5 на 15 см.

Стропильная система вальмовой крыши

Главными элементами в стропильной системе являются диагональные или накосные стропила. Именно на них ложится основная нагрузка от кровли. Поэтому очень важно правильно установить данные элементы кровли, от этого зависит целостность и долголетие всей конструкции.

Есть несколько правил, которые желательно соблюдать, когда возводится стропильная система вальмовой крыши  или стропильная система полувальмовой крыши:

Необходимо, чтобы диагональные стропила были одной длины, ведь именно от этих элементов зависит свес кровли.

Свесы кровли должны делаться на расстоянии 50-60 см. В регионах, где более сильные ветровые нагрузки, длина свеса может достигать 1 метра.

Необходимо внимательно отнестись к стыковке диагональных стропил, центрального стропила со стороны торца здания, а так же конькового бруса.

Конструкция стропильной системы так же влечет установку накосных стропил, после чего, с определенным шагом монтируются обычные рядовые стропила. Расстояние между стропильными ногами рассчитывается с учетом размеров теплоизоляционных плит. Стандартно – расстояние между рядовыми стропилами берется как 60 см. Данные стропила закрепляются к коньковому брусу и мауэрлату при помощи саморезов, а так же способа врубки. Кроме того, необходимо отметить, что стропила можно дополнительно фиксировать постановкой верхних стяжек и ригелей.

Так же  не стоит забывать про шпильки, на которые происходит крепление мауэрлата. Нельзя допустить, что бы рядовые стропила упирались в эти места.  Так как это может принести лишние проблемы с креплением и врубкой. К диагональным стропилам необходимо закреплять по одному нарожнику с каждой из сторон.  Укороченные стропильные ноги связывают мауэрлат и стропила. Они не должны соединяться в одном месте с накосными стропилами.

Монтаж нарожников

Нарожники и рядовые стропила необходимо устанавливать параллельно друг другу, под прямым углом, то есть 90°, относительно конькового бруса.

Для усиления конструкции под стропила следует обязательно монтировать подкос и врезать стойки в балки перекрытия.

В случае если нижние стропила рассчитываются на сжатие, то скаты выходят более крутыми. В таком случае основная нагрузка будет происходить от верхних скатов и ветра.

Следует дополнительно закреплять стропила анкерными соединениями, во избежание срыва крыши ветром.

За счет стоек возможно снизить нагрузку на балки перекрытия. Стойки следует устанавливать в местах, где пересекаются стропильные ноги и подкосы. При этом нижние части стоек должны упираться в балку перекрытия над внешней стеной.

Устойчивость крыше можно придать за счет, так называемых, схваток, которыми скрепляют наслонные вальмовые стропила на нижних частях скатов. По низу затяжек стропильной системы устраивают опорные брусья.

Усиление стропильной системы

В том случае, когда уклон вальмовой крыши не слишком большой (что влечет снеговые нагрузки), необходимо провести усиление стропильной системы. Для этого необходимы шпренгельные фермы и сами шпренгели.

Что же такое шпренгель? Это брус, который следует укладывать на две стороны так, что бы они сходились углом. На данный брус необходимо установить вертикальные стойки, которые будут поддерживать диагональное стропило. Это можно проводить не только в верхней части, но и в нижней части накосного стропила.

В случае если необходимо усилить верхнюю часть, то следует использовать шпренгельную ферму. В таком случае вертикальная стойка усиливается за счет пары подкосов. На этом этапе основная работа по устройству стропильной системы – заканчивается.

Обрешетка

Завершающим этапом становится монтаж обрешетки, которую принято выполнять из брусков. Сечение брусков составляет 5 на 5 см, или из доски, толщина которых 20 – 25 см.  Обрешетка имеет несколько видов: сплошная или с зазорами. Шаг обрешетки следует выбирать  по размеру и виду кровельного материала.

Таким образом, стропильную систему вальмовой крыши собирают в несколько этапов: сбивается каркас в виде буквы «П», после на него укладываются прогоны, стропила. Далее производится усиление конструкции.

Стропильная система вальмовой крыши – устройство и расчет + Видео

Загородные участки не отличаются большими размерами. Поэтому многие строят дома малой площади и увеличивают жилое пространство за счет создания на чердаке дополнительных жилых помещений. Это возможно, если правильно выполнить устройство стропильной системы вальмовой крыши.

Что представляет собой вальмовая кровля?

Такая кровля выполняется в виде четырех скатов. Два из них – это классические боковые в виде трапеции, и еще два треугольные на торцах крыши. В отличие от шатровой крыши, где все четыре ската сходятся в одной точке, у вальмовой имеется две вершины, соединенные между собой коньком.

Вальмовая крыша с четырьмя скатами

Именно боковые треугольные фронтоны, которые выполняются с уклоном, и называются вальмами. Двухскатная крыша также имеет треугольные торцевые фронтоны, но располагаются они строго вертикально, у вальмовой крыши эти скаты наклонены, что является отличительным признаком этого вида крыш.

Двускатная вальмовая крыша

Вальмовой крыша называется в том случае, если торцевые скаты, начинаясь от конька, доходят до наружной стены, то есть, до карниза. Но встречаются варианты, когда скат прерывается и в одном месте переходит в вертикальную плоскость. Тогда подобная крыша называется полувальмовой или голландской.

Узлы и элементы вальмовой кровли

По способу монтажа и использованию различного материала такие кровли можно отнести к разряду сложных конструкций. В целом конструкция вальмовой крыши состоит из мауэрлата, конькового бруса, стропил – угловых, коротких и промежуточных.

Мауэрлат – это деревянный брус, монтируемый по всему периметру дома на самом верху стен. Он служит для правильной передачи и распределения нагрузок, оказываемых ветром, снеговым покровом, весом кровли и самой стропильной системы на несущие стены здания. Этот элемент является связующей верхней обвязкой для стен, выполненных из штучных материалов – кирпича, бетонных блоков.

Мауэрлат вальмовой крыши

Для стен из бревна или бруса мауэрлат не устраивается. Его роль выполняют верхние венцы сруба.

Коньковый брус является тем главным элементом стропильной системы, который соединяет все скаты крыши в единую конструкцию. Он должен быть одинакового сечения со стропильными ногами. В противном случае в дальнейшем может возникнуть перекос всей стропильной конструкции и крыши в целом.

Угловые стропила, называемые по-другому накосными либо диагональными стропилами – базовые силовые детали, соединяющие углы коробки здания с коньковым брусом. Для их изготовления потребуется доска, равная по толщине коньковому брусу. Одним концом она крепится к коньку, вторым опирается на мауэрлат. В зависимости от проекта крыши используется различное количество таких стропил, но не менее четырех.

Угловые стропила вальмовой кровли

Короткие стропила могут быть различными по длине, но при сборке конструкции крыши они все выводятся под одним углом и располагаются параллельно промежуточным стропилам. Когда производится необходимый расчет их количества, прежде всего, учитывают площадь всей крыши. Одним концом короткие стропильные ноги соединяются с угловым стропилом, а другим опираются на наружную стену здания.

Центральные стропила устанавливаются верхним концом на коньковый брус, нижним опираются на несущие стены дома. Как правило, их расчет такой: три с одной стороны крыши и столько же с другой, но при конструировании стропильных систем для домов большой площади допускается увеличение их количества.

Центральные стропила вальмовой кровли

Промежуточные стропила – это элементы, одной стороной монтируемые на коньке, а второй опирающиеся на мауэрлат. На вальмовых скатах их обычно не используют, поскольку вся площадь закрывается короткими стропилами. Расчет сечения и количества промежуточных элементов производится исходя из несущей способности стропильной конструкции и вида кровельного материала.

При больших размерах здания потребуется установка дополнительных укрепляющих элементов в виде подкосов и вертикальных стоек, поддерживающих коньковый брус, и шпренгельных конструкций, чтобы исключить провисание диагональных стропил.

Виды вальмовых крыш

Стропильные системы в этих видах крыш выполняются в различных вариантах. Например, если вальмовый скат не доходит до конька, вследствие чего наверху образуется вертикальный маленький фронтон треугольной формы, то такая крыша носит название – голландская.

Голландская вальмовая крыша

Также выделяются шатровые кровли. У них все четыре ската одинаковой формы, а боковых фронтонов в таких конструкциях попросту нет. Вальмы в этом варианте представляют собой треугольные поверхности, уклон которых выполнен под одним углом с другими скатами. Как правило, используются такие системы для строений, имеющих в проекции площадь в форме квадрата. В группе вальмовых крыш есть полувальмовые мансардные кровли, четырехскатные, щипцовые, многощипцовые и двухскатные.

Шатровая кровля

Кроме этого, существуют ломаные кровли, состоящие из скатов различных размеров, угол наклона у которых разный. Подобные конструкции весьма сложны в устройстве, также сложно произвести и их расчет. Поэтому встречаются они нечасто, но нужно заметить, что они имеют очень привлекательный вид. Оценить эффектность крыш с ломаной конструкцией стропильной системы вы можете на видео, где также рассказывается об особенностях их сооружения.

Расчет вальмовых конструкций – угол наклона

Устройство вальмовых стропильных систем начинается с разработки их проекта. Правильный и грамотный проект позволит собрать крышу в короткие сроки. Оптимальный выбор угла наклона скатов определяется в зависимости от климатических условий:

  • В регионе, где преобладает ветреная погода, угол наклона должен быть меньше, это позволит снизить нагрузку от ветра на крышу.
  • При более снежных зимах угол наклона скатов, наоборот, увеличивают, чтобы лед и снег не скапливались на крыше.

Проект вальмовой стропильной системы

При выборе угла наклона стропил, соответственно, проводится и расчет необходимого количества материала. И если для обрешетки практически во всех случаях расчет производится исходя из общей площади кровли, то количество и сечение угловых и коротких стропил рассчитываются отдельно, в зависимости от выбранного типа крыши.

Кроме климатических особенностей региона, при выборе угла наклона учитывается тип кровельного материала:

  • Если используется наборный материал, например, шифер или металочерепица, то чтобы не увеличивать нагрузку на стропила, угол лучше сделать не менее 22°.
  • При использовании рулонных покрытий учитывается количество слоев. Чем их больше, тем меньше можно сделать наклон скатов.
  • Устройство большего угла наклона скатов позволяет использование кровельного материала – профнастила, но в расчет при этом берется высота профиля. Угол наклона при этом может варьироваться в диапазоне от 20 до 45 градусов.

Выбор угла наклона кровли по материалу

Правильный расчет угла наклона крыши начинается с определения торцевой оси здания на верхней обвязке. После этого необходимо отметить середину конькового бруса, в этой точке будет располагаться центральная стропильная нога. Затем необходимо определить место расположения следующего промежуточного стропила, для чего отмеряется расстояние, соответствующее расчету распределения промежуточных стропильных ног. В большинстве случаев оно не превышает 70–90 см.

Длина стропил определяется так, чтобы их нижний конец выступал над наружной стеной на 40–50 см, а верхний упирался в коньковый брус.

