Г образная крыша вальмовая: Г образная вальмовая крыша стропильная система

Г образная вальмовая крыша стропильная система

Крыша Г-образного дома

Некоторые загородные или частные дома имеют конструкцию буквой «Г». Соответственно и крыша такого дома тоже будет делаться по этой форме. Но если создание традиционной крыши легко и понятно, то вот как делается Г-образная крыша? Ее стропильная система не такая простая, да и с изготовлением нужно будет постараться. Все же, при должной инструкции и правильным советам, начинающий мастер может постараться воплотить задумку в жизнь.

Мы рассмотрим технологию создания Г-образной крыши, узнаем все тонкости и советы по сооружению, а также определение данной кровли. А благодаря наглядным фото и видео весь процесс работ будет еще легче.

Что такое Г-образная крыша

Этот вид крыши представляет собой конструкцию над домом, которая выполнена в виде двух стандартных двухскатных кровель. Они соединяются между собой под углом в 90°. Вот поэтому крыша и названа Г-образной, так как получается подобие буквы Г. Самый сложный узел во всей этой конструкции – места стыков, где встречаются две стропильные двускатные системы, то есть как внешний, так и внутренний углы.

Все зависит от фронтонов. Простая – конструкция, которая имеет одинаковую ширину, при которой торцевые стены двух частей Г-образной постройки имеют одинаковую ширину. Сложная крыша та, фронтоны которой имеют разные габариты. В таком случае высота конька каждой части будет отличаться, что усложнить процесс стыкования стропильных ног под прямым углом друг с другом. Очень часто данная крыша делается ломаной, при которой одна двухскатная половина находится ниже, чем другая.

Получается, что для обычных домов, Г-образная крыша не подходит, только для соответствующих построек. Основная задача при строительстве Г-образной крыши – это правильно выполнить расчеты и монтаж стропильной системы. Если сделать все качественно, то как показывает практика и отзывы профессионалов, данный тип крыши еще надежнее, нежели обычная двухскатная кровля. Почему? Стропильные ноги конструкции на углах являются некими ребрами жесткости, которые поддерживают остальные элементы.

Выполняем расчеты для крыши

Первый шаг, перед тем как сделать Г-образную крышу – это проведение расчетов. Они должны быть точными. Нужно вычислить нагрузку на стропильную систему и другие параметры.

За основу берутся такие факторы:

  • Уровень постоянной нагрузки. Здесь речь идет об общем весе кровельного пирога. Он будет оказывать на конструкцию большую нагрузку. Кровельный пирог крыши включает в себя систему, которая состоит из утеплителя, гидро- и пароизоляционного слоя, обрешетки и кровельного материала.
  • Сезонная нагрузка на крышу. Сюда входят осадки разного типа: дождь, снег и ветер. К тому же нужно учитывать, что снег зимой может находиться на кровле постоянно. Вот почему нужно учитывать климатические особенности региона и выбрать правильный угол наклона Г-образной кровли. Благодаря этому сезонная нагрузка снизится. Например, если в вашем регионе много снега и дождя, то угол наклона делается большим. А вот в регионах с сильными ветрами лучше сооружать крышу, которая имеет пологий угол наклона. Парусность уменьшается, как и ветровая нагрузка на нее.
  • Дополнительная нагрузка на крышу. Речь идет о дополнительных коммуникационных приспособлениях, таких как водяной бак, спутниковая тарелка, дымовая или вентиляционная труба.

Это ответственный момент, который должен быть выверен правильно. Учитывая все данные, перечисленные выше, он может сделать соответственный чертеж со всеми точными указаниями: выбранный угол ската и другие параметры конструкции. Отталкиваясь от чертежей и выполняется вся работа.

Материалы для создания крыши

Так как наша Г-образная кровля имеет форму буквой Г, а составные части стыкуются под углом в 90°, логично, что для работы потребуется большое количество элементов. Если сравнивать, то нужных материалов потратится столько, сколько на создание вальмовой крыши. Чтобы сделать конструкцию, потребуются следующие элементы:

    Мауэрлат, как основа крыши. Это деревянная балка, которая устанавливается по периметру всего дома на верх стены. Именно мауэрлат принимает на себя основную нагрузку, распределяя ее по всему периметру. Балки фиксируются анкерами к стене.

Угловые стропила создаются из сдвоенного бруса или обрезной доски (сечение 10х5 см или 15х5 см). Если стропила обычные, то сдваивать элементы необязательно. Все пиломатериалы должны иметь влажность не больше 15–20%. Это нужно для того, чтобы каркас не слишком сильно уседал. Это может разрушить конструкцию.

Разметка

Дабы Г-образная крыша была правильной, важно выполнить разметку на мауэрлате и затяжках. Сюда входит нанесение меток, где будут располагаться те или иные элементы скелета. Чтобы нанести эту разметку используется строительный карандаш, специальная мерная линейка и чертеж, на который нужно ориентироваться.

Для начала ставится метка на центральную часть торцевых стен дома формой Г, от центральных частей рисуеются прямые линии вдоль стен. По этой разметку будет установлен коньковый прогон. Длина двух коньков намечается так, как указано в чертеже (расположение опорных стоек тоже).

Следующий шаг – выполнить разметку течек расположения стропильных ног. Шаг указан в чертежах. Отметки наносятся на мауэрлате.

В конце осталось разметить точки расположения угловых стропильных ног и нарожников. Теперь узнаем, как делается Г-образная крыша своими руками.

Создание Г-образной кровли

  1. Для начала на конструкцию устанавливается коньковая доска (5х20 см), уложенная на временные стойки из досок, сечением 5х15 см. Конструкция располагается строго посередине коробки, как и требуется для конька. Это показано на фото ниже. Временные стойки там не изображены.
  2. Теперь устанавливается основа – стропила. Они делаются из доски 5х20 см. Что касается стропил на фронтонах, в ендове и на стыке конька, то их нужно устанавливать первыми так, как показано на фото ниже.
  3. Дальше можно увидеть, как устанавливать стропила в ендове, если ширина карниза будет составлять 50 см.
  4. Теперь устанавливаются все остальные стропильные ноги, как это показано на фото ниже. Все монтируется в согласии с чертежами. Благодаря разметке мы знаем, где монтировать ногу.
  5. Что касается установки углового стропила в ендове, то оно делается из двух досок. В углу каркаса постройки закрепляется небольшой брусок треугольной формы. Это можно увидеть на следующем фото.
  6. Между точками А и В, которые можно увидеть на фото, следует натянуть разметочную веревку.
  7. Образовавшийся угол нужно измерять специальным инструментом – малкой.
  8. Дальше делается шаблон, чтобы выполнить разметку верхнего запила углового стропила. Для этого используется короткий отрезок доски, один конец будет отпилен под углом, который мы вымеряли ранее. После чего размечается другой запил, параллельный коньку. При этом нужно приложить шаблон к макушке вдоль веревки.
  9. Дальше определяется другой размер. Нужно приложить доску-шаблон к макушке, и замерять расстояние, как это показано на фото.
  10. Именно на это число нужно срезать верхнюю грань досок для угловых стропил. Стесать угол можно при помощи топора или бензопилы.
  11. Используя доску нужной длины, благодаря доске-шаблону размечается и запиливается верхний и нижний конец первой половины угольного стропила на ендове. После чего делается запил в том месте, где стропило опирается на мауэрлат. В нашем случае расстояние получилось 5 см. Именно на 5 см следует опустить стропило, чтобы совместить его с веревкой. Сделав запил, стропильная нога устанавливается на место.
  12. Вторую половину ноги нужно сделать симметричной в зеркальном виде, как показано на фото ниже.
  13. Под угловые стропильные ноги устанавливается стойки для жесткости, которые опираются на шпренгели. Они сделаны из бруса, сечение которого 10х20 см.
  14. Теперь можно установить нарожники, как показано на фото ниже.

По сути, Г-образная крыша готова. Осталось только выполнить установку затяжек и связать благодаря им угловые стропила. Также фронтоны обшиваются, устанавливаются карнизы и обрешетка.

Заключение

Крыши домов Г-образной формы нельзя назвать простыми. Однако выглядят они довольно привлекательно. Для устройства потребуется приложить усилия и быть внимательным. Но результат того стоит.

Г-образная крыша дома с равными фронтонами

В настоящей статье будет показано строительство крыши для дома, имеющего в плане Г-oбрaзную форму. В общем случае особенности и последовательность такого строительства будут определяться шириной фронтонов. Рассмотрим здесь более простой вариант, когда они имеют равную ширину. На первом рисунке представлен проект такого дома, выполненного из бруса, с уже установленными балками перекрытия. Синим цветом на нем показаны размеры фронтонов. Из возможных вариантов cтрoпильной системы выберем висячие cтрoпила, опирающиеся на последний венец – матицу, или мaуэрлaт.

Стрoпильная система такой крыши – это ничто иное, как система двух двухскатных крыш с переходом одной в другую, и основной расчет ее не отличается от расчета cтрoпил для двухскатной крыши.

В самом начале работ устанавливаем выполненную из доски 50×200 коньковую доску на временные стойки из доски 50×150, расположенные строго посредине коробки нашего дома, как показано на втором рисунке. Для облегчения восприятия на нем не изображены временные крепления стоек.

Для cтрoпил, устанавливаемых на следующем этапе, выберем доску 50×200. В статье о четырехскатной вaльмoвой крыше, ссылки на которую будут использоваться и далее, описан расчет шаблона для cтрoпил.

Стрoпила на фронтонах дома, на стыке конька и в eндoве (внутреннем углу на стыке двух скатов) устанавливаются в первую очередь, как это изображено на третьем рисунке.

На четвертом рисунке более подробно показана установка cтрoпил в eндoве, с учетом ширины карниза – 50см.

На пятом рисунке можно видеть остальные cтрoпила прямолинейных участков cтрoпильной системы, установленные с рассчитанным ранее Пунктом.

Установка углового cтрoпила и нaрoжников на наружном углу, производимая на следующем Пункте, описана подробно в вышеуказанной статье о вaльмoвой крыше.

На следующем этапе устанавливается угловое cтрoпило в eндoве. Оно также сшивается из двух досок основного размера cтрoпил. Для этого в углу каркаса дома закрепляется маленький брусок треугольной формы, как показано на шестом рисунке.

Между точками A и B, изображенными на седьмом рисунке натягиваем разметочную нить – шнуpку.

Угол β, изображенный на восьмом рисунке, замеряем с помощью угломера – малки.

Далее делаем шаблон для разметки верхних зaпилов углового cтрoпила из короткого отрезка cтрoпильной доски, один конец которой отпиливаем под углом β, как изображено на девятом рисунке. Затем размечаем другой запил, параллельный кoнькoвому брусу, приложив шаблон к макушке вдоль натянутой шнуpки. Нижние зaпилы размечаются с другой стороны шаблона.

Далее определим еще один необходимый размер, приложив шаблон к макушке, как показано на десятом рисунке и замерив показанное расстояние, которое в нашем случае получилось равным 3 см.

Ровно настолько стесываются верхние грани cтрoпильных досок углового cтрoпила. Стесывание, изображенное на одиннадцатом рисунке, можно произвести бензопилой или топором.

Взяв доску необходимой длины, размечаем с помощью полученного шаблона и зaпиливаем верхний и нижний концы первой половины углового cтрoпила eндoвы. Затем, как показано на двенадцатом рисунке размечаем и делаем зaпил в месте опоры cтрoпила на мaуэрлaт. Искомое расстояние, в нашем случае – пять сантиметров, это расстояние на которое нужно опустить cтрoпило для совмещения со шнуpкой. Выполнив необходимый запил, ставим cтрoпило на место.

Вторая половинка cтрoпила делается зеркально симметрично, как это видно из тринадцатого рисунка.

Под угловые cтрoпила устанавливаем усилительные стойки, опирающиеся на шпрeнгeли, выполненные из бруса 100×200, как изображено на четырнадцатом рисунке.

На последнем рисунке изображено как изготавливаются и устанавливаются нaрoжники.

Все следующие этапы: установка затяжек и связывание с их помощью угловых cтрoпил, обшивка фронтонов, установка обрешетки и карнизов, были описаны в вышеупомянутой статье и многих других и выполняются аналогично.

Стропильная система крыши — 4 варианта устройства

Виды стропильных систем

Все существующие конструкции скатных крыш можно поделить на следующие виды:

Односкатные кровли имеют наиболее простую конструкцию

Для обеспечения уклона чаще всего одну стену делают выше противоположной. В результате кроме самих ног каркас имеет лишь мауэрлат.

Последний представляет собой брус, который укладывается на стены, и равномерно распределяет на них нагрузку от крыши. Мауэрлат имеют все виды скатных крыш, поэтому далее упоминать его не буду.

Если все стены строения одинаковой высоты, каркас имеет дополнительные элементы:

  • Стойки. Устанавливаются на одной стене и уклон ската;
  • Прогон. Балка, которая крепится к стойкам. На нее и угадываются стропила. Правда, иногда балка не используется, в результате чего под каждую ногу устанавливают свою стойку;

Односкатная кровля может быть укреплена стойками и подкосами

Если длина пролета, т.е. расстояние между несущими противоположными стенами превышает 5 метров, конструкция имеет дополнительные укрепляющие элементы:

  • Промежуточные стойки. Подпирают отдельные стропила или прогоны. Могут устанавливаться как на несущие стены, так и на балки перекрытия;
  • Подкосы. Представляют собой опоры, расположенные под углом. Они могут передавать нагрузку от стропил на внутренние несущие стены, балки перекрытия или наружные стены.

Щипцовые кровли содержат два ската и фронтоны на торцах

Вариант 2: двускатные

Двускатные, или щипцовые, системы помимо мауэрлата и стропильных ног содержат следующие элементы:

  • Стропильные фермы. Представляют собой два соединенные в коньковом узле ответных стропила, образующих треугольник;

Каркас двускатной кровли

  • Коньковый брус. Это прогон, который соединяет все фермы в коньковом узле. Зачастую на него опираются ноги. Правда, иногда двускатную конструкцию делают вообще без прогона, в результате чего фермы соединяются только обрешеткой;

Коньковый прогон соединяет все фермы

  • Затяжка, ригель. Горизонтальная балка, которая соединяет две ответные ноги. Благодаря ей уменьшается распорная нагрузка на наружные стены.

Торцы двухскатной крыши образуют фронтоны, которые обычно зашиваются досками. Как и все остальные скатные системы, каркас может иметь стойки и подкосы.

Надо сказать, что в зависимости от варианта установки укрепляющих элементов, конструкция может иметь висячие или наслонные стропила. Последние подразумевают установку подкосов и опор на несущие внутренние элементы здания, т.е. стены или колонны.

Схема устройства висячих систем

Висячими стропилами называются ноги, которые опираются только на наружные стены. Правда, иногда они тоже укрепляются опорами и подкосами, но последние устанавливаются либо на затяжки, либо на балки перекрытия, которые также висят в воздухе.

Вариант 3: четырехскатные

Четырехскатные кровли бывают нескольких типов. Наиболее сложными являются вальмовые, которые представляют собой комбинацию щипцовой и шатровой крыши. Их стропильная система состоит из следующих элементов:

  • Ферм. Устроена абсолютно так же, как и фермы щипцовых крыш;

Схема устройства вальмовой кровли

  • Накосные (коньковые) стропила. Это угловые ноги, которые относятся как к боковым скатам, так и торцевым, т.е. вальмам;
  • Нарожники. Представляют собой промежуточные ноги, которые устанавливаются на мауэрлат и опираются на накосные стропила;
  • Центральные ноги. Стропила, которые располагаются по центру треугольных скатов. В отличие от нарожников, они опираются на торец конькового прогона.

Зачастую каркасы делают полувальмовыми. От вальмовых они отличаются наличием небольших фронтонов у конька, которые обычно занимают третью или даже четвертую часть вальмы.

Схема устройства полувальмовой кровли

Для обустройства таких фронтонов, между стропилами крайних ферм устанавливаются усиленные ригели, или опорные доски, на которые опираются нарожники. При этом пространство от ригеля до конька зашивается досками.

Фронтоны частного дома можно украсить смотровыми окнами. Они сделают чердак светлее, а также обеспечат вентиляцию подкровельного пространства.

Схема устройства вальмовой кровли

Что касается шатровых крыш, то они состоят исключительно из треугольных скатов, поэтому не имеют ферм и горизонтального конька. Их каркас содержит лишь накосные ноги и нарожники.

Вариант 4: многоскатные

Многоскатные крыши представляют собой комбинацию вышеописанных конструкций в виде их пересечения, т.е. как будто разные кровли взяли и состыковали друг с другом. В зависимости от варианта пересечения, они бывают следующих видов:

  • Г-образные.
  • Т-образные;
  • Крестообразные или четырехщипцовые (многощипцовые).

Также существуют и другие варианты, но все они устроены одинаково. Самое сложное при строительстве многоскатных конструкций – это правильно выполнить соединение двух крыш.

Наружный угол, если, к примеру, речь о Г-образном сооружении, обустраивается так же как стык бокового ската и вальмы у вальмовых крыш, т.е. устанавливается накосное стропило, на которое опираются нарожники.

Внутренний угол, или ендова, имеет более сложную конструкцию. Состыковка осуществляется с использованием накосных стропил ендовы. Они в нижней части опираются на мауэрлат, а сверху на участок стыка двух коньков.

На стыке двух крыш устанавливают накосные стропила ендовы

При укладке кровельного материала на многоскатную крышу особого внимания требует монтаж ендовы. Для этих целей используют специальные ендовые доски. Одна укладывается под кровельный материал и обеспечивает отвод воды, а вторая крепится к кровельному материалу и выполняет декоративную функцию.

Накосные стропила ендовы делаются более мощными, чем боковые ноги и нарожники, так как на них осуществляется установка нарожников основной и примыкающей систем. Конструкция симметричной многощипцовой крыши, т.е. состоящей из четырех щипцов, в основе содержит четыре диагональные стропила, как и конструкция «шатра».

Через коньковый узел, образованный этими ногами, проходят два коньковых прогона, пересекающие друг друга под прямым углом. Все остальные ноги, за исключением крайних ферм, являются нарожниками.

Схема каркаса многощипцовой кровли

Вот и все конструкции, о которых я хотел рассказать. Что касается их расчетов, то они выполняются для всех скатных конструкций одинаково. Подробно изучить эту тему вы можете из других статей на нашем портале.

Вывод

Теперь вы знаете как устроены разные стропильные системы, и можете взяться за их проектирование самостоятельно. Если возникнут сложности, пишите комментарии, и я с радостью помогу вам советом.

Г-образная крыша дома с равными фронтонами

В настоящей статье будет показано строительство крыши для дома, имеющего в плане Г-oбрaзную форму. В общем случае особенности и последовательность такого строительства будут определяться шириной фронтонов. Рассмотрим здесь более простой вариант, когда они имеют равную ширину. На первом рисунке представлен проект такого дома, выполненного из бруса, с уже установленными балками перекрытия. Синим цветом на нем показаны размеры фронтонов. Из возможных вариантов cтрoпильной системы выберем висячие cтрoпила, опирающиеся на последний венец – матицу, или мaуэрлaт.

