Конструкция четырехскатная полувальмовая крыша: стропильная система, чертеж, история, конструкция, схема. Монтаж полувальмовой крыши

Конструкция четырехскатной крыши — устройство и схемы (фото, видео)

Выбор вида кровли для проекта будущего сооружения очень важный этап строительства. Ошибка в этом вопросе стоит дорого: целостность образа разрушается, пропадает гармония и респектабельность. Для перекрытия своими руками частного дома большой площади архитекторы и дизайнеры часто рекомендуют четырехскатную крышу. Ее устройство удачно сочетает узнаваемый внешний вид, надежность и практичность, перед которой не устоит ни один домовладелец.

Содержание статьи

Внешний вид и конструкция

Кровля четырехскатного типа состоит из четырех пересекающихся плоскостей, скатов. Два из них, треугольной формы, называют торцевыми, они заменяют собой фронтоны. Оставшиеся два – трапециевидные, известны как фасадные. Диапазон угла наклона скатов лежит в пределах 15-60 градусов, а выбор кровельного материала ограничивает лишь воображение.
Конструкция четырехскатной крыши складывается из следующих обязательных элементов:

  1. Конька, расположенного на самой вершине кровли, в месте пересечения плоскостей скатов.
  2. Скатов, четырех поверхностей, расположенных под углом к основанию кровли и покрытых кровельным материалом.
  3. Свесов, частей крыши, выступающих за периметр основания, необходимых для защиты стен сооружения от попадания воды. Свесы формируют за счет удлинения стропильных ног или специальных деталей – кобылок.
  4. Стропильной системы, которую не видно снаружи, но она является каркасом, опорой четырехскатной кровли, формирующей ее геометрию.
  5. Водосточной системы, обеспечивающей отведение излишков жидкости с поверхности четырехскатной крыши. Обычно монтируют внешний водосток, состоящий из водосточного желоба, водоприемной воронки и вертикальной трубы.
  6. Снегозадержателей, небольших бортиков, расположенных по краям скатов, предотвращающих внезапное обрушение накопившейся после снегопада снежной массы.

Разновидности форм

Под термином «четырехскатная» скрывается несколько видов крыш, состоящих из такого количество скатов, но имеющих различное устройство:

  • Четырехскатная вальмовая. Классическое прочтение, кровля с четырьмя скатами, два из которых треугольные, а два трапециевидные. Они соединяются, образуя конек, длина которого меньше, чем длина дома. Стропильная система вальмовой кровли относится к конструкциям повышенной сложности, ее тяжело и спроектировать и собрать своими руками.

  • Четырехскатная полувальмовая голландская. Объективно рассуждая, этот вид можно отнести и к двухскатным, и к четырехскатным крышам. Голландская кровля состоит из двух скатов в виде трапеции и двух маленьких, треугольных, усеченных вальм. Вальмы не полностью заменяют собой фронтоны, благодаря чему возможна установка своими руками обычных вертикальных окон вместо мансардных, которые значительно дороже.

  • Полувальмовая четырехскатная датская. Датская крыша состоит четырёх скатов в форме трапеций, отличающихся по размеру. Вальмы начинаются не от конька, а чуть ниже, оставляя место под треугольный фронтон. Фронтон используют для оборудования своими руками вертикального освещения или слухового окна.

  • Четырехскатная мансардная. Состоит из двух треугольных вальм и двух ломанных скатов и изменяющимся углом наклона. Такое сложное устройство необходимо для того, чтобы своими руками оборудовать жилое мансардное помещения с высоким потолком.

  • Шатровая четырехскатная. В отличии от вальмовой, шатровая крыша монтируется на постройки квадратной формы. Поэтому все четыре ската имеют одинаковую треугольную форму и размер. Устройство крыши шатрового типа своими руками не предусматривает наличие конька, так как скаты соединяются в одной точке, пике.

Проектирование

Четырехскатная крыша – сложная конструкция, требующая точных расчетов и составления проекта. Если раньше эти задачи были под силу разве что опытным мастерам и проектировщикам, то сейчас их решить может каждый с помощью компьютера и специального программного обеспечения. В ходе вычислений составляется схема и определяется:

  1. Угол наклона скатов четырехскатной крыши. На этот параметр оказывает влияние выбранный кровельный материал, значение ветровой и снеговой нагрузки. Если выполнять расчеты своими руками, можно использовать справочные таблицы с готовыми углами для различных климатических зон.

  2. Высоту конька четырехскатной крыши. Он зависит лишь от угла наклона скатов и желаемой высоты потолка мансардного помещения.

  3. Длину и сечение элементов стропильной системы. Их определяют после выяснения постоянных и временных нагрузок, которые им предстоит нести. Для этого вычисляют суммарный вес кровельного пирога, перекрытий и пола мансарды, опорных элементов. А также сверяются с данными о снеговой нагрузке.

  4. Число дополнительных элементов. Если длина стропил и других частей стропильной системы превышает 6 метров, то в конструкцию вводят дополнительные узлы, повышающие ее прочность и устойчивость.

Результатом процесса проектирования считается схема, отражающая реальные размеры и взаимное расположение частей четырехскатной крыши.

Стропильная система

Четырехскатная крыша опирается на каркас, называемый стропильной системой. Практически все ее элементы изготавливаются из древесины хвойных пород. Так как дерево — материал природного происхождения, влага и бактерии оказывают на него разрушительное действие. Чтобы его снизить проводят антисептическую обработку глубокого проникновения и антипиреном для защиты от огня. В стропильную систему четырехскатной крыши входит:

  • Мауэрлат. Опора, изготовленная из бруса, которая распределяет вес кровли по периметру несущих стен.
  • Стойки. Вертикальные поддерживающие элементы, которые устанавливают на лежень или балки перекрытия для предотвращения прогиба стропильных ног.
  • Стропильные ноги. Диагональные стропила формируют ребра вальмового ската крыши, их монтируют одной стороной к коньку, а другой к разным углам мауэрлата. Поверхность вальмы задают нарожники, закрепляемые к диагональным ногам. Рядовые стропила служат опорой для трапециевидных скатов.

  • Затяжка. Горизонтально расположенная балка, стягивающая ноги стропильной пары, для предотвращения распирания стен дома.
  • Подкос. Их устанавливают под углом к стропильным ногам для того, чтобы ликвидировать прогиб, а упирают подкосы в стойки или мауэрлат.
  • Коньковый прогон. Брус, соединяющий верхние части стоек, он служит опорой для стропильных пар.
  • Обрешетка. Основа для настила кровельного мастера. Для мягких, рулонных монтируют сплошную обрешетку, а для твердых решетчатую.

Монтаж своими рукаами крыши четырехскатного типа – прекрасный способ дополнить архитектурный замысел частного дома. Приложив усилия и построив ее самостоятельно или наняв профессиональных мастеров, домовладелец станет обладателем комфортного, красивого жилища!

Видео-инструкция

Крыша Дома

Как рассчитать высоту крыши правильно – самый простой и верный способ
Кровля является одним из важнейших элементов конструкции частного дома, поскольку препятствует проникновению атмосферных осадков, талых вод и холодных воздушных масс в помещения. Если знать, как правильно рассчитать высоту крыши и конька, ее устройство позволит самотеком отводить с кровельной поверхности влагу, не увеличивая нагрузку на систему стропил.

Как сделать утепление перекрытия холодного чердака – чем лучше утеплить
Чтобы снизить потери тепла в частном доме, одной эффективной системы отопления недостаточно – для их минимизации необходимо утепление всех элементов постройки. Это же касается и кровли. Если не планируется обустройство мансарды, потребуется утепление перекрытия холодного чердака.

Какую доску для обрешетки крыши лучше использовать
Долговечность кровельной конструкции зависит от качества обустройства основания, на которое предстоит укладывать слои кровельного пирога. Для создания обрешетки часто используют разнообразные пиломатериалы, в том числе и доску для кровли крыши.

Как вывести трубу через крышу из профнастила – избегайте ошибок
Дымоотводящая конструкция является элементом, который характеризуется повышенной пожарной опасностью, поэтому к решению проблемы, как сделать отверстие в крыше под трубу, следует подходить ответственно. Также важна защита кровли от проникновения влаги, в противном случае срок ее службы значительно сократится.