Аналогичный расчет проводится на всех четырех сторонах крыши для вычисления расположения промежуточных стропильных ног на коньковом брусе. Пример их правильного расположения показан на фото.

Сборка стропильной системы

При проектировании вальмовых крыш можно использовать два вида стропил – висячие и наслонные. Висячие опираются только на стены здания, передавая все распорные нагрузки мауэрлату. Если предполагается устройство мансарды, то дополнительно потребуется установка стяжек из металла или дерева, которые укладываются на несущие стены здания и впоследствии служат основанием для устройства перекрытия. На фото видно, как устраиваются мансардные вальмовые крыши с висячей стропильной системой.

Мансардная вальмовая крыша с висячей стропильной системой

Наслонные стропила применяются, если для них есть опора в виде колонн или внутренних несущих стен. При конструировании системы допускается чередование двух типов стропил. Там, где внутренние стены исполняют роль опор, крепятся наслонные, а в других местах висячие.

Крепление стропил в основном осуществляется путем устройства запилов (седел). Но их глубина не может превышать четвертой части ширины стропильной доски. Для того, чтобы запил был одинаковым на всех ногах, необходимо сделать шаблон. Кроме этого, элементы стропильной системы крепятся с применением металлических уголков, саморезов, гвоздей. Крепление также может производиться скобами, болтами и шпильками.

Крепление элементов стропильной системы вальмовой крыши

При монтаже мауэрлата не забудьте проложить слой гидроизоляции по верху стен. Если стены выложены из кирпича, то в последних рядах кладки устанавливаются закладные детали для дальнейшего крепления мауэрлата. Подобные крепления могут быть изготовлены в виде вертикальных шпилек или болтов, устанавливаемых с шагом не больше полутора метров.

Вальмовые кровли – это сложные конструкции, но это нисколько не снижает их популярности. Несмотря на сложность возведения, они дают возможность устроить дополнительное жилое помещения в чердачном пространстве, а если провести качественное утепление мансарды, то можно эксплуатировать ее и в зимнее время.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Монтаж стропильной системы вальмовой крыши

Вальмовая крыша — один из видов четырехскатной крыши, который пользуется большой популярностью среди застройщиков частных домов вне зависимости от площади. Спросом вальмовая крыша имеет даже во время постройки бань и беседок.

Этот вид крыши легко узнаваем благодаря своей геометрии, которой она обязана стропильной системе.

Главная сложность, с которой сталкиваются специалисты во время монтажа вальмовой крыши, это трудоемкость выполнения работ. Конструкция состоит из множества составных элементов и креплений. Для качественной установки стропильной системы вальмовой крыши требуется достаточное количество теоретических знаний и большой опыт, которыми обладают специалисты компании Великий Домъ!

 

Какими положительными и отрицательными сторонами обладает стропильная система вальмовой крыши?

Заказать бесплатную консультацию!

К достоинствам стропильной системы вальмовой крыши относятся следующие моменты:

  • Нагрузка от ветра, которой подвергается этот вид четырехскатной крыши, значительно меньше, чем действует на крышу с двумя скатами. Все стороны вальмовой крыши располагаются под углом, благодаря чему достигается необходимая обтекаемость.

  • Повышенная жесткость конструкции, что влечет за собой долговечность кровли.

  • Монтаж такой четырехскатной крыши предусматривает возможность устройства более выступающих за границы постройки свесов. Это обеспечивает дополнительные защитные функции стенам здания.

  • Приятный внешний вид крыши.

Отрицательные стороны стропильной системы вальмовой крыши следующие:

  • Трудности во время расчетов, проекта и установки. Это нельзя считать “минусом”, если за монтаж крыши берутся настоящие профессионалы своего дела.

  • Стоимость монтажа вальмовой крыши зависит от используемых материалов, площади и связана со сложностью работ.

  • Полезная площадь чердака уменьшается из-за установки стропил вальмовой крыши, особенно там, где устанавливаются диагональные опоры.

  • Значительный минус для желающих иметь мансардный этаж: к сожалению, монтаж мансарды при вальмовой конструкции невозможен.

Незначительные недостатки не лишают вальмовую крышу популярности среди застройщиков частных домов.

 

Какие существуют виды вальмовых крыш?

Вальмовые крыши имеют несколько видов конструкций:

  • Классическая крыша, отдельные части которой обладают треугольной и трапециевидной формой.

  • Шатровая крыша не имеет опорную балку, а все её диагональные ребра сходятся в единую точку.

  • Полувальмовая крыша, имеющая вертикальные фронтоны, применяющиеся для установки окон.

  • Ломаная вальмовая крыша. Её скаты располагаются под разными углами и обладают разной площадью.

Высококвалифицированные мастера компании Великий Домъ выполняют качественный монтаж всех видов вальмовых крыш, подробную консультацию и расчеты!

 

 

 

Устройство вальмовой крыши

Правильная конструкция крыши играет значительную роль для здания в целом. Она защищает конструкцию от воздействия атмосферных осадков, ветра и создаёт в доме микроклимат пригодный для жизни. Значение имеет также внешний вид кровли. Особой популярностью пользуется вальмовая крыша, в ней сочетаются лучшие характеристики конструкции и эстетичный внешний вид. Конструкция вальмовой крыши имеет высокий уровень прочности и долговечности, она позволяет создать удобную мансардную комнату в чердачном помещении.

Форма крыши имеет обтекаемые линии, благодаря чему она проще переносит сильные ветровые нагрузки, чем другие конструкции. Конёк крыши не подвергается порывам ветра. Эти особенности следует учесть, если вы проживаете в регионах, где сильные продолжительные ветра не редкость.

Конструкция вальмовой крыши имеет характерную особенность – она имеет 4 ската, по одному на каждую из сторон дома. Соответственно устройство такой кровли предусматривает две вершины вместо одной. Вертикальные фронтоны (скаты) имеют форму треугольника, именно их называют вальмами. Боковые скаты крыши имеют форму трапеций.

Монтаж вальмовой крыши – достаточно трудоёмкий процесс, но результат того стоит, ведь в итоге получится стильная, прочная и долговечная кровля, которая украсит любой дом. Самым важным моментом в устройстве вальмовой крыши является правильный расчёт соотношения вальмовых и боковых фронтонов, от этого зависит надёжность всей конструкции. Также важно подобрать качественную древесину для стропил. Для этой цели лучше всего подойдут сосна или лиственница. Материал должен быть хорошо просушен, пропитан антисептиком и иметь минимум дефектов.

Виды вальмовых крыш

Вальмовые крыши имеют несколько разновидностей:

  1. Если торцевые фронтоны не доходят до карниза, а обрываются – такой тип крыши называют «голландским» или полувальмовым. Такой вариант целесообразен для небольших коттеджей со стропильной системой крыши с затяжками.
  2. «Датский» тип кровли считается более сложным вариантом, чем классический вальмовый тип. Зато он смотрится очень оригинально и эффектно.
  3. Шатровый тип подразумевает, что все фронтоны будут иметь одинаковую форму. Лучше такой вариант будет смотреться на квадратном доме.

Изредка встречаются различные варианты ломаных крыш, с тремя и более фронтонами, они не слишком популярны, однако, смотрятся весьма оригинально.

Как рассчитать угол наклона вальмовой крыши

Угол наклона крыши делают в зависимости от региона проживания. Если часто дуют сильные ветра, то целесообразно наклон делать минимальным, что поможет предотвратить излишние ветровые нагрузки на конструкцию. Если в регионе преобладают обильные снегопады, то угол наклона должен иметь максимальные значения для того, чтобы снег как можно быстрее сходил с кровли. В местах, где обычно стоит сухая и жаркая погода, целесообразно наклон крыши делать не более 5°, чтобы площадь нагрева крыши была минимальной. Материал, которым планируется покрывать крышу, также существенно влияет на угол наклона кровли:

  • крыша из поштучных материалов (черепица, шифер) требует наклона в 20-22°;
  • если кровлю кроют рулонными стройматериалами, то для каждого слоя предусматривают своё значение угла: при 2-ух слоях – 10-15°, при 3-ёх – 2-5°;
  • для кровли из профнастила целесообразно устройство угла наклона от 12°;
  • мягкая черепица требует угла от 10°, металлочерепица – от 14°;
  • при покрытии крыши ондулином наклон должен быть не менее 6°;
  • мембранному типу крыши подходит любое значение угла наклона.

Важно! Рассчитывая количество материалов при устройстве кровли, учитывайте, что увеличение наклона пропорционально увеличению площади и соответственно расходу стройматериалов.

Как устанавливают мауэрлат

Мауэрлат — основание, на которое устанавливают крышу. Он необходим для того, чтобы равномерно распределить вес кровли на стены сооружения. Мауэрлат делают из большого бруса твёрдой древесины, например, из сосны. Размер его обычно 150×150, но бывает и больше. В углах мауэрлат соединяют между собой. Для устройства мауэрлата в верхней кирпичной кладке стены устанавливают опалубку из досок, бетонируют её. В бетон вставляют металлические шпили для надёжного закрепления мауэралата. Затем создаётся гидроизоляционный слой в виде слоя мастики или рубероида между бетонным основанием и мауэрлатом. Брус обязательно обрабатывают специальным антисептическим препаратом, антипиреном и влагозащитным лаком. В мауэрлате делают отверстия для насаживания на металлические штыри, затем насаживают брус на них и закрепляют анкерными болтами.

Важно! Каждое отверстие уменьшает прочность мауэрлата, поэтому следует избегать установки большого количества штырей.

Конструкция стропильной системы

В процессе устройства вальмовой крыши следует обратить особое внимание на конструкцию стропильной системы. Она должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать на себе кровельное покрытие.

Для грамотного монтажа всех стропил, необходимо произвести точную разметку мест, где будут их фиксировать. Разметка делается посредством установки двух ключевых точек, одну из которых располагают на мауэрлате (нижней балке конструкции), а другую – на середине бруса конька. На них будет располагаться центральное стропило.

Чтобы избежать неточностей в измерениях, подготовьте фанерную рейку и нанесите на неё все разметочные значения. Оптимальная ширина для неё составляет 5 см. Угол наклона каркаса можно рассчитать по теореме Пифагора, если представить, что центральные промежуточные стропила, боковые грани вальмовых фронтонов и стена дома являются сторонами равнобедренного треугольника. Затем нужно замерить центральные стропила. На верхнюю обвязку торца накладывают рейку – получается горизонтальная проекция промежуточных стропил, выступ стенки для среза опорного элемента и кровельный свес. Если предполагается укладка 3-ёх стропил, то расчёт устройства 2-ух других не составит труда: с двух сторон от центрального стропила следует отмерить половину расстояния до бруса конька, и положить стропила на заранее помеченные точки параллельно центральному. Если проект каркаса предусматривает более 3-ех стропил, то размещают их равномерно на одинаковом расстоянии друг от друга. Его легко рассчитать, если длину конькового бруса разделить на количество дополнительных стропил + 1 центральное стропило. Полученное значение и будет расстоянием, которое должно быть между стропилами.