Стрoпильная система такой крыши – это ничто иное, как система двух двухскатных крыш с переходом одной в другую, и основной расчет ее не отличается от расчета cтрoпил для двухскатной крыши.

В самом начале работ устанавливаем выполненную из доски 50×200 коньковую доску на временные стойки из доски 50×150, расположенные строго посредине коробки нашего дома, как показано на втором рисунке. Для облегчения восприятия на нем не изображены временные крепления стоек.

Для cтрoпил, устанавливаемых на следующем этапе, выберем доску 50×200. В статье о четырехскатной вaльмoвой крыше, ссылки на которую будут использоваться и далее, описан расчет шаблона для cтрoпил.

Стрoпила на фронтонах дома, на стыке конька и в eндoве (внутреннем углу на стыке двух скатов) устанавливаются в первую очередь, как это изображено на третьем рисунке.

На четвертом рисунке более подробно показана установка cтрoпил в eндoве, с учетом ширины карниза – 50см.

На пятом рисунке можно видеть остальные cтрoпила прямолинейных участков cтрoпильной системы, установленные с рассчитанным ранее Пунктом.

Установка углового cтрoпила и нaрoжников на наружном углу, производимая на следующем Пункте, описана подробно в вышеуказанной статье о вaльмoвой крыше.

На следующем этапе устанавливается угловое cтрoпило в eндoве. Оно также сшивается из двух досок основного размера cтрoпил. Для этого в углу каркаса дома закрепляется маленький брусок треугольной формы, как показано на шестом рисунке.

Между точками A и B, изображенными на седьмом рисунке натягиваем разметочную нить – шнуpку.

Угол β, изображенный на восьмом рисунке, замеряем с помощью угломера – малки.

Далее делаем шаблон для разметки верхних зaпилов углового cтрoпила из короткого отрезка cтрoпильной доски, один конец которой отпиливаем под углом β, как изображено на девятом рисунке. Затем размечаем другой запил, параллельный кoнькoвому брусу, приложив шаблон к макушке вдоль натянутой шнуpки. Нижние зaпилы размечаются с другой стороны шаблона.

Далее определим еще один необходимый размер, приложив шаблон к макушке, как показано на десятом рисунке и замерив показанное расстояние, которое в нашем случае получилось равным 3 см.

Ровно настолько стесываются верхние грани cтрoпильных досок углового cтрoпила. Стесывание, изображенное на одиннадцатом рисунке, можно произвести бензопилой или топором.

Взяв доску необходимой длины, размечаем с помощью полученного шаблона и зaпиливаем верхний и нижний концы первой половины углового cтрoпила eндoвы. Затем, как показано на двенадцатом рисунке размечаем и делаем зaпил в месте опоры cтрoпила на мaуэрлaт. Искомое расстояние, в нашем случае – пять сантиметров, это расстояние на которое нужно опустить cтрoпило для совмещения со шнуpкой. Выполнив необходимый запил, ставим cтрoпило на место.

Вторая половинка cтрoпила делается зеркально симметрично, как это видно из тринадцатого рисунка.

Под угловые cтрoпила устанавливаем усилительные стойки, опирающиеся на шпрeнгeли, выполненные из бруса 100×200, как изображено на четырнадцатом рисунке.

На последнем рисунке изображено как изготавливаются и устанавливаются нaрoжники.

Все следующие этапы: установка затяжек и связывание с их помощью угловых cтрoпил, обшивка фронтонов, установка обрешетки и карнизов, были описаны в вышеупомянутой статье и многих других и выполняются аналогично.

Г-образная крыша

Некоторые загородные или частные дома имеют конструкцию буквой «Г». Соответственно и крыша такого дома тоже будет делаться по этой форме. Но если создание традиционной крыши легко и понятно, то вот как делается Г-образная крыша? Ее стропильная система не такая простая, да и с изготовлением нужно будет постараться. Все же, при должной инструкции и правильным советам, начинающий мастер может постараться воплотить задумку в жизнь.

Мы рассмотрим технологию создания Г-образной крыши, узнаем все тонкости и советы по сооружению, а также определение данной кровли. А благодаря наглядным фото и видео весь процесс работ будет еще легче.

Что такое Г-образная крыша

Этот вид крыши представляет собой конструкцию над домом, которая выполнена в виде двух стандартных двухскатных кровель. Они соединяются между собой под углом в 90°. Вот поэтому крыша и названа Г-образной, так как получается подобие буквы Г. Самый сложный узел во всей этой конструкции – места стыков, где встречаются две стропильные двускатные системы, то есть как внешний, так и внутренний углы.

Обратите внимание! Здесь нужно понимать, что крыша Г-образного дома может быть простой и сложной.

Все зависит от фронтонов. Простая – конструкция, которая имеет одинаковую ширину, при которой торцевые стены двух частей Г-образной постройки имеют одинаковую ширину. Сложная крыша та, фронтоны которой имеют разные габариты. В таком случае высота конька каждой части будет отличаться, что усложнить процесс стыкования стропильных ног под прямым углом друг с другом. Очень часто данная крыша делается ломаной, при которой одна двухскатная половина находится ниже, чем другая.

Получается, что для обычных домов, Г-образная крыша не подходит, только для соответствующих построек. Основная задача при строительстве Г-образной крыши – это правильно выполнить расчеты и монтаж стропильной системы. Если сделать все качественно, то как показывает практика и отзывы профессионалов, данный тип крыши еще надежнее, нежели обычная двухскатная кровля. Почему? Стропильные ноги конструкции на углах являются некими ребрами жесткости, которые поддерживают остальные элементы.

Выполняем расчеты для крыши

Первый шаг, перед тем как сделать Г-образную крышу – это проведение расчетов. Они должны быть точными. Нужно вычислить нагрузку на стропильную систему и другие параметры.

За основу берутся такие факторы:

  • Уровень постоянной нагрузки. Здесь речь идет об общем весе кровельного пирога. Он будет оказывать на конструкцию большую нагрузку. Кровельный пирог крыши включает в себя систему, которая состоит из утеплителя, гидро- и пароизоляционного слоя, обрешетки и кровельного материала.
  • Сезонная нагрузка на крышу. Сюда входят осадки разного типа: дождь, снег и ветер. К тому же нужно учитывать, что снег зимой может находиться на кровле постоянно. Вот почему нужно учитывать климатические особенности региона и выбрать правильный угол наклона Г-образной кровли. Благодаря этому сезонная нагрузка снизится. Например, если в вашем регионе много снега и дождя, то угол наклона делается большим. А вот в регионах с сильными ветрами лучше сооружать крышу, которая имеет пологий угол наклона. Парусность уменьшается, как и ветровая нагрузка на нее.
  • Дополнительная нагрузка на крышу. Речь идет о дополнительных коммуникационных приспособлениях, таких как водяной бак, спутниковая тарелка, дымовая или вентиляционная труба.

Обратите внимание! Все расчеты лучше поручить специалисту.

Это ответственный момент, который должен быть выверен правильно. Учитывая все данные, перечисленные выше, он может сделать соответственный чертеж со всеми точными указаниями: выбранный угол ската и другие параметры конструкции. Отталкиваясь от чертежей и выполняется вся работа.

Материалы для создания крыши

Так как наша Г-образная кровля имеет форму буквой Г, а составные части стыкуются под углом в 90°, логично, что для работы потребуется большое количество элементов. Если сравнивать, то нужных материалов потратится столько, сколько на создание вальмовой крыши. Чтобы сделать конструкцию, потребуются следующие элементы:

  1. Мауэрлат, как основа крыши. Это деревянная балка, которая устанавливается по периметру всего дома на верх стены. Именно мауэрлат принимает на себя основную нагрузку, распределяя ее по всему периметру. Балки фиксируются анкерами к стене.

    Обратите внимание! Если Г-образная конструкция крыши будет возводиться на деревянном доме, то необязательно дополнительно использовать мауэрлат. Его роль будет выполнять последний брус кладки стены.

  2. Прогон. Так называется деревянный длинный брус. Он укладывается в двух частях дома. Он размещается по центру осей между одной и другой торцевой стеной. Прогоны выполняют роль основания для вертикальных стоек конькового бруса. На фото видно, где они находятся.
  3. Зятяжки. Это доски из дерева, которые служат ребрами жесткости и балками перекрытия пола.
  4. Стойки-опоры крыши. Это деревянный брус, уложенный в вертикальном положении. Он служит опорой для прогона конька и монтируется в двух концах. Если говорить о Г-образной кровле, то таких стоек опор нужно 3 шт. : одна из стоек устанавливается на стыке коньков, а другие две находятся на противоположенных концах.
  5. Конек. Прогон из бруса, используемый для верхнего основания стропильных ног.
  6. Основные стропила крыши. Элементы из дерева, которые устанавливаются под углом друг к другу, соединяются в верхней точке стыкованием (на коньке). Получается, что два стропила, установленные параллельно друг к другу, формируют треугольную ферму. Каждая стропильная нога монтируется с шагом от 50 до 70 см. Все зависит от толщины кровельного пирога и общего веса.
  7. Диагональные или угловые стропила. Именно такие стропила являются основными и в вальмовой кровле. Нужно понимать, что на такие элементы ложится нагрузка от всех частей кровли. Вот почему их нужно делать сдвоенными по их толщине. Монтируются диагональные стропила по внешнему и внутреннему углу крыши.
  8. Нарожники. Так называются короткие стропила. Они устанавливаются с упором в угловое стропило одним концом и с упором другим концом в мауэрлат. Нарожники монтируются параллельно основным стропильным ногам.
  9. Раскосины. Деревянный брус, который придает каркасу кровли больше жесткости.
  10. Шпренгель. Еще один элемент для жесткости конструкции, который монтируется на углах мауэрлата.

Обратите внимание! Чтобы создать основную конструкцию Г-образной кровли, используется брус, сечение которого составляет 10х15, 15х15, 15х20 см.

Угловые стропила создаются из сдвоенного бруса или обрезной доски (сечение 10х5 см или 15х5 см). Если стропила обычные, то сдваивать элементы необязательно. Все пиломатериалы должны иметь влажность не больше 15–20%. Это нужно для того, чтобы каркас не слишком сильно уседал. Это может разрушить конструкцию.

Разметка

Дабы Г-образная крыша была правильной, важно выполнить разметку на мауэрлате и затяжках. Сюда входит нанесение меток, где будут располагаться те или иные элементы скелета. Чтобы нанести эту разметку используется строительный карандаш, специальная мерная линейка и чертеж, на который нужно ориентироваться.

Для начала ставится метка на центральную часть торцевых стен дома формой Г, от центральных частей рисуеются прямые линии вдоль стен. По этой разметку будет установлен коньковый прогон. Длина двух коньков намечается так, как указано в чертеже (расположение опорных стоек тоже).

Следующий шаг – выполнить разметку течек расположения стропильных ног. Шаг указан в чертежах. Отметки наносятся на мауэрлате.

Совет! Стыковка угловых и обычных стропил выполняется методом врубки. Выпилы делаются только на стропилах так, чтобы они не были больше ¼ сечения. На мауэрлате вырубки делать нельзя. Это приведет к ослаблению конструкции.

В конце осталось разметить точки расположения угловых стропильных ног и нарожников. Теперь узнаем, как делается Г-образная крыша своими руками.

Создание Г-образной кровли

Ниже на фото показан проект деревянного дома, который уже имеет установленные балки перекрытия. Синим цветом отображены размеры фронтонов. Конструкция будет на висячих стропилах, которые опираются на мауэрлат.

Пошаговая инструкция:

  1. Для начала на конструкцию устанавливается коньковая доска (5х20 см), уложенная на временные стойки из досок, сечением 5х15 см. Конструкция располагается строго посередине коробки, как и требуется для конька. Это показано на фото ниже. Временные стойки там не изображены.
  2. Теперь устанавливается основа – стропила. Они делаются из доски 5х20 см. Что касается стропил на фронтонах, в ендове и на стыке конька, то их нужно устанавливать первыми так, как показано на фото ниже.
  3. Дальше можно увидеть, как устанавливать стропила в ендове, если ширина карниза будет составлять 50 см.
  4. Теперь устанавливаются все остальные стропильные ноги, как это показано на фото ниже. Все монтируется в согласии с чертежами. Благодаря разметке мы знаем, где монтировать ногу.
  5. Что касается установки углового стропила в ендове, то оно делается из двух досок. В углу каркаса постройки закрепляется небольшой брусок треугольной формы. Это можно увидеть на следующем фото.
  6. Между точками А и В, которые можно увидеть на фото, следует натянуть разметочную веревку.
  7. Образовавшийся угол нужно измерять специальным инструментом – малкой.
  8. Дальше делается шаблон, чтобы выполнить разметку верхнего запила углового стропила. Для этого используется короткий отрезок доски, один конец будет отпилен под углом, который мы вымеряли ранее. После чего размечается другой запил, параллельный коньку. При этом нужно приложить шаблон к макушке вдоль веревки.
  9. Дальше определяется другой размер. Нужно приложить доску-шаблон к макушке, и замерять расстояние, как это показано на фото.
  10. Именно на это число нужно срезать верхнюю грань досок для угловых стропил. Стесать угол можно при помощи топора или бензопилы.
  11. Используя доску нужной длины, благодаря доске-шаблону размечается и запиливается верхний и нижний конец первой половины угольного стропила на ендове. После чего делается запил в том месте, где стропило опирается на мауэрлат. В нашем случае расстояние получилось 5 см. Именно на 5 см следует опустить стропило, чтобы совместить его с веревкой. Сделав запил, стропильная нога устанавливается на место.
  12. Вторую половину ноги нужно сделать симметричной в зеркальном виде, как показано на фото ниже.

  13. Под угловые стропильные ноги устанавливается стойки для жесткости, которые опираются на шпренгели. Они сделаны из бруса, сечение которого 10х20 см.
  14. Теперь можно установить нарожники, как показано на фото ниже.

По сути, Г-образная крыша готова. Осталось только выполнить установку затяжек и связать благодаря им угловые стропила. Также фронтоны обшиваются, устанавливаются карнизы и обрешетка.

Заключение

Крыши домов Г-образной формы нельзя назвать простыми. Однако выглядят они довольно привлекательно. Для устройства потребуется приложить усилия и быть внимательным. Но результат того стоит.

Что еще почитать по теме?

Автор статьи:

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

Понравилась статья? Поделись с друзьями в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Вальмовая крыша: четырехскатная и г-образная,конструкция кровли

Вальмовая крыша – это крыша, которая имеет четыре ската, два из которых (торцовые) имеют форму треугольника. Они называются вальмы и располагаются от конька до карниза. Еще два ската имеют форму трапеции. Если торцовые скаты обрываются, не дойдя до карниза, то такая конструкция называется полувальмовая крыша или голландская.

Вальмовая четырехскатная крыша зачастую возводится на частных домах в городе или деревне. Таким образом, хозяин имеет просторный и удобный чердак, а его домик получает привлекательный, симпатичный внешний вид.

Общий вид вальмовой крыши

Сделать вальмовую крышу своими руками не так уж и сложно, как это может показаться с первого взгляда, особенно человеку, без достаточных познаний и опыта в области строительства. Процесс, конечно, не из простых, но вполне по силам для человека, у которого руки растут как надо. Здесь нет ничего сверхъестественного, особенно если воспользоваться нашими советами.

Те, кого заинтересовала вальмовая крыша, могут найти видео и инструкции в сети Интернета по ее строительству. Но без правильной разметки и планировки провести работы будет не возможно. Грамотный подход позволит избежать различных неприятностей и сложностей, которые зачастую возникают непосредственно в процессе выполняемых работ.

Прежде чем приступить к строительству, сначала необходимо выяснить все нюансы касательно данной конструкции крыши, особенно про стропильные системы вальмовых крыш. Кроме этого, нужно тщательно произвести все необходимые замеры и сделать соответствующую разметку.

Чертежи вальмовой крыши происходят с помощью обычной разметочной рейки и всем известной еще со школьных времен теоремы Пифагора. Главное в этом процессе не торопиться и сделать все обдуманно.

Правильно сделанный проект вальмовой крыши с правильной разметкой позволит самостоятельно выполнить все надрезы на конструкции, которые потребуются в процессе строительства.

Основная часть замеров для возведения вальмовой крыши производится, начиная от нижнего ребра.

Основные правила возведения конструкции вальмовой крыши

Необходимо помнить, что промежуточные части стропил всегда более крутые, чем угловые части, поэтому размер досок и бревен, которые применяются при изготовлении стропильной системы, должен быть не меньше 50х150 мм.

В отличие от обычной скатной крыши, короткие элементы конструкции стропил необходимо прикреплять не к коньковой доске, а к угловым частям системы стропил. Уклон промежуточных частей данной системы при этом должен быть таким же, как и  уклон ее коротких элементов.

Во время строительства вальмовой крыши, для изготовления системы стропил и коньковой доски применяется такой же материал.

Вальмовая кровля возводится с помощью промежуточного центрального типа стропил, которые крепятся по двум краям коньковой доски.

Промежуточные стропила необходимо упереть помимо коньковой доски еще и в верхний уровень обвязки.

Проводя замеры, вместо обычной рулетки лучше использовать разметочную рейку. Это даст возможность выполнить всю разметку более качественно, соответственно, чертеж вальмовой крыши будет выполнен более точно, чем, если бы вы применяли для замеров стандартную рулетку.

Делаем разметку вальмовой крыши

Прежде чем возвести вальмовую крышу, сначала нужно произвести ее разметку. Сначала, следует разметить осевую линию, которая расположена на верхнем уровне в обвязке части стены, что находится с торца здания.

Для укладки кровли необходимо произвести разметку

Далее производится точный замер половины толщины коньковой доски. После этого делается разметка местоположения первой части стропильной системы.

Далее один конец разметочной рейки прикладывается к размеченной ранее линии для первого элемента стропил. На другой ее конец необходимо перенести линию боковой внутренней стены, которая отметит расположение промежуточного элемента всей стропильной системы.

Чтобы уточнить точную длину свеса стропил, необходимо перенести разметочную рейку на линию, которая соответствует внешнему контуру этой стены. Второй конец рейки нужно установить на образовавшийся свес кровли.

После этого размечаем место, где будет находиться  второй элемент стропил центрального промежуточного типа. Нам необходимо для этого расположить рейку на краю боковой стены. На ней отмечаем точное положение стропильного элемента, который мы наметили расположить между верхним краем обвязки и боковой стеной. Именно так и предусматривает схема вальмовой кровли.

В остальных углах здания необходимо выполнить такую же последовательность действий. Это позволит нам сделать точную и грамотную разметку всех частей центра системы стропил, кроме этого снять правильные размеры коньковой доски.

Огромное преимущество данной процедуры разметки заключается в том, что вальмовая крыша, ее конструкция и устройство будет нами спроектировано без гипотез, предположений и догадок о том, нужно ли опускать стропильные угловые элементы, так как вся система стропил будет исполнена из материала, который обладает той же шириной и сечением.