Какой кровельный поликарбонат лучше выбрать для крыши
На отечественном рынке стройматериалов появилось много современной продукции, среди которой значится и кровельный поликарбонат. Светопропускающие крыши, возведенные с его использованием, позволяют создать устойчивую связь между внешним пространством и внутренним интерьером домовладения, что является новым направлением в архитектуре.

Как сделать демонтаж шифера – как правильно снять материал с крыши
Перед тем, как приступить к реконструкции или выполнению капремонта стропильной конструкции, а также, если нужно поменять прежнее покрытие кровли из листов асбестоцемента на новый современный материал, следует продумать, как снять старый шифер с крыши.

Как сделать расчет водостока правильно – нюансы в деталях
Во время проливного дождя или обильного снегопада на всех крышах зданий собирается значительное количество осадков. Чтобы они не попадали в грунт под фундамент или не скатывались потоком по стенам, необходимо обустройство конструкции водоотведения.

Как сделать подшивку фронтонов – варианты отделки свесов крыши
С целью защиты кровли от негативного воздействия окружающей среды производится подшивка фронтонов. Кроме этого она придает строению завершенный внешний вид. Это мероприятие выполняется  после завершения кровельных работ.

Как сделать стропила мансардной крыши – особенности установки стропильной системы
Надежность каркаса кровли с жилым чердаком зависит от того, насколько качественно выполнен монтаж стропил мансардной крыши. Сложность данного процесса объясняется необходимостью учитывать нескольких важных составляющих, оказывающих воздействие на стропильную конструкцию.

Как выбрать профлист для кровли — технические характеристики кровельного материала
Приобретая профнастил, особое внимание следует уделить параметрам листа данной кровельной продукции, поскольку от этого зависит количество мест стыковки при его монтаже, а значит и герметичность создаваемой поверхности. Подбирают формат кровельного материала, исходя из размеров скатов, благодаря чему удается минимизировать количество отходов.

Оптимальный и минимальный уклон кровли из профлиста – допуски и нормативы
Профнастил имеет отличные эксплуатационные качества, благодаря чему он получил широкое применение в гражданском и промышленном строительстве. Создать качественное покрытие крыши с его использованием можно при условии соблюдения технологии укладки и уклона кровли из профлиста.

Какая вентиляция на крышу дома нужна – выбираем элементы системы
Влага может проникать в дом извне в виде выпавших осадков и изнутри в качестве конденсата. Ее наличие в помещениях приводит к распространению вредных микроорганизмов и плесени, справиться с которыми будет сложно. Предотвратить это и увеличить срок эксплуатации домовладения с теплой мансардой поможет система вентиляции кровли.

Как сделать расчет водосточной системы правильно – инструкция по шагам
Одной из важных защитных мер, способствующих увеличению срока эксплуатации фасада, основания и кровельного покрытия строения, является надежная конструкция водоотведения атмосферных осадков с поверхности крыш.

Как прикручивать металлочерепицу в разных частях кровли
Сейчас металлическая черепица считается одним из самых востребованных кровельных материалов, благодаря наличию у нее таких качеств как прочность, долговечность, доступная цена, хороший внешний вид и простой монтаж. Чтобы поверхность крыши получилась надежной, большое значение имеет качество крепления металлочерепицы.

Как выполняется укладка поликарбоната на навес – пошаговое руководство
Одним из популярных материалов в последние годы стал поликарбонат. Его используют при обустройстве крыш оранжерей, теплиц, балконов, беседок, при строительстве хозяйственных построек, навесов для автомобилей и т.д. Чтобы конструкция прослужила длительное время, нужно знать, как правильно укладывать поликарбонат.

Крыша Дома

Как рассчитать высоту крыши правильно – самый простой и верный способ
Кровля является одним из важнейших элементов конструкции частного дома, поскольку препятствует проникновению атмосферных осадков, талых вод и холодных воздушных масс в помещения. Если знать, как правильно рассчитать высоту крыши и конька, ее устройство позволит самотеком отводить с кровельной поверхности влагу, не увеличивая нагрузку на систему стропил.

Как сделать утепление перекрытия холодного чердака – чем лучше утеплить
Чтобы снизить потери тепла в частном доме, одной эффективной системы отопления недостаточно – для их минимизации необходимо утепление всех элементов постройки. Это же касается и кровли. Если не планируется обустройство мансарды, потребуется утепление перекрытия холодного чердака.

Какую доску для обрешетки крыши лучше использовать
Долговечность кровельной конструкции зависит от качества обустройства основания, на которое предстоит укладывать слои кровельного пирога. Для создания обрешетки часто используют разнообразные пиломатериалы, в том числе и доску для кровли крыши.

Как вывести трубу через крышу из профнастила – избегайте ошибок
Дымоотводящая конструкция является элементом, который характеризуется повышенной пожарной опасностью, поэтому к решению проблемы, как сделать отверстие в крыше под трубу, следует подходить ответственно. Также важна защита кровли от проникновения влаги, в противном случае срок ее службы значительно сократится.

Какой кровельный поликарбонат лучше выбрать для крыши
На отечественном рынке стройматериалов появилось много современной продукции, среди которой значится и кровельный поликарбонат. Светопропускающие крыши, возведенные с его использованием, позволяют создать устойчивую связь между внешним пространством и внутренним интерьером домовладения, что является новым направлением в архитектуре.

Как сделать демонтаж шифера – как правильно снять материал с крыши
Перед тем, как приступить к реконструкции или выполнению капремонта стропильной конструкции, а также, если нужно поменять прежнее покрытие кровли из листов асбестоцемента на новый современный материал, следует продумать, как снять старый шифер с крыши.

Как сделать расчет водостока правильно – нюансы в деталях
Во время проливного дождя или обильного снегопада на всех крышах зданий собирается значительное количество осадков. Чтобы они не попадали в грунт под фундамент или не скатывались потоком по стенам, необходимо обустройство конструкции водоотведения.

Как сделать подшивку фронтонов – варианты отделки свесов крыши
С целью защиты кровли от негативного воздействия окружающей среды производится подшивка фронтонов. Кроме этого она придает строению завершенный внешний вид. Это мероприятие выполняется  после завершения кровельных работ.

Как сделать стропила мансардной крыши – особенности установки стропильной системы
Надежность каркаса кровли с жилым чердаком зависит от того, насколько качественно выполнен монтаж стропил мансардной крыши. Сложность данного процесса объясняется необходимостью учитывать нескольких важных составляющих, оказывающих воздействие на стропильную конструкцию.

Как выбрать профлист для кровли — технические характеристики кровельного материала
Приобретая профнастил, особое внимание следует уделить параметрам листа данной кровельной продукции, поскольку от этого зависит количество мест стыковки при его монтаже, а значит и герметичность создаваемой поверхности. Подбирают формат кровельного материала, исходя из размеров скатов, благодаря чему удается минимизировать количество отходов.

Оптимальный и минимальный уклон кровли из профлиста – допуски и нормативы
Профнастил имеет отличные эксплуатационные качества, благодаря чему он получил широкое применение в гражданском и промышленном строительстве. Создать качественное покрытие крыши с его использованием можно при условии соблюдения технологии укладки и уклона кровли из профлиста.

Какая вентиляция на крышу дома нужна – выбираем элементы системы
Влага может проникать в дом извне в виде выпавших осадков и изнутри в качестве конденсата. Ее наличие в помещениях приводит к распространению вредных микроорганизмов и плесени, справиться с которыми будет сложно. Предотвратить это и увеличить срок эксплуатации домовладения с теплой мансардой поможет система вентиляции кровли.

Как сделать расчет водосточной системы правильно – инструкция по шагам
Одной из важных защитных мер, способствующих увеличению срока эксплуатации фасада, основания и кровельного покрытия строения, является надежная конструкция водоотведения атмосферных осадков с поверхности крыш.

Как прикручивать металлочерепицу в разных частях кровли
Сейчас металлическая черепица считается одним из самых востребованных кровельных материалов, благодаря наличию у нее таких качеств как прочность, долговечность, доступная цена, хороший внешний вид и простой монтаж. Чтобы поверхность крыши получилась надежной, большое значение имеет качество крепления металлочерепицы.

Как выполняется укладка поликарбоната на навес – пошаговое руководство
Одним из популярных материалов в последние годы стал поликарбонат. Его используют при обустройстве крыш оранжерей, теплиц, балконов, беседок, при строительстве хозяйственных построек, навесов для автомобилей и т.д. Чтобы конструкция прослужила длительное время, нужно знать, как правильно укладывать поликарбонат.