Необходимую длину стропил определяют несколькими методами, один из них — это установка их на помеченные точки, а затем спиливание лишних участков. Второй способ расчёта параметров стропил состоит в установке проекции высоты пролётов коньков и проекций стропил на плоскость мауэрлата. Затем рассчитывают длины методом теоремы Пифагора. Таким образом,измерение досок, и обрезание лишних частей делается на земле, а не на крыше.

Самый простой способ узнать размеры каркаса — это взять специальный строительный справочник и в зависимости от габаритов сооружения, длины конькового бруса, найти соответствующие параметры стропил.

В процессе строительства каркаса обязательно учитывается наклон кровли. Чтобы установить расстояния, на которых должны располагаться стропила, выбирают одно из них, которое будет точкой отсчёта. Точка будет располагаться на мауэрлате. Расстояние между углом сооружения и данной точкой будет длиной стропила. Последующие стропила укладываются через одинаковые промежутки верхними краями на диагональном стропиле, а нижними — на мауэрлате. Вальмовые стропила ставятся встык с угловыми, которые образуют боковые фронтоны.

Следует учитывать, что размеры каркаса кровли должны правильно соотноситься с габаритами самого дома.

Грамотное и правильное выполнение расчётов позволит сконструировать гармоничную и красивую вальмовую крышу. Такая кровля представлена совокупностью ломаных линий, поэтому трудно правильно сориентироваться в количестве материала для кровли. Зачастую под такими крышами делают жилую мансарду, это потребует дополнительных затрат на тепло- и влагоизоляцию.

Покрытие кровли и устройство свеса

Для покрытия вальмовых крыш обычно применяют мягкие кровельные материалы, так как они легче принимают форму неровной поверхности. Под них следует сделать сплошную обрешётку из влагостойкой фанеры. Затем фиксируют на неё кровельный материал с нахлестом в 10-15см для предотвращения попадания внутрь атмосферных осадков.

Важно! Чем круче скат крыши, тем больший нахлест нужно сделать.

Свес представляет собой конструкцию крыши, которая выходит за границы здания. Они предназначены для защиты стен от попадания на них атмосферных осадков. Иногда свесы выполняют также декоративную функцию и украшают здание.

Как и сама кровля, свесы держатся на каркасе. Для их устройства стропила должны быть длиннее самой кровли и выступать за фронтон дома. Чаще всего длина, на которую выступают свесы, составляет до 60 см, но бывает, их делают длиной 100см. В защите от влаги нуждаются не только стены и фундамент здания, но и фронтальные части кровли. Скатные и фронтальные свесы отличаются по конструкции, но их подшивка требуется в любом случае.

Свес всегда должен быть продолжением ската или фронтона кровли, но выглядеть может по-всякому. Их конструкция зависит от климатических условий и задуманного проекта крыши. Существует 4 вида свесов, которые подходят для вальмовой крыши:

  • неподшитые;
  • подшитые;
  • коробчатые;
  • укороченные.

Неподшитые свесы представляют собой вид, когда стропильные ноги выступают за стены здания, но пространство между ним и стеной никак не оформлено обшивкой. Этот вариант используется с целью экономии времени и средств, однако, крыша имеет незаконченный вид. Подшитые свесы оформлены специальной карнизной доской или декоративной обшивкой. Карнизную доску, выполненную из древесины, следует заранее обработать антисептиками и влагостойкими пропитками и с интервалом в несколько лет подкрашивать лаком либо эмалью.

Фронтонные свесы могут как выступать за фронтон дома, так и быть с ним в одной плоскости. Но в любом случае их необходимо обшивать, что влечёт за собой дополнительные затраты.

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

Введение

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

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

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

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

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

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

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

Крыши жилых домов могут быть построены с использованием различных форм и уклонов.Многие включают слуховые окна или другие дефекты для покрытия домов неправильной формы. Из различных форм крыш, возможных 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) производительность (Хендерсон и др., 2013; Копп и др., 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, в то время как двускатные крыши соединяются со стеновым каркасом только по двум противоположным стенам.Считается, что в сочетании с улучшенным распределением нагрузки в стропильных шатровых крышах эти факторы делают шатровые крыши значительно более устойчивыми к повреждениям в результате обычных видов разрушения кровли. Это также подтверждается анализом хрупкости (Kopp et al., 2016; Gavanski and Kopp, 2017).

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

Анализ повреждений

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

Торнадо в Мур, штат Оклахома, 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 определить множество стадий развития повреждений. Обследование, проведенное после этого события, дало информацию для последующих исследований, включая определение новых методов для улучшенных обследований повреждений, анализа хрупкости компонентов дома и разработки улучшенных лабораторных моделей торнадо (Graettinger et al., 2014). Это также привело к изменениям в строительном кодексе Мура, штат Оклахома, таким образом, что к домам с деревянным каркасом были предъявлены новые предписывающие требования для смягчения ущерба до DOD-6 (Ramseyer et al., 2014).

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

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

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

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

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

При осмотре повреждений, показанных на Рисунке 3, и аналогичных повреждений на 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 определяться в некоторых шатровых крышах при скорости ветра EF2, а не разрушениями RTWC или потерей обшивки.Также отмечается, что конструкция крыши может иметь значение. Наблюдаемые отказы рамных рамок особенно подсказывают, что характеристики крыш с рамными каркасами следует отличать от характеристик стропильных конструкций при анализе и проектировании, а также в настоящем исследовании.

Статистический анализ возникновения отказов

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

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

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

Результаты статистического анализа показаны в Таблице 2. Как показано, в Районе 1 56% домов с соответствующими повреждениями вышли из строя из-за частичного разрушения каркаса, в то время как 35% показали признаки отказа RTWC.На Рисунке 5 показан пример крутых вальмовых крыш, видимых повсюду в этом районе, с аэрофотоснимком, показывающим, как повреждение повлияло на 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, были рамно-рамочной конструкции.

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 могут рассматриваться как серьезные отказы кровли, т. е. подпадающие 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, в то время как 8% пострадали от разрушения RTWC и обрушения стен. Это приводит к 18% случаев обрушения стен в регионе. Взаимосвязь между режимами разрушения стен и кровли требует дальнейшего изучения для определения причинных эффектов каждого режима разрушения крыши.

Сдвиг в возникновении определенных видов отказов между двумя регионами может быть результатом нескольких факторов; однако следует отметить, что многие дома в Районе 2, по всей видимости, были 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 иметь 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

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

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

Анализ спроса и мощности секций стропильной и каркасной крыши

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

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

Конструкции вальмовых крыш, используемые в анализе

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

Типовой проект включает в себя как крыши с рамой, так и фермы, хотя сами фермы должны быть спроектированы и поставляться с инструкциями по уходу, обращению и установке. Фермы, соединенные металлическими пластинами (MPC), спроектированы на основе распределения вторичной нагрузки компаниями, специализирующимися на их производстве. 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.

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

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

Для крыши с решетчатым каркасом, Раздел 9.23 NBCC (Канадская комиссия по строительным и противопожарным нормам, 2010) используется для определения соответствующих требований к размещению 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 двумерное поперечное сечение крыши для анализа, как это было сделано в случае ферменной крыши.Вместо этого настоящий анализ крыши с прямоугольной рамой упрощается путем 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 противостоять самым сильным опорным реакциям. Грани крыши идентичны, поэтому выбранный домкрат-стропила, показанный на Рисунке 9, представляет собой четыре разных домкрата внутри крыши.

Рисунок 8 . Вид сверху спроектированной рамной вальмовой крыши.

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

Численное моделирование шатровых 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. Этот подход с использованием конвертов был сочтен подходящим для настоящих целей, потому что, сравнивая емкость каждого элемента с его наихудшим сценарием нагрузки, все уязвимые элементы могут быть идентифицированы без траты вычислительных или экспериментальных ресурсов на получение достаточных данных, чтобы сделать 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 корпуса фермы результаты усилий стержня и шарниров извлекаются из обеих моделей и обрабатываются для получения максимальных значений нагрузки на элементы фермы. Максимальный спрос на стропильную балку также получают от двух моделей; один с шарнирными опорами, а другой — с жесткими опорами. В случае каркасной конструкции расчет отдельного стропила можно легко выполнить с помощью ручных расчетов. Тем не менее, SAP2000 используется для того, чтобы выбранные стропила можно было смоделировать с закрепленным и жестким шарниром на опорах, и чтобы можно было получить результаты максимального усилия в обоих случаях, аналогично методу, используемому в анализе фермы.

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

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

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

Расчет емкости

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

Совместные расчеты несущей способности включают определение несущей способности стального листа, деревянного элемента и взаимодействия между ними в соответствующих направлениях (Институт решетчатых ферм, 2007 г .; Институт решетных ферм Канады, 2014 г.). В случае стержневой рамы возможности соединения двух опор с помощью гвоздей оцениваются на основе расчетных значений без учета факторов и уравнений из Справочника по дизайну древесины Канады (Канадский совет по древесине / Канадская ассоциация стандартов, 2010).В зависимости от направления нагрузки, необходимые расчеты опорной способности включают в себя сопротивление выдергиванию гвоздя и поперечное сопротивление.

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

Результаты спроса и мощности

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

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

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

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

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

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

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

Ограничения

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

Дополнительная работа должна также оценить возможные вариации, существующие в компонентах спроса и мощности текущих результатов.На уровне элементов существует множество параметров, которые могут привести к значительному изменению поведения конструкции крыши. Эти параметры связаны с конфигурациями соединений и допусками, изменчивостью свойств древесных материалов и различиями в крепежных изделиях, предоставляемых разными производителями. В более 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 возможна потеря элементов или поверхностей вальмовой крыши с рамной рамой; тем не менее, прогрессирование разрушения больших секций крыши точно не определено.При повторном просмотре данных обследования повреждений и отчета о торнадо в Мур, штат Оклахома (Graettinger et al., 2014), был отмечен дополнительный вид отказа, связанный с корпусом ручки-рамы. Этот режим может указывать на неправильную конструкцию наружного каркаса крыши или на потенциальное влияние каскадных отказов, вызванных разделением нагрузки в конструкциях с рамой на стержнях.

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

Рисунок 11 . Примеры частичного обрыва каркаса, вальмовой крыши с 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 равно 0,2. При более внимательном рассмотрении фотографий можно предположить, что на концах неповрежденных балок были прибиты соединения; однако похоже, что гвоздей было не больше нескольких. Принимая во внимание, что эти дома не были спроектированы по тем же правилам, что и гипотетическая крыша в настоящем исследовании, необходимо изучить региональные нормативные требования к проектированию в США, чтобы определить, предназначены ли эти соединения для включения большего количества гвоздей.

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

Заключение

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

Разработан метод численного моделирования и анализа для дальнейшего исследования поведения обычных компонентов каркаса вальмовой крыши.И фермы, и каркасные конструкции оцениваются для проведения сравнительного исследования двух методов строительства. Результаты двумерного D / C-анализа для случаев стропильных и рамных рам были использованы для понимания вероятных мест уязвимости в конструкции каркаса и проверки гипотезы обрушения крыши, происходящего внутри конструкции каркаса. Упрощенный метод моделирования «нагрузка-огибающая» и анализ D / C показали возможность определения уязвимых мест в секциях крыши с фермами и рамой 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 равномерного подъемного давления, крыши с более крутыми уклонами, вероятно, будут испытывать дисбаланс ветровых нагрузок на наветренной и подветренной сторонах.Влияние изменения уклона крыши, формы плана и направления ветровой нагрузки будет изучено дополнительно, в дополнение к изменениям прочности и жесткости материала на более поздних этапах этого исследования.