Конструкция вальмовой крыши устроена таким образом, что за счет применения во всей системе стропил досок одинакового размера 150х50 мм иногда может получиться такое, что самые верхние части элементов стропил окажутся немного выше, чем верхние части угловых элементов. В результате, между материалом кровли и стропилами может образоваться промежуток, благодаря которому в помещении чердака происходит дополнительная циркуляция воздуха.

Так как все части стропильной системы, которые применяются в строительстве вальмовой крыши, имеют форму прямоугольных треугольников, то более точный расчет можно сделать, применяя теорему Пифагора, которую мы уже упоминали выше.

Рейка, которая применяется для замеров

Перед тем как начинать делать замеры и наносить разметку, сначала нужно подробно изучить все элементы, составляющие крышу: вальму, скаты и так далее. Изучив ее устройство, необходимо также заранее предусмотреть способ соединения частей системы стропил между собой.

Типы соединения стропил

После того как мы разобрались с тем, как устроена вальмовая крыша, можно приступать к изготовлению рейки, которая будет использоваться для замеров.

com/v/GbTAu5-flfs?autoplay=0&rel=0″/>

Для большего удобства разметки крыши при нахождении метки, что находится на рейке, на большом расстоянии от глаз строителя, ширина этой рейки должна составлять более 5 сантиметров.

Для того чтобы отметить расположение промежуточных элементов стропильной системы, необходимо приложить рейку к мауэрлату боковой стены.

Нужно также произвести непосредственно замер толщины стены, что даст возможность сделать правильную выборку на опорный элемент стропил и свеса кровли.

Для того чтобы не делать все замеры несколько раз, необходимо нанести на рейку все размеры, что используются при разметке.

Это позволит сэкономить время, а также, в отличие от замеров с помощью рулетки, вы избежите ошибок в несколько миллиметров.

Коэффициенты для промежуточного и углового стропил

Такие, казалось бы, незначительные ошибки могут привести в результате к несостыковкам всей системы стропил, а это потребует исправления и проведения дополнительных работ.

Кроме этого, нужно заранее приготовить полный перечень всех коэффициентов, которые используются при разметке стропильной системы. Это позволит максимально точно и правильно изготовить конструкцию крыши.

К таким коэффициентам можно отнести такие показатели как: соотношения длины используемых элементов стропил к их расположению, а также разнообразные пропорции, характеристики различных уклонов и скатов и так далее.

Размечаем угловые элементы

Разметка угловых элементов стропильной системы для вальмовых крыш производится в несколько этапов:

  1. Отмечаем место стыка разметочного контура с верхней внутренней частью обвязки;
  2. Замеряем расстояние от намеченного места до контура разметки, а также расстояние к ближайшему промежуточному элементу стропил, что позволит нам вычислить горизонтальную проекцию. Это поможет нам рассчитать стропильную длину углового элемента системы;
  3. Разметочная рейка гораздо упростит работы по разметке. С ее помощью разметку боковых стен, которая уже выполнена, можно перенести на торцевые стены дома. Кроме экономии времени, это позволит также соблюсти точные расстояния между центральными элементами стропильной системы.

Полезно: для большего удобства замеров и разметки желательно изготовить специальный шаблон, к примеру, из ненужного листа фанеры, который обладает прямыми углами.

Например, если мы имеем значение уклона равное 612, шаблон нужно разметить так: с одного конца угла отмечаем 30 см, а с другого – 60 см. После этого путем соединения отметок получаем требуемый треугольник, по его контуру лист фанеры обрезается.

После этого следует прикрепить к большей стороне фигуры, что получилась, брус размером 50х50 мм. Помимо этого, на ней отмечаем коэффициент уклона скатов.

Полувальмовая крыша

В некоторых случаях вместо чердака хозяева решают устроить второй этаж. В таких случаях классическая модель вальмовой крыши не подойдет, так как на стенах нужно установить окна. Следовательно, нужна немного другая конструкция.

Вид полувальмовой крыши

Полувальмовая крыша представляет собой вверху обычную двухскатную конструкцию, а снизу (между первым и вторым этажами) трапецию. Данная конструкция крыши придает всему строению очень оригинальный и интересный внешний вид, а также четко подчеркивает грань между этажами. Подобная конструкция чаще всего применяется для домов небольших размеров.

Полувальмовая крыша (четырехскатная) имеет вид мансардной конструкции с изломанным скатом. Зачастую она применяется в тех случаях, когда площадь желаемого помещения не возможно вписать в треугольную форму. Дело в том, что под крышей получается достаточно много свободного пространства, и его можно применять по своему усмотрению. Чтобы пространство под крышей не пропадало, его можно использовать как жилое.

Полувальмовые крыши рекомендуется устанавливать на зданиях и домах, находящихся в зоне сильных ветров. Более низкие скаты очень хорошо защищают фронтоны дома от ветра и влаги.

По своей конструкции подобные крыши представляют собой что-то среднее между обычной вальмовой кровлей и обычной двускатной кровлей.

С чего же нужно начинать строительство? Как и вальмовая крыша, данная конструкция также требует подробных и точных расчетов. Если знания в данной области не достаточно глубоки, лучше заказать подробный расчет — полувальмовая крыша + чертеж + таблица у специалистов.

После этого, в соответствии с полученными показателями, необходимо закупить материал. При покупке особое внимание следует обратить на качество материала. Древесина должна быть сухой, без трещин и сучков. Прежде чем приступить к выполнению работ, необходимо тщательно обработать все деревянные элементы защитным раствором.

Кровля должна быть надежной и крепкой, поэтому очень важен точный расчет и качественное выполнение всех строительных работ.

Специалисты не советуют новичкам браться за столь сложные конструкции, так как одна не значительная ошибка может привести к непредвиденным последствиям.

Если уж так сильно хочется соорудить крышу своими руками, то лучше стропильную систему доверить установить профессионалам, а вы можете заняться последующим монтажом и утеплением кровли.

Остроконечная вальмовая крыша

Данная конструкция крыши имеет вид шпиля и высоко поднимается вверх. Дома с такими кровлями напоминают старинные замки готического стиля. Особенно красиво смотрится данная модель на домах небольших размеров.

Вальмовая г-образная крыша

Г-образная крыша

Как известно, не все дома имеют форму квадрата или прямоугольника, соответственно г-образные дома нуждаются в г-образной крыше. Для снятия размеров и составления чертежей данной конструкции лучше пригласить специалистов, так как эта модель требует определенных знаний и умений.

Вальмовая кровля не слишком сложна в изготовлении, и самое главное, во время строительства произвести правильно все разметки и расчеты, при этом использовать специальную рейку, как мы уже говорили ранее, и таблицу коэффициентов.

Монтаж Г-образной крыши с фронтонами различной ширины.

   В прошлой статье был описан монтаж крыши, имеющей форму буквы «Г» с одинаковыми фронтонами. Давайте теперь рассмотрим случай, когда фронтоны имеют разную ширину.

   Хочу Вам сразу показать, что произойдёт, если начать монтаж крыши в том же порядке, который был описан в предыдущей статье (см. рис.1)

 Рисунок 1

   Мы видим, что один фронтон будет шириной 6 метров, другой 7 метров. При этом углы наклона стропил будут не одинаковыми, и это приведёт к тому, что в карнизе концы стропил не совпадут по вертикали (нижний рисунок). В данном примере перепад составит почти 10 см.

   В этом случае можно пойти двумя путями:

   1) Один конёк делается ниже другого. Причём такая крыша имеет уже три фронтона (см. рис.2):

Рисунок 2

   О такой конструкции мы поговорим в следующей статье, только на примере Т-образной крыши.

   2) Крыша делается с опиранием стропил на балки перекрытия. При этом коньки возможно сделать на одной высоте. Такой вариант мы сейчас и рассмотрим.

   Небольшое отступление. В этой и в предыдущей статьях я всегда говорю о фронтонах. Но вместо фронтонов могут быть и вальмы и полувальмы. Смотрите, например, рисунок 3. Здесь каждый человек волен фантазировать.

Рисунок 3

    Итак, наш пример:

ШАГ 1: Устанавливаем балки перекрытия и выноса. (см.рис.4):

Рисунок 4

ШАГ 2: Ставим угловые выноса.

   Для этого сначала нужно пришить на наружном углу коробки дома по одной ветровой доске, чтобы найти угол карниза. Затем натягиваем между наружным и внутренним углами шнурку (см. рис. 5):

Рисунок 5

   Все ветровые доски сразу не пришиваем, потому что они будут мешаться при разметке и установке стропил скатов.

   Далее, ориентируясь по шнурке, размечаем и устанавливаем угловые выноса, также, как мы делали в статье «Конструкция вальмовой крыши с опиранием стропил на балки перекрытия» (см. рис. 6)

Рисунок 6

ШАГ 3: Ставим коньковую доску и стропила скатов (см. рис.7):

Рисунок 7

ШАГ 4: Ставим угловое стропило на наружный угол коробки дома (см. рис.8). Эта операция также уже была подробно описана здесь… — шаг 8.

Рисунок 8

ШАГ 5: Изготавливаем и устанавливаем угловое стропило в ендове. Так же как мы делали в прошлой статье, половинки углового стропила будут стёсываться, но на разную величину, так как, напомню ещё раз, углы наклона скатов, сходящихся в ендове, различные.

Итак, натягиваем шнурку в ендове, как показано на рис. 9:

Рисунок 9

   Замеряем с помощью малки угол нижнего запила углового стропила ʺαʺ (см. рис. 10):

Рисунок 10

   Высчитываем угол верхнего запила:

β = 90° — α

   Берём небольшой обрезок доски с сечение стропила и запиливаем один его конец под углом β. Прикладываем его вверху ендовы, как показано на рис.11. Отмечаем линию запила параллельно коньковой доске справа.

Рисунок 11

   Делаем запил и снова приложив шаблон замеряем расстояние показанное на рис. 12:

Рисунок 12

   С помощью топора или бензопилы срезаем на это расстояние верхнюю грань правой половинки углового стропила, так же как мы делали в прошлой статье (см. рис. здесь…).

   Итак, угол нижнего запила ʺαʺ нам известен, шаблон верхнего запила имеется. Теперь мы замеряем рулеткой длину стропила, делаем запилы и стёсываем верхнюю грань.

   Левую половинку размечаем и изготавливаем аналогично. Будет отличаться размер, на который стёсывается верхняя грань.

Результат показан на рис.13:

 Рисунок 13

   Да, ещё забыл сказать, что нижний конец обоих половинок углового стропила нужно будет чуть-чуть подпилить. На рисунке 14 на примере правой половинки показано место спила (синим цветом):

Рисунок 14

   Далее мы всё делаем по уже знакомому из предыдущих статей сценарию: ставим необходимые стойки, ригеля, нарожники, подшиваем карнизы, делаем обрешётку…

СМОТРИТЕ ДРУГИЕ СТАТЬИ НА ЭТУ ТЕМУ:
  • Строительство Х-образных (восьмискатных) крыш.

  • Строительство Т-образной крыши дома.

  • Г-образная крыша дома с равными фронтонами.

  • Шатровая крыша дома своими руками.

  • Полувальмовая крыша своими руками.

Лучший способ выразить благодарность автору — поделиться ссылкой на статью с друзьями!


Паразиты живут внутри каждого! Совет врача — возьмите 120 мл кипятка и. ..
Читать далее

Смотрите, так можно «замедлить» Ваш электросчётчик в 2 раза! … Совершенно ЛЕГАЛЬНО! Нужно взять и в ближнюю к счётчику … Читать далее

Г образная крыша и как сделать угловую двухскатную крышу

Если загородный дом имеет Г-образную форму, то для его грамотного перекрытия потребуется угловая крыша. Такая конструкция представляет собой в меру сложную стропильную систему, с принципами монтажа которой может разобраться и начинающий мастер. В материале ниже мы рассмотрим, что же такое Г-образная крыша и насколько сложно ее возвести своими руками.

Крыша угловая: определение

Г-образная кровля — это сооружение над домом, представляющее собой две стандартные двухскатные крыши, соединенные между собой под прямым углом. То есть, самым сложным узлом в такой конструкции являются места стыков двух стропильных двухскатных систем. А именно — их внешний и внутренний углы. Однако и здесь стоит помнить, что более простой в исполнении является та угловая кровля, фронтоны которой имеют одинаковую ширину. То есть, если торцевые стены двух частей Г-образного дома также имеют единый параметр по ширине.

Более сложной будет являться та крыша, фронтоны которой будут иметь разные ширины. В этом случае высота коньков обеих частей кровли будет различной, а это усложняет стыкование стропильных ног обеих частей конструкции под углом друг к другу. В большинстве случаев такую крышу делают ломаной, где одна ее двухскатная часть располагается несколько ниже другой ее двухскатной части.

Популярная БК выпустила приложение, официально скачать 1xBet на Андроид можно перейдя по ссылке без регистрации и абсолютно бесплатно.

То есть, такие виды крыш применяются в основном над зданиями, которые имеют форму литеры Г.

Рекомендуем к прочтению:

Важно: при правильно проведенных расчетах и монтаже кровли такая стропильная система является даже более надежной, чем простая двухскатная крыша. Поскольку сами по себе стропильные ноги скелета углового перекрытия служат своеобразной жесткой поддержкой остальным элементам.

Расчеты

Чтобы сделать крышу Г-образной формы своими руками, необходимо сначала провести точные расчеты. В частности вычисляется нагрузка на стропильную систему. Причем берутся три параметра:

  • Постоянная нагрузка. Здесь подразумевается вес всего кровельного пирога, который будет давить на скелет крыши (утеплитель, гидро- и пароизоляция, финишный кровельный материал).
  • Сезонная нагрузка. Подразумеваются осадки в виде дождя, снега и ветра. Причем на основании преобладающих климатических особенностей региона желательно выбрать и угол уклона крыши. Это снизит сезонную нагрузку на крышу. Так, если в регионе преобладают снега и дожди, то лучше делать крышу с большим углом уклона скатов. Если же в регионе преобладают ветра, то крышу для дома в городе или загородном поселке лучше делать более пологую. Это снизит ее парусность и соответственно, ветровую нагрузку.
  • Дополнительная нагрузка. Здесь в расчет берутся дополнительные коммуникационные приспособления, такие как водяной бак, расположенный под крышей, спутниковая антенна и пр.

Важно: все расчеты для Г-образной крыши должен проводить только специалист. Он в соответствии с полученными данными по всем разновидностям нагрузки на крышу выполнит чертеж, где будут указаны угол уклона скатов вальмовой крыши в форме Г и выведет все параметры элементов стропильной системы.

Материалы для изготовления крыши в форме литеры Г

Поскольку перекрытие дома будет иметь форму литеры Г, и при этом ее части будут стыковаться под углом, то здесь потребуется большое количество фрагментов скелета. Примерно такое же их количество требует и вальмовая крыша. На деле для возведения Г-образного перекрытия используют такие фрагменты стропильной системы:

  • Мауэрлат. Представляет собой деревянную обвязку коробки дома и выступает своеобразным переходным венцом от каменной его части к деревянной.

Важно: если угловые стропила Г-образной крыши будут устанавливаться на деревянный дом, то в качестве мауэрлата можно использовать последний брус стеновой кладки.

  • Прогон. Деревянный длинный брус, укладываемый в двух частях дома от одной торцевой стены к другой строго по центрам их осей. То есть два прогона будут уложены перпендикулярно по отношению друг к другу под углом 90 градусов. Прогоны служат основанием под вертикальные стойки для конькового бруса.
  • Затяжки. Деревянные доски, которые играют роль одновременно ребер жесткости конструкции крыши и тут же балок перекрытия пола.
  • Стойки-опоры. Вертикальный брус, который служит опорой для конькового прогона. Устанавливается в двух его концах. В нашем случае, таких опор будет три, поскольку одна стойка будет располагаться на стыке двух коньков, расположенных в форме буквы Г. Соответственно, две остальных стойки будут находиться под противоположными концами перпендикулярных коньков.
  • Конек. Брусовый прогон, который служит верхним основанием для стропильных ног каркаса крыши.
  • Стропила основные. Деревянные элементы, устанавливаемы под углом по отношению друг к другу и соединяемые в верхней точке конька методом стыкования. В результате два параллельно установленных стропила формируют треугольные фермы. Все стропильные ноги устанавливают с шагом 50-70 см в зависимости от толщины кровельного пирога и его веса.
  • Угловые стропила (диагональные). Самые основные из стропильных ног каркаса. Такие элементы имеет в своем составе и вальмовая крыша. Стоит знать, что на диагональные стропильные ноги ложится нагрузка от двух частей Г-образной крыши. Поэтому их делают сдвоенными по толщине. Устанавливают угловые стропила о внешнем и внутреннем углах кровли.
  • Нарожники. Короткие стропила. Монтируются с упором в угловое стропило с одного конца и с упором в мауэрлат с другого конца. При этом нарожники располагают строго параллельно основным стропильным ногам.
  • Раскосины. Деревянные элементы из бруса, которые служат для повышения жесткости каркаса.
  • Шпренгель. Брусрвый элемент, устанавливаемый по углам мауэрлата для усиления его жесткости.

Важно: как правило, для основательной кровельной Г-образной конструкции используют брус сечением 100х150, 150х150 или 150х200 мм. Угловые стропила делают из сдвоенного по толщине бруса или доски обрезной сечением 100х50 или 150х50 мм. Для простых стропил доску можно не сдваивать. При этом важно использовать только пиломатериалы влажностью 15-20%. В противном случае каркас со временем начнет давать естественную усадку, что приведет к разрушению скелета крыши.

Разметка конструкции

Рекомендуем к прочтению:

Чтобы крыша углового дома была собрана правильно и точно, нужно нанести на мауэрлат и затяжки разметку. То есть точные места расположения тех или иных элементов скелета. Для нанесения разметки используют строительный карандаш, специальную мерную линейку из фанеры и, конечно же, имеющийся на руках чертеж со всеми параметрами элементов каркаса.

  • В первую очередь ставят наметку на центральные части торцевых стен Г-образного дома и чертят от них прямые линии вдоль длинных стен здания. Именно по этим линиям будет располагаться коньковый прогон. Длины обоих коньков намечают в соответствии с чертежом, так же, как и места расположения стоек-опор.
  • Теперь следует наметить точки расположения стропильных ног. Их монтируют с шагом, указанным на чертеже. То есть на мауэрлат следует нанести своеобразные отметки — точки опор стропильных ног.

Важно: стыковать угловые стропила и обычные следует методом врубки. Но выпилы делают исключительно на стропилах таким образом, чтобы они не превышали четверть сечения пиломатериала. Делать врубки на мауэрлате строго запрещено. Это ослабит его и крыша своими руками смонтированная со временем прекосится.

  • В последнюю очередь намечают точки расположения угловых стропил и нарожников.