Как построить полувальмовую крышу — строительство полувальмы + фото

Полувальмовые крыши очень удобны при использовании чердака, как жилого помещения. Такая крыша – это скатная конструкция со свесами, сделанными по торцам. Благодаря этому своеобразию, полувальмовая, или голландская, крыша в состоянии выдержать большую ветровую нагрузку. Свесы дополнительно защищают от осадков фронтоны постройки. Чтобы разобраться, как построить полувальмовую крышу, нужно различать ее вариации:

  • двускатный тип полувальмовой крыши;
  • четырехскатный тип полувальмовой крыши.

Разновидности полувальмовых крыш

При этом конструкция может претерпевать некоторые индивидуальные изменения, которые зависят от типа кровли, наличия или отсутствия жилой зоны в чердачном пространстве, климата местности. Для районов со снежными суровыми зимами такие крыши стараются делать с не очень большими свесами и скатами с большой крутизной.

Достоинства полувальмового типа крыши

Четырехскатная полувальмовая крыша

Помимо возможности получить большое и практичное пространство на чердаке и оборудовать его под удобное жилое помещение, а также защиты фронтонов от последствий непогоды, среди преимуществ данной крыши – ее красота, эффектность и возможность воплотить разнообразные варианты.

Обратите внимание!
Такая крыша отличается повышенной прочностью конструкции. Она очень хорошо подойдет для местностей с экстремальными условиями климата, обладает также стойкостью к вибрациям.

Недостатки полувальмовой (голландской) крыши

Стропила полувальмы

Среди недостатков возведения голландской крыши:

  • сложность построения системы стропил;
  • большой расход кровельного материала и древесины;
  • сложность очистки и ремонта.

Возвести такую крышу самостоятельно, без помощи специалистов, очень трудно. В стропильной системе присутствует множество элементов, что усложняет постройку.

Возведение голландской крыши

Конструкция полувальмы состоит из многих элементов, исключить хоть один из которых просто нельзя, так как у каждого имеется свое предназначение. Основой выступает мауэрлат и сложная система стропил. Если стены здания возведены из кирпича, хорошо устроить поверху железобетонный армированный пояс с выступающими между будущими стропилами оцинкованными шпильками диаметром от 10 мм и шагом 1,2 м, и насадить брус мауэрлата на него поверх пары слоев рубероида. Для мауэрлата в основном используют брус с сечением 150×150 мм. Далее с помощью врубки и использования железных скоб устраивают конек, к которому крепят накосные и диагональные стропила (или нарожники).

Стропильная система полувальмовой крыши

Очень важно произвести правильные замеры и рассчитать требуемые длины стропил. Лучше всего приготовить стропила длиннее на 50 см от расчетных данных, чтобы избежать неприятностей во время работы.

Обратите внимание!
Из усиленной двойной доски делают стропильные полуноги, опирающиеся на нарожники. Спаривание досок помогает достичь требуемой повышенной несущей способности крыши.

Когда с мауэрлатом и коньком прочно скрепили накосные стропила, производят установку рядовых. При этом учитывают ширину утеплительного материала, по которому рассчитывается шаг рядовых стропил. Чтобы обеспечить упор стропил в основание, со стороны торцов делают вырезки, по бокам их можно металлическими уголками прикрепить к мауэрлату. Если пролеты получаются большие, используют усиление с помощью подкосов с упорами. С помощью шпренгельной фермы можно укрепить диагональные стропила.

Если плита, перекрывающая дом, железобетонная – стойки с упорами без проблем можно упереть в нее. В другом случае на баки перекрытия необходимо поставить дополнительные затяжки.

Все деревянные элементы конструкции перед началом монтажа следует обработать специальными растворами для предохранения от гниения и влияния огня.

Завершение постройки полувальмы

Кровельный пирог полувальмовой крыши

Окончание устройства голландской крыши, как и любой другой, включает в себя укладку обрешетки, пароизоляционного материала, а также утеплителя, гидроизоляционной пленки и непосредственно самой кровли. Необходимо свободное пространство под коньком для циркуляции воздуха и вентиляции.

Обратите внимание!
Пароизоляционную пленку лучше использовать с фольгированной стороной, которая защитит от влаги теплоизоляционный слой.

Утеплителем могут послужить пенополистирольные плиты, стекловолокно или базальтовые плиты. Поверх них для защиты от влаги и конденсата настилают конденсатную пленку либо диффузионную мембрану. В качестве гидроизоляции до сих пор используют также и рубероид, но так как его свойства недолговечны, лучше от него отказаться в пользу более современных материалов.

Далее из деревянных реек выполняют контробрешетку для закрепления гидроизоляции и устройства зазора для вентиляции. Поверх контробрешетки делают основную обрешетку, по которой производят закрепление кровельного материала.

Фото

Ставим мауэрлат

Установка конькового бруса

Установка стропил

Определение размеров фронтона

Примерка углового стропила

Примерка угловых стропил

Верхний запил

Нижний запил

Подгонка углового стропила

Скрепление стропил

Разметка углового стропила

Подгонка по коньку

Угол верхнего запила стропила полувальмы

Определение угла запила

Снимаем необходимые размеры

Разметка нижнего запила полувальмы

Стропила полувальмы

Делаем нарожники скатов

Кобылки

Установка ветровых досок

Удлинение угловых стропил

Вальмовая четырехскатная крыша: конструкция стропил, разметка

Вальмовая четырехскатная крыша может стать исходной точкой для рождения различных оригинальных форм. К примеру, параллелепипеды, пересекающие ее, создают интересную, более динамическую форму, четырехскатные крыши небольших надстроек улучшаю внешний вид дома и увеличивают его высоту.

Самыми распространенными  кровельными системами считаются вальмовые крыши,   конструкция которых отличаются особой надежностью и долговечностью.

Четырехскатная крыша, можно сказать, имеет универсальную форму. Она прекрасно вписывается в архитектуру исторических зданий, как и подчеркнуто современных зданий. Наиболее эффектно смотрится она, покрытая керамической черепицей или гонтом или украшенная небольшими люкарнами.

Вальмовая четырехскатная крыша имеет два ската в виде равнобочной трапеции, пересекающиеся в коньке, и еще два – имеющих форму треугольников, вершины которых находятся на противостоящих краях конька. В углах, где сходятся скаты образуются выступающие ребра, благодаря чему снег на них надолго не задерживается, а вода довольно легко стекает.

Но наличие ребер имеет и свои недостатки – создает сложности при выполнении покрытия и повышает реальную стоимость конструкции. Наклон всех скатов у нее одинаков, и обычно он меньше угла наклона двухскатной.

↑Типы вальмовых кровель

Вальмовые крыши могут иметь форму разной сложности. В соответствии с этим их подразделяют на следующие виды:

  • Шатровая крыша есть ни что иное, как вальмовая кровля на квадратный дом. Она имеет четыре одинаковых ската в форме равнобедренного треугольника, которые стыкуются  в одной точке сверху.
  • Скаты полувальмовых конструкций частично закрывают фронтон. Полувальмовая крыша идеально подходит  на прямоугольный дом.
  • Ломаные конструкции могут иметь скаты разного размера, которые соединяются друг с другом под различными углами. Такая крыша более уместна на большом здании. Однако возводить ее очень сложно.

В каждом случае тип крыши  подбирается индивидуально. При этом учитываются размеры дома и проводятся сложные расчеты.

Конструкция четырехскатной вальмовой крыши ↑

Как известно, конструкция четырехскатных крыш состоит из двух компонентов:

  •  двух обычных скатов, которые встречаешь на любой другой;
  •  двух других, которые не закрывают в длину площадь дома, а оставшийся промежуток оставляют двум вальмам. Именно благодаря второму компоненту, четырехскатная крыша приобретает неповторимость.

Правильное создание подобной конструкции предполагает соблюдения некоторых положений.

  • Поскольку угол наклона промежуточных элементов больше, чем у угловых, то размеры используемых досок должны быть не менее 5х15 см;
  • Короткие детали необходимо крепить к угловым составляющим стропил, а не к коньку. Необходимо проследить, чтобы уклоны промежуточных досок и коротких брусьев совпадали.
  • При реализации проекта стропильная система четырехскатной вальмовой крыши и коньковая система выполняются из одного материала.
  • В стропильную систему входят также и центральные стропильные ноги. Их закрепляют к краям коньковой доски. Таким образом, одним концом они практически упираются в коньковую доску, а другим – в конец обвязки (верхний).