• 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 требуются для отказа RTWC, как показывает текущий анализ D / C. Этот режим отказа требует дальнейшего изучения, и дополнительная статистика его возникновения будет включена в будущую работу.

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

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

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

Авторские взносы

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

Заявление о конфликте интересов

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

Благодарности

Эта работа финансировалась Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям в рамках программы совместных исследований и разработок в сотрудничестве с Chaucer Syndicates Ltd. и Институтом сокращения катастрофических потерь (ICLR). Выражаем признательность за постоянную поддержку со стороны г-на Геро Мишеля (Чосер) и г-на Поля Ковача (ICLR). Авторы также признательны доктору Д. Дэвиду Преватту (Университет Флориды) и Дэвиду Руче (Университет Оберна) за предоставление данных обследования ущерба, ценные предложения и соответствующую литературу, а также Национальному научному фонду (NSF) за оказание 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). Реагирование прибитых гвоздями соединений крыши к стене на экстремальные ветровые нагрузки при полномасштабной шатровой крыше с деревянным каркасом. Eng. Struct. 56, 1474–1483. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2013.07.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

Мичем, Д.(1992). Повышенная эффективность вальмовых крыш при сильном ветре — пример из практики. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 43, 1717–1726. DOI: 10.1016 / 0167-6105 (92)-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). Выполнение соединений «палец-гвоздь» 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., 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 каркасных крыш жилых домов в Соединенных Штатах. J. Struct. Англ. 142. DOI: 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0001353

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

Проверка оборудования для обеспечения безопасности крыши для специалистов по страхованию

Веб-сайт AdjusterZone состоит из различных веб-страниц, которыми управляет AdjusterZone.Веб-сайт AdjusterZone предлагается вам при условии вашего согласия без изменения положений, условий и уведомлений, содержащихся в данном документе. Использование вами веб-сайта AdjusterZone означает ваше согласие со всеми такими условиями и уведомлениями. Если вы загружаете какое-либо приложение или программное обеспечение AdjusterZone из Apple App Store или других сайтов загрузки, вы соглашаетесь с тем, что положения и условия с этого сайта будут применяться и включены в настоящее описание посредством ссылки.

AdjusterZone оставляет за собой право изменять условия и уведомления, в соответствии с которыми предлагается веб-сайт AdjusterZone, включая, помимо прочего, сборы, связанные с использованием веб-сайта AdjusterZone.

Веб-сайт AdjusterZone может содержать ссылки на другие веб-сайты («Связанные сайты»). Связанные сайты не находятся под контролем AdjusterZone, и AdjusterZone не несет ответственности за содержимое любого Связанного сайта, включая, помимо прочего, любую ссылку, содержащуюся на Связанном сайте, или любые изменения или обновления Связанного сайта. AdjusterZone не несет ответственности за веб-трансляцию или любую другую форму передачи данных, полученную с любого Связанного сайта. AdjusterZone предоставляет вам эти ссылки только для удобства, и включение любой ссылки не означает одобрения сайта AdjusterZone или какой-либо связи с его операторами.

В качестве условия использования вами веб-сайта AdjusterZone вы гарантируете AdjusterZone, что вы не будете использовать веб-сайт AdjusterZone для любых целей, которые являются незаконными или запрещенными настоящими условиями и уведомлениями. Вы не можете использовать веб-сайт AdjusterZone каким-либо образом, который может повредить, отключить, перегрузить или нанести ущерб веб-сайту AdjusterZone или помешать любому другому лицу использовать и пользоваться веб-сайтом AdjusterZone. Вы не можете получать или пытаться получить какие-либо материалы или информацию любыми способами, которые не были намеренно предоставлены или предусмотрены через веб-сайты AdjusterZone.

Информация, программное обеспечение, продукты и услуги, включенные или доступные через веб-сайт AdjusterZone, могут содержать неточности или типографские ошибки. Информация в этом документе периодически изменяется. AdjusterZone и / или его поставщики могут вносить улучшения и / или изменения на веб-сайт AdjusterZone в любое время. На рекомендации, полученные через веб-сайт AdjusterZone, не следует полагаться при принятии личных, медицинских, юридических или финансовых решений, и вам следует проконсультироваться с соответствующим специалистом для получения конкретных рекомендаций, адаптированных к вашей ситуации.
AdjusterZone и / или его поставщики не делают никаких заявлений относительно пригодности, надежности, доступности, своевременности и точности информации, программного обеспечения, продуктов, услуг и связанной графики, содержащихся на веб-сайте AdjusterZone, для каких-либо целей. В максимальной степени, разрешенной применимым законодательством, вся такая информация, программное обеспечение, продукты, услуги и связанная графика предоставляются «как есть» без каких-либо гарантий или условий. AdjusterZone и / или его поставщики настоящим отказываются от всех гарантий и условий в отношении этой информации, программного обеспечения, продуктов, услуг и связанной графики, включая все подразумеваемые гарантии или условия товарной пригодности, пригодности для определенной цели, права собственности и ненарушения прав.В максимальной степени, разрешенной применимым законодательством, AdjusterZone и / или его поставщики ни в коем случае не несут ответственности за любые прямые, косвенные, штрафные, случайные, особые, косвенные убытки или любые убытки, включая, помимо прочего, убытки за потерю возможности использования, данные или прибыль, возникающие в результате или каким-либо образом связанные с использованием или производительностью веб-сайта AdjusterZone, с задержкой или невозможностью использования веб-сайта AdjusterZone или связанных услуг, предоставления или отказа в предоставлении услуг или любой информации, программное обеспечение, продукты, услуги и связанная графика, полученные через веб-сайт ridge top или иным образом возникшие в результате использования веб-сайта AdjusterZone, будь то на основании контракта, деликта, небрежности, строгой ответственности или иным образом, даже если AdjusterZone или любой из ее поставщиков были уведомлены о возможности повреждений.Поскольку в некоторых штатах / юрисдикциях не допускается исключение или ограничение ответственности за косвенный или случайный ущерб, указанное выше ограничение может не применяться к вам. Если вы недовольны какой-либо частью веб-сайта AdjusterZone или любыми из этих условий использования, вашим единственным и исключительным средством правовой защиты является прекращение использования веб-сайта AdjusterZone.

AdjusterZone оставляет за собой право по собственному усмотрению прекратить ваш доступ к веб-сайту AdjusterZone и связанным услугам или любой их части в любое время без предварительного уведомления.В максимальной степени, разрешенной законом, это соглашение регулируется законами штата Техас, США, и вы тем самым соглашаетесь с исключительной юрисдикцией и местом проведения судов в округе Харрис, штат Техас, США, по всем спорам, возникающим из или в связи с использование веб-сайта AdjusterZone. Использование веб-сайта AdjusterZone запрещено в любой юрисдикции, в которой не применяются все положения настоящих условий, включая, помимо прочего, этот параграф. Вы соглашаетесь с тем, что между вами и AdjusterZone не существует совместных предприятий, партнерских отношений, трудовых или агентских отношений в результате этого соглашения или использования веб-сайта AdjusterZone.Выполнение этого соглашения с помощью AdjusterZone регулируется действующими законами и юридическим процессом, и ничто, содержащееся в этом соглашении, не умаляет права AdjusterZone выполнять правительственные, судебные и правоохранительные запросы или требования, касающиеся использования вами веб-сайта AdjusterZone или информации, предоставленной для или собраны AdjusterZone в отношении такого использования. Если какая-либо часть этого соглашения будет признана недействительной или не имеющей исковой силы в соответствии с применимым законодательством, включая, помимо прочего, отказ от гарантий и ограничения ответственности, изложенные выше, то недействительное или неисполнимое положение будет считаться замененным действующим, имеющим исковую силу положением. что наиболее точно соответствует замыслу первоначального положения, а остальная часть соглашения остается в силе.Если иное не указано в настоящем документе, это соглашение представляет собой полное соглашение между пользователем и AdjusterZone в отношении веб-сайта AdjusterZone и заменяет собой все предыдущие или одновременные сообщения и предложения, будь то электронные, устные или письменные, между пользователем и AdjusterZone в отношении AdjusterZone. Веб-сайт. Печатная версия этого соглашения и любого уведомления, предоставленного в электронной форме, допустима в судебных или административных разбирательствах, основанных на настоящем соглашении или относящихся к нему, в той же степени и на тех же условиях, что и другие деловые документы и записи, изначально созданные и поддерживаемые. в печатном виде.Стороны выражают явное желание, чтобы настоящее соглашение и все связанные с ним документы были составлены на английском языке.

Контактное лицо

: Клиент подтверждает, что с ним могут связываться AdjusterZone и / или партнеры по ресурсам AdjusterZone по электронной почте, касающиеся заказов или рекламных акций.

Все права на все содержимое веб-сайта AdjusterZone и / или его поставщиков защищены.

Расчет площади шатровой крыши калькулятором. Расчет вальмовой крыши. Равномерное расстояние между рейками

Вальмовые крыши становятся все более популярными среди владельцев частных домов.В этом нет ничего удивительного, так как такая схема будет отличаться рядом неоспоримых преимуществ эксплуатационного имущества, а кроме того, очень оригинально смотрится, придавая дому особую эстетичность.

Некоторых домовладельцев своими руками может напугать тот факт, что стропильная система вальмовой крыши выглядит слишком сложной. Да, конечно, не так просто, как обычная двускатная крыша. Тем не менее, эта стропильная система полностью подчиняется законам геометрии, и произвести предварительный расчет по ней вполне возможно.Установка, конечно, потребует некоторого опыта столярных работ, но с хорошими помощниками, а еще лучше — с квалифицированным консультантом вы сможете взяться за это масштабное мероприятие.

В чем преимущества вальмовой крыши?

Укажите требуемые значения и нажмите кнопку «Рассчитать высоту конька h»

Половина ширины дома d (метры)

Планируемый уклон крыши α (градусы)

Длина гребня

Так как предполагается, что угол наклона боковых и вальмовых откосов будет одинаковым, то длина центральных стропил также должна совпадать.А это, в свою очередь, означает, что края коньковой балки должны располагаться от торцевых стен дома на том же расстоянии, что и сама балка от параллельных ей стен.


1 — мауэрлат

2 — гребной ход.

3 — стропила боковые центральные

4 — центральные вальмовые стропила, по длине равные центральным боковым.

Это значит, что длина конькового бруса равна длине дома минус 904 · 10 2 d , а если упростить, то длина дома за вычетом его ширины D … Он должен располагаться строго по центру, как по продольной, так и по поперечной осям.