Монтаж Г-образной кровли

Если вы не знаете, как сделать угловую крышу, то, ознакомившись с подробной инструкцией ниже, вполне сможете построить такое перекрытие самостоятельно. Итак, изогнутая в форме Г крыша своими руками монтируется в таком порядке:

  • На деревянные прогоны устанавливают стойки-опоры в соответствии с нанесенной разметкой. Их дополнительно фиксируют скобами, металлическими уголками и ужесточают раскосинами.
  • На стойки укладывают коньковый брус и фиксируют его. Особое внимание нужно уделить стыкованию двух концов под углом 90 градусов. Здесь фиксацию нужно провести более жесткую, чтобы крыша своими руками возведенная, была надежной.
  • Теперь необходимо собрать два стропила в единую ферму и установить на мауэрлат на фронтоне одной из частей дома. При этом важно помнить, что у стропильных ног должен быть карнизный свес не менее 50 см. Такую же ферму устанавливают и на второй фронтон Г-образного дома.
  • По получившемуся лекалу монтируют оставшиеся фермы с заданным шагом до тех пор, пока не дойдем до угла стыкования двух частей крыши.
  • Здесь монтируем наружное угловое стропило, которое надежно фиксируют в точке пересечения коньков сверху и углов мауэрлата снизу.
  • После этого устанавливают угловое стропило внутренне (ендову). Поскольку здесь у крыши имеется отрицательный угол, то с надежностью фиксации ноги нужно быть очень внимательными. Для того чтобы сделать правильный выпил, необходимо установить брус лекало от конька к мауэрлату и с помощью малки (мерного инструмента) измеряем угол ʺβʺ, то есть угол выпила в брусе. Его формируем сначала на бруске-лекале, а затем переносим на основной брус для углового стропила. Получившийся элемент надежно фиксируем.
  • И, наконец, устанавливаем нарожники — короткие стропила. Их выпиливают заранее в соответствии с параметрами на чертеже. То есть, каждый нарожник будет тем короче, чем ближе к верхнему концу внутреннего углового стропила он будет располагаться. По наружному угловому стропилу наоборот, нарожник будет короче к нижнему концу ноги.

Всю конструкцию для надежности усиливают раскосинами и ветровыми балками. Сверху на стропильную систему нашивают обрешетку, и уже потом укладывают все слои кровельного пирога. Как видно из инструкции, возведение разновидности этой угловой крыши, в принципе, не сложно. Главное точно соблюдать все параметры каркасных элементов.

устройство, как сделать правильно, схемы

Одной из самых непривычных российских широт и до сегодня считается вальмовая крыша – конструкция с четырьмя наклонными скатами. При этом любой частный дом с таким стильным верхом выглядит по-европейски добротным.

Остановились именно на этом варианте? Тогда, если вы никогда не вникали в особенности устройства такой крыши, мы постараемся максимально подробно раскрыть вам все секреты и особенности ее устройства, скрытые плюсы и минусы, о которых мало кто догадывается.

А это важно, ведь от того, насколько грамотно устроена крыша дома, зависит насколько он сам будет эффективно справляться со своей задачей сохранять комфорт и безопасность домочадцев!

Вальмовая крыша представляет собой четырехскатную стропильную систему, где два торцевых ската обязательно идут треугольной формы и называются вальмами, а более длинные могут быть как треугольными, так и трапециевидными.

Вальмовая крыша от двухскатной отличается тем, что у нее нет фронтонов, а поэтому нет прямых окон – только наклонные. Такие слуховые окна необходимы, чтобы качественно освещать и проветривать чердак.

Классическая вальмовая крыша имеет высокий угол наклона. Хотя от этого утверждения тоже есть свое отступление: некоторые современные материалы позволяют строить вальмовые кровли с минимальным углом наклона, которые со стороны улицы даже кажутся плоскими.

Вот интересное качественное видео на эту тему:

При умелом подборе кровельного материала вальмовая крыша выглядит особенно стильно и выражено в архитектурном плане. Такие очень популярны в европейских странах, и именно по таким верхушкам домов узнают колорит скандинавского или шведского городка.

Вальмовая крыша идеально подходит для домов европейского стиля, в особенности с голубой, серо-синей или шоколадной раскраской кровли. И, к слову, среди профессиональных дизайнеров и архитекторов считается, что не слишком удачно монтировать на доме яркую вальмовую кровлю – это признак отсутствия вкуса.

Что касается эстетики, вальмовая кровля довольно нелепо смотрится для большого многоэтажного дома, ведь такая высокая надстройка (если крышу можно так назвать) делает строение еще более громоздким. В качестве исключения только назовем французское шато или подобные им по габаритам проекты.

Давайте разберем основные виды вальмовой крыши:

  • Классическая четырехскатная. В ее конструкции используются прямые стропила, а угловые ребра тянутся от конька. В этой конструкции свесы расположены на одной высоте.
  • Голландская полувальмовая. Здесь противоположные скаты уже укорочены, примерно в 1,5-3 раза. Такая конструкция хороша для установки вертикальных окон в мансарде, которых обычно так сильно не хватает.
  • Датская полувальмовая. В этой конструкции есть вертикальные фронтоны, ниже которых монтируется торцевой скат. В качестве фронтонов здесь часто выступают треугольные окна.
  • Ломаная волевая вальмовая конструкция. Это скаты разных размеров, которые находятся при этом еще и под разными углами. Такая крыша смотрится объемной, и у нее более рационально используется площадь внутренней мансарды. Но и проектирование, и установки у нее немного сложнее, чем у классической.
  • И наконец шатровая крыша. Такую возможно установить только на дом, имеющий квадратную форму. В этом случае все скаты имеют правильную форму равнобедренного треугольника, и все хребты сходятся в одной точке сверху.

Также один из популярных видов вальмовой крыши – Г-образная. Впервые такая крыша появилась в Италии, еще в XIX веке. А со временем и в США, когда дома стали строить в стиле ранчо. У нее четыре слегка наклонных ската, которые образуют своей формой очертания буквы «Г» за счет перпендикулярного соединения между собой.

Это просто идеальный вариант для дома, который необходимо защитить от сильного ветра. Кроме того, в жаркую погоду от солнечных лучей его отлично закрывает выступающие козырек. И, наконец, благодаря непрерывности карниза Г-образной вальмовой крыши, довольно легко устанавливать водостоки.

Ведь у такой архитектуры есть свои секреты: козырек веранды всегда повторяет очертания большого крыла Г-образной крыши. В таком случае такая крыша смотрится просто великолепно! Но есть и минусы у такой конструкции – сокращение площади чердачного пространства, причем довольно существенно.

Как вы видите, у каждой из формы есть свои преимущества, как в вопросе стиля, так и в вопросе эстетики. В этом как раз вся вальмовая крыша: как сделать правильно проект, стоит ли оставлять небольшие фронтоны снизу или вверху, как у датской и голландской крыши, не подскажет ни один архитектор. Ориентируйтесь только на собственное чувство комфорта и то, какого наполнения и дизайна у вас будет мансарда.

Ввиду сложности возведения вальмовая крыша считается одним из смелых выборов. Среди минусов отметим более высокую стоимость материалов, чем у двухскатной или односкатной крыши, увеличенную трудоемкость укладки кровельных материалов и необходимость точных знаний.

Также считается, что именно в вальмовой крыше более складывается внутреннее подкровельное пространство и куда меньше остается места для того, чтобы поставить там мебель или техника. А теперь – о плюсах.

Современное устройство вальмовой крыши с надежным креплением кровельных материалов позволяет достичь высокого сопротивления потоку воздуха, так как здесь нет вертикальных стен. Поэтому в регионах с сильными ветрами здесь и кровельное покрытие, и сама стропильная система подвержены разрушению куда меньше.

Также вальмовая крыша отлично противостоит также обильным осадкам, шапкам снега и потому как нельзя лучше подходит для местности с неблагоприятными погодными условиями. Весь секрет в том, что угловые ребра обладают увеличенной жесткостью, благодаря чему сама кровля не подвержена значительной деформации, в отличие от двухскатной.

Если у вальмовой крыши обустраивают по всему периметру большие свесы, фасад здания всегда будет надежно защищен от намокания, тогда как ни с односкатной, ни с двухскатной крышей такого эффекта не добиться.

Еще один важный момент: благодаря тому, что плоскости поверхности скатов практически одинаковые и достаточно большие, мансардное пространство под крышей прогревается равномерно, благодаря чему в нем создается приятный температурный режим. Вот так верный выбор формы крыши решает одним махом одну из самых насущных проблем!

Этап I. Монтаж стропильных ног

Теперь немного о процессе строительства такой крыши. Начинается она с монтажа вертикальных опор, на них сверх монтируют коньковый прогон. После этого измеряют получившуюся горизонталь и переходят к монтажу накосных диагональных стропил.

Для этого этого следуйте такой инструкции:

  • Шаг 1. нижнюю часть стропил в месте подреза соединяют с обвязочным брусом по углам строения, а верхние скрепляют между собой при помощи конькового бруса. При этом на их торцах должны быть специальные угловые срезы, которые позволят достичь максимально плотного соединения.
  • Шаг 2. Выставленные стропила нужно усилить вертикальными дополнительными опорами, верхний торец которых следует запилить под таким же углом, как у наклона стропил.
  • Шаг 3. Между собой опоры и стропила скрепляют металлическими пластинами.
  • Шаг 4. Теперь устанавливаем стропила боковой крыши, с шагом 600 мм. Этот шаг идеально подходит под большинство стандартных утеплителей.
  • Шаг 5. Нижнюю часть с выемкой нужно закрепить к обвязочному брусу и зафиксировать металлическими скобами.
  • Шаг 6. Следующим шагом будет установка стропил боковой крыши, шаг установки 600 мм., такой шаг предпочтительней, так как большинство стандартного утеплителя имеют такую ширину. Действуем тут аналогичным способом.
  • Шаг 7. Нижняя часть с выемкой крепится к обвязочному брусу, для фиксации можно использовать металлические скобы либо уголки. Верхние концы соединяются над коньковым прогоном с помощью пластин. Чтобы стропило максимальной плотно прилегало к коньковому прогону, изготовьте на нем небольшую врубку под прямым углом.

Подробнее вам раскроет этот процесс такая иллюстрация:

В качестве завершающего шага – монтаж укороченных стропил, которые еще называются нарожниками. Шаг такой же, 600 м. Одной своей стороной они должны опираться на обвязочный брус, а второй соединяться с накосной диагональной стропило.

Посередине вальмового ската будет находиться центральный нарожник, который по правилам должен прилегать сразу обеим ногам угловых стропил. У торца их верхней части должен быть двойной мауэрлат по периметру всей наружной крыши.

В такой системе накосные диагональные ребенка обладают самой большой длиной и служат основной нарожников. Для таких стропил недостаточно длины стандартного бруса, а потому угловые ребра делают из спаренных внахлест брусков.

При этом рядовые стропила крепят к мауэрлату перпендикулярно. Дополнительно для прочности их стягивают ригелями и стяжкой. Чтобы закрепить стойки с двух сторон, используются подкосы.

Есть также такая дополнительная деталь, как шпренгель – особая деталь, которая идет из угла мауэрлата и соединяет собой стены углом:

Подробнее про стропильную систему вальмовой крыши читайте здесь.

Этап II. Укладка основания

Каждый кровельный материал диктует свои требования к основанию. Так, под современную черепицу подходит частая обрешетка, для длинных фальцевых листов – более редкая, а для мягких и рулонных покрытий вообще необходимы сплошные и ровные скаты, как здесь:

В это же время под другие виды кровельного покрытия нужна прочная обрешетка, которую рассчитывают по специальным формулам. В классическом варианте выглядит она так:

Этап III. Гидро- и ветроизоляция

Для обеспечения гидроизоляции вальмовой крыши мы советуем вам взять прочную современную мембрану, которая оснащена двумя самоклеющимися лентами. Они находятся на внутренней стороне рулона, и обеспечивают надежную защиту от протечек.

Во-первых, при этом значительно снижаются затраты на укладку материала, ведь здесь не нужно будет приобретать специальный кровельный скотч для герметизации нахлестов.

Во-вторых, на хребте будет легко перебрасывать мембрану через хребет на другой скат, а там просто прижать. Это – важный момент, если вы строите вальмовую крышу своими руками и вам не помогает целая бригада специалистов.

Тогда действительно стоит задумываться про удобство работы, тем более на высоте. Профессиональные кровельщики в таком случае просто подрезают мембрану, переворачивают рулон на 180 градусов и продолжает монтаж прямо на противоположном хребте – вот и все секреты.

В продаже также есть штучная гидроизоляция, которая уже заранее для удобства закреплена на утеплителе:

Этап IV. Крепление кровельного материала

Проще всего на вальмовой крыше работать с гибкой черепицей, но больше всего в России ее любят покрывать современной металлочерепицей:

  1. В первом ряду первый лист кладут на расстоянии 150 мм от конькового бруса, и укладывают последующие черепицы по направлению к другому коньку.
  2. Далее листы фиксируют на плоскости, а все последующие ряды укладывать на одинаковом расстоянии от конькового бруса.
  3. Чтобы закрыть небольшие разрывы между целым кровельным листом и коньковым брусом, используют обрезанные листы черепицы.

К слову, часто говорят что в работе с вальмовой крышей появляется большое количество отходов. Вот, чтобы этого избежать, каждый лист для хребта заранее отрежьте или согните. Так вы заполните образовавшиеся разрывы.

Если вы выбрали в качестве кровельного материала керамическую или композитную черепицу, не переживайте: с таким монтажом вы тоже справитесь самостоятельно!

Отдельно остановимся на том, как укладывать натуральную черепицу на вальмовую крышу. С таким кровельным покрытием вальмовая конструкция выглядит просто потрясающие, и на самом деле сам процесс монтажа не так уже и сложен.

Давайте по шагам:

  • Шаг 1. Для керамической черепицы понадобятся дополнительные деревянные держатели, которые нужно смонтировать перед укладкой. Это бруски обрешетки, которые следует закрепить к каждому из четырех ребер и к коньку.
  • Шаг 2. Закрепите клиновидную доску под водосточный желоб и фартук.
  • Шаг 3. Установите широкую ветровую доску, которую нужно установить на торцы стропил, заранее отпиленные под углом.
  • Шаг 4. К клиновидной доске привинтите кронштейны, чтобы закрепить водосточный желоб.
  • Шаг 5. Закрепите металлический фартук, который будет защищать край свеса от дождя. На него по желанию вы можете привинтить аэроэлемент-гребенку для полноценной вентиляции подкровельного пространства.
  • Шаг 6. Переходим к монтажу черепицы, для чего нам понадобятся ветровые крючки и молоток. Укладывайте черепицу снизу вверх и прижимайте зажимами-кляммерами.
  • Шаг 7. Проклейте хребты вальмовой крыши алюминиевой лентой с микроперфорацией.
  • Шаг 8. Закрепите фасонный вальмовый элемент на хребте и коньке крыши при помощи специального клея-герметика.
  • Шаг 9. В начале ряда на фронтоне свеса, как и в конце, используйте боковую черепицу. Привентите ее к обрешетке при помощи шурупов.
  • Шаг 10. Загерметизируйте примыкание кровли к дымоходной трубе при помощи самоклеяющейся ленты. Верхний ее край зафиксируйте прижимной планкой из алюминия при помощи дюбелей.
  • Шаг 11. Уплотните стык эластичным атмосфероустойчивым герметиком.

Бывают, конечно, и более сложные проекты, но если разделить такой дом визуально на отдельные части, то справиться с каждой не составит труда даже начинающему строителю.

Главное – грамотно обустроить ендовы и примыкания:

Этап V. Утепление крыши изнутри или снаружи

На стропилах расстелите пароизоляцию и привинтите несущие бруски под кровельное покрытие. К нижней части стропил закрепите толстый брус, который будет поддерживать слой изоляционных плит.

Уложите утеплитель. Если вы используете жесткий пенополистирол, соедините его в сплошной слой при помощи гребней и пазов. На хребтах, где нужно будет подогнать плиты, распилите их на нужную форму при помощи обычной ножовки. Все нахлесты проклейте и накройте плиты дополнительной пленкой. Далее сверху привинтите контробрешетку.

Конечно, устройство вальмовой крыши не так уж просто, зато результат однозначно порадует глаз!

Монтаж Г-образной крыши с фронтонами различной ширины

В прошлой статье мы рассказывали о монтаже кровли, которая имеет вид буквы «Г» с однообразными фронтонами. Теперь стоит взглянуть на случай, когда фронтоны разной ширины.

Рекомендуем Вам взглянуть на то, что произойдёт, при условии монтажа крыши в аналогичном порядке, о котором говорилось в предыдущей публикации (см. изображение 1)

Изображение 1

Здесь видно, что один из фронтонов будет иметь ширину 6 метров, а другой – 7 метров. В таком случае углы наклона стропил получаться разных размеров, а это повлияет на то, что концы стропил в карнизе не сойдутся по вертикальной линии (нижнее изображение). В этом примере такой перепад составит примерно 10 см.

В данной ситуации стоит пойти двумя путями решения:

1) Один конёк устанавливается ниже другого. К тому же данная кровля включает уже три фронтона (см. изображение 2):

Изображение 2

О подобной конструкции мы расскажем в следующей публикации, только на примере кровли в форме буквы Т.

2) Кровля создается с опорой стропил на перекрывающие балки. В таком случае коньки можно установить на одном уровне. На данном варианте мы остановимся подробнее.

Мы сделали акцент на фронтонах в данной и прошлой статье. Хотя фронтоны могут быть заменены вальмами и полувальмами. Пример использования подобных деталей на изображении 3.

Изображение 3

Этапы монтажа Г-образной кровли с фронтонами, имеющими разную ширину

Этап 1: Ставим балки перекрытия и выноса (см. изображение 4):

Изображение 4

Этап 2: Устанавливаем углы выноса.

Чтобы это выполнить, необходимо сначала пришить на внешнем углу коробки здания по штуке ветровой доски, для того чтобы отыскать угол карниза. Затем аккуратно натягиваем шнурку между внешним и внутренним углами (см. изображение 5):

Изображение 5

Готовые ветровые доски сразу не пришиваем, ведь они будут мешать во время разметке и монтаже стропил скатов.

Далее, следуя шнурке, аккуратно размечаем и ставим угловые выноса, таким же образом, как это делается в публикации «Конструкция вальмовой крыши с опорой стропил на балки перекрытия» (см. изображение 6)

Изображение 6

Этап 3: Устанавливаем коньковую доску и стропила скатов (пример на изображении 7):

Изображение 7

Этап 4: Устанавливаем угловое стропило на внешний угол коробки здания (см. изображение 8). Данный этап также уже был детально описан здесь… — Пункт 8.

Изображение 8

Этап 5: Создаем и ставим угловое стропило в ендове аналогично с процессом, описанным в прошлой статье. Половинки углового стропила стесываются, но на разную величину, ведь углы наклона скатов, которые сходятся в ендове, отличаются между собой.