Разметка и узлы ↑

Расчет проводят при помощи таблицы Пифагора и замерной рейки. Если проект создан по всем правилам, то устройство вальмовой четырехскатной крыши, включая надрезы из стропил можно выполнить самостоятельно.

Разметка

Отметим все основные узлы конструкции и выясним, как их монтировать.

  • (3) – это конек, который играет роль несущей оси, и находится он по центру сооружения.

(1), (2), (4), (5) – стропила.

  • (1) – накосные – выполняют функцию базовых силовых компонентов. Они изговливаются из брусьев, аналогичных по толщине коньковому. Стропильные ноги одним концом крепят к коньку, что же касается другого, то он выходит за пределы строения.
  • (4) – центральные, которые отходя от краев конька, выходят на стены.
  • (2) – отходящие от краев конькового бруса промежуточные, которые идут по скатам. На вальмах их не используют.
  • (5) – короткие, длина которых может различаться, к конькам не крепят.

Успех при строительстве основан на точных расчетах, правильной разметке и грамотном чертеже. Точность расчетов особенно важна для выявления правильного соотношения между вальмами и длиной скатов, что, в конце концов, и является залогом надежности возводимой кровли.

Разметку проводят в следующем порядке:

  •  с торца дома по верхней обвязке размечают ось:
  •  рассчитывают половину толщины конька и определяют тем самым местоположение первого элемента стропильной системы;
  • для определения места расположения промежуточной стропильной ноги используют замерную рейку – одним концом ее прикладывают к размеченной линии, а другой располагают по линии боковой стены;
  • длину стропильного свеса рассчитывают, установив брус одним концом на внешнем угле стены, другим – на кровельный свес. Далее, перемещая замерную линейку по краю боковой стены, отмечают на ней дислокацию центрального стропила;
  • аналогично поступают с оставшимися тремя углами.

Таким образом, как видно и на схеме, в углах постройки формируются квадраты (розовые), образованные стенами и центральными промежуточными стропильными ногами, а угловая – делит каждый из них по диагонали, образуя при этом прямоугольные треугольники.

Последовательность работ по устройству ↑

  • Устанавливаются вертикальные стойки, поддерживающие коньковый брус. Процесс крепления к центровой балке проводят через системы укосов. Далее монтируют одинаковые по длине диагональные стропила. Длина свеса обычно составляет 50-70 см. Особого внимания требует стыковка диагональных стропил, конька и вальмы.
  • После установки накосных стропил, переходят к монтажу рядовых – с шагом в 60 см. Крепят последние к мауэрлату и коньковому брусу при помощи врубки. Рядовые стропила дополнительно фиксируют при помощи стяжек и ригелей.
  • К диагональным планкам с каждой стороны крепят нарожники, связывающие мауэрлат и диагональные стропила. Рядовые брусья и нарожники устанавливают относительно конька под прямым углом.

Вальмовые крыши: конструкция стропильной системы

 


© 2021 stylekrov.ru

Четырехскатная крыша: устройство стропильной системы

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

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


depositphotos

Разновидности конструкций

К данному типу крыш относятся:

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

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

В конструкцию кровли входит большое количество стропил разного назначения:

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

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

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

Для защиты от огня деревянные стойки желательно обработать антипиреном.


depositphotos

Сооружение вальмовой крыши

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

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

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

Сборка стропильной системы

Рассмотрим процесс строительства на примере вальмовой кровли.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет полувальмовой крыши — Кровля и крыша

 

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

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

Что собой представляет вальмовая крыша?

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

Вот главные преимущества такой конструкции:

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

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

Виды конструкции вальмовой крыши

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

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

Разобраться подробнее вам поможет наша схема:

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

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

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

Архитектура вальмовой крыши в деталях

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

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

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

Как избежать ошибок при расчете?

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

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

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

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

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

Какие данные необходимы для строительства?

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

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

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

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

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

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

Предлагаем вашему вниманию специальный бесплатный калькулятор для расчетов.

Что нужно учитывать при расчете?

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

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

Для окончательного решения вам придется учесть все эти факторы:

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

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

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

Расчет стропильной системы вальмовой крыши: пошаговое руководство

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

Источник: krovgid.com

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Как сделать полувальмовую крышу: стропильная система и покрытие

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

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

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

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

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

Как рассчитать подобную крышу?

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

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

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

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

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

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

Существующие виды систем стропил полувальмовых крыш

Виды полувальмовых крыш.

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

По виду вальм крыши можно разделить на:

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

Конструкция голландской крыши

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

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

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

Рисунок 1. Схема полувальмовой крыши.

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

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

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

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

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

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

Как сделать датскую крышу подобного типа?

Рисунок 2. Схема постройки датской крыши.

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

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

Для установки системы стропил датской крыши будут нужны такие элементы:

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

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

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

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

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

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

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

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

Стропильная система полувальмовой крыши: схема

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

Источник: 1pokryshe.ru

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Основы каркаса вальмовой крыши

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

Плюсы

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

Минусы

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

Детали вальмовой крыши

  • Обычные стропила используются для центрирования коньковой доски в
    здания, установите высоту и найдите концы конька.Коммонс работает
    от конька и до вершин наружных стен.
  • Коньковая доска — это самая верхняя часть вальмовой крыши, которая используется для крепления общих и вальмовых стропил.
  • Вальмовые стропила прибиты под углом 45 градусов к коньковой доске вниз к четырем внешним углам здания. Также используется для прибивания верхней части стропил домкрата.
  • Стропила Jack прибиты к бедру и спускаются к наружным стенам.У них такой же разрез посадки и хвоста, как и у обычных. Верхний отвес — это особый разрез, называемый составной митрой.
  • Расположение частей каркаса вальмовой крыши

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

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

    Это делает коньковую доску длиннее, из-за чего здание кажется больше, а крыша круче, чем они есть на самом деле.Это делает дом еще более ценным.

    Ссылки на соответствующие страницы Carpentry Pro Framer


    Что такое шатровые крыши, их плюсы и минусы, варианты и способы их сборки

    Замена крыши — это один из самых масштабных проектов по благоустройству дома, которые вы, вероятно, когда-либо будете делать, поэтому убедитесь, что все сделали правильно. При выборе деревянного каркаса новой крыши наиболее популярным выбором будет шатровая крыша типа из-за ее современной и очень прочной конструкции.

    Если вы не знакомы с этим типом крыши, позвольте мне рассказать все о его характеристиках, преимуществах и недостатках, стилях, а также о том, как вы можете построить такую ​​крышу для своего дома.

    Что такое шатровая крыша?

    Шатровые крыши наиболее распространены в Северной Америке и считаются вторыми по популярности стилями крыш после двускатных крыш. В то время как двускатная крыша состоит из двух наклонных сторон, которые соединяются вместе в верхней части фронтонных концов, вальмовая крыша имеет четыре наклонные стороны без двускатных концов .Все четыре стороны вальмовой крыши наклонены вниз к стенам под постоянным углом. Смежные стороны, которые пересекаются с внешним углом, называются «шатром» крыши. Форма вальмовых крыш обычно прямоугольная.

    Краткая история вальмовых крыш

    Шатровые крыши были популяризированы в Америке в начале 18 века. Многие дома в георгианском стиле в центрально-атлантических и южных регионах США имели прямоугольные шатровые крыши с кирпичными конструкциями. Эти крыши продолжали быть общей чертой американских домов в 50-х годах и в основном были замечены в домах в стиле ранчо и традиционных американских домах в стиле Foursquare.

    Сегодня шатровые крыши по-прежнему востребованы, особенно в регионах, где бывают сильные ветры или ураганы. Это благодаря четырем сторонам крыши, которые обеспечивают лучшую защиту от непогоды, чем двускатные крыши.

    Преимущества вальмовой крыши

    • Эстетическая привлекательность: Вальмовые крыши — визуально привлекательное дополнение к дому и даже могут повысить его стоимость.
    • Долговечность: Эти типы крыш более долговечны и устойчивы, чем двускатные крыши из-за их четырех наклонных сторон.
    • Превосходная защита от непогоды: в регионах с сильными ветрами и сильными снегопадами шатровые крыши являются лучшим вариантом, поскольку их наклон позволяет льду или снегу легко соскальзывать. Вальмовые крыши также отлично подходят для районов, подверженных ураганам.
    • Дополнительное жилое пространство: четырехскатные крыши обеспечивают дополнительное жилое пространство с добавлением слухового окна или мансардного окна на чердаке.
    • Энергоэффективность: вальмовые крыши идеальны не только для холодного и ветреного климата. Их способность сохранять в доме прохладу летом делает их идеальными для теплого климата.Это благодаря четырем сторонам крыши, которые защищают дом от излишней жары. Эти карнизы надежно защищают дом от неблагоприятных погодных условий, поэтому вальмовые крыши являются одними из самых энергоэффективных вариантов дизайна.
    • Надежный дренаж: нисходящие скаты вальмовых крыш обеспечивают отличный дренаж во время сильных штормов и дождей.