Для изготовления коньковой балки обычно используют тот же материал, что и для центральных стропильных ног. Вертикальные стойки для его установки вырезаются с учетом ширины бруса, чтобы в собранном виде верхний край конька располагался на расчетной высоте х .


Рама конька, опирающаяся на станину, рекомендуется укрепить диагональными распорками, как показано на рисунке.

Длина центральных стропильных ног

Если известна высота установки коньковой балки и ее расстояние от мауэрлата (в горизонтальной проекции), то вполне можно сразу рассчитать длину центральных стропил.


Здесь все предельно просто. Вдоль двух известных опор — высотой h и фундаментом d легко, используя теорему Пифагора, найти гипотенузу, которой станет длина стропильной ноги L от конька до мауэрлата.Для этого воспользуйтесь встроенным калькулятором:

Калькулятор для расчета длины гипотенузы (стропильной ноги) для известных опор

Введите требуемые значения и нажмите кнопку «Рассчитать длину гипотенузы (стропильной ноги)»

Линия 1 (высота h), метров

Отрезок 2 (основание треугольника d), метров

Понятно, что промежуточные стропила, также поддерживаемые коньковой балкой, будут иметь точно такие же размеры.


Для соединения стропил на гребневом прогоне их можно обрезать под углом β, , что равно:

Β = 90 ° — α


Способ соединения, однако, может быть разным, например, перекрытие стропильных ног с размещением коньковой балки снизу — это учитывается как самими стропилами, так и высотой стоек для Коньковая ферма.Предполагается, что высшая точка конька в этом случае образована верхним пересечением стропильных досок.


Нижним краем стропильные ноги опираются на мауэрлат. Здесь также возможны варианты, но мы не будем рассматривать их в этой публикации, потому что это хорошо описано в других статьях.

Мауэрлат — надежная основа стропильной системы

Если на односкатной или двускатной крыше мауэрлат можно крепить только со стороны скатов крыши, то при вальмовой системе это обязательно закрытый каркас.- в отдельной публикации нашего портала. И еще одна статья посвящена основным правилам.

Можно сразу решить, на сколько нужно удлинить стропила, если они будут формировать карнизный свес. В том случае, когда карниз создается за счет кобыл, получившаяся ценность от длины станет «полезной», то есть пригодится в любом случае.


Если известна планируемая ширина свеса карниза k и уклон крыши α , то параметр Δ L легко определить по формуле:

Δ л = к / cos α

Калькулятор для расчета удлинения стропил на карнизе

Укажите запрашиваемые данные и нажмите кнопку «Рассчитать удлинение стропил (рабочую длину кобылки)»

Планируемая ширина карниза К, метров

Величина крутизны склона α, град.

Теперь, чтобы узнать общую длину стропильной ноги, осталось только просуммировать полученные значения L, и Δ. Л. .

Это удлинение будет одинаковым для всех стропил, за исключением диагональных стропил (наклонных опор). Для них в калькуляторе предусмотрен специальный расчет.

Длина диагонального стропила

Эти стропильные ноги самые длинные и выдерживают максимальную нагрузку.


Определить их длину несложно. Вы можете снова воспользоваться теоремой Пифагора, то есть прибегнуть к помощи калькулятора, размещенного выше.Диагональное стропило представляет собой гипотенузу с основанием, равным половине ширины постройки d , и высотой, равной длине центрального вальмового стропила L .


л q = √ ( л ² + д²)

Несколько отличается, как мы видели из представленного выше калькулятора, и величина удлинения стропила для формирования карнизного свеса.

Шаг установки стропил и их сечение

Известны линейные размеры центральной, промежуточной и диагональной стропильных ног.Теперь необходимо определиться с сечением платы () для их изготовления и этапом установки. Эти значения взаимосвязаны и зависят от ожидаемых нагрузок на конструкцию крыши.


Общая нагрузка, выраженная в килограммах на квадратный метр, представляет собой сумму нескольких значений. Это, прежде всего, вес самой кровельной конструкции с учетом кровельного материала, обрешетки, утеплителя и т. Д. К этому добавляются временные нагрузки — давление выпавшего снега и действие ветра.Кроме того, также вероятны нагрузки природного характера, которые трудно предсказать — ураганные ветры, сейсмические удары и другие форс-мажорные обстоятельства. За счет этого в конструкцию кровли вносится определенный запас прочности.

Нагрузка, приходящаяся на крышу, распределяется на стропильные ноги. Чем чаще их монтируют, то есть чем меньше шаг их монтажа, тем меньше выпадает на каждый погонный метр стропильной ноги, и тем меньше может быть пиломатериалов в сечении.Второй параметр, влияющий на сечение материала, — это пролет стропильной ноги, то есть расстояние между двумя точками опоры.

Ниже представлена ​​таблица, которая поможет вам определить необходимое сечение бруса для стропильных ног. Как мне его использовать?

отвертка

Начальное значение — это величина распределенной нагрузки на стропильную ногу (при промежуточном значении принимается следующая в большую сторону). В этом столбце найдите ячейку с длиной пролета стропил.Эта ячейка задает строку, в которой в правой части таблицы указаны необходимые сечения бруса для изготовления стропильных ног. Обратите внимание, что при желании можно также использовать кругляк — в таблице указаны значения необходимого диаметра.

Расчетное значение распределенной нагрузки на 1 погонный метр стропильной ноги, кг / м Сечение бруса для изготовления стропильных ног
75 100 125 150 175 из доски (брус) из круглого леса
толщина доски (брус), мм диаметр, мм
40 50 60 70 80 90 100
Планируемая длина стропил между точками опоры, м доска (брус) высота, мм
4.5 4 3,5 3 2,5 180 170 160 150 140 130 120 120
5 4,5 4 3,5 3 200 190 180 170 160 150 140 140
5,5 5 4.5 4 3,5 210 200 190 180 170 160 160
6 5,5 5 4,5 4 220 210 200 190 180 180
6,5 6 5,5 5 4.5 230 220 210 200 200
6,5 6 5,5 5 240 230 220 220

Например, при распределенной нагрузке на стропильную ногу 150 кг / м и пролете 5 метров потребуется балка одной из секций: 70 × 230; 80 × 220; 90 × 210 или 100 × 20, либо бревно диаметром 200 мм.

Теперь — как рассчитать распределенную нагрузку на стропила. Для этого существует специальный алгоритм, учитывающий основные факторы, влияющие на стропильную систему. Мы не будем приводить в этой публикации весь каскад формул и коэффициентов, но предлагаем использовать калькулятор, в котором эти физические и математические соотношения уже установлены.

Калькулятор для расчета распределенной нагрузки на стропильные ноги

Для расчета потребуется несколько начальных значений:

  • Угол ската крыши — это мы уже знаем.
  • Планируемый тип кровли — от этого зависит постоянная весовая нагрузка на стропильную систему.
  • Величина снеговой нагрузки для данного региона — включается в калькулятор в соответствии с зоной, которую можно определить по представленной карте-схеме:

  • Уровень воздействия ветра. Также определяется зона по карте-схеме, представленной ниже:

  • Высота здания в коньке.
  • Степень открытости строительной площадки.В калькуляторе есть основные признаки определения зоны, но следует учитывать, что наличие указанных естественных или искусственных преград для ветра можно учитывать только в том случае, если они расположены не дальше 30 × H, где H высота здания на коньке.

Наконец, этап установки стропил. Это значение можно изменить, выбрав оптимальное значение распределенной нагрузки. При этом принято учитывать, что если кровля утеплена, шаг установки стропил рекомендуется согласовывать с размерами блоков (матов) теплоизоляционного материала — это упростит монтаж. и останется меньше отходов.

После получения значения распределенной нагрузки можно перейти к таблице выше, чтобы выбрать сечение материала для центральной, промежуточной и диагональной стропильных ног.

Возведение конструкции вальмовой крыши с четырьмя скатами считается одним из самых сложных вариантов конструкции и обустройства из-за наличия в каркасе множества достаточно сложных стыковок. Пока не начнется возведение стропильной системы, необходимо произвести общий расчет с чертежом, и только после этого станет ясна ситуация, насколько массивной и тяжелой получится стропильная конструкция.

Что такое расчет шатровой крыши


В любой конструкции шатровой крыши, от самой простой шатровой крыши до сложной шатровой крыши ломаного типа, расчет выполняется по той же схеме:

  • Do -самостоятельное эскизное проектирование вальмовой крыши выполняется согласно концепции строительства и заданию на проектирование;
  • Разрабатывается основной чертеж вальмовой крыши;
  • Выполнен расчет вальмовой крыши, наиболее нагруженных частей каркаса вальмовой крыши;
  • Уточняйте размеры основных частей стропильной системы, выполняйте детальные чертежи отдельных узлов.

К сведению! Только после выполнения расчетов и детализации можно сделать смету и рассчитать стоимость строительства красивой вальмовой крыши.

В данном случае дается методика ручного расчета деревянного каркаса и стропильной системы. Методика и основные этапы расчета не представляют особой сложности, даже школьники вполне по силам выполнить конструкцию и разобраться в расчетах. Если человек владеет методом расчета, то он имеет четкое представление о том, как устроены стропила, конек и опорная балка, где расположены самые слабые звенья вальмовой крыши.

Вы можете использовать любую онлайн-программу или систему CAD для определения размеров, но иногда вам нужно проводить оценку прочности и устойчивости на ходу.

Устройство вальмовой крыши


Конструктивно классическая четырехскатная вальмовая крыша состоит из двух основных скатов и двух боковых скатов. Чтобы рассчитать длины и сечения бруса, необходимо составить максимально точный эскиз, а лучше -. Используя схемы с разными вариантами углов наклона и высоты кровли, можно чертить и рассчитывать различные варианты планировки кровли, а главное, определять геометрические размеры наиболее нагруженных деталей каркаса.

Основными конструктивными элементами шатровой кровли являются:

  1. Обычные стропильные балки, образующие два основных ската. Стропила по форме и конструкции точно такие же, как у обычной двускатной крыши. Склоны имеют форму равнобедренной трапеции;
  2. Вальмовые угловые, также называемые косыми или диагональными стропилами, расположены в углах каркаса кровли и образуют так называемые вальмовые скаты в виде симметричных равнобедренных треугольников;
  3. Стропила народная, из которых формируется плоскость вальмовых откосов;
  4. Вертикальные стойки, на которых опирается коньковая балка и все четыре ската.

Кроме того, в конструкции использовано большое количество вспомогательных элементов для увеличения жесткости всей четырехскатной рамы. Это всевозможные подкосы, подкосы, шпренгели, устанавливаемые в качестве опорных элементов стропил, фото.

Самые длинные стропила называются угловыми, самые короткие — стропильными.

Расчет параметров каркаса крыши


По условиям задачи необходимо будет по чертежам выполнить ориентировочный расчет наиболее нагруженного элемента стропильной системы — вертикальной опоры. столб и стропильная балка шатровой кровли.Кроме того, необходимо рассчитать их размеры и положение линий пропила под опорными поверхностями на мауэрлате и гребневом прогоне.