Теперь натягиваем шнурку в ендове, способом, показанным на изображении 9:

Изображение 9

Измеряем при помощи малки угол нижнего запила углового стропила ??? (см. изображение 10):

Изображение 10

Рассчитываем угол верхнего запила:

b = 90° — a

Берём малый кусок доски с сечения стропила и запиливаем один из его концов под углом?.. Ставим его вверху ендовы, как показано на изображении 11. Отмечаем линию запила по параллели коньковой доски справа.

Изображение 11

Делаем запил, и снова используя образец, замеряем расстояние, показанное на изображении 12:

Изображение 12

Используя топор или бензопилу, срезаем на данное расстояние верхнюю грань правой половины углового стропила подобным методом, описанным в прошлой публикации .

Итак, угол нижнего запила ??? мы теперь знаем, образец верхнего запила есть. Теперь мы меряем рулеткой параметр длины стропила, делаем запилы и стёсываем верхнюю грань.

Левую половину размечаем и создаем аналогичным образом. Размер, на который стёсывается верхняя грань, будет отличаться

Результат показан на изображении 13:

Изображение 13

Нижний конец каждой половины углового стропила стоит немного подпилить. На изображении 14 на примере правой половины отображено место спила (выделено синим цветом):

Изображение 14

В дальнейшем все выполняем по аналогичному методу из предыдущих публикаций: ставим нужные стойки, ригеля, нарожники, подшиваем карнизы, создаем обрешётку

Hip Roof в Денвере, Колорадо

Крыша с наклонными торцами и боковинами. Все четыре стороны спускаются к карнизу с конька; внешние углы, созданные на стыке двух сторон наклонной крыши
называются бедрами, а обратная сторона этого соединения — впадинами.

Все стороны спускаются к стенам, обычно с довольно пологим уклоном. Дом с шатровой крышей не имеет фронтонов или других вертикальных сторон к крыше, если нет комбинации
конструкций, используемых в единой структуре.

Квадратная вальмовая крыша имеет форму пирамиды. Вальмовые крыши на домах могли иметь две треугольные стороны и две трапециевидной формы. Вальмовая крыша в прямоугольном плане имеет четыре грани. Они
почти всегда имеют одинаковый шаг или наклон, что делает их симметричными относительно осевых линий.

Вальмовые крыши часто имеют ровную облицовку, что означает, что водосточный желоб может быть установлен повсюду. Преимуществом этого типа кровельной конструкции является защитный свес, образующийся над
торцевые стены, а также боковые стены и карниз, как правило, несут в одной плоскости, что позволяет лучше контролировать водосток с крыши.

Вальмовая крыша является саморегулирующейся и требует меньше диагональных распорок, чем двускатная крыша. Таким образом, шатровые крыши гораздо лучше подходят для защиты от ураганов, чем двускатные крыши. Вальмовые крыши имеют
нет больших, плоских или скошенных концов, которые могли бы ловить ветер, и по своей сути они намного более устойчивы, чем двускатные крыши.

Однако в случае урагана крыша также должна быть крутой; предпочтительно не менее 35 градусов от горизонтали или более крутой уклон. Когда ветер дует на пологом склоне
вальмовая крыша, крыша может вести себя как крыло самолета.Затем создается подъем с подветренной стороны. Чем ровнее крыша, тем больше вероятность, что это произойдет. Более крутая вальмовая крыша
имеет тенденцию вызывать остановку ветра, когда он пересекает крышу, разрушая эффект. Если уклон крыши меньше 35 градусов от горизонтали, крыша будет приподниматься.
Более 35 градусов, и ветер не только вызывает эффект сваливания, но и прижимает крышу к стеновой плите давлением ветра.

Возможный недостаток вальмовой крыши по сравнению с двускатной крышей в том же плане состоит в том, что внутри кровельного пространства меньше места; доступ сложнее для обслуживания;
вальмовые крыши труднее проветривать; и нет фронтонов с окнами для естественного света.

Несмотря на то, что дизайн довольно устаревший, он позволяет создать просторную планировку в стиле «ранчо», которая обеспечивает меньшее сопротивление ветру и вакуум, чем двускатная крыша. Ферма
Системы вальмовой крыши могут быть довольно сложными и дорогостоящими в строительстве, но при этом они обеспечивают очень прочную, погодоустойчивую поверхность крыши.

Вальмовая крыша — 3D BIM-объекты

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

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

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

Строительство

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

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

Использовать

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

Достоинства и недостатки

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

Возможным недостатком вальмовой крыши по сравнению с двускатной крышей того же плана является меньшее пространство внутри крыши; доступ сложнее для обслуживания; вальмовые крыши труднее проветривать; и нет фронтона с окном для естественного света. [2] [3]

Варианты

Мансардная крыша

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

Шатровая крыша

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

Фронтальная крыша или голландский фронтон

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

Полу-вальмовая крыша

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

Полушатровые крыши очень распространены в Дании, Германии и особенно в Австрии и Словении. Они также типичны для традиционных зданий с деревянным каркасом в районе Велден на юго-востоке Англии.

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

Крыша павильона

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

Рейнский штурвал или крыша штурвала

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

См. Также

RE14R07: Архитектура | Mass.gov

1.Архитектура: наука и искусство структурного проектирования. Стиль, в котором спроектировано и построено здание.

2. Книги по выкройке: Справочники для строителей / Книги по архитектурному дизайну

3. Гвоздильные станки: 1850 станков смогли произвести массовое производство гвоздей на одну восьмую того, что было в 1800 году.

4. Формы фондов:

а) Подвалы

б) Ползунки

в) Плита на земле

5. Каркас: Деревянный каркас (9 из 10 домов)

a) Рама платформы

б) Рамка для воздушного шара

c) Доска и каркас балки

6.Стили окон

а) Палладианский

б) Готика

c) Вентилятор

г) Круглая головка

e) Залив

е) Ориэль

г) Двойной подвес

ч) Створка

i) Раздвижная (траверса)

j) Тент

k) Центральная ось

л) Бункер

м) Жалюзи

n) Трехколейная

o) Мансардные окна

7. Типы крыш

а) Квартира

б) Сарай

в) Фронтон

г) Солонка

д) Гамбрель

е) бедра

г) Мансарда

ч) Сарай Мансарда

i) Мансардное окно одинарное

8.Типы домов

а) Одна история

б) Один и 1/2 рассказа

в) Двухэтажный

г) Двухуровневый

1) Из стороны в сторону

2) Назад на передний план

3) спереди назад

e) Разделенная запись

1) Повышенное ранчо

2) Двухуровневый

е) Произведено

1) Мобильный

2) Модульный

3) Панельный

4) Предварительно нарезанный

9.Архитектурные стили

a) Колониальный американский

1) Federal — многоэтажный, коробчатый, плоская крыша

2) Фермерский дом в Новой Англии — коробчатый, внешний сайдинг, белая вагонка, крутая крыша

3) Адамс — многоэтажный, прямоугольной формы, эркер, плоская крыша

4) Кейп-Код — 1 ½ этажа, центральный вход, крутая двускатная крыша с черепицей

5) Мыс Энн — 1 ½ этажа, центральный вход, двускатная крыша

6) Гарнизон Колониальный — 2 ½ этажа, выступ второго этажа спереди

7) Колониальный дом Новой Англии — 2 ½ этажа, квадратный или прямоугольный коробчатый дом, боковые или задние крылья

8) Голландский колониальный стиль — от 2 до 2 ½ этажей средней площади, центральный вход, двускатная крыша, голландская входная дверь.

9) Saltbox Colonial или Catslide (на юге) — 2-х или 2-х этажный квадрат прямоугольной, крутой двускатной крыши

10) Пенсильванский голландский колониальный или немецкий фермерский дом в Пенсильвании — массивный двухэтажный каменный дом с серым выступом и крутой двускатной крышей.

11) Классический колониальный стиль — 2 или 3 этажа с колонным фасадом

12) Возрождение Греции — симметричный 2-х или 3-х этажный дом, копия греческого храма

13) Южный колониальный — двух- или трехэтажная колоннада, проходящая через фасад

14) Front Gable New England Colonial, Charleston Colonial или English Colonial — 2 ½ этажа симметричного квадратного или прямоугольного коробчатого дома с выступающим передним крылом

15) Бревенчатый дом — прямоугольной формы из необработанного бревна

б) Американец XIX века

1) Ранняя готика — остроконечная арка церковного вида, асимметричная, одноцветная

2) Возрождение Египта — коробчатые, египетские колонны спереди

3) Римско-тосканский режим — коробчатый, без двора, плоская крыша

4) Восьмиугольный дом — форма восьмиугольника, плоская крыша

5) Высокая викторианская готика — остроконечная арка, многоцветная

6) Высокий викторианский итальянец — 3 вида оконных арок (прямые, плоские и прямоугольные), вальмовая крыша

7) Американская мансарда или стиль Второй ампир — мансардная крыша, мансардные окна

8) Stick Style или Carpenter Gothic — высокие крутые крыши, сложные силуэты, диагональные раскосы, окантовка из пряников

9) Истлейк — прямоугольная форма, открытое крыльцо, орнамент 3-х мерный

10) Shingle Style — большая, коробчатая, черепица, двускатная крыша

11) Романский — массивный, каменный с круглыми полукруглыми арочными проемами, крыша пирамидальная

12) Королева Анна — многоэтажная, неправильной формы, эркеры, большие дымоходы

13) Brownstone, Brick Row House или Eastern Town House — 4 или 5 этажей, общие стены, плоская крыша, спуск на второй этаж

14) Western Row House или Western Townhouse — 2 или 3 этажа, общие стены, эркеры, скатная крыша

15) Монтерей — 2 этажа, асимметричной формы, балкон напротив 2-го этажа

16) Western Stick — большой прямоугольный дом, открытый каркас, многоэтажный

17) Миссия — выглядит как старая миссионерская церковь, двери и окна арочные

c) Американец начала двадцатого века

1) Prairie House — длинная низкая линия крыши, сплошной ряд окон, безмятежный экстерьер

2) Бунгало — маленькое, одноэтажное, открытая или закрытая передняя веранда

3) Пуэбло или Адоб — настоящий или имитация сырцового кирпича, плоская крыша, массивная

4) Международный — очень простой, без орнамента, плоская крыша

5) California Bungalow — небольшое, одноэтажное, компактное, обычно деревянное

6) Ружье — длинное, узкое, одноэтажное, с двускатной крышей, выходит на улицу, полное крыльцо

7) Foursquare — многоэтажный, коробчатый, вальмовая крыша, мансардное окно, веранда передняя одноэтажная

8) Ар-деко или модерн — прямоугольная форма, орнамент в стиле ар-деко или арт-модерн, металлические оконные рамы

г) Американский послевоенный

1) California Ranch — 1-этажное ранчо, прилегающая к земле, низкая скатная крыша

2) Северо-Западный район или Пьюджет-Саунд — низкий дом типа ранчо, свесы на карнизах и фронтонах, внешние стены часто из красного дерева

3) Функциональный модерн или современный — современные строительные материалы, широкое использование стекла, отсутствие украшений.

4) Solar House — большие нависающие карнизы, большие стеклянные окна и двери

5) Рама «А» — рама имеет форму «А», крутая двускатная крыша, большие стеклянные окна.

6) Передвижной дом — дом на колесах, в среднем 12 футов в ширину и 60 футов в длину, сайдинг и крыша часто металлические

7) Пластиковый дом — наружный сайдинг из стекловолокна или другого пластика, с небольшими украшениями или без них

8) Contemporary Rustic или California Contemporary — неокрашенный или окрашенный диагональный сайдинг, 2 или более односкатных крыш, непрямоугольные верхние части окон, которые следуют за скатом крыши

9) Постмодерн — большой треугольный или двускатный с круглым окном

e) Английский

1) Коттедж Котсвальд — прилегающий к земле, асимметричный, выступающий кирпичный или каменный дымоход

2) Тюдоров — крепость многоэтажная, эркерные окна, Тюдоровские арки

3) Грузинский — большой формальный 2 или 3 этажный прямоугольный дом, кирпичная, двускатная или шатровая крыша

f) Французский

1) Французский провинциальный — формальный от 1 ½ до 2 ½ этажа, высокая крутая шатровая крыша

2) Креольский, Луизианский или Новый Орлеан — 2 или 3 этажа, балкон с причудливой металлической отделкой по всей передней части второго этажа уровня

г) Швейцарский

1) Швейцарское шале — от 1 ½ до 2 ½ этажей, двускатная крыша, натуральная декоративная отделка из дерева или экстерьера, открытые веранды на втором этаже

ч) Латиница

1) Испанская вилла — асимметричная, от 1 до 3 этажей, внешние стены окрашены лепниной, крыша из красной черепицы

i) Восточный

1) Японский — одноэтажный, наружные стеновые панели, черепица, соломенная крыша или деревянная черепица

9.Архитекторы

  • Роберт Адамс
  • Чарльз Снегирь
  • Сэмюэл МакИнтайр
  • Томас Джефферсон
  • Чарльз Лок Истлейк
  • Генри Хобсон Ричардсон
  • Фрэнк Ллойд Райт
  • Эллсуорт Стори

Артикул:

Дома Генри С. Харрисона, Руководство по осмотру вашего дома Уильяма Л. Вентоло

Сдано
крыши

Любой плотник знает, что в основе конструкции крыши лежит математика.Невозможно построить крышу, не зная математики, особенно тригонометрии. Это
нужен, например, для
рассчитать крутизну крыши — крыша
подача.

В северном климате
скатная крыша предпочтительнее, чтобы дождевая вода не скапливалась на
крыша, что могло бы произойти в случае
заблокирован сток воды с
плоская крыша. Одна из основных причин засорения дренажей — холодная погода.
что вызывает засоры, когда вода превращается в лед; Другие
Причины включают листья, мусор и т. д.

По этой причине во все времена предпочтение отдавалось скатным крышам.
в странах Северной Европы.

На рисунке ниже показан пример плоской крыши и скатной крыши:

Как мы видим, самая простая и самая распространенная скатная крыша имеет форму единого треугольника . Ситуация становится более
сложно, когда две или более скатных крыш соединяются вместе . Это создает различных уклонов в одном месте, которые необходимо настроить вместе (сконструировать).

1.
Ридж

2.
Бедра

3.
Гейбл

4.
Карниз

5.
Передняя кромка

6.
Карниз

Источник: O Plekk
Катусемейстер

Здесь мы видим разные углы и формы, которые могут возникнуть на
крыша.

Скатные крыши могут быть разных форм, наиболее распространенными являются двускатные и шатровые крыши.Есть и крыши не такой простой формы. Ниже представлены несколько скатных крыш разной формы:

Источник: Shelton Roofing Santa Cruz

Источник: Insenerigraafika. Ольга Овтаренко
(Электронная почта)

Участки

Плотники не относятся к углу
крыша как 30, но предпочитаю использовать скат крыши.Скат крыши — это ее
вертикальный подъем, деленный на его горизонтальный пролет (или «пробег»), называемый уклоном
в геометрии или касательную функцию в тригонометрии.

На приведенном ниже рисунке показаны различных разрешенных значений уклона для разных крыш.
изображены материалы. Например, в случае кровли из рулонного металла это может
быть минимум 5 (как показано на
график). Это означает, что мы не можем использовать металлопрокат для плоских крыш, потому что он
не быть водонепроницаемой конструкцией.

1: планка и черепица

2: керамическая черепица

3: световой люк

4: рулон битумный с треугольной рейкой

5: битумная черепица

6: цементная черепица

7: битумная волновая плита и жестяные кровельные листы

8: фиброцементная плита

9.металлочерепица

На приведенном выше графике мы
также можно увидеть различные значения, указанные в виде отношения — для наклона 5 соотношение составляет 1:12 . Мы знаем, что на дорожных знаках уклон дороги также
дано, но показано в процентах.

Давайте посмотрим, как
эти разные значения связаны друг с другом:

Как мы все знаем, полный
круг равен 360 градусам
. На графике ниже мы видим, что в случае
уклон крыши, если смотреть тригонометрически, одна сторона крыши находится в квартале I , а противоположная сторона — в квартале II .

Разделение на кварталы можно увидеть на изображении ниже:

Если мы говорим
о выражении шага в виде отношения, это будет отношение длины
сегменты друг к другу.

Например: если
Соотношение уклона крыши составляет 1: 1, мы говорим о равнобедренном треугольнике , а уклон крыши можно задать как 45. Для вычисления наклона мы используем функцию тангенса , что означает 1: 1 = 1, где
загар 45 = 1

Для выражения уклона крыши в виде отношения, высоты или около того.
называется повышение будет дано как значение
из 1.Расстояние от подъема крыши до края обозначено цифрой x (также называется пролетом ). Значение x показывает, сколько высот до края крыши.

Для
Пример: если x = 2, то 1: 2 = 0,5. В итоге tan 0,5 = 26,57≈ 27

Если
угол наклона крыши больше 45 или другими словами соотношение больше
чем tan> 1, прогон будет постоянным со значением , равным 1 .

Для
Пример: дан шаг 1,5: 1.Это означает
x = 1,5 и показывает, сколько прогонов укладывается в подъем.

Разное путей до вычислить шаг крыши

Проблема: Дана крыша высотой 4 м и пробегом 12 м.
Рассчитайте уклон крыши и задайте его в соотношении!

Вот 2 способа решения проблемы:

Метод 1: Если шаг задан как отношение 1: x, мы можем сделать следующее, чтобы найти x:

Шаг кровли 1: 3

Метод 2: Мы также можем использовать следующее решение

Высота 4 метра равна 12 м горизонтали.
длина.Зная это, мы можем сделать следующие расчеты для подъема на 1 м:

Шаг кровли 1: 3

Шаг

также может отображаться как процентов и промилле . Проценты в основном используются для дорог и холмов, на
фрезы используются для укладки откосов полов и прокладки водопроводных и канализационных труб,
где поля намного меньше.

Шаг в процентах равен 1/100

1 м = 100 см

, следовательно, 1% составляет 1 см на метр

1 м = 1000 мм

для этого 1 составляет 1 мм на метр

Учитывая значения для бега и подъема, мы можем вычислить
в процентах или на мельницы пека следующим образом:

Если нам нужно вычислить одно из этих значений, мы можем преобразовать формулу.

Например: чтобы найти рост, мы можем преобразовать формулу следующим образом:

Если
длина нашего забега 1 м (100 см), то при шаге 1% подъем будет 1
см. У бега длиной 2 метра будет подъем на 2 см с учетом того же шага.

Когда
при расчете на мельницы, пробег 1 м с шагом 1 будет
имеют подъем 1 мм. Маршрут длиной 2 м будет иметь подъем на 2 мм с учетом
такая же подача.

Чтобы найти значения для прогона, мы должны снова преобразовать формулу:

Иногда нам может понадобиться построить крышу с таким же шагом , но с разными измерениями

В этом случае мы используем принцип для аналогичных треугольников для выполнения вычислений.

Расчет можно произвести с помощью перекрестного умножения :

Когда мы сравним , , , , , , , , уклоны , они будут такими же , , даже с другим подъемом крыши.