    Недостатки

    • Дороже, чем двускатная крыша: , хотя установка вальмовой крыши может быть дешевле, чем мансардная, она все же дороже, чем двускатная крыша.Из-за конструкции крыши требуются дополнительные строительные материалы, что приводит к увеличению временных и трудовых затрат.
    • Чувствительность к утечкам: Вальмовая крыша обеспечивает надежный отвод дождевой воды, но при этом более уязвима к утечкам. Это из-за впадин и скатов крыши, которые облегчают проникновение воды. Поэтому важно использовать квалифицированного кровельщика для установки такой крыши для вашего дома, чтобы минимизировать риски.

    5 стилей вальмовой крыши

    1.Простая вальмовая крыша

    Обычная вальмовая крыша является наиболее распространенным стилем с многоугольным скатом с двух сторон и треугольным скатом с двух остальных сторон. Все четыре стороны соединяются наверху, образуя гребень.

    2. Half Hip or Jerkinhead

    Также называемая jerkinhead или обрезанным фронтоном , полускатная крыша имеет две короткие стороны, образующие карниз. Обычно для них характерны верхние части фронтона, а не небольшое бедро.Одним из преимуществ полувальмовой крыши является легкость отвода водостока из желобов.

    3. Голландское остроконечное бедро

    Голландские двускатные шатровые крыши имеют дополнительное внутреннее пространство благодаря своей небольшой двускатной конструкции, которую можно найти на коньке крыши (рядом с верхом крыши). Этот тип вальмовой крыши обеспечивает лучшую вентиляцию, сохраняя при этом сопротивление ветру. Также можно установить слуховой проход в центре вальмовой крыши для дополнительной жилой площади. Это придает красивый декоративный вид вальмовой крыше, а также превращает чердак в функциональное жилое пространство.

    4. Поперечная вальмовая крыша

    Поперечно-вальцовая крыша типа — еще один популярный стиль, который укладывается на L-образные конструкции перпендикулярно. Шов образует двускатную крышу, а две секции соединяются в конце, образуя впадину.

    5. Пирамидальная шатровая крыша

    Вальмовые крыши пирамиды имеют четыре стороны треугольной формы одинакового размера, которые соединяются в верхней части квадратной конструкции, образуя отчетливую пирамиду. Этот вид вальмовой крыши еще называют крышей павильона.Все четыре стороны конструкции одинаково соединены в одну централизованную вершину.

    Как построить скатную крышу за 8 простых шагов

    Вальмовая крыша — один из самых простых в строительстве стилей кровли, особенно по сравнению с мансардной крышей. В сочетании с фронтонами и другими особенностями конструкция вальмовой крыши может стать долгосрочным проектом по благоустройству дома, которым вы будете наслаждаться в течение многих десятилетий.

    Выполните эти 8 шагов, чтобы начать установку вальмовой крыши. В конце я добавил видео, которое поможет вам лучше понять, как оформить вальмовую крышу.

    Шаг 1. Измерьте и обрежьте стропила: необходимо измерить ширину и высоту всех четырех сторон. Стандартная вальмовая крыша имеет конек, который еще называют доской, образующей верх крыши. Есть два наклонных гребня, идущих под углом к ​​углам, которые называются тазовыми стропилами. Эти стропила проходят по боковым стенам, которые также называют обычными стропилами.

    Шаг 2. Рассчитайте длину всех обычных стропил: после того, как вы измерили ширину здания, разделите это число на 2, так как каждое стропило покрывает только половину крыши.Прежде чем приступить к расчету уклона крыши, вычтите ширину коньковой доски.

    Шаг 3. Выделите расположение «птичьего рта» на стропилах: «птичий рот» — это термин, используемый для обозначения зазора в стропиле, чтобы он мог поместиться наверху стены конструкции. Вам нужно будет отрезать птичий пасть, чтобы найти нужное место с помощью столярной площади.

    Шаг 4. Распилите общие стропила круглой пилой: чтобы облегчить эту задачу, используйте первое стропило в качестве последующей выкройки.Возьмите круглую пилу и вырежьте такие же узоры на остальных обычных стропилах. Каждые из общих стропил размещайте через каждые 50 см вдоль стен здания.

    Шаг 5. Соберите вальмовые и королевские стропила: на торцевых углах крыши имеется длинное центральное стропило, которое простирается от стены до конца конька. Это называется царь-стропила. Поместите 6 общих стропил в их точные точки вдоль двух самых длинных стен, надежно прибив их гвоздем. Далее поднимаем коньковую балку на нужную высоту и прибиваем ее между центральными стропилами.Вам нужно будет установить до 6 общих стропил, прибив их к конструкции стены. Эти королевские стропила обеспечат дополнительную поддержку балке конька и предотвратят ее обрушение.

    Шаг 6. Прибить оставшиеся общие стропила к коньковой балке. Убедитесь, что каждое стропило находится на расстоянии 20 дюймов от соседних. Большинство вальмовых крыш обычно имеют одно общее стропило со стороны крыши.

    Шаг 7. Прибейте фанерную обшивку к общим стропилам.Это необходимо сделать до того, как на крышу будут уложены окончательные кровельные материалы, например, битумная черепица. Чтобы разместить фанерную обшивку, используйте гвозди, чтобы удерживать ее на стропилах. Убедитесь, что деревянный лист полностью прямой и плоский, иначе черепица будет раскачиваться.

    Шаг 8. Завершающий этап — крепление черепицы.

    Узнайте, как обрамить вальмовую крышу, посмотрев это видео сейчас

    Каков срок службы вальмовой крыши?

    Вальмовые крыши могут прослужить до 5 декад , если не больше, при условии их правильной конструкции.Срок службы вальмовой крыши зависит от качества материалов и ухода, который они получают. Чтобы ваша вальмовая крыша прослужила дольше, используйте металлическую черепицу или глиняную черепицу и регулярно проводите техническое обслуживание, чтобы предотвратить утечку воды.

    Обрамление вальмовой крыши стало проще — Fine Homebuilding

    Сводка: Строитель из Северной Каролины Джон Кэрролл анализирует процесс строительства вальмовой крыши и обсуждает свою технику переосмысления этой сложной конструкции. На примере крыши небольшого флигеля Кэрролл сначала находит шесть обычных стропил, а затем использует таблицу множителей стропил для определения длины обычных стропил.Затем он определяет длину и длину вальмовых и домкратных стропил. К статье прилагаются полноцветные иллюстрации, в которых подчеркивается, как Кэрролл снимает шатровую крышу.


    Обрамление вальмовой крыши — головная боль для большинства плотников, но не обязательно. Этот процесс стал для меня намного проще, когда я понял, что основная проблема при строительстве вальмовой крыши — это планировка, а не математика. А ключ к разметке — точно знать, где начинать и где заканчивать измерения.

    В моем подходе все измерения проводятся по нижнему краю стропила от короткой точки до короткой точки.Я не так научился это делать, но как только я начал думать о нижней плоскости стропил вместо верхней (или вместо какой-то теоретической средней линии), все встало на свои места. Потому что я измеряю и размечаю нижнюю часть стропил, где я отмеряю, и где отрезаю; а поскольку шагов меньше, меньше шансов на ошибку.

    Еще одно преимущество моего подхода состоит в том, что мне не нужно иметь дело с опусканием бедра, потому что я использую пиломатериалы одинаковых размеров для всех стропил и выравниваю нижние края.На этой крыше я использовал пиломатериалы 2 × 6 для вальм, домкратов и общих опор. В результате верхние части домкратов оставались на 1⁄4 дюйма выше бедра, что позволяло оболочке очищать бедро и позволяло воздуху проходить через бедро и подниматься к вентиляционному отверстию конька. Если бы я хотел, чтобы и нижний, и верхний края были на одной плоскости, я мог бы разрезать 2 × 8 до ширины 5–3 ⁄4 дюйма.