Обычно используются схемы с одинарным коньковым пролетом, как на чертеже, но если подкровельное пространство планируется использовать как чердак или чердак, в этом случае шатровая крыша строится по двухконтурной схеме. -схема запуска. Этот вариант намного дороже, но позволяет получить более устойчивую и жесткую вальмовую конструкцию в случае сооружения кровли с большой наклонной поверхностью.

В обоих вариантах вальмовой кровли используются многослойные стропила с фиксацией стропильных балок на мауэрлат и опорой на коньковой балке. Расчет обеих вальмовых крыш проводится по одной методике.

Для завершения расчета нам потребуется:

  • Определить нагрузки, действующие на каркас вальмовой крыши;
  • Проверьте прочность и устойчивость вертикальной опоры;
  • Рассчитайте прогиб и прочность обычных и диагональных стропильных балок.

Для проведения расчета используется упрощенная четырехскатная схема вальмовой крыши, показанная ниже.

Все элементы каркаса вальмовой крыши условно можно разделить на две группы — балки, в том числе стойки. Первые работают в условиях прогиба или под действием изгибающего момента. Вторая группа силовых элементов относится к более простым случаям, они работают в условиях линейного сжатия или растяжения. В этом случае расчет несущей способности сжатой стойки определяется из условий статической устойчивости при сжимающей нагрузке.

Метод расчета устойчивости и прочности вертикальных опор и распорок


Первым шагом является определение прочности вертикальной стойки на основе известного значения вертикальной нагрузки. Сила давления на вертикальные стойки рассчитывается как сумма трех составляющих — массы кровли с кровельным покрытием и веса максимального снежного покрова. Поскольку скаты расположены под углом, окончательное вертикальное давление, воспринимаемое крышей, можно примерно принять как половину веса деревянных конструкций шатровой конструкции, а массу снега рассчитать, исходя из площади кровли, умноженной на максимальный вес 1 м 2 кровельного снега для данного региона.

Прочность вертикальной опоры определяется из следующего соотношения:

σ = P / S ≤ M s, где M s — удельная прочность на сжатие конкретной породы древесины, P — вертикальная нагрузка под весом шатровая рама и масса снега в килограммах S — это общая площадь поперечного сечения всех вертикальных опор в этой конструкции. Значение, полученное при делении, не должно быть больше M s, эталонного значения, которое можно взять из справочника или СНиП №II-25-80. Например, подставка из сухой сосны сечением 120 см 2 выдерживает огромную вертикальную нагрузку почти 16 тонн, поэтому расчет на прочность не является решающим.

Практически всегда расчеты вертикальных стоек выполняются исходя из запаса устойчивости или способности опоры воспринимать силу без деформации и изгиба.

Для классификации гибкости опоры вводится понятие коэффициента гибкости λ, для куба он равен 0, для большинства реальных деревянных опор его значение может составлять от 40 до 100 единиц.

Формула расчета устойчивости длинного деревянного стержня, являющегося опорой шатровой кровли, имеет вид: σ = P / φS ≤ M s, где φ — коэффициент потери устойчивости, определяемый согласно положениям СНиП. № II-25-80 по формуле:

  • Для значений λ менее 70 единиц φ рассчитывается по формуле: φ = 1 — 0,8 (λ / 100) 2;
  • Для значений λ, превышающих 70 единиц φ, получаем: φ = 3000 / λ 2 .

Практическое значение φ находится в диапазоне от 0.От 3 до 0,7.

Самый простой способ — использовать график, который позволяет получить точное значение φ из зависимости λ — φ и отношения длины к диаметру опоры и выполнить проверочный расчет на устойчивость.

Прочность стропила


Расчет несущих вертикальных опор, как правило, является проверочным, так как реально запас прочности и устойчивости стоек из стандартной балки 100х150 мм всегда составляет для большинства вальмовых крыш больше, чем требуется в действительности.Гораздо важнее проверить прочность диагональных стропил, которые часто ломаются под тяжестью снега из-за недостаточной жесткости.

Для проверки прочности стропильной балки на нагрузку используется стандартная формула — (P / φS) + (M z / W z) ≤ M y , г. где :

  • Р — суммарная нагрузка от веса конструкции вальмовой кровли, снежного покрова и вертикальной составляющей давления от ветрового потока в кг;
  • S — размер поперечного сечения в см 2;
  • W z и M z — момент сопротивления и величина изгибающего момента стропильной балки соответственно;
  • M y — эталонное значение изгибающей силы балки определенной породы дерева.

К сведению! При угле наклона менее 27 ° величиной ветровой нагрузки на каркас вальмовой крыши можно пренебречь, но при этом увеличивается составляющая от снега и добавочный вес обрешетки.

Все расчеты на прочность выполняются исходя из того, что брус, используемый для стропил вальмовой кровли, не имеет дефектов и повреждений, что на практике не всегда верно. Кроме того, доски из разных частей ствола дерева имеют разную прочность, поэтому стропила для вальмовой крыши делают композитными, в виде пакета сбитых двух или трех досок 50х150 мм.Расчет такого стропила по стандартной схеме.

Расчет геометрии элементов вальмовой крыши


Конструкцию вальмовой крыши можно представить в виде пространственного набора прямоугольников и трапеций.

Исходными значениями являются размеры прямоугольника мауэрлата, по которым будут рассчитаны все элементы каркаса вальмовой крыши.

Изначально нужно рассчитать высоту вертикальных опорных стоек.Для этого используется значение, равное половине длины боковой стены за вычетом ½ толщины стены дома S. Зная угол наклона свеса A, легко определить высоту вертикальной опоры конькового бруса по формуле: H k = 0,5 (L bc — 0,5S) * tgA.

Приняв то, что L oq = L do, можно определить:

  • Длину горизонтального выступа углового стропила по формуле планиметрии L oc = 1,22 * L do и, соответственно, размер диагональное стропило L ac по теореме Пифагора и ноги L oc и H k;
  • Длина коньковой балки как продольный размер строительной коробки за вычетом удвоенной длины L do, L ak = L см -2L do.

Кроме реальных размеров каркаса, необходимо рассчитать места распиловки обыкновенной и диагональной стропильных балок.

Для этого по нижнему краю доски обыкновенного стропила укладывают полученный расчетом размер Н ад, после чего ширину мауэрлата откладывают на угол наклона ската и выполняется клиновидный надрез, как на рисунке.

Заключение


Для грамотной эксплуатации необходимы определенные знания в области строительной механики и прочностных материалов, особенно в вопросах прочности и устойчивости конструкций.Однако для простых схем, например, для беседки или сарая, проблемы прочности не так критичны. Достаточно знать правила геометрического расчета вальмовой крыши, а для важнейших опорных и стропильных элементов использовать брус с повышенным запасом прочности.

Сложная конструкция вальмовой крыши требует точных расчетов в процессе проектирования. Правильные расчеты обеспечат надежность, прочность и долгий срок службы конструкции крыши.Быстро и правильно рассчитать вальмовую крышу можно с помощью калькулятора. Такая онлайн-программа поможет достоверно составить полную схему устройства кровли с учетом всех необходимых параметров.

Вальмовая крыша — четырехскатная конструкция. Его боковые стороны выполнены в виде трапеции, а торцевые откосы имеют треугольную структуру. Все части устройства расположены под одинаковым углом к ​​основанию.

Для правильного расчета конструкции вальмовой кровли необходимо учесть все ее основные составляющие элементы:

  1. Верх — конек.Устройство представляет собой балку, которая закрепляется в самой высокой точке горизонтальной плоскости кровли. Он немного меньше общей длины постройки и служит для соединения элементов стропильной системы.
  2. Стропила центральные. Такие несущие элементы кровельной конструкции размещаются по высоте и длине откосов, а также конька.
  3. Угловые стропила. Такие планки располагаются под углом. Их установка начинается с конька и заканчивается у края постройки.
  4. Бедра. Такие наклонные элементы соединяются с коньком с одной стороны, а с угловыми стропилами — с другой.
  5. Мауэрлат. Этот элемент позволяет соединить стропильную систему со стенами постройки. Такая привязка выполняется по всему периметру постройки.
  6. Свесы. Обычно такая защитная конструкция представляет собой удлиненную часть стропильных ног. Для вальмовых крыш характерны карнизные свесы, которые позволяют защитить стены дома от влаги.
  7. Обрешетка. Такое устройство необходимо для закрепления кровельного материала, а также гидроизоляционного слоя и утеплителя. Обрешетка бывает разреженной и цельной. Его вид зависит от типа кровли.

При расчете кровли в режиме онлайн учитывается ее покрытие. Материал может быть в виде рулонов, отдельных модулей или листов.

Вальмовые крыши без фронтонов. Их главное преимущество — жесткость всей конструкции и хорошая обтекаемость покрытия.Но спроектировать такой вид надежной кровли без большого количества отходов материала достаточно сложно. Поэтому лучшим помощником при составлении плана сооружения крыши является калькулятор, который при вводе всех данных обеспечит достоверные расчеты вальмовой крыши с чертежом.

Онлайн-калькулятор

Для проведения расчетов с помощью предоставленного калькулятора достаточно точно ввести параметры вальмовой крыши. Онлайн-программа быстро и точно рассчитает количество всех необходимых элементов стропильной системы, их длину, а также размер конька.

Основными определяющими показателями для расчета вальмовой крыши являются: ширина и длина здания, его высота и наклон крыши. Также учитываются размеры свеса. При выборе ширины стропил учитываются нагрузки материала кровли, а также давление ветровых и снежных потоков воздуха.

Обрешетка

Правильный выбор материала обрешетки влияет на прочностные свойства вальмовой кровли. Оптимальный вариант для этого типа кровли — доска толщиной 3 сантиметра и шириной 10 сантиметров.Параметры могут меняться в большую сторону в зависимости от характеристик материалов покрытия конструкции.

Шаг обточки выполняется в диапазоне от 20 до 70 сантиметров. Для металлочерепицы расстояние между досками составляет 35 сантиметров, для шифера требуется большее расстояние — от 50 до 70 сантиметров. Длина бруса 6 метров.

При укладке мягкой кровли применяется сплошная обшивка. Его конструкция состоит из фанеры или листов OSB. Укладка материала в такой конструкции осуществляется с зазором не более одного сантиметра.

Более надежные параметры обрешетки можно уточнить у производителей материала, выбранного для кровельного покрытия. С помощью калькулятора для расчета вальмовой крыши можно определить необходимый объем древесины для всей стропильной системы.

Теплый кровельный материал

Утепленная крыша — довольно простой способ сохранить тепло в доме. Такой вид кровельной конструкции позволяет использовать чердак как жилое помещение. Для приготовления торта используются различные материалы в следующем порядке:

  • пароизоляционное покрытие — металлизированная трехслойная пленка;
  • утеплитель — минеральная вата из базальтового волокна толщиной не менее 10 сантиметров;
  • гидроизоляция — пленочный материал, защищающий утеплитель от влаги;
  • Контррешетка
  • — конструкция из деревянных блоков толщиной не менее 3 сантиметров, обеспечивающая вентиляционный зазор.