Реально это будет выглядеть как на картинке ниже:

Приведем еще несколько примеров того, как
связаны друг с другом. Например, если мы знаем% питча, но хотим
выразить его как угол с помощью касательной, мы можем сделать это следующим образом:

Как показано на графике, учитывая рост и пробег, мы будем
знать процентное значение шага (до 45) и может вычислить тангенс, используя
такое же соотношение — это даст нам угол.

Отсюда мы можем получить угол α = 16,66924423 ≈ 16 42

Далее поясняется, чтобы
Получите это решение, мы приравняем пробег к 100 и выберем подъем, который, когда
деление на 100 даст нам процентное значение. Поскольку процент — это в основном
соотношение между бегом и подъемом, процентное значение в то же время
тангенс угла.

На приведенном выше рисунке показаны различные пропорции.
шаг может быть таким же.Если, однако, мы
Возьмем пробег за 1 , мы можем показать
поле следующее:

Мы уже знаем, что загар 16
42 ≈ 0,3

Лестница и канализация

Другая часть конструкции, использующая
Расчет шага (или уклона) лестниц и канализации (особенно самотечного
трубы, не столько напорные трубы).

Лестница должна иметь определенные размеры, чтобы
что люди могут с комфортом ими пользоваться. Для расчета высоты лестницы a
используется простая формула.Кто хочет стать строителем, должен
обязательно запомните эту формулу:

2h + b = 630 мм

Эта формула помогает найти оптимальное
соотношение между подъемом и проступью ступеньки.

h = подъем ступени

b = ступенька

Сумма двойного подъема
и протектор дает постоянную. Отсюда можно определить высоту звука — обычно
От 1: 1,5 до 1: 2.

Для ширины
шагов рекомендуется формула h + b = 450 мм.

Дополнительно к
шаг, лестница будет иметь общий подъем и общий пролет, что также важно
измерения.

Изображение: Википедия

Когда
строить многооборотные лестницы необходимо также
убедитесь, что на нем неравномерное количество ступенек, иначе придется менять ноги
при подъеме по лестнице. Все ступеньки тоже должны иметь одинаковый подъем — человеческий.
мозг приспосабливается к определенному ритму ходьбы, поэтому, если одна ступенька имеет другую высоту, это может привести к тому, что вы споткнетесь о
шаги.

г.
Таблица выше показывает, что при соотношении 1: 1 треугольник будет иметь точное
форма как на фото рядом — равнобедренная
треугольник с углом 45, равным 100%, и касательной 1.

Дано
соотношение 1: 100, уклон будет таким, как на картинке сбоку, с углом 1%
и касательная 0,01. С 1: 1000 действует та же логика.

Например

Если
мы знаем значение тангенса, тогда мы можем записать шаг в виде отношения в
следующим образом:

Дано
загар 0,5 = 26 33 54,18

Марка
шаг как отношение 1: x, где x равно 0,5 (также тангенс)

Следовательно
шаг можно задать как 1: 2

г.
значение x в соотношении показывает, как
много частей целого, которое он составляет, поскольку 1 представляет собой целое (l = 1 на
график), поэтому 1: 0,5 = 2.Вы также можете
показывать высоту звука как единицу измерения.

As
уже упоминалось, если подъем (h) больше, чем разбег (tan> 1),
тогда значение x выше значения шага детали обозначается: x: 1

Для
Например, если значение тангенса равно 2, значение наклона равно 2: 1

В
Для канализационных труб мы также используем смолы, но там они указаны в промилле.

На фото
ниже — поперечное сечение канализации, которая применяется для трубных марок
в строительных чертежах.Как видите расстояние между двумя колодцами
(от центра) составляет 34500 мм, а разница высот
колодцы 300 мм.

Давайте
посмотрите на другой пример. Как рассчитать шаг трубы в соотношении и в
проценты. Чтобы вычислить шаг, мы должны нарисовать треугольник, где h
отмечает разницу в высоте и l расстояние между двумя лунками.

Дано
h = 300 мм и I = 34500. Используя кросс-умножение, мы можем сначала вычислить
шаг как отношение.

Подстановка
x со значением получаем шаг 1: 115

ср
также можно использовать перекрестное умножение, когда мы знаем высоту тона (1: 115) и хотим вычислить
разница высот h.

г.
то же самое касается l.

г.
шаг в процентах: 1: 115 x 100 ≈ 0,87%

Вкл.
с другой стороны, если мы знаем процент, мы можем рассчитать соотношение как
следует:

это
можно представить как соотношение 1: 115

В
чтобы вычислить шаг в процентах, мы должны использовать тангенс

Вариант

1: загар = ч / л

Вариант

2: соотношение 1: x

загар
= 300: 34500 ≈ 0,0087 или в основном то же соотношение 1: 115
≈ 0,0087

загар
0,0087 = 0,41011655 или 02436,42

В
рисунок под канализационной линией изображен в земле до того, как он был
засыпанный землей.

Расчет площади

Большая часть строительства — это подсчет объемов. Это необходимо для
планирование и заказ материалов, а также расчет цен.

Например, иногда только высота поля и высота от земли.
показано на чертеже проекта. Чтобы рассчитать площадь крыши, мы должны
знать длину и ширину крыши (на картинке выше: 12 000 мм и 6034 мм).
мм) Но если мы знаем только шаг, мы должны взять рисунок и на основе
ширину здания рассчитываем по размерам крыши.

Эти
измерения нужны не только для расчета количества необходимых материалов
но и для устройства крыши, например, на длину стропила.

Например

Дано
ширина половины дома 4860мм, затем шаг 35 по высоте
кровли составит:

загар
35 x 4860 мм = 3403 мм

Зная
по высоте мы можем рассчитать длину стропила.

В
Чтобы рассчитать угол между стропилами, мы можем использовать простую математику. Все мы
нужно знать, какие ангелы появляются, когда мы пересекаем две параллельные линии третьей
линия.

Когда
имея дело со сложными поверхностями, мы должны разделить область на части.

As
мы можем видеть на графике выше, что есть разные способы сделать область
измерения проще. Один из способов — разделить область на множество меньших участков и
вычислить их площади отдельно, а затем либо суммировать, либо вычесть
отдельные участки.

Но
как действовать, если у крыши более одного угла, как показано ниже:

Это двухмерный чертеж крыши, представленный на чертеже проекта, далее
к нему обычно также дается трехмерный рисунок.

Шаги на чертеже даны под углом 45 °. Бедра на концах
также находятся на уровне 45. Если мы проведем условную вертикальную линию от H, I до K, их
шаг будет 45. Если мы знаем угол
и длину крыши, мы можем рассчитать высоту крыши, которую мы
понадобится позже для того, чтобы рассчитать площадь кровли.

Поскольку угол равен 45, мы знаем, что имеем дело с равнобедренным
треугольник с двумя сторонами равной длины. Это делает наши расчеты
Полегче.

Например, высота крыши составляет половину ширины крыши, или 4000
мм. Это можно увидеть на рисунке ниже, где показан вид крыши сбоку.
Для расчета длины бедра нам понадобится калькулятор.

Мы можем использовать теорему Пифагора, поскольку длина бедра равна
гипотенуза A, B и H.

Длина A, B и H равна

Это
высота бедра, которая с точки зрения бедра выглядела бы
нравится:

BH
— гипотенуза и представляет высоту крыши. Решение было
полученный по теореме Пифагора. Длина гипотенузы:

С
это не равнобедренный треугольник, мы можем сделать выводы, что хотя
все скаты крыши под углом 45 градусов, это не относится к углам его вальмы.

Если
мы знаем эти измерения, мы можем начать вычислять площадь
Крыша. Мы видим, что элементы крыши состоят из
разные геометрические формы. Напоминаем, что давайте посмотрим, какие формулы мы будем
нужно.

ср
можно рассчитать площадь следующим образом:

г.
Вальмовые концы крыши образуют равные треугольники ABH и DEI. Поэтому достаточно вычислить площадь
одного треугольника и умножьте его на 2.

2 х
22,63м2 = 45,26м2

В форме параллелограмма
части крыши (BCHJ и AGHJ) также равны, поэтому нам нужно только рассчитать
площадь единицы и умножьте ее на 2.

Кому
Для расчета площади необходимо также знать значение HJ. Это равно основанию и делает быстрое
Расчет мы знаем, что он должен быть равен 6,0 м. Поскольку у него такая же подача и
высота как бедра, мы знаем, что высота параллелограмма составляет 5,66 м

Таким образом, площадь равна:

А
2 x 33,96м2 = 67,92м2

DEIJ
также параллелограмм высотой 5,66 м и основанием 4,0.Его площадь
равно:

ср
также можно увидеть треугольник (KLG), его сторона GK имеет длину 5,66 м. Другой
сторона 4м. На основании этих измерений мы можем рассчитать площадь. Его
гипотенуза — боковая GJ длиной 6,93 м.

Для этого
мы можем вычислить площадь треугольника:

От трапеции остается только одна деталь (EIKF). Мы знаем, что EF составляет 12,0 м, а IK 8,0.
м длиной. Мы уже подсчитали 5,66
м — высота.

Снова
Можем посчитать площадь:

Сейчас
мы можем сложить все области вместе, чтобы получить общую площадь :

45,26
+ 67,92 + 44,64 + 11,32 + 56,60 = 225,74 м2

Перекрытие
поверхности

Это
не редкость, что размеры детали отличаются от того, что должно быть
при построении всех деталей вместе. Например половицы.

В
на картинке ниже Вы можете увидеть паркетную доску с выступающей частью и
что делает его шире, чем если бы вся площадь была покрыта половицей.При измерении мы знаем, что одинарная половая доска имеет ширину 111 мм, но когда
если соединить его с другой доской, ширина будет всего 100 мм.

Следовательно
в большинстве случаев продавцы древесины отмечают общую площадь покрытия половиц на
посылка.

Пример

Дано
пол размером 6,27 м х 4,37 м. Сколько напольного материала нужно
купить для покрытия всего пола с учетом половиц с нахлестом 100 мм и
длина 4 м.

ср
начнем с расчета площади поверхности пола:

6,27
м x 4,37 м = 27,40 м2

Далее
мы рассчитываем площадь, которую может покрыть одна паркетная доска:

4,00
м x 0,1 м = 0,40 м2

Наконец
посчитаем, сколько половиц нужно купить, чтобы покрыть весь пол:

27,40
м2: 0,40 м2 = 68,5 ≈ 69 штук паркетной доски

Другой
важной частью деревянных полов является плинтус. Для данного размера пола
выше, чтобы найти необходимое количество плинтусов. Вы должны рассчитать периметр
комнаты.Плинтус предназначен для прикрытия шляпок гвоздей и часто
невозможно установить последнюю половицу достаточно близко к полу и
оставляется зазор 1-2 см. Плинтус используется для закрытия щели, как показано на
рисунок ниже.

Пример

Это
Лучше всего рассчитывать необходимое количество плинтусов на погонный метр, потому что
их устанавливают на стене, образуя периметр по периметру комнаты. Давайте
рассчитать необходимое количество плинтусов, если длина плинтуса
2,5м.

Первый
рассчитаем периметр комнаты:

(6,27
м + 4,37 м) x 2 = 21,28 пог.м

пог.м —
погонные метры, часто применяемые в строительстве. Равно 1 м в единицах СИ

Сейчас
можем рассчитать необходимое количество плинтусов:

21,28
пог.м: 2,5 пог.м = 8,51 ≈ 9 штук плинтуса

Геодезия и геодезические измерения

Геодезия
наука об измерении размера и формы Земли и местонахождения
указывает на его поверхность.Включает в себя земельные и строительные работы.

г.
простейшая или так называемая геодезия низшего класса используется для общего построения
(из-за небольших расстояний). При съемке дорог и земли точность должна быть
быть выше, а используемое оборудование намного сложнее, потому что с более длинными
расстояния погрешность также увеличивается (см. пример ниже). Там мы должны
установить дополнительные высоты (временные геодезические рейки) для измерения различных
сечения и перенести их высоту и углы.

В
В этом параграфе мы подробно рассмотрим строительную съемку, которая проста
и требует только базовой математики.

As
мы знаем, что вода может всегда оставаться горизонтальной или строительной
рабочие говорят, что он выровнен по горизонтали. В старину шланги для воды со стеклом
На обоих концах использовались пробирки, по которым можно было видеть уровень воды.

Даже
в настоящее время этот метод иногда используется (см. рисунок ниже), но гораздо больше
были разработаны инструменты, которые более точно определяют уровень или
отвес.

А
Spirit — это инструмент, предназначенный для определения того, является ли поверхность горизонтальной
(уровень) или вертикальный (отвес).

В
изображение ниже — еще один пример спирта, но вместо воды используются другие жидкости (обычно спирт, такой
как этанол)

г.
пузырек внутри спиртовой трубки показывает, ровная поверхность или нет. Если это
Расположенный по центру между линиями на трубке, ваш объект находится на уровне. Если пузырь
справа от линий ваш объект наклоняется вниз справа налево.Если
пузырь находится слева от линий, ваш объект наклоняется вниз слева направо.

Сейчас,
если нам нужно выровнять большие расстояния, инструмент, называемый dumpy level (также строительный
уровень авто) б / у. Это оптический инструмент, используемый для установления или проверки точек
в той же горизонтальной плоскости. Прибор уровня устанавливается на штатив и
установить до выровненного состояния с помощью ножных винтов. Оператор просматривает
окуляр телескопа, а помощник держит нивелирную рейку вертикально на
точка измерения.

А
Лучшим инструментом, который вы можете использовать, является лазерный уровень, которым может управлять только один
человек. Он состоит из проектора лазерного луча, который можно закрепить на штативе,
который выравнивается в соответствии с точностью устройства и проецирует
фиксированный красный или зеленый луч по горизонтальной и / или вертикальной оси.

г.
нивелирная рейка, также называемая нивелирной рейкой, используется с нивелирным инструментом для
определить разницу в высоте между точками.Метрическая штанга имеет основные
пронумерованные деления в метрах и десятых долях метра. При просмотре через
телескоп инструмента, наблюдатель может легко визуально интерполировать 1 см
отметьте до четверти его высоты, давая показание с точностью до 2,5 мм.

Средний уровень моря

В
При обычном использовании, возвышения часто называют высотой над уровнем моря.

MSL
представляет собой тип вертикальной базовой стандартизированной геодезической опорной точки, которая
используется как датум карты в картографии.Страны склонны выбирать средний уровень моря в одной конкретной точке в качестве
используется в качестве стандартного уровня моря для всех картографических и геодезических работ в этой стране.
Однако нулевая отметка, определенная одной страной, не то же самое, что ноль.
высота определяется другим. В Эстонии и в регионе Балтийского моря MSL
Кронштадта. Это было обозначено Михаилом фон Рейнеке в 1840 году после
обширные измерения в Балтийском море. На фото ниже обозначение MSL на
мост через Обводный канал в Кронштадте.

Allikas: http: // stengazeta.net / wp-content / uploads / 10005290-siniy-most_.JPG

Эстония также планирует перейти на Amsterdam Ordnance Datum, который
имеет точность 0,2 мм на
километр.

В
поле строительства уровень используется для измерения высот, но при составлении карты
на больших площадях используется тахометр или точный GPS, так как это позволяет вам
измерьте не только высоту, но и угол.

Ниже
простой пример использования уровня.

Пример

В
В этом примере геодезист ранее измерил фундамент
существующее здание должно иметь высоту 0.819 м над уровнем моря. Он будет использован
когда мы начинаем размечать планируемый фундамент дома с высоты
приведено в проекте архитектором.

г.
Нулевая точка самой конструкции — это верхняя поверхность первого этажа.
Все высоты над ним будут отмечены знаком (+), а те, что ниже (например,
как подвал) обозначается знаком (-).

На рисунке видно, что здание спроектировано с высотой
1.06 м над уровнем моря (0 высота соответствует поверхности первого этажа).
По углам здания отмечается высота земли. Верхний
0,56 м говорит нам, на какой высоте должна оставаться земля вокруг здания,
число ниже указывает текущую высоту земли в природе.

Давайте сделаем небольшой расчет:

1,06 0,56 = 0,50 м

Это говорит нам о том, что земля должна быть на 50 см ниже поверхности первого
пол.

Теперь посмотрим, что должен показать уровень, если мы начнем отмечать
фундамент здания.По-прежнему глядя на рисунок выше, мы видим, что
горизонтальная балка уровня должна иметь высоту 551 мм, то есть от
на уровне моря горизонтальная балка должна иметь высоту:

819+ 551 = 1370 мм

Но если мы изменим расположение уровня, результат тоже изменится.

Следующий вопрос, который возникает, — сколько должна начальная точка уровня
быть ниже горизонтального луча, чтобы он соответствовал высоте 1.06 мес.
над уровнем моря.

Мы знаем, что горизонтальный луч в настоящее время находится на высоте 1370 мм над уровнем моря, и мы
можно сделать следующий расчет:

1370 1060 = 310 мм

С уровня мы
должен иметь возможность считывать 0310, как показано на рисунке выше. Несмотря на то
существуют неплохие лазерные инструменты, часто строители по-прежнему предпочитают
использовать оптические измерительные приборы для больших расстояний, так как это более точно
так как лазерный луч начнет исчезать на больших расстояниях.

Математически мы
можно рассматривать эту ошибку как возникающий угол, поскольку луч, идущий из
устройство прямое.

Расчет ошибки:

Например, если мы знаем угол ошибки, мы можем использовать тангенс для сравнения значений
x1 и x2

Пример
Если мы хотим показать частоту ошибок в мм, мы должны сначала преобразовать длину, чтобы получить
40 000 мм.Если принять погрешность всего 0,1, то

х1 =
загар 0,1 x 40 000 = 69,8 мм — это уже очень большая разница,

x2 =
загар 0,1 x 100 000 = 174,5 мм, что вдвое больше

с
на расстоянии 1 м и при таком же угле коэффициент ошибки будет всего 1,7 мм.

Для этого
геодезисты должны постоянно корректировать измерения в случае длительного
расстояния, поэтому ситуация, изображенная на рисунке ниже, не возникнет.

Источник: неизвестен

Влияние наклона крыши и направления ветра на распределение ветрового давления на крыше квадратного пирамидального малоэтажного здания с использованием CFD-моделирования

В данном исследовании CFD-моделирование проводится для различных моделей зданий с пирамидальной крышей с аналогичной формой в плане но разные углы крыши и разные направления ветра.Основная цель этого исследования — наблюдать за изменением распределения давления ветра на поверхностях крыш с различными уклонами в зданиях пирамидальной формы.

Горизонтальная однородность профиля скорости при моделировании CFD

Горизонтальная однородность профиля скорости — это изменение скоростей в области на наветренной стороне модели здания, помещенной внутри области. Из строк с номерами 22–30 было создано в общей сложности девять вертикальных точек на расстоянии 100 мм каждое, чтобы наблюдать горизонтальную однородность профиля скорости, как показано на рис.5а. На рис. 5б показаны профили скорости по высоте области в разных точках. Наблюдается, что наверху здания скорость ветра составляет почти 11 м / с, подтверждая профиль скорости, полученный при моделировании CFD.

Рис.5

Однородность профиля горизонтальной скорости с наветренной стороны

Кроме того, наблюдается, что на линии 29, которая находится близко к зданию, помещенному в область, профиль скорости ниже, чем у линии 28. Это происходит из-за препятствия, вызванного положением здания, которое заставляет линии тока скорости смещаться. сливаются друг с другом.

Видно, что профиль скорости в вертикальных точках рядом с моделью здания на наветренной стороне постепенно уменьшается по сравнению с линиями рядом с входным отверстием, как показано на рис. 5. Профиль скорости, представленный белым цветом, находится в месте входа, а желтый — возле модели здания. На высоте здания величина скорости на 15% ниже скорости на входе. По мере увеличения высоты от дна величина скорости аналогична другим профилям скорости.

Коэффициенты давления на поверхность крыши здания

Для более детального анализа влияния наклона крыши на коэффициент давления на поверхность крыши здания, на рис.{2} _ {\ text {Ref}}}}, $$

(4)

где P — статическое давление, P 0 — эталонное статическое давление, ρ = 1,225 кг / м 3 — плотность воздуха, а U ref — скорость ветра набегающего потока на высоте здания (U ref = 9,81 м / с при z = 0,11 м). Изолинии коэффициента давления для разных уклонов кровли и для разных направлений ветра были построены с помощью Ansys Fluent. Для уклонов крыши 0 °, 10 °, 20 ° и 30 °, а также для угла падения ветра 0 °, 15 °, 30 °, 45 °, 60 ° и 75 ° контуры показаны на рис.6a – d. Крыша разделена на четыре части: поверхность A, поверхность B, поверхность C и поверхность D. Сторона A находится в наветренном направлении, а поверхность C противоположна поверхности A и находится с подветренной стороны, случай 0, угол падения ветра. . Грань B и грань D являются боковыми гранями крыши и параллельны потоку ветра, когда угол падения ветра равен 0˚.

Рис. 6

Контуры коэффициентов давления для a 0 °, b 10 °, c 20 °, d 30 °; уклоны крыш и для различных направлений ветра от до от 0 ° до 75 ° с интервалом 15 °

На рис.6а, крыша плоская, и из всех углов падающего ветра максимальный коэффициент давления составляет -0,4, что меньше, чем максимальный коэффициент давления -0,9 по результатам экспериментального исследования в аэродинамической трубе и максимальный коэффициент давления -0,98 по данным Исследование моделирования CFD на плоской крыше без открытия, как описано Roy et al. (2012a, 2012b) и максимальный коэффициент давления — 0,8 на наветренной поверхности крыши здания с плоской крышей с \ (\ frac {h} {w} \ le \ frac {1} {2} \), как указано в ИС: 875 (часть-3) (2015).

На рис. 6b крыша имеет уклон крыши 10 °, и из всех углов падающего ветра максимальный коэффициент давления составляет как -0,57, что меньше максимального коэффициента давления -0,98, полученного экспериментально в аэродинамической трубе. исследование и максимальный коэффициент давления — 0,91 по результатам моделирования CFD на пирамидальной крыше с уклоном крыши 10 ° без проема, как описано Roy et al. (2012a, b) и максимальный коэффициент давления — 1,4 на наветренной поверхности крыши здания с 10 ° двускатной крышей с \ (\ frac {h} {w} \ le \ frac {1} {2} \) как Упоминается в ИС: 875 (часть-3) (2015).

На рис. 6c крыша имеет наклон крыши 20 °, и из всех углов падающего ветра максимальный коэффициент давления составляет -1,5, что больше, чем максимальный коэффициент давления -1,1 по экспериментальным данным в аэродинамической трубе. исследования и меньше, чем максимальный коэффициент давления -1,6 при исследовании моделирования CFD на пирамидальной крыше с уклоном крыши 20 ° без открытия, как описано Roy et al. (2012a, b) и максимальный коэффициент давления — 1,2 на наветренной поверхности крыши здания с двускатной крышей 20 ° с \ (\ frac {h} {w} \ le \ frac {1} {2} \) как упомянуты в IS-875 (Part-3): 2015 (IS: 875 (part-3) 2015).

На рис. 6d крыша имеет наклон крыши 30 °, и из всех углов падающего ветра максимальный коэффициент давления составляет -1,5, что больше, чем максимальный коэффициент давления -1,1 по экспериментальным данным в аэродинамической трубе. исследования и меньше максимального коэффициента давления -1,6 по результатам моделирования CFD на пирамидальной крыше с уклоном крыши 20 ° без проема, как описано Roy et al. (2012b) и максимальный коэффициент давления -1,2 на наветренной поверхности крыши здания с двускатной крышей 20 ° с \ (\ frac {h} {w} \ le \ frac {1} {2} \), как указано в ИС: 875 (часть-3) (2015).

Из рис. 6a – d видно, что коэффициенты давления ветра меняются от коэффициента отрицательного давления к коэффициенту положительного давления по мере увеличения уклона крыши от 0 ° до 30 °. Кровля с уклоном 0˚ имеет отрицательные коэффициенты давления из-за ее плоской формы. Крыша с уклоном крыши 10 ° и 20 ° также имеет коэффициенты отрицательного давления на большей части поверхности, так как они также напоминают плоскую крышу. На рис. 6d коэффициенты положительного давления с максимальным значением 0,3 наблюдаются для уклона крыши 30 ° при направлении ветра 45 °, но для здания с двускатной крышей 30 ° он равен 0 и 0.3 для здания с двускатной крышей под углом 45 ° с \ (\ frac {h} {w} \ le \ frac {1} {2} \), как указано в IS: 875 (часть 3) (2015).

Из Рис. 7, где взвешенные по площади коэффициенты давления были представлены графически, можно заметить, что величина отрицательного давления или всасывания непрерывно изменяется с направлением ветра. Из всех графиков ясно, что, когда поверхность будет перпендикулярна направлению ветра, будут более высокие коэффициенты давления по сравнению с коэффициентами давления на параллельных поверхностях.

Рис. 7

Изменение средневзвешенных по площади коэффициентов среднего давления (C p ) с изменением уклона крыши (α) для разных направлений ветра (ϴ)

Также заметно, что когда соединение двух поверхностей будет перпендикулярно направлению ветра, тогда вся поверхность крыши будет иметь низкое ветровое давление, это из-за распределения ветра, поскольку соединение двух поверхностей разделяет ветер на две части. и влияние ветра на поверхность крыши становится меньше.

Подробное изменение коэффициентов давления со значениями на всех четырех сторонах крыши, т.е.е. грань A, грань B, грань C и грань D для направления ветра 0–75 ° с интервалом 15 ° для всех уклонов крыши, т.е. 0 °, 10 °, 20 ° и 30 ° показаны на рис. 8.

Рис.8

Средневзвешенные по площади коэффициенты давления (C p ) на различных внешних поверхностях крыши с a 0 °, b 10 °, c 20 ° и d 30 ° уклон крыши для угла падения ветра от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

Из рис. 8 видно, что коэффициенты давления, взвешенные по площади, непрерывно изменяются с изменениями углов падения ветра.В большинстве случаев сторона, перпендикулярная направлению ветра с наветренной стороны, испытывает самое высокое отрицательное давление или всасывание. Наивысший коэффициент отрицательного давления оказался равным -0,540 для уклона крыши 10 ° с углом падения ветра 0 ° на границу A.

Чтобы узнать изменение давления при изменении уклона крыши, было проведено сравнение между средними значениями. коэффициенты давления (средневзвешенные по площади), а на рис. 9 показано сравнение общих коэффициентов давления, взвешенных по максимальной площади, для различных уклонов крыши.

Рис.9

Максимальные коэффициенты давления (средневзвешенные по площади) для разных уклонов кровли

Из рис. 9 видно, что наивысший максимальный взвешенный коэффициент давления отрицательной площади соответствует уклону крыши 10 °. Для уклона крыши 0 ° и 30 ° он примерно одинаков, а для уклона крыши 20 ° максимальный взвешенный по площади коэффициент давления является самым низким.

Сравнение коэффициентов давления в здании с пирамидальной крышей с отверстиями и без них.

Проемы в здании оказывают значительное влияние на коэффициенты ветрового давления.Для детального изучения этого эффекта коэффициенты давления из нашего настоящего исследования были сопоставлены с результатами Roy et al. (2012a), как показано на рис.10 а, б. В своем исследовании они провели исследование модели пирамидального здания с уклоном крыши от 0 ° до 30 ° с интервалом 5 ° с уклоном крыши до 20 °, а модели зданий с уклоном крыши от 15 ° до 20 ° были рассмотрены. @ 1 ° из-за меньшего всасывающего воздействия на скат крыши от 15 ° до 20 °. Наблюдается изменение давления на крыше (обозначенное как A, B, C и D), и учитываются максимальные значения всасывания, которые могут определять конструкцию элементов кровли.Показаны максимальные значения всасывания, и это необходимо для понимания природы ветровых воздействий на крышу с изменением наклона крыши и углов падения ветра.

Рис.10

a Изменение максимальных коэффициентов средневзвешенного давления (C p ) на пирамидальной крыше без отверстий с уклоном крыши от 0 ° до 30 ° для угла падения ветра от 0 ° до 45 °, @ С шагом 15 ° (Рой и др. 2012b) и b Сравнение средневзвешенных по площади коэффициентов давления для направления ветра 15 ° с отверстиями и без них

Путем сравнения значений давления можно сделать вывод, что модель пирамидального здания с уклоном крыши от 15 ° до 20 ° имеет больше шансов выжить, чем другие уклоны крыши.

Проемы в здании влияют на распределение ветрового давления на его стены и крышу. Наше настоящее исследование обнаружило большую разницу в коэффициентах давления для моделей зданий с отверстиями и без отверстий. Эти результаты показаны на рис. 10. Было замечено, что коэффициенты давления для моделей зданий без отверстий почти в два или три раза превышают коэффициенты давления моделей с отверстиями.

Линии обтекания скорости

Точное моделирование ветрового поля вокруг крыши здания и понимание аэродинамики обтекаемого тела обеспечивают структурную безопасность и надежность при ветровых нагрузках (Fernando 2013; Li et al.2018). Мельбурн (1980) предоставил некоторую справочную информацию о механике турбулентных потоков с применением ее в области ветроэнергетики. Он рассмотрел эффекты турбулентности, в том числе влияние масштаба на обтекание обтекаемых тел и возникающие в результате давления и силы.

Линия скорости потока — это путь, по которому движется частица в потоке жидкости. На рисунке 11 показано сечение обрывистого тела (т.е. зданий и других инженерных сооружений, погруженных в атмосферный пограничный слой), погруженного в поток со скоростью V.Поток будет создавать локальные давления P над телом в соответствии с уравнением Бернулли и оставаться постоянным вдоль линии тока.

Рис. 11

Уравнение Бернулли и поток ветра вокруг прямоугольного здания (Статопулос и Баниотопулос, 2007)

Согласно идеальным условиям застоя V 1 = 0; P 1 = P + 1/2 ρV 2 и если V 2 2 > P; это подразумевает действующее внутрь давление (называемое избыточным давлением или просто давлением).Однако, если V 2 > V, P 2 P ) и определяется согласно формуле. 4. Основные характеристики устойчивого обтекания простого прямоугольного здания или башни показаны на рис. 11. Наличие обрывистых тел заставляет поток ветра разделяться и формировать зону следа в подветренном направлении.Ветровой поток отделяется от тела на двух передних кромках и образует две области: внешний поток, где нет эффекта вязкости, и внутренний поток, то есть область следа. Внешний поток отделен от внутреннего потоком областью с высокой завихренностью, называемой «слоем сдвига».

Области отрыва потока и следа для квадратных и прямоугольных цилиндров, погруженных в поле течения, показаны на рис. 12а, б.

Рис. 12

Уравнение Бернулли и поток ветра вокруг прямоугольного здания (Simiu and Yeo, 2019)

Объединение давлений над телом дает результирующую силу и момент. {2} B}}, $$

(7)

, где B — типичный справочный размер конструкции.{2}}}. $$

(8)

На рис. 13 показаны линии тока скорости в плоскости XY на высоте карниза, как показано на рис. 5, при уклоне крыши 0 °, т.е. модели плоских крыш с различными направлениями ветра. Поскольку модели зданий имеют квадратный план и моделируются для малоэтажных зданий, следует ожидать поля потока вокруг них с разделением линий тока и точкой присоединения согласно схеме, показанной на рис. 11. Однако из-за наличия отверстий в В модели здания различия в схемах течения значительны и зависят от изменения направления ветра.

Рис.13

Линии скорости тока для скатов крыши 0 ° (α) и для различных углов падения ветра, то есть (ϴ) от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

Из рис. 7 и 8 видно, что максимальные средневзвешенные по площади коэффициенты среднего давления (C p ) выше для углов падения ветра 0 °, 15 ° и 30 ° из-за простого присоединения линий тока скорости, наблюдаемых с подветренной стороны, тогда как в случае При углах падения ветра 45 °, 60 ° и 75 ° заметная зона рециркуляции видна с подветренной стороны.На лица A и B действуют более высокие коэффициенты давления, взвешенные по площади (всасывание), по сравнению с другими поверхностями.

На рисунке 14 показаны линии тока скорости в плоскости XZ на центральной линии здания, как показано на рисунке 5, с уклоном крыши 0 °, то есть модели плоской крыши с различными направлениями ветра. Было замечено, что зона торможения больше при углах падения ветра 0 °, 15 ° и 30 ° по сравнению с углами падения ветра 45 °, 60 ° и 75 °. Далее зона рециркуляции постепенно увеличивается при углах падения ветра 0 ° и достигает максимума при 75 °.

Рис. 14

Линии скорости тока для скатов крыши 0 ° (α) и для различных углов падения ветра, т. Е. (ϴ) от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

На рис. 15 показаны линии тока скорости в плоскости XY на высоте карниза, как указано на рис. 5, для моделей с уклоном крыши 10 ° при различных направлениях ветра.

Рис. 15

Линии скорости тока для скатов крыши 10 ° (α) и для различных углов падения ветра, т. Е. (ϴ) от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

Еще раз, проемы вызывают уменьшение образования зоны следа по сравнению со зданиями без проемов, как указано на рис.11. За исключением углов падения ветра 0 °, все остальные углы ветра показывают образование зоны рециркуляции с подветренной стороны.

На рис. 16 показаны линии тока скорости в плоскости XZ на центральной линии здания, как показано на рис. 5, с уклоном крыши 10 ° при различных направлениях ветра. Было замечено, что зона торможения больше при углах падения ветра 0 ° и 75 ° по сравнению с углами падения ветра 15 °, 30 °, 45 ° и 60 °. Кроме того, зона рециркуляции такая же для углов падения ветра 0 ° и 75 ° и выше для углов падения ветра 15 °, 30 °, 45 ° и 60 °.Это наблюдение также отражается более высокими коэффициентами давления (всасывания), взвешенными по площади, на поверхности A и B для углов падения ветра 0 ° и 75 °. Опять же, для этой модели крыши на поверхность A и поверхность B влияют более высокие коэффициенты давления, взвешенные по площади (всасывание), по сравнению с другими поверхностями, как показано на рис. 7 и 8.

Рис. 16

Линии скорости тока для скатов крыши 10 ° (α) и для различных углов падения ветра, т. Е. (ϴ) от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

Линии тока скорости в плоскости XY на высоте карниза, как указано на рис.5, с различными направлениями ветра для моделей с уклоном крыши 20 °, показаны на рис. 17. Подобно моделям 10 °, в этой модели, кроме углов падения ветра 0 °, все другие углы ветра показывают образование зоны рециркуляции с подветренной стороны. боковая сторона. Взвешенные по площади коэффициенты давления (всасывания) на стороне A для угла падения ветра 0 ° выше, поскольку на подветренной поверхности не образуется зона рециркуляции, которая видна для всех других углов падения ветра.

Рис. 17

Линии тока для скатов крыши 20 ° (α) и для различных углов падения ветра, т.е.е. (ϴ) от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

Зона рециркуляции появляется около грани D при углах падения ветра 15 °, 30 ° и 45 ° и наблюдается около грани C при углах падения ветра 60 ° и 75 °. Это может привести к усилению всасывания на прилегающей стене. Очень резкое изменение схемы потока линий тока может быть из-за отверстий, поскольку отверстия принимают поток ветра по-разному для разных направлений ветра.

На рис. 18 показаны линии тока скорости в плоскости XZ на центральной линии здания, как показано на рис.5, с уклоном крыши 20 ° при различных направлениях ветра. Было замечено, что зона торможения больше при углах падения ветра 0 ° только по сравнению с другими углами падения ветра 15 °, 30 °, 45 ° и 60 °. Кроме того, зона рециркуляции меньше для углов падения ветра 0 ° и больше для других углов падения ветра. Это наблюдение также отражается более высокими коэффициентами давления (всасывания), взвешенными по площади, на поверхности A только для углов падения ветра 0 °. В этой модели крыши только на поверхность A влияют более высокие коэффициенты давления, взвешенные по площади (всасывание), по сравнению с другими поверхностями, как показано на рис.7 и 8.

Рис. 18

Линии скорости тока для скатов крыши 20 ° (α) и для различных углов падения ветра, т. Е. (ϴ) от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

Линии тока скорости в плоскости XY на высоте карниза, как указано на рис. 5, с различными направлениями ветра для моделей с уклоном крыши 30 °, показаны на рис. 19.

Рис. 19

Линии тока скорости для уклона крыши 30 ° (α) и для различных углов падения ветра, т.е. (ϴ) от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

Заметно значительное изменение зоны рециркуляции по сравнению с другими моделями крыш.В этих моделях также углы падения ветра 30 ° и 45 °, для которых характерно 2–3 количества больших зон рециркуляции по сравнению с другими углами ветра на подветренной стороне вблизи поверхностей C и D.

Взвешенные по площади коэффициенты давления (всасывания) на Грани C и D для углов падения ветра 30 ° и 45 ° выше, как показано на рис. 7 и 8. Зона рециркуляции появляется около грани D при углах падения ветра 60 ° и наблюдается около грани C при угле падения ветра 75 °. Это может привести к более сильному всасыванию на поверхностях крыши, грани D и C.

На рис. 20 показаны линии тока скорости в плоскости XZ на центральной линии здания, как показано на рис. 5, с уклоном крыши 30 ° при различных направлениях ветра. Было замечено, что зона застоя видна над лицевой стороной C поверхности крыши при всех углах падения ветра. Кроме того, зона рециркуляции выше при углах падения ветра 30 ° и 45 °. Это наблюдение также отражено более высокими коэффициентами давления (всасывания), взвешенными по площади на грани C для этих углов падения ветра, как показано на рис.7 и 8.

Рис. 20

Линии скорости тока для скатов крыши 30 ° (α) и для различных углов падения ветра, т. Е. (ϴ) от 0 ° до 75 ° с шагом 15 °

После обсуждения скоростных линий тока для разных уклонов крыши и для различных углов ветра было замечено, что зона рециркуляции и зона застоя являются важными параметрами при учете коэффициента давления на поверхности крыши.

