Стропила четырехскатной крыши: устройство, чертежи, монтаж, план, расчет узлов — Управдом

Содержание

устройство, чертежи, монтаж, план, расчет узлов

Содержание:

Четырехскатная крыша, при условии грамотного ее возведения, отличается не только презентабельным внешним видом, но и повышенной прочностью, которая позволяет ей эффективно противостоять атмосферным осадкам и сильному ветру. В данной статье мы расскажем о том, каково устройство стропильной системы четырехскатной крыши, рассмотрим разновидности таких каркасов, а также опишем подробный план работ по их возведению.

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

В случае с шатровым каркасом, кровля состоит из четырех равнобедренных треугольников, которые соприкасаются вершинами в одной точке. В данном случае функции конька возложены на центральную опорную балку в наслонных конструкциях, либо на верхнюю точку фермы висячих стропил.
Крыша вальмового типа предполагает наличие двух треугольных и двух скатов в форме трапеции. В данном случае трапециевидные скаты примыкают к коньковой балке верхними ребрами, а треугольные – вершинами. При этом все четыре ската соприкасаются друг с другом боковыми ребрами.

Изучая план стропильной системы четырехскатной крыши, можно сделать вывод, что выбор конфигурации четырехскатной кровли зависит от формы строения. То есть, квадратные дома перекрывают шатровыми конструкциями, а прямоугольные – вальмовыми кровлями. При этом можно использовать любые кровельные материалы, как жесткие, так и мягкие.

При составлении чертежей стропильной системы четырехскатной крыши следует четко обозначить геометрическую форму, а также указать положение отдельных элементов и проекции скатов с точными размерами.

Как правило, системы стропил вальмового и шатрового типа комбинируют с традиционными – односкатными, двускатными и ломаными крышами в рамках одного объекта.

Для опоры четырехскатной конструкции можно использовать мауэрлат, являющийся верхней обвязкой на бетонных или кирпичных стенах, а также верхний венец бревенчатого сруба. Наслонную технологию применяют в тех случаях, когда есть возможность установить верхнюю и нижнюю опору под каждую стропильную ногу.

Некоторые рекомендации по монтажу наслонных стропил:

Мауэрлат должен быть закреплен с усилением, чтобы выдержать распирающие усилия в случае жесткой фиксации стропильных ног деревянными накладками или металлическими уголками.
Если же верхняя часть ноги будет зафиксирована жестко, а нижняя – на шарнирном креплении, производить фиксацию мауэрлата можно обычным способом. В таком случае при усилении нагрузок на каркас стропила смогут слегка сдвинуться.

Распирающая нагрузка и давление на мауэрлат будут нивелированы при использовании жестких креплений нижней части стропил и шарнирных – на верхних пятках.

Обратите внимание, что способ укладки мауэрлата и всей стропильной системы следует предусмотреть на этапе проектирования здания. При отсутствии внутренних несущих стен и невозможности размещения опорных элементов для центральной части крыши, применяется технология висячих стропил. Однако чаще всего устанавливают все-таки наклонный тип стабильного каркаса, предусмотрев заранее наличие несущих конструкций.

При сооружении вальмовых и шатровых каркасов используются такие специфические узлы стропильной системы четырехскатной крыши:

Диагональные ноги, из которых выполняются хребты скатов. В каркасах шатрового типа такие накосные ноги совмещают углы крыши с ее верхней точкой. Вальмовые каркасы предполагают стыковку консолей коньковой балки с углами посредством диагональных стропил.
Нарожники (полуноги) – элементы, монтируемые под углом 90 градусов к карнизам. Поскольку они стыкуются с диагональными стропилами и располагаются параллельно друг другу, их длина будет отличаться. Из таких элементов создаются скаты крыши.

Эти же конструктивные элементы применяются для создания ендов, с той лишь разницей, что углы делаются вогнутыми.

Именно установка накосных стропил представляет наибольшую сложность. Более того, на эти элементы будет приходиться повышенная нагрузка, поскольку они служат опорным элементом для крепления в верхней части нарожников, то есть выполняют функции конька. Поэтому перед началом работ необходимо выполнить расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

В целом процесс возведения крыши с четырьмя скатами включает такие этапы:

Укладка мауэрлата на стены из кирпича или бетона. В бревенчатых домах этим элементом служит верхний венец.

Монтаж центральной опорной балки под шатровый каркас или сборка опорных конструкций для вальмовой крыши.
Установка наслонных стропильных ног под ту или иную конструкцию.
Крепление диагональных стропилин, которые совмещают углы крыши с центральной вершиной или торцами конька.
Разметка и монтаж нарожников.

Если предполагается висячий тип стропильной системы, то первым этапом создания шатровой конструкции станет размещение центральной фермы в форме треугольника. При создании конструкции вальмового типа на стартовом этапе крепят несколько стропильных ферм.

Строительство вальмовой крыши

Поскольку в частном строительстве используются преимущественно вальмовые крыши с наслонными стропилами, рассмотрим подробнее процесс монтажа четырехскатной стропильной системы такой конструкции. Опорой для конструкций будут служить перекрытия, размещенные на мауэрлате.

Фиксация методом врубки будет выполняться лишь в месте стыковки конька со стропилами, поэтому мауэрлат можно устанавливать на обычных креплениях. В рассматриваемом здании коробка дома имеет размеры 8,4×10,8 м. Крыша на плане будет превосходить размеры дома на 40-50 см с каждой стороны – это ширина карнизного свеса.

План укладки опор на мауэрлат

В зависимости от материала, использованного для возведения стен здания, укладка мауэрлата может производиться различными способами.

Общие рекомендации таковы:

В верхней части стен из газосиликатных или пенобетонных блоков нужно залить армированный бетонный пояс, в котором разместить анкеры для последующей фиксации мауэрлата.
При сооружении кирпичных стен в верхней их части выполняют бортик в 1-2 кирпича таким образом, чтобы в центре стены образовалось углубление для деревянного каркаса. По мере кладки между кирпичами размещают деревянные пробки, к которым мауэрлат будет фиксироваться скобами.

Для мауэрлата понадобится брус сечением 100×150 или 150×150 мм. При планировании использования пространства под крышей следует применять более толстые балки. Элементы каркаса стыкуют косыми врубками с последующим усилением – гвоздями, глухарями или саморезами, а по углам – скобами.

Далее на мауэрлат нужно разместить элементы перекрытия. Их делают из брусков сечением 100×200 мм. Первой укладывается центральная балка. Если длины пиломатериалов недостаточно, ее изготавливают из двух кусков бруса. Причем место соединения должно приходиться на опорный элемент, например, несущую стену.

В данном случае балки уложены с шагом в 60 см. Как правило, коробка имеет неидеальные размеры, поэтому шаг между балками можно слегка подкорректировать, чтобы сгладить несовершенства. Отступ от стен дома до крайних балок, расположенных по обеим сторонам, должен составлять 90 см. Он требуется для монтажа выносов.

К торцевым частям балок перекрытия крепятся выноса. Для удобства сначала их размещают лишь в тех местах, где далее будут установлены стропила. К поверхности мауэрлата выноса крепятся гвоздями, а к балкам – нагелями, гвоздями крупного сечения, саморезами, после чего крепление усиливается уголками.

Сборка конькового участка четырехскатной крыши

Центральный отрезок крыши вальмового типа является не чем иным, как традиционной двухскатной конструкцией. Следовательно, ее сборка выполняется по технологии для скатных кровель. Хотя подобная конструкция обычно предусматривает наличие лежня, на котором размещаются опоры под конек, в данном примере функции такого элемента возложены на центральную балку перекрытия.

Коньковый участок крыши выполняют так:

Сначала собирают опорную конструкцию под стропила, которые верхними пятками будут упираться в коньковую балку. Сам конек будет поддерживаться тремя опорными столбами, из которых средний монтируется непосредственно на центральном брусе перекрытия. Чтобы правильно установить два крайних столба, под них поверх перекрытия размещают поперечные бруски, по длине охватывающие не менее 5 балок. Подкосы обеспечивают дополнительную устойчивость конструкции. Опорные элементы каркаса изготавливают из бруса сечением 100×150 мм, а подкосы – из досок 50×150 мм.

Чтобы все стропила были одинаковыми, для их нарезки изготавливают шаблон. Для этого доску нужной длины примеряют на месте монтажа, делают разметку запилов, после чего по ней выполняют нарезку всех стропилин.
Готовые стропила опирают на коньковую балку местом врубки, а нижнюю часть закрепляют на выносе.

Обычно балки перекрытий размещают перпендикулярно коробке, чтобы упор стропильных ног в центральной части крыши приходился именно на них. Поскольку в рассматриваемом примере стропила стыкуются с выносом, необходим монтаж дополнительных опор. Их размещают таким образом, чтобы перераспределить нагрузку со стропил и опор на стены.

В конце нужно установить с каждой стороны по три ряда выносов. После этого к балкам перекрытий и выносам строго горизонтально крепится карниз, облегчающий дальнейшие работы с крышей.

Крепление угловых выносов стропильной системы

В углах за карнизной доской необходимо установить угловые выноса.

Их крепят так:

От угла до места условного пересечения балки перекрытия с крайней опорой каркаса натягивают шнурку.
По ее контуру в нужном месте размещают брусок. На бруске нужно отметить места, где он пересекает балку перекрытия и угловой стык карниза. По разметке все лишнее обрезают.
С помощью уголков готовый элемент крепится к перекрытию и мауэрлату.

Те же действия выполняются со всеми оставшимися выносами.

Устройство накосных стропил — чертежи

Диаметр диагональных стропил совпадает с размерами рядовых элементов. Поскольку в нашем примере уклон трапециевидных скатов и вальм отличается, одна из накосных ног размещается несколько выше другой.

Процесс создания и монтажа накосов таков:

С помощью шнурки намечаем дополнительные линии для разметки запила, натянув ее к углам и центру ската от верхней точки коньковой балки.
Определяем угол между верхней частью углового выноса и шнурка. Это будет угол для нижнего запила (α). Верхний запил (β) высчитывается по формуле: β=90º-α.
Берем обрезок доски и спиливаем в нем один край под углом β. Приложив заготовку к месту стыковки верхние части, совмещаем ее ребро со шнуркой. Излишки отмечаем и отпиливаем.
В другой заготовке для нижней пятки отпиливаем участок под углом α.
С помощью полученных шаблонов вырезают первое диагональное стропило. Если нет целой доски нужной длины, элемент собирают из двух кусков. Сращивают их с помощью дюймовой доски, длиной 1 м, поместив ее с внешней стороны стропила. Готовый элемент можно устанавливать.
Аналогичным образом изготавливают вторую половину диагональных стропил, не забыв, что она должна размещаться несколько ниже первой. Место стыковки двух половин накоса не должно совпадать с отрезком сращивания досок в одну деталь.
Стыковка досок производится гвоздями на расстоянии 40-50 см.
Далее по шнурке на стропиле необходимо прочертить линию запила, чтобы его можно было состыковать со смежным диагональным элементом.

Изготовление остальных 3 детали выполняется аналогичным образом. Под каждую из таких стропилин в местах, где стыкуются балки с угловыми выносами, устанавливают опоры. Дополнительные опоры возле конька необходимы, если длина пролета превышает 7,5 м.

Сборка и монтаж вальмовых стропильных ног

По натянутой шнурке от конька к центру ската замеряем нижний угол γ и вычисляем противоположный угол δ=90º-γ. Так же, как и с диагональными деталями, изготавливают шаблоны для запилов на верхней и нижней пятке элемента, чтобы он плотно вошел между диагональными стропилами. Изготовив центральное стропило вальмы, его нужно установить в соответствующем месте.

Жесткость конструкции и надежное крепление наиболее коротких нарожников обеспечивается путем установки коротких выносов между карнизом и угловыми выносами.

На следующем этапе делают шаблоны для нарожников:

Кусок доски отпиливают под углом δ и примеряют на месте соединения с диагональной ногой.
Различают лишние участки, затем их отпиливают. Этот шаблон понадобится для создания всех нарожников, которые будут установлены с одной из сторон вальмы. Для другой половины запил на заготовках нужно будет сделать с противоположной стороны.
Нижнюю пятку нарожников подрезают по шаблону, отпиленному под углом γ. Такая заготовка подойдет для создания нижних стыков на всех нарожниках.

Изготовление нарожников производится с учетом расчетной длины элементов и согласно изготовленным шаблонам. Они заполнят плоскости вальм и основных скатов. Установку этих деталей выполняют так, чтобы места стыковки накосов с нарожниками с противоположных сторон не сходились в одном месте, то есть вразбежку. Крепежными элементами для соединения нарожников с диагональными стропилами служат уголки, а с выносами и балками перекрытия – зубчатые пластины или уголки – кому что удобнее.

Сооружение крыши с шатровым типом каркаса выполняется по тем же технологиям, что и с вальмовым. Единственное отличие заключается в отсутствии конька в шатровых крышах. В данном случае монтаж стропильной системы шатровой кровли начинается со стыковки диагональных стропил, а затем – нарожников. Если же используются висячие стропила, сначала выполняется монтаж центральной фермы.

Таким образом, детальное изучение особенностей строительства четырехскатных крыш позволит вам приступить к созданию каркасной конструкции со знанием дел.

устройство, виды, как сделать самому

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

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

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

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

Голландская крыша: классика четырех скатов

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

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

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

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

Полувальмовая голландская крыша: особая устойчивость

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

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

Полувальмовая датская крыша: европейские традиции

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

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

Шатровая крыша: идеальные пропорции

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

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

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

Этап І. Планирование и проектирование

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

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

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

Этап ІІ. Заготовка конструктивных элементов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В жизни все эти элементы выглядят так:

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

Этап ІІІ. Установка чердачного перекрытия

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

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

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

Этап ІV. Монтаж конькового прогона

В рассчете конькового прогона отталкивайтесь от таких нюансов:

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

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

Этап V. Установка стандартных и диагональных стропил

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

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

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

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

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

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

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

Стропильная система четырехскатной крыши своими руками

Крыша, как и стены, является важным элементом дома. От ее выбора зависит, какой внешний вид в итоге будет иметь строение. Существуют несколько типов крыш, они отличаются только по форме и количеству скатов. Четырёхскатная крыша отличается от двускатной тем, что она обладает четырьмя плоскостями — скатами. Ее монтаж своими руками затрудняется уже тем, что стропильная система четырёхскатной крыши намного сложнее, но между тем именно они считаются более прочными и надёжными в эксплуатации, чем двускатные и, что немаловажно, у них более привлекательный внешний вид.

Разновидности многоскатных крыш

На рынке кровельных материалов можно встретить много вариантов мансардных крыш. Но