Если в качестве теплоизоляции используются пенополистирольные плиты, то установку барьера для водяного пара можно не проводить. Гидроизоляционный материал и утеплитель укладываются на крышу только сплошным слоем. Все стыки необходимо заклеить специальной лентой.

Вальмовая крыша — это разновидность мансардной крыши. Его часто устанавливают в домах, где планируется обустроить дополнительное жилое или нежилое пространство. Конструкция вальмовой крыши вальмовая. Две боковые части — откосы, имеют форму трапеции, две торцевые части — бедра — треугольные.

Достоинства вальмовой крыши:

  • Способность противостоять даже сильным порывам ветра;
  • Жесткая конструкция сводит к минимуму деформацию крыши;
  • Эстетичный внешний вид, возможность визуально сделать здание более компактным;
  • Возможность оборудовать большие боковые свесы карнизов, обеспечивая дополнительную защиту стен здания от воздействия атмосферных осадков.

К недостаткам вальмовой кровли можно отнести сложность строительства и монтажа, дороговизну.

— это основа кровли. Стропила чаще всего делают из древесины хвойных пород, обрабатывают специальным составом для предотвращения гниения и поселения в ней насекомых.

Для поддержки стропил на вальмовой кровле устанавливается мауэрлат — балка, предназначенная также для распределения нагрузки на стены здания. Центральный элемент — конек вальмовой крыши, к которому крепится большая часть стропил.

Их три типа:

  • Центральные (рядовые) — прикрепляются к коньку перекладины на одинаковом расстоянии друг от друга;
  • Диагональ — стыковка с угловыми стропилами;
  • Уголок — крепится к коньковой балке и соединяется с диагональными стропилами на разной высоте, чтобы конструкция приобрела дополнительную прочность.

После установки стропильной системы монтируется обрешетка, укладываются изоляционные материалы и покрытие. Параллельно оборудуют дымоходы, дренажные системы, вентиляцию.

Стропильная вальмовая крыша — конструкция сложная, требующая тщательных расчетов перед процессом установки. Один из важных параметров — угол наклона вальмовой крыши … Зависит от предполагаемой нагрузки на кровлю, силы внешних факторов, например, ветра, снега.Также кровельные материалы влияют на угол наклона кровли. Максимальное рекомендуемое значение для шифера — 22 °, минимальное для многослойного рулонного материала — 5 °. Материалом, которым можно покрыть вальмовую крышу под любым углом наклона, является мембранная кровля.

Точный предварительный расчет вальмовой крыши позволит избежать лишних затрат и неприятных моментов при установке. Существует несколько методов расчета, а также множество онлайн-калькуляторов для определения площади вальмовой крыши, высоты вальмовой крыши и других проектных параметров.Но лучшие результаты показывает использование специального программного обеспечения. Через несколько минут, введя основные данные, пользователь получит точные, достоверные расчеты, на основании которых можно смело начинать строительство. Плюс программ в том, что они предоставляют все параметры для наиболее объективного расчета.

Вальмовая крыша имеет высокие характеристики и сложную конструкцию, но благодаря онлайн-калькулятору каждый домовладелец может ее рассчитать. Наш калькулятор надежно рассчитает конструкцию вальмовой крыши.По результатам расчетов формируется 2D-чертеж кровли и выполняется 3D-визуализация.

Вальмовая крыша имеет четыре ската — концевые скаты в виде треугольников и боковые скаты в виде трапеции. Склоны расположены под одинаковым углом к ​​основанию. Их стороны соединены бедрами (наклонные ребра), а вершины соединены гребнем. По периметру дома укладывается мауэльрат, на который опираются стропила. Вальмовая четырехскатная крыша имеет карнизный свес, в зависимости от ваших предпочтений

Достоинства и недостатки вальмовой крыши

Несмотря на то, что расчет вальмовой крыши сложен, это одна из самых популярных конструкций для частного дома.Имеет ряд преимуществ:

  • Обтекаемая кровля;
  • Жесткость конструкции;
  • Отсутствие фронтонов

Вальмовая крыша также имеет ряд недостатков:

  • Сложность расчетов и монтажа кровли;
  • Крупные отходы материала (особенно МЧ).

Таким образом, преимуществ больше, и онлайн-калькулятор с подробными чертежами кровли поможет в его расчете.

Специфика калькулятора для расчета вальмовой крыши

Наш калькулятор произведет мгновенный расчет стропильной системы вальмовой крыши — длину и количество стропил (в том числе диагональных), длину конька.От домовладельца требуется ввести только исходные параметры: длину и ширину дома, уклон крыши, высоту. Хочется отметить, что ширину доски для стропил нужно подбирать исходя из нагрузок, как от ветра и снега, так и от массы материала для самой кровли. Если вы делаете теплую крышу, то расстояние между стропилами должно соответствовать ширине утеплителя, чтобы не было подрезов и не было лишнего материала.

Обрешетка

Доска обрешетка обычно используется толщиной 30 мм.Ширина может быть разной, для металлочерепицы с шагом 35 см в соответствии с длиной продольной оси модуля МЧ «Монтеррей» оптимальная ширина плиты 100 мм, для других видов покрытий шаг и ширина доски может быть разной. Не забывайте, что поверх обшивки мягкой кровли сплошным ковролином будут укладываться OSB или фанера.

При установке теплой кровли необходимо:

  • Утеплитель толщиной 100 мм, но лучше 150-200 мм.
  • Гидроизоляция, пароизоляция;
  • Встречная решетка толщиной не менее 30 мм.

Как вы уже поняли, рассчитать вальмовую крышу на онлайн-калькуляторе очень просто, даже имея совсем небольшие познания в строительстве. Основные конструктивные особенности вальмовой крыши схожи с геометрией школьной программы, поэтому давайте посчитаем вместе.

Патент США на устройство анкерного крепления крыши и конька (CIP) Патент (Патент № 7,774,990, выданный 17 августа 2010 г.)

ДРУГИЕ СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка является частичным продолжением находящегося на рассмотрении U.Заявка на патент S. Сер. № 11 / 614,190, поданной 21 декабря 2006 г., который включен сюда посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к анкерному устройству вальмы и конька крыши и, в частности, к такому устройству, которое используется в сочетании с клеевым составом для крепления плитки к устройство, которое, в свою очередь, механически закреплено на конструкции крыши.

2. Описание предшествующего уровня техники

В прошлом было разработано несколько конструкций анкерных устройств вальмы и конька крыши.Однако ни один из них не включает в себя элементы крепления по настоящему изобретению, одновременно сохраняя конструкцию, совместимую с производственными процессами профилирования. Методы профилирования подходят для относительно недорогих производственных операций, но имеют определенные ограничения. Настоящее изобретение сочетает эти ограничения с прочной конструкцией, которая позволяет получить промышленное изделие, которое может выдерживать самые высокие давления ветра, которым подвергается ограждающая конструкция крыши.

Заявитель считает, что ближайшая ссылка соответствует U.С. Пат. US 6647675, выданный изобретателю 18 ноября 2003 г. Однако он отличается от настоящего изобретения, поскольку не обеспечивает удлиненную крышку, по меньшей мере, с одним удлиненным каналом с такой же протяженной нижней стенкой и двумя проходящими в продольном направлении стенками. Кроме того, механическое закрепление между клеевым составом и устройством приводит к созданию устройства с преимуществами давления ветра. До изобретения заявителя на производстве крыш для жилых домов не было никаких дополнительных устройств, в которых использовался бы удлиненный канал для увеличения площади контакта клея.Ближайшим известным заявителю уровнем техники, предусматривающим конструкцию, включающую канал или углубление, является патент США № № 1 093 201, выданный Оуэну. Однако в ссылке нет предложения о максимальном увеличении площади контакта для приема клея. Канал в патенте Оуэна используется для создания барьера для воды, которая поднимается вверх, а не для увеличения площади контакта клея. В настоящем изобретении нижняя стенка (и) канала (или каналов) включает углубленные прорези, перемычки, выемки, которые образуют мостик со сквозным проходом, который позволяет продавливать клеящий состав.Некоторое количество клеящего состава остается рядом с мостом. Таким образом, при затвердевании адгезивный компаунд обеспечивает механизм фиксации, который выдерживает значительно более высокие тянущие силы, чем те, которые ранее выдерживались с ямками или сквозными отверстиями. Этот конкретный тип открывания показал превосходные результаты при испытаниях на растяжение и одновременно совместим с экономичными методами профилирования.

Кроме того, настоящее изобретение является усовершенствованием по сравнению с исходным приложением за счет обеспечения соединенной вдавленной части со сквозным каналом для приема через нее клея.

Другие патенты, описывающие наиболее близкий предмет, предусматривают ряд более или менее сложных функций, которые не могут решить проблему эффективным и экономичным способом. Ни один из этих патентов не предлагает новые особенности настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одной из основных задач настоящего изобретения является создание устройства крепления вальмы и конька крыши, которое совместимо с производственными процессами профилирования, при одновременном обеспечении механических креплений, способных выдерживать силы ветра, на которые крыши могут быть разоблачены.

Другой целью данного изобретения является создание устройства, которое максимизирует площадь контакта с клеевым составом с продольно проходящими каналами и совместно расположенными через отверстия, которые позволяют клеевому составу проходить через них.

Другой целью изобретения является создание структуры, которая будет взаимодействовать с клеем для улучшения взаимодействия каркаса с плиткой.

Еще одна цель этого изобретения — предоставить такое устройство, которое недорогое в производстве и обслуживании, сохраняя при этом свою эффективность.

Дополнительные цели изобретения будут раскрыты в следующей части описания, в которой подробное описание дано с целью полного раскрытия изобретения без наложения на него ограничений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

С учетом вышеупомянутых и других связанных целей изобретение состоит в деталях конструкции и комбинации частей, как будет более полно понятно из следующего описания, когда его читают вместе с сопроводительными чертежами. в котором:

РИС.1 представляет собой изометрический вид под наклоном сбоку одного из вариантов вспомогательного устройства в соответствии с настоящим изобретением.

РИС. 2 показан изометрический вид под наклоном снизу варианта осуществления, показанного на предыдущих фигурах.

РИС. 3 — изометрический вид сверху под наклоном варианта осуществления, показанного на двух предыдущих фигурах.

РИС. 4 — вид сбоку в вертикальном разрезе варианта осуществления, показанного на предыдущих фигурах, установленного на вальму крыши с адгезивом, протекающим через выемки.

РИС. 5 — увеличенный подробный вид сбоку в поперечном разрезе по линии 5 разреза на фиг. 1 крышки 40 , где расположена выемка.

РИС. 6 — увеличенный подробный вид сбоку в поперечном разрезе по линии 6 разреза на фиг. 1 части крышки 40 , где расположены выемки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обращаясь теперь к чертежам, на которых настоящее изобретение обычно обозначено цифрой 10 , можно заметить, что оно в основном включает удлиненную крышку 40 с продольными изгибами 45 и 45 ‘, откуда идут протяженные удлиненные разнесенные стенки 60 и 60 ‘, заканчивающиеся продольно проходящими фланцевыми элементами 80 и 80 ‘под углом, который начинается от продольных изгибов 88 и 88 ‘Которые, в свою очередь, заканчиваются складками фланцев 84 и 84 ‘, определяющими дальние загнутые концы фланцев 82 и 82 ‘.Угол фланцевых элементов 80 и 80 ‘относительно стен 60 и 60 ‘ изменяется в зависимости от наклона конструкции крыши, на которой установлены первые.