Ограничения и будущие исследования

Двумя основными целями этого исследования зданий с пирамидальной крышей были

(1) оценить влияние угла наклона крыши и (2) оценить влияние углов падения ветра.

В стенах здания имелись отверстия, как для нормального угла падения ветра (α = 0 °). Были оценены четыре угла наклона крыши (0 °, 10 °, 20 ° и 30 °). Важно отметить ограничения текущего исследования, которые могут быть рассмотрены в будущих исследованиях:

  • В данном исследовании рассматривается упрощенное здание с одной зоной. Необходимо изучить влияние других параметров здания, таких как карниз и внутренняя планировка.

  • Это исследование выполнено для изолированного здания.Следует учитывать эффекты помех, чтобы лучше понимать изменения давления на крыше.

  • В исследовании основное внимание уделяется углам падения ветра в направлении 0–75 ° с интервалом 15 °.

  • В этом исследовании все случаи имеют одинаковую высоту здания, а отношение высоты к ширине здания указано в IS-875 (Часть-3): 2015 [60].

  • Необходимы дополнительные исследования для изучения влияния площади стены над и под впускным отверстием, а также для лучшего понимания ее влияния на зону следа, зону рециркуляции и зоны застоя, создаваемые в разных местах здания из-за набегающего потока.

  • По всем контурам коэффициентов давления и скоростных линий тока были проанализированы эффекты уклона крыши, направления ветра и раскрытия.Было обнаружено, что влияние проемов на распределение ветрового давления и поведение ветрового потока вокруг моделей зданий больше, чем направление ветра и уклон крыши. Настоящее исследование может быть продолжено путем анализа моделей зданий для других уклонов крыш и других типов проемов.

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

Введение

Устойчивость домов во время экстремальных ветровых явлений имеет важное значение для обеспечения безопасности жителей, минимизации ущерба внутреннему содержимому и уменьшения финансового бремени для сообществ и страховых компаний.На сегодняшний день проделана значительная работа по устранению часто наблюдаемых видов отказов в жилых домах. Это в первую очередь связано с системами кровли и стеновых обшивок, а также с траекторией вертикальной нагрузки между конструктивными элементами (van de Lindt et al., 2013). Большая часть жилья в Северной Америке состоит из деревянных домов на одну семью (Amini and van de Lindt, 2014; Standohar-Alfano and van de Lindt, 2016). Разрушения кровли жилых домов, а именно разрушение соединений крыши со 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 Фудзиты (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 г.) предоставляет оценки скорости ветра для 28 категорий обычных конструкций и растительности, называемых индикаторами ущерба (DI). Для каждого DI шкала EF использует концепцию степеней повреждения (DOD). DOD описывают последовательные режимы повреждения, которые обычно наблюдаются для определенных DI. Каждый DOD связан с минимальной, максимальной и ожидаемой скоростью ветра. Эти значения представляют собой диапазон расчетных скоростей ветра, необходимых для нанесения указанного ущерба (Центр науки и техники ветра, 2006; Mehta, 2013).Их можно связать со скоростями ветра по шкале EF, 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).

Жилые крыши 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, чтобы улучшить техническое понимание характеристик вальмовой крыши, и обнаружили, что существует важная взаимосвязь между распределением давления и конфигурацией нижнего каркаса деревянных каркасных крыш.Несмотря на значительные различия между распределениями давления, зарегистрированными для моделей двускатной и шатровой крыши, общие моменты подъема и опрокидывания крыши оказались весьма схожими. Это подтвердило, что предпочтительная аэродинамическая геометрия — не единственная причина улучшения характеристик вальмовых крыш.

Результаты

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

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

Анализ обследования повреждений

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

Торнадо в Мур, штат Оклахома, было определено как событие EF5 с повреждениями в диапазоне от EF0 до EF5, наблюдаемых на пути торнадо.В результате этого события погибли 24 человека 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 выявление новых методов для улучшенных обследований повреждений, анализ хрупкости компонентов дома и разработку улучшенного лабораторного моделирования торнадо (Graettinger et al., 2014). Это также привело к изменениям в строительном кодексе Мура, штат Оклахома, таким образом, что к домам с деревянным каркасом были предъявлены новые предписывающие требования для смягчения ущерба до DOD-6 (Ramseyer et al., 2014).

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

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

На рис. 3А показаны соседние дома с шатровой крышей, которые демонстрируют аналогичные повреждения передней поверхности крыши.RTWC, кажется, целы по оставшемуся периметру крыши, и очевидно, что несколько элементов каркаса крыши вышли из строя или были удалены, в дополнение к обшивке, покрывающей эту часть. 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). Изучение фотографий повреждений в этом районе показывает, что из домов с повреждениями крыши DOD-4 или DOD-6, 40% оказались разрушенными из-за аналогичных частичных повреждений. В этих случаях кажется, что рама вышла из строя из-за прибитых соединений между элементами, поскольку сломанных пиломатериалов не видно. В следующем разделе будут представлены дополнительные статистические данные и наблюдения из двух выбранных районов после торнадо в Джоплине, штат Миссури.

На рис. 3В показано разрушение, подобное тому, что показано на рис. 3А, но для более крутой крыши.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 из стержневого каркаса, 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 доступных 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 определяться в некоторых шатровых крышах при скорости ветра EF2, а не разрушениями RTWC или потерей обшивки.Также отмечается, что конструкция крыши может иметь значение. Наблюдаемые отказы рамных рамок особенно подсказывают, что характеристики крыш с рамными каркасами следует отличать от характеристик стропильных конструкций при анализе и проектировании, а также в настоящем исследовании.

Статистический анализ возникновения отказов

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

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 был 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 области 1 в левой части рисунка 4 обнаружены дома, которые казались более новыми, в большинстве своем с крутыми шатровыми крышами и большими строениями. Дома в Районе 2 в основном выглядят более старыми каменными домами с неглубокими крышами с деревянным каркасом.

Результаты статистического анализа показаны в Таблице 2. Как показано, в Районе 1 56% домов с соответствующим повреждением вышли из строя из-за частичного разрушения каркаса, в то время как 35% показали признаки отказа RTWC.На Рисунке 5 показан пример крутых вальмовых крыш, видимых повсюду в этом районе, с аэрофотоснимком, показывающим, как повреждение повлияло на площадь поверхности крыши. Во многих случаях были удалены самые большие поверхности крыши, в то время как части конструкции, закрывающие меньшие пространства, остались на месте. Многие из этих построек, по всей видимости, 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 могут рассматриваться как серьезные отказы кровли, т. е. подпадающие под DOD-6. В Районе 2 33% показали частичные разрушения каркаса, в то время как 37 и 30% пострадали от отказов RTWC и обшивки, соответственно.Чтобы понять прогрессию повреждения, дома, в которых обрушились стены, подсчитываются на основе наблюдаемого режима разрушения крыши, который, как предполагается, предшествует повреждению стены. Например, в Районе 1 10% домов пострадали от частичного разрушения каркаса крыши и обрушения стен, в то время как 8% пострадали от разрушения RTWC и обрушения стен. Это приводит к 18% случаев обрушения стен в регионе. Взаимосвязь между режимами разрушения стен и кровли требует дальнейшего изучения для определения причинных эффектов каждого режима разрушения крыши.

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

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

Анализ спроса и мощности секций стропильной и каркасной крыши

Чтобы понять возможность выхода из строя элемента или соединения в каркасе вальмовой крыши, необходимо определить воздействие нагрузки из-за подъема ветра на элементы каркаса и сравнить их со 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 с рамой. Чтобы получить сопоставимые результаты и использовать согласованные методы для различных типов конструкций, анализ всех конструкций для настоящего исследования ограничен линейным диапазоном поведения материала. Элементы, которые могут выйти из строя первыми, идентифицируются на основе относительных линейных соотношений D / C.Этого достаточно, чтобы проверить гипотезу о частичных отказах каркаса, хотя для построения кривых хрупкости потребуется дальнейший анализ.

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

Конструкции вальмовых крыш, используемые в анализе

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

Предписательный дизайн 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 на основе распределения вторичной нагрузки компаниями, специализирующимися на их производстве. Они становятся преобладающей формой строительства крыш новых жилых домов, по крайней мере, в Канаде (Canada Mortgage and Housing Corporation, 2014).Тем не менее, рамная конструкция все еще используется, и большая часть стареющего жилищного фонда состоит из конструкции палки-каркаса. Как ферменные, так и 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 полномасштабной вальмовой крыше, испытанной Хендерсоном и др. (2013). Рисунок 7 иллюстрирует схему фермы; из-за симметрии показана только половина фермы.После анализа фермы была спроектирована вальмовая крыша с рамной рамой, которая соответствовала профилю и геометрии плана ферменной крыши от Henderson et al. (2013), чтобы провести сравнение.

Рис. 7. Половина смоделированной 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 обозначенными размерами элементов и расстоянием между ними. Компоновка элементов крыш с решетчатой ​​рамой способствует разделению нагрузки между гранями и отдельными элементами крыши. Вальмовые стропила переносят нагрузки между элементами на смежных гранях крыши, а обшивка играет роль в эффектах системы между элементами на одной стороне. Из-за такой схемы невозможно извлечь двумерное поперечное сечение крыши для анализа, как это было сделано в случае ферменной крыши.Вместо этого настоящий анализ крыши с прямоугольной рамой упрощается путем изучения одного типичного домкрата. При осмотре стропила, ближайшие к центру крыши, считаются наиболее востребованными из-за давления на крышу из-за самых длинных безопорных пролетов. Ожидается, что центральные домкраты будут испытывать самые высокие моменты и внутренние силы сдвига, а их соединения должны будут противостоять самым сильным опорным реакциям. Грани крыши идентичны, поэтому выбранный домкрат-стропила, показанный на Рисунке 9, представляет собой четыре разных домкрата внутри крыши.

Рис. 8. Вид сверху проектируемой четырехскатной 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. Этот подход с использованием конвертов был сочтен подходящим для настоящих целей, потому что, сравнивая емкость каждого элемента с его наихудшим сценарием нагрузки, все уязвимые элементы могут быть идентифицированы без траты вычислительных или экспериментальных ресурсов на получение достаточных данных, чтобы сделать нелинейное моделирование возможным.Еще одно преимущество использования максимальных сил состоит в том, что они могут выявить критические условия, которые возможны, но, возможно, не учитывались ранее.

Установлено, что максимальный спрос на каркас фермы постоянно достигается за счет комбинации двух аналогов модели. Одна из моделей использует все шарнирные соединения, а другая — все жесткие соединения. Геометрический аналог моделируется таким образом, что элементы пояса фермы воздействуют на их нижние грани, а элементы перемычки моделируются вдоль их центроидов.Для случая фермы результаты усилий стержня и шарнира извлекаются из обеих моделей и обрабатываются для получения максимальных значений нагрузки на элементы фермы. Максимальный спрос на стропильную планку с рамой также получают от двух моделей; один с шарнирными опорами, а другой — с жесткими опорами. В случае каркасной конструкции расчет отдельного стропила можно легко выполнить с помощью ручных расчетов. Тем не менее, SAP2000 используется для того, чтобы выбранные стропила можно было смоделировать с закрепленным и жестким шарниром на опорах, и 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 чего получается равномерно распределенная нагрузка 2,17 фунта / дюйм (0,38 Н / мм).

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

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

Расчет емкости

Минимальные мощности каждого элемента в моделях рассчитываются для сравнения с максимальной потребностью в анализе D / C. Фермы в Henderson et al.(Henderson et al., 2013) вальмовая крыша использовала пиломатериалы SPF № 2, соединенные между собой анкерными плитами MiTek MII-20. Паспорта прочности плит, подготовленные производителем в соответствии с канадскими требованиями к испытаниям анкерных плит (Институт исследований в строительстве, 2009 г.), были получены и используются при расчетах грузоподъемности. По сравнению с оценкой потенциала участников, которая проводится на основе табличных значений в Канадском справочнике по дизайну древесины (Canadian Wood Council / Canadian Standards Association, 2010), совместные мощности требуют значительных усилий для точной оценки.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 плиты, деревянного элемента и взаимодействия между ними в соответствующих направлениях (Институт решетчатых конструкций, 2007 г .; Институт решетчатых 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. Соотношения 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 в результате анализа фермы вальмовой крыши, показывают, что RTWC с опорой на пальцах имеет самую низкую относительную прочность с разницей в 40% при соотношении D / C, равном 0.981 по сравнению со следующим по величине отношением 0,695 в элементе верхнего пояса в сочленении 3. Возможные изменения в пути нагрузки, возможностях элементов, геометрии и допусках фермы могут привести к сдвигам в любом из соотношений D / C; однако, поскольку анализ основан на взятии значений экстремального спроса для элементов каркаса, маловероятно, что отклонения в двух самых низких соотношениях D / C приведут к изменениям в текущих результатах. Ожидается, что RTWC с опорой на пальцы почти всегда выходят из строя первыми в случае плоской фермы.Однако этот вывод не верен в случае, когда ураганные ремни используются в RTWC. В этом случае отношение D / C ремня RTWC урагана составляет 0,470, что снова сравнивается с 0,695 D / C в верхнем поясе. Применение даже самых простых ремней для защиты от ураганов может привести к повреждению компонентов каркаса фермы.

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

Результаты стержневой рамы аналогичны результатам анализа фермы по двум параметрам. 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 в конструкции, 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 постепенному, 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 потолка. (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.

Неисправности, показанные на рисунке 11, и многие другие подобные отказы интересны, потому что они были бы объективно классифицированы 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 режим отказа, 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 анализа D / C для случаев стропильных и рамных рам были использованы для понимания вероятных мест уязвимости в конструкции каркаса и проверки гипотезы обрушения крыши, происходящего внутри конструкции каркаса. Упрощенный метод моделирования «нагрузка-огибающая» и анализ D / C показали возможность определения уязвимых мест в секциях крыши с фермами и рамой при ветровом подъеме.Наблюдательные и численные исследования дали следующие основные результаты:

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

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

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

• Идентифицирован дополнительный вид отказа, связанный с полным или частичным удалением всей внешней оболочки крыш с рамной рамой. 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, верхнее стропильное соединение также имеет относительно высокое отношение D / C, равное 0,66. Изучение фотографий, сделанных при обследовании повреждений, показало, что вышедшие из строя крыши с решетчатым каркасом могли иметь менее прочные соединения, чем требовалось по проекту.

• Сравнение двухмерных анализов для случаев 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 стропильного механизма домкрата с рукоятью составляет 1,12. Это как и ожидалось; тем не менее, влияние распределения нагрузки является важным фактором, особенно для случая стержневой рамы, который не рассматривается в данном исследовании.

Авторские взносы

СС является доктором философии. студент под совместным руководством Г.К. и А.А. Это исследование является частью работы, выполненной для защиты магистерской диссертации 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 оказание финансовой поддержки полевым исследованиям, приведшим к нанесению ущерба. данные опроса.Вышеупомянутые исследования ущерба были поддержаны исследовательским грантом NSF 1150975 и программой грантов NSF RAPID.

Список литературы

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канадская ипотечная и жилищная корпорация. (2014).Канадское 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 исследований в строительстве. (2009). Оценочный лист CCMC 11996-L: MT-20 и MII-20. Оттава, Онтарио: Национальный исследовательский совет Канады.

Google Scholar

Копп, Г. А., Хонг, Э., 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, штат Орегон). Доступно по адресу: http://support.sbcindustry.com/Archive/2006/aug/Paper_322.pdf

Google Scholar

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

-V

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

-Y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Моррисон, М. Дж., И Копп, Г. А. (2011). Эффективность соединения гвоздя и пальца при реалистичной ветровой нагрузкеАнгл. 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 .: Обследование 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 поперечной 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

Общие принципы строительства (рисунки 1-10)

Чертежи строительных норм.Раздел A: Общие принципы строительства (рисунки
1-10)

Раздел A: Общие принципы строительства (рисунки 1-10)

Введение | Раздел A (1-10) | Раздел A (11-16) | Раздел B | Раздел C | Раздел D | Раздел E | Раздел F | Раздел G
Загрузите файлы AutoCAD DWG (zip-архив): Раздел A | Раздел B | Раздел C |
Разделы D-G

Рисунок A-1: ​​Формы планов зданий

Успех, с которым здание пережило землетрясение,
существенно повлияла его форма в плане.Большинство зданий с простым
прямоугольной формы, без выступов, хорошо работать в условиях землетрясения, при условии
конструкция адекватная. Следует избегать длинных узких построек. Длинные постройки
должны быть разделены на отдельные блоки с адекватным разделением.

Рисунок A-2: Размер и расположение проемов в стенах

Расположение и размер проемов в стенах имеют большое влияние на прочность.
стены и ее способность противостоять силам землетрясения.Отверстия должны быть расположены подальше
от угла на чистом расстоянии не менее высоты проема. это
рекомендуется минимальное расстояние 15 дюймов. Общая длина отверстий
не должна превышать длину стены между последовательными поперечными стенами. В
расстояние по горизонтали между двумя проемами не должно быть меньше высоты
более короткие отверстия.

Рисунок A-3: Типовая деталь угла стены

Рисунок A-4: Типовая деталь примыкания к стене

Рисунок A-5: Армированная каменная кладка фронтона

Важный фактор сейсмостойкости бетонной кладки.
здания — это детализация и размещение стальной арматуры.Армирующие направляющие
данные на этих рисунках должны использоваться только для простых одноэтажных зданий, построенных
из качественных бетонных блоков. Помимо минимальной вертикальной стены
арматура, все стены, углы и стыки армировать. Все по вертикали
арматуру необходимо надежно закрепить на кольцевой балке. Горизонтальное армирование должно быть
ставится каждые 3 курса. Оконные и дверные косяки следует укрепить и привязать к
перемычки. Фронтальные стены должны быть усилены прутьями, прикрепленными к бетонной балке на
высоты карниза и наклонной кольцевой балки в верхней части фронтона.

Рисунок A-6: Рекомендуемый метод строительства на
Наклонные площадки

Здания, расположенные на открытых участках (например, на выступе холма), наиболее уязвимы,
в то время как те, что защищены естественным рельефом, менее уязвимы. При размещении
строительства, поэтому следует избегать крутых склонов и краев обрывов, а также других
условия, такие как долины с крутыми склонами, где наблюдается исключительно высокая скорость ветра.

Там, где строительство на крутых склонах невозможно, следует использовать железобетонные анкерные балки.
сконструирован так, чтобы уменьшить несвязанную высоту колонн максимум до 10 футов, как показано.
На более пологих участках удовлетворительная подвесная плита может быть достигнута за счет
использование в качестве несъемной опалубки рыхлого гранулированного заполнителя

Рисунок A-7: Конструкция вальмовой крыши

Рисунок A-8: Конструкция двускатной крыши

Рисунок A-9: Соединение стропил / кольцевой балки

Рисунок A-10: Соединение настенной плиты и ураган
Детали ремней

Опыт и исследования показали, что плоские крыши уязвимы для сильных ветров.