    Мне также не нужно вносить поправки для измерения от центра доски, потому что я снимаю все свои измерения с края доски.

    Еще одна вещь, которая немного отличается от меня, — это то, что я откладываю свою английскую рулетку, когда заканчиваю обрамлять стены, и беру метрическую ленту, чтобы обрамить крышу. В моем подходе метрическую систему легче использовать, когда задействована математика, потому что нет дробей, с которыми нужно иметь дело. Сама математика вычисляется просто, потому что каждое положение и размер стропил можно объяснить с помощью прямоугольных треугольников и размеров, основанных на теореме Пифагора.

    Однако прежде чем я рассмотрю что-либо из этого, первое, что я делаю на новом сайте вакансий, — это знакомлюсь с деталями и визуализирую, как части сочетаются друг с другом.Показанный здесь проект представляет собой простой складской навес. Поскольку крыша небольшая, а весь каркас сделан из бруса размером 2 × 6, мне не нужно делать поправки для большей коньковой балки или шатровых стропил.

    Два инструмента облегчают работу

    Во-первых, я делаю историю из куска фанеры шириной 2 дюйма. Я кладу его на верхнюю плиту торцевой стены и размечаю пролет общих стропил, толщину стены (для пропила сиденья) и свес карниза. Прелесть стика в том, что у меня есть все начальные размеры, которые мне нужны, чтобы обрамить крышу в одном месте.Затем я могу отнести стикер к месту монтажа и использовать его для выполнения всех сокращений, не тратя время на беготню назад и вперед.

    Для получения дополнительных чертежей и подробностей нажмите кнопку «Просмотр PDF» ниже:

    Подпишитесь на участие в голосовании сегодня и получите последние инструкции от Fine Homebuilding, а также специальные предложения.

    Посмотреть PDF

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

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

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

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

    Обзор

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

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

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

    Еще одним распространенным типом вальмовой крыши является полувальмовая крыша, которую называют крышей с откидной крышкой. В этой кровле двускатные концы крыши усечены карнизами небольшого бедренного конца, также известного как головной убор, который спускается на небольшом расстоянии от конька крыши.

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

    История шатровой крыши

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

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

    Срок службы вальмовой крыши

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

    Ориентировочная стоимость вальмовой крыши

    Обычно общая стоимость строительства этой кровли зависит от нескольких факторов, таких как стоимость строительных материалов, затраты на рабочую силу, затраты на каркас и т. Д. В целом, затраты на рабочую силу для строительства Вальмовая крыша среднего размера, занимающая площадь около 1500 квадратных футов, стоит от 12000 до 18000 долларов.

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

    Типы шатровой крыши

    1. Простая шатровая крыша

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

    2. Шатровая крыша

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

    3. Голландская двускатная шатровая крыша

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

    4. Поперечно-шатровая крыша

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

    5. Пирамидальная шатровая крыша

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

    6. Шатровая крыша

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

    Конструкция вальмовой крыши

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

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

    Общие этапы строительства можно перечислить следующим образом:

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

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

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

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

    5. Шатровые стропила соединяются со стандартными стропилами.

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

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

    Преимущества шатровой крыши

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

    2. Аэродинамические характеристики:
    Отличается значительными аэродинамическими характеристиками.Поскольку у него нет плоских концов; он не ловит ветер. Он самоблокируется и очень желателен даже в районах, подверженных сильным ветрам, и даже в районах, подверженных ураганам.

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

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

    5. Дополнительное пространство:
    Шатровая крыша с дополнительным слуховым окном или мансардное окно могут использоваться для увеличения внутреннего жилого пространства.

    Недостатки вальмовой крыши

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

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

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

    Подробнее: Плоская крыша

    Подробнее: Марки бетона

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

    Введение

    Устойчивость домов во время экстремальных ветровых явлений имеет важное значение для обеспечения безопасности жителей, минимизации ущерба внутреннему содержимому и уменьшения финансового бремени для сообществ и страховых компаний.На сегодняшний день проделана значительная работа по устранению часто наблюдаемых видов отказов в жилых домах. В первую очередь они связаны с системами кровли и стеновых обшивок, а также с вертикальной нагрузкой 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 (Копп и др., 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).

    Рис. 1. Пример разрушения кровельной обшивки, соответствующий DOD-4 (источник изображения: Dr.Дэвид Преватт из Университета Флориды).

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

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

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

    Результаты

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

    Один из вопросов, который возникает из-за высоких скоростей ветра, полученных при анализе хрупкости конкретных видов 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 в Джоплине, 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 и, по оценкам, был нанесен экономический ущерб до 3 миллиардов долларов (Graettinger et al., 2014). Ветры EF0 – EF2 обычно составляют около 85% площади повреждения сильного торнадо EF4 или EF5, и поэтому можно выделить так много этапов развития повреждений. Обследование, проведенное после этого события, дало информацию для последующих исследований, включая определение новых методов для улучшенных обследований повреждений, анализа хрупкости компонентов дома и разработки улучшенных лабораторных моделей торнадо (Graettinger et al., 2014). Это также привело к изменениям в строительном кодексе Мура, штат Оклахома, таким образом, что к деревянным каркасным домам предъявляются новые предписывающие требования для смягчения последствий 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.

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

    На рис. 3А показаны соседние дома с шатровыми крышами, которые демонстрируют аналогичные повреждения передней поверхности крыши.RTWC, по-видимому, не повреждены по остальному периметру крыши, и очевидно, что несколько элементов каркаса крыши вышли из строя или были удалены, в дополнение к обшивке, покрывающей эту часть. На правой стороне фотографии оставшаяся часть крыши провисает, что дополнительно указывает на то, что нижележащая рама вышла из строя. Дома, показанные на рисунке 3A, были расположены вдоль Кайл Драйв на западной окраине Мура, штат Оклахома. Несколько домов на этом коротком участке имели аналогичные дефекты каркаса вальмовой крыши и были построены примерно в 2006 году (Graettinger et al., 2014). Осмотр фотографий повреждений в этом районе показывает, что из домов с 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 только страдала 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, кажется, целы, нижняя часть крыши потеряла только обшивку с правой стороны и элементы каркаса, помимо обшивки, слева. Возле пика крыши каркас разрушился с обеих сторон.Эта структура, по-видимому, содержит либо фермы, либо стержневой каркас с прочными соединениями. Как показано на рисунке чуть выше RTWC, элементы были соединены или усилены иным образом с помощью деревянных пластин, прибитых гвоздями.

    При осмотре повреждений, показанных на Рисунке 3, и аналогичных повреждений на имеющихся фотографиях становится очевидным, что возможны частичные разрушения каркаса, повторяющиеся режимы разрушения, возникающие в вальмовых крышах. При сравнении этих отказов вальмовой крыши с близлежащими конструкциями на основе данных было определено, что разрушения каркаса могут влиять на некоторые шатровые крыши при скорости ветра EF2, а не разрушения RTWC или потери обшивки.Также отмечается, что конструкция крыши может иметь значение. Наблюдаемые отказы рамных 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.

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

    Анализируются две области исследования, выделенные 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 казались более новыми, в большинстве своем с крутыми шатровыми крышами и большими строениями. Дома в Районе 2 в основном выглядят более старыми каменными домами с неглубокими крышами с деревянным каркасом.

    Результаты статистического анализа показаны в Таблице 2. Как показано, в Районе 1 56% домов с соответствующим повреждением вышли из строя из-за частичного разрушения каркаса, в то время как 35% показали признаки разрушения 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.

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

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

    Рис. 6. Частичный обвал 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 характеристиками RTWC, чтобы обеспечить точку отсчета для соотнесения настоящих результатов с обычно наблюдаемыми видами отказов с хорошо установленными скоростями ветра (т. Е. DOD-6). Предположение о правильной конструкции в анализах позволяет выявить пробелы в текущем проекте, если будет обнаружена вероятность отказа.В противном случае результаты подтвердили бы ненадлежащее строительство в домах с наблюдаемыми неисправностями.

    Анализ спроса и мощности секций стропильных и каркасных крыш

    Чтобы понять возможность выхода из строя элемента или соединения в каркасе вальмовой крыши, необходимо определить воздействие нагрузки, возникающей из-за подъема ветра на элементы каркаса, и сравнить их со способностью 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 каркаса. 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 на месте. Фермы, соединенные металлическими пластинами (MPC), спроектированы компаниями, специализирующимися на их производстве, на основе распределения вторичной нагрузки. Они становятся преобладающей формой строительства крыш новых жилых домов, по крайней мере, в Канаде (Canada Mortgage and Housing Corporation, 2014).Тем не менее, рамная конструкция все еще используется, и большая часть стареющего жилого фонда состоит из конструкции палки-рамки. Как ферменные, так и каркасные конструкции требуют рассмотрения в настоящем исследовании, поскольку согласно имеющимся данным обследования, оба типа кровли не работают.

    В двумерном D / C-анализе в этой работе используется одна ферма MPC, основанная на тех, которые использовались в натурной 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.

    Рис. 7. Половина моделируемой фермы с помеченными соединениями и элементами.

    Для крыши с решетчатым каркасом, Раздел 9.23 NBCC (Канадская комиссия по строительным и противопожарным нормам, 2010) используется для определения соответствующих требований к размещению элементов и размерам, в дополнение к минимальному количеству и направлению гвоздей в каждом стыке.Результирующая структура проиллюстрирована на рисунке 8 с 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 рамной крыши упрощается за счет изучения одного репрезентативного домкрата. При осмотре стропила, ближайшие к центру крыши, считаются наиболее востребованными из-за давления на крышу из-за самых длинных безопорных пролетов. Ожидается, что центральные домкраты будут испытывать самые высокие моменты и внутренние силы сдвига, а их соединения должны будут противостоять самым сильным опорным реакциям. Грани крыши идентичны, поэтому выбранный домкрат-стропила, показанный на Рисунке 9, представляет собой четыре разных домкрата внутри крыши.

    Рис. 8. Вид сверху спроектированной четырехскатной вальмовой крыши.

    Рис. 9. Изображение 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. Такой подход к огибающей был сочтен подходящим для настоящих целей, потому что, сравнивая емкость каждого элемента с его наихудшим сценарием нагрузки, все уязвимые элементы могут быть идентифицированы без траты вычислительных или экспериментальных ресурсов на получение достаточных данных, чтобы сделать возможным нелинейное моделирование.Еще одно преимущество использования максимальных сил 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 потребует корректировки, чтобы можно было провести прямое сравнение с DOD-6 для жилых построек.Однако на основании этого результата из литературы можно сделать некоторые наблюдения. Моррисон и Копп (2011) протестировали соединения ногтя на пальце ноги при реалистичной ветровой нагрузке и аналогичным образом связали результаты прочности с основной системой сопротивления ветровой нагрузке, а также с расчетными скоростями ветра компонентов и обшивки, используемыми в ACSE 7-05. Скорость ветра 71,5 миль в час согласуется с оценками, приведенными в Таблице 5 Моррисона и Коппа, которые не учитывают распределение нагрузки между соседними соединениями. При рассмотрении распределения нагрузки расчетные скорости ветра по Моррисону и Коппу (2011) увеличиваются.

    Примененная скорость ветра 71,5 миль в час намного ниже, чем скорость ветра при разрушениях, 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 мощности

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

    Совместные расчеты несущей способности включают определение несущей способности стальной пластины, деревянного элемента и взаимодействия между ними в соответствующих направлениях (Институт решетчатых конструкций, 2007 г .; Институт решетных конструкций 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 поддержки мощности включают в себя те, для сопротивления снятия ногтей и бокового сопротивления.

    Уравнения кодовой емкости обычно включают коэффициенты сопротивления материала, которые не учитываются в этом анализе постоянного тока. Уравнение из исследования Lewis et al. (2006) не включает факторы сопротивления, но обсуждение и результаты их исследования показали, что предложенное уравнение было скорректировано с учетом коэффициента безопасности, равного 1.5. Этот запас прочности исключен в текущем анализе. Примеры расчетов мощности и примечания, включая соответствующие кодовые уравнения и пункты, для всех требуемых режимов совместной мощности 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.

    Результаты спроса и мощности

    Отдельные таблицы результатов максимального спроса и минимальной мощности приведены Стивенсоном (2017).В настоящей 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. Отношения между стержнями и совместными нагрузками (D / C) для смоделированной секции стержневой рамы при подъеме на 2,17 фунта / дюйм (0,38 Н / мм).

    Рис. 10. Схема мест повреждений в ферме, основанная на результатах анализа соотношения мощности и 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 сначала выходят из строя в случае плоской фермы.Однако этот вывод не верен в случае, когда ураганные ремни используются в RTWC. В этом случае отношение D / C ремня RTWC урагана составляет 0,470, что снова сравнивается с 0,695 D / C в верхнем поясе. Применение даже самого простого ремня урагана может привести к повреждению компонентов каркаса фермы.

    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 стержневой рамы похожи на результаты 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 предлагают некоторые условия, которые могут повлиять на режим, при котором может выйти из строя шатровая крыша с деревянным каркасом.Помимо этого вывода, важно отметить ограничения метода двумерного моделирования. Чтобы 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 в моделировании соединений металлических пластин и структур стержневой рамы, создание подробных трехмерных моделей в текущем исследовании было сочтено неэкономичным.

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

    Дополнительное обсуждение наблюдаемых отказов рулевой рамы

    Неисправности каркаса крыши, представленные в этой статье, описывают несколько различных случаев и факторов, которые могут привести к 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 режим отказа, связанный с корпусом палки-рамы. Этот режим может указывать на неправильную конструкцию наружного каркаса крыши или на потенциальное влияние каскадных отказов, вызванных разделением нагрузки в конструкциях с рамой на стержнях.

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

    Рис. 11. Примеры частичного разрушения каркаса вальмовой крыши с неповрежденными балками перекрытия. (A) Полное удаление внешнего каркаса крыши. (B) Частичное удаление нескольких сторон крыши (источник изображения: доктор Дэвид Преватт).

    Как уже упоминалось, анализ D / C для корпуса с рамой 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 районах 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 способность определять уязвимые места 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, в котором было 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 с ударами обломков.

    • Следует отметить, что в 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 могут испытывать дисбаланс ветровых нагрузок на наветренной и подветренной сторонах.Влияние изменения уклона крыши, формы плана и направления ветровой нагрузки будет изучено дополнительно, в дополнение к изменениям прочности и жесткости материала на более поздних этапах этого исследования.

    • Выявлен дополнительный вид отказа, связанный с полным или частичным удалением всей 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.

    • Когда используются RTWC с зацеплением, 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, верхний стропильный шарнир 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 двухмерного анализа для случаев фермы и рамной конструкции предполагает, что крыши рамной конструкции содержат более уязвимые элементы.При эквивалентном ветровом подъеме D / C RTWC фермы составляет 0,98, в то время как RTWC стропил домкрата с рукоятью составляет 1,12. Это как и ожидалось; тем не менее, влияние распределения нагрузки является важным фактором, особенно для случая стержневой рамы, который не рассматривается в данном исследовании.

    Авторские взносы

    SS является доктором философии. 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 благодарны докторам. Дэвиду Преватту (Университет Флориды) и Дэвиду Руче (Университет Оберна) за предоставление данных обследования ущерба, ценные предложения и соответствующую литературу, а также Национальному научному фонду (NSF) за предоставление финансовой поддержки полевым исследованиям, приведшим к нанесению ущерба. данные опроса.Вышеупомянутые исследования ущерба были поддержаны исследовательским грантом NSF 1150975 и программой грантов NSF RAPID.

    Список литературы

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

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Канадская ипотечная и жилищная корпорация. (2014).Канадское деревянно-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., и Копп Г.А. (2017). Оценка уязвимости повреждений примыкания кровли к стене каркасных домов при сильном ветре. J. Неопределенность риска Eng. Syst. 3. DOI: 10.1061 / AJRUA6.0000916

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

    Google Scholar

    Хендерсон, Д.Дж., Моррисон М. Дж. И Копп Г. А. (2013). Реакция креплений, прибитых гвоздями, между крышей и стеной, на экстремальные ветровые нагрузки в полноразмерной шатровой крыше с деревянным каркасом. Англ. Struct. 56, 1474–1483. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2013.07.001

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

    Google Scholar

    Копп, Г. А., Хонг, Э., Гаванский, Э., Стедман, Д., Силлс, Д. М. (2016). Оценка скорости ветра на основе наблюдений за ущербом от торнадо в Ангусе (Онтарио) 17 июня 2014 года. Кан. 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). «Дизайн металлических пластин, соединенных стыками деревянных ферм на настоящий момент», на 9-й Всемирной конференции по лесному строительству (Портленд, Орегон). Доступно по адресу: http://support.sbcindustry.com/Archive/2006/aug/Paper_322.pdf

    Google Scholar

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

    -V

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

  • -Y

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Моррисон, М. Дж., И Копп, Г. А. (2011). Эффективность соединения гвоздя и пальца при реалистичной ветровой нагрузке.Англ. 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., Gupta, R., and Grau, D. (2013). Джоплин, Миссури, Торнадо от 22 мая 2011 г .: Исследование структурных повреждений и аргументы в пользу строительных норм и правил, устойчивых к торнадо. 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 Таскалуза 2011 года. Гейнсвилл, Флорида: Университет Флориды.

    Google Scholar

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

    Google Scholar

    Симмонс, К. М., Ковач, П., и Копп, Г. А. (2015). Снижение ущерба от торнадо: анализ выгод и затрат улучшенных строительных норм и правил в Оклахоме. Клим погоды. 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

    van de Lindt, J. W., Pei, S., Dao, T., Graettinger, A., Prevatt, D.O., Gupta, R., et al. (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

    Ремонт шатровой крыши жилых домов — Установка шатровой крыши дома

    Шатровые крыши обеспечивают прочность, эстетичность и устойчивость к погодным условиям

    Когда вы взвешиваете варианты того, какой тип крыши вы хотите установить в своем доме, следует выбрать шатровую или полушатовую кровлю одно из ваших главных соображений.

    Вальмовые крыши — популярная крыша в районе Сент-Луиса — и не зря. Эти крыши похожи на традиционную голландскую двускатную крышу (также известную как остроконечная крыша). Они создают своего рода пирамидальную крышу. Наклон крыши имеет четыре наклонные стороны, которые соединяются коньковой доской, так что есть две стороны трапециевидной формы и две стороны треугольной формы равной длины. Конструкция вальмовой крыши позволяет каждой стороне более или менее уравновешивать другую, что делает крышу прочной и долговечной.

    Этот дизайн распространен на крышах павильонов, но они также отлично подходят для многих коммерческих и жилых помещений.Они отлично работают как отдельные отдельные секции крыши, а иногда предлагают дополнительное жилое пространство или чердак в свесе, в зависимости от вашего дизайна и уклона крыши.

    В общем, это классический дизайн крыши, который отлично смотрится в домах в Сент-Луисе.

    Хотя конструкция вальмовой крыши по своей сути прочна, во время установки и ремонта подрядчик по кровле должен проявлять осторожность, чтобы конструкция вальмовой крыши оставалась в рабочем состоянии даже в случае сильных штормов и сильных ветров.

    Если вы ищете подрядчика для установки новой вальмовой крыши, свяжитесь с Wildwood Roofing сегодня. Мы предоставим бесплатную консультацию, в которой мы расскажем, как именно мы построим крышу вашей мечты.

    Почему шатровые крыши — отличный стиль для вашего дома в Сент-Луисе

    Вот несколько вещей, о которых будет думать квалифицированный кровельный подрядчик, такой как Wildwood Roofing, при установке, замене или ремонте шатровой крыши:

    Вальмовые крыши обеспечивают прочность

    Скаты вальмовой крыши по большей части подпирают, поскольку каждая сторона опирается на свою противоположную сторону в идеальном балансе.Это означает, что обрушение кровли — особенно при правильном выполнении каркаса и конструкции вальмовой крыши — маловероятно.

    Соображения, связанные с атмосферостойкостью

    По сравнению с двускатными крышами конфигурации вальмовых крыш иногда критикуют из-за того, что они имеют больше швов.

    Вальмовые крыши подвержены протечкам, если они неправильно подготовлены или уложены битумной черепицей. Вот почему так важен выбор квалифицированного подрядчика по кровельным работам — они будут использовать надлежащие методы, чтобы ваша крыша оставалась защищенной от атмосферных воздействий и в рабочем состоянии долгое время после установки вальмовой крыши.

    Для таких областей, как Сент-Луис, где возможны сильные ветры и сильные штормы, мы рекомендуем, чтобы каждая из сторон была обрамлена таким образом, чтобы крыша была скатной — уклон, измеряемый как отношение высоты к ширине, — в диапазоне от 4:12 до 6. : 12. Это может варьироваться в зависимости от типа вальмовой крыши, которую вы устанавливаете, но эта треугольная форма гарантирует, что ветер будет аэродинамически обтекать крышу, а не отрывать крышу от стены с восходящей силой, как это иногда бывает с пологими шатровыми крышами.

    Опытный подрядчик по кровельным работам сможет спроектировать ваш каркас вальмовой крыши таким образом, чтобы он выдерживал даже самые сильные ветры.

    Эстетика

    Вальмовые крыши обладают не только прочностью и атмосферостойкостью, но и универсальностью в дизайне. Вы можете разместить на чердаке больше места, но если вы хотите сделать больше, вы можете создать «воронье гнездо» на шатровой или полаватной крыше.

    Хотя дизайн может и не быть неотъемлемой частью кровли, это, безусловно, важное соображение. Вальмовые крыши могут удерживать практически любой кровельный материал — металлическую или асфальтовую черепицу, шифер, керамическую черепицу, кедровую плитку.

    Специалисты по установке вальмовой крыши в Сент-Луисе

    Если вам потребуется установка, замена или ремонт вальмовой крыши, позвоните специалистам по кровле из Сент-Луиса — Wildwood Roofing & Construction, чтобы получить бесплатные расценки.

    Мы много лет занимаемся каркасом и строительством вальмовых крыш. Мы знаем, что делаем со всеми типами вальмовых крыш, и делаем это хорошо. Наша команда предоставляет все знания, строительные материалы и рабочую силу, чтобы убедиться, что ваша установка соответствует вашим требованиям.

    Но мы также придерживаемся более высоких стандартов.Мы с гордостью укладываем все стропила и каждую черепицу, поэтому наши бывшие клиенты так положительно отзываются о нашей рабочей этике и конечном продукте. Позвоните нам и назначьте консультацию без риска сегодня.

    Каркас и строительство вальмовой крыши

    Как выбрать каркас и строительство вальмовой крыши

    Прежде всего, вы должны знать, что такое вальмовая крыша. Это особый вид кровли, имеющий пологий уклон в сторону боковых стен, имеющий нисходящий узор. Область, где две части крыши соприкасаются друг с другом, известна как шатровая.Вальмовая крыша имеет равномерные углы без вертикальных концов. В основном это коттеджи, дома-ранчо и бунгало, где сооружается шатровая крыша. Наличие этих крыш может добавить зданиям дополнительные качества, такие как прочность, повышенный уровень комфорта и традиционный дизайн. Вальмовые крыши известны как самая простая конструкция в группе вальмовых крыш. Если вы рассматриваете каркас и строительство вальмовой крыши для своего дома, вы должны иметь в виду три важных фактора, которые могут повлиять на стиль или дизайн вальмовой крыши.

    Карниз: эти крыши имеют более длинные карнизы, которые могут защитить ваше окно от прямых солнечных лучей.Таким образом, если у вас есть эти крыши, ваш интерьер будет оставаться прохладным летом, что может помочь снизить затраты на охлаждение и счета за электроэнергию при меньшем использовании кондиционера.

    Прочность: Если вы живете в районе, где бывают быстрые ветры и циклоны, которые случаются с регулярными интервалами, то каркас и конструкция вальмовой крыши помогут вам с этим справиться. Если скат этих крыш построен с высокой точностью, то они останутся там надолго.

    Стиль: Строительство вальмовой крыши может добавить красоты и экстерьера вашему дому.Этот стиль считается одним из лучших стилей крыш из-за его уникального внешнего вида.

    Строительство вальмовой крыши

    Строительство вальмовой крыши — задача не из легких. Поскольку он построен с уклонами, вы должны быть очень аккуратными и точными, а также соблюдать меры безопасности. Следующие шаги могут помочь вам в строительстве вальмовой крыши.

    Самым важным шагом является правильное измерение перед установкой вальмовой крыши. Вам следует обратиться за помощью к опытным людям, чтобы получить измерения, потому что, если ваши измерения будут неправильными, все пострадает после этого.

    После снятия обмеров необходимо обрезать стропила по размерам.
    Теперь вы должны разместить коньковую доску, которая действует как каркас, а затем начать укладывать стропила с каждой стороны в соответствии с требованиями.