Крышка 40 , в одном из вариантов осуществления, как показано на фиг. 1, 2 и 3 , включает два совмещенных канала 41 и 41 ′, образованных боковыми стенками 43 ; 44 ​​; и 43 ′; 44 ​​ ′, соответственно, разделенные одновременно протяженными нижними стенками 49 и 49 ′.Каналы 41 и 41 ′ отделены друг от друга продольной центральной распорной стенкой 46 , а от продольных краев 45 и 45 ′ — продольными распорными стенками 42 и 42 ′, при этом воплощение.

Как видно на фиг. 4, клеевой состав 100 нанесен на покрытие 40 , по существу покрывая его, включая каналы 41 и 41 ‘. Пазы моста 48 сформированы на нижних стенках 49 и 49 ′.Пазы 48, проходят в продольном направлении на заданное расстояние и включают в себя перемычку 47 , которая отделена и удерживается в параллельном и разнесенном отношениях относительно плоскостей нижних стенок , 49, и , 49, ‘. Пазы 48 могут быть сформированы путем пробивки нижних стенок 49 ; 49 ′ с методами профилирования.

Когда плитка T монтируется над клеем 100 , как показано на ФИГ. 4 прикладывается давление заданной величины, заставляя клей 100 пройти через паз 148 .Когда клей 100 просачивается через отверстие 148 и затвердевает, получается эффективное сцепление с анкерным креплением. Результирующее зацепление анкеровки зависит от прочности на сдвиг затвердевшего (затвердевшего) клеевого соединения, а не только от его способности прилипать к поверхности. Ширина прорезей 48 перемычки, а также степень углубления перемычки 47 определяют размеры прорези 148 надреза для размещения эффективного количества клея 100 .

Приведенное выше описание передает лучшее понимание целей и преимуществ настоящего изобретения. В соответствии с изобретательской идеей этого изобретения могут быть выполнены различные варианты осуществления. Следует понимать, что все раскрытое в данном документе следует интерпретировать просто как иллюстративное, а не в ограничивающем смысле.

Proto® 19-дюймовый грузовой бокс с подносом

Икс
  • Имя: Как вас зовут?
  • Фамилия: Как вас зовут?
  • Эл. адрес: Какой у тебя адрес электронной почты?
  • Почтовый Индекс: Какой твой почтовый индекс?
  • Страна: United StatesCanadaMexicoAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCyprusCzech RepublicCôte d’IvoireDemocratic Республика CongoDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard острова и McDonald IslandsHondurasHong Kong S .А.Р., ChinaHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacao S.A.R., ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPuerto RicoQatarRomaniaRussiaRwandaRéunionSaint HelenaSaint Киттс и NevisSaint LuciaSaint Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Томе и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth KoreaSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyri aТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТого ТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанТуркс и острова КайкосТувалуU.Южные Виргинские острова Уганда Украина Объединенные Арабские Эмираты Соединенное КоролевствоU. Южные Малые отдаленные острова УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЮгославияЗамбияЗимбабвеВ какой стране вы живете?
  • Регистрируясь, вы соглашаетесь получать электронные письма от PROTO с новостями, специальными предложениями, акциями и другой информацией. Вы можете отписаться в любое время. Видеть Политика конфиденциальности или свяжитесь с нами по заказам[email protected] или 400 Executive Blvd S, Southington, CT 06489 для получения дополнительной информации. Установите флажок выше, чтобы получать от нас сообщения.
  • Я согласен участвовать в исследовании продуктов PROTO.
  • Отправить Нет, спасибо.

Вальмовая крыша — 3D BIM объекты

Эта статья о формах крыши, включающей в себя вальм. Чтобы узнать о других значениях, см. Стропила.

Вальмовая крыша , вальмовая крыша [1] или Вальмовая крыша — это тип крыши, у которой все стороны наклонены вниз к стенам, обычно с довольно пологим уклоном (хотя по определению шатровая крыша шатровая крыша с крутыми скатами, поднимающимися до пика).Таким образом, дом с шатровой крышей не имеет фронтонов или других вертикальных сторон крыши.

Квадратная вальмовая крыша имеет форму пирамиды. Вальмовые крыши на домах могли иметь две треугольные стороны и две трапециевидной формы. Вальмовая крыша в прямоугольном плане имеет четыре грани. Они почти всегда имеют одинаковый наклон или наклон, что делает их симметричными относительно осевых линий. Вальмовые крыши часто имеют ровную облицовку, а это означает, что водосточный желоб может быть установлен повсюду. Вальмовые крыши часто имеют мансардные скошенные стороны.

Строительство

Конструкция вальмовой крыши в Северной Австралии, демонстрирующая конструкцию многошпиндельной фермы. Синие элементы представляют собой гнутые металлические кровельные обрешетки или прогоны.

Вальмовые крыши сложнее построить, чем двускатные, и для этого требуются более сложные системы стропил или ферм. Вальмовые крыши могут быть построены на самых разных формах в плане. Каждый гребень находится в центре прямоугольника здания под ним. Треугольные грани крыши называются концами вальмы, и они ограничены самими бедрами.«Бедра» и вальмовые стропила располагаются на внешнем углу здания и поднимаются на гребень. Там, где у здания есть внутренний угол, между наклонными поверхностями соединяется впадина. Их преимущество заключается в том, что они придают конструкции компактный и прочный вид. Уклон (уклон) кровли может быть разным.

Используйте

В современной домашней архитектуре шатровые крыши обычно встречаются в бунгало и коттеджах и являются неотъемлемой частью таких стилей, как американский Foursquare. Тем не менее, шатровая крыша использовалась во многих различных стилях архитектуры и в самых разных конструкциях.

Преимущества и недостатки

Вальмовая крыша является саморегулирующейся и требует меньше диагональных распорок, чем двускатная крыша. Таким образом, шатровые крыши гораздо лучше подходят для защиты от ураганов, чем двускатные крыши. Вальмовые крыши не имеют больших плоских или скошенных концов, которые могли бы ловить ветер, и по своей сути они намного более устойчивы, чем двускатные крыши. Однако в случае урагана крыша также должна быть крутой; предпочтительно не менее 35 градусов от горизонтали или более крутой уклон. Когда ветер обтекает пологую шатровую крышу, крыша может вести себя как крыло самолета.Затем создается подъем с подветренной стороны. Чем ровнее крыша, тем больше вероятность, что это произойдет. Более крутая вальмовая крыша, как правило, заставляет ветер останавливаться, когда он пересекает крышу, разрушая эффект. Если уклон крыши меньше 35 градусов от горизонтали, крыша будет приподниматься. Более 35 градусов, и ветер не только вызывает эффект сваливания, но и прижимает крышу к стеновой плите давлением ветра.

Возможный недостаток вальмовой крыши по сравнению с двускатной крышей в том же плане состоит в том, что внутри кровельного пространства меньше места; доступ затруднен для обслуживания; вальмовые крыши труднее проветривать; и нет фронтона с окном для естественного света. [2] [3]

Варианты

Мансардная крыша

Мансардная крыша — это разновидность вальмовой крыши с двумя разными углами наклона крыши, нижняя из которых намного круче верхней.

Шатровая крыша

Шатровая крыша — это тип многоугольной шатровой крыши с крутыми скатами, поднимающимися к вершине или перекрестку.

Фронтальная крыша или голландский фронтон

Другой вариант — крыша с фронтоном (британская терминология) или голландская двускатная крыша (U.S. и австралийская терминология), у которого есть бедро с небольшим фронтоном ( gablet ) над ним. Этот вид упрощает конструкцию кровли; фермы не требуются, но все же у него ровные стены и ровные карнизы.

Полу-вальмовая крыша

A полуобедренный , остриженный фронтон или jerkin head Крыша имеет двускатный, но верхняя часть фронтона заменена небольшим бедром, выступающим за верхнюю часть фронтона. Нижний край полубедра может иметь желоб, который ведет к остальной части крыши с одной или обеих сторон.И двускатная крыша, и полушатровая крыша занимают промежуточное положение между двускатным и полностью шатровым типами: двускатная крыша имеет фронтон над шатром, а полушатровая крыша имеет шатр над фронтоном.

Полушатровые крыши очень распространены в Дании, Германии и особенно в Австрии и Словении. Они также типичны для традиционных деревянных каркасных зданий в районе Уилден на юго-востоке Англии.

Полуаватные крыши иногда называют «голландскими шатрами», но этот термин легко спутать с «голландским фронтоном».

Крыша павильона

Шатровая крыша квадратной конструкции, обычно встречающаяся над беседками и другими конструкциями павильонов, также известными как пирамидальная крыша.

Рейнский штурвал или крыша штурвала

Остроконечная крыша на шпиле или башне, ориентированная так, что имеет четыре двускатных конца. Посмотрите церковь Святой Марии Пресвятой Богородицы, Сомптинг, Шпейерский собор или Лимбургский собор.

См. Также

Размеры испытательного образца двускатной крыши (метры)

Контекст 1

…. пример исследования: использовались дверь размером 0:96 3 0:46 м (3:15 3 1:50 фута) и окно размером 0:53 3 0:43 м (1:76 3 1:43 фута). , что обеспечивало пористость 7,5 и 3,75% (отношение площади отверстия к площади стены, на которой он находился) соответственно. Кроме того, дверь имела три взаимозаменяемых отверстия, как показано на рис. …

Контекст 2

… внутреннее давление ветра, действующее одновременно в одном и том же направлении, вызывало перегрузку конвертов и, следовательно, могло инициировать провал при сильных штормах.Например, внешнее давление, которое накапливается над оболочкой крыши, в сочетании с положительным внутренним давлением, действующим в том же направлении, создает наихудшее чистое давление. Рис. 22 (a и b) показаны результаты расчета чистого внутреннего давления для каждого тестового случая, смоделированного с его соответствующим AOA. На рис. 22 (а) показано чистое внутреннее давление всасывания над потолочной перегородкой. Было замечено, что пиковое давление всасывания для Тестового случая 8 (оконный проем с заблокированными вентиляционными отверстиями в крыше) было критическим при 0 °…

Контекст 3

… отказ при сильных штормах. Например, внешнее давление, которое накапливается над оболочкой крыши, в сочетании с положительным внутренним давлением, действующим в том же направлении, создает наихудшее чистое давление. Рис. 22 (a и b) показаны результаты расчета чистого внутреннего давления для каждого тестового случая, смоделированного с его соответствующим AOA. На рис. 22 (а) показано чистое внутреннее давление всасывания над потолочной перегородкой. Было замечено, что пиковое давление всасывания для Тестового случая 8 (оконный проем с заблокированными вентиляционными отверстиями в крыше) было критическим при 0 °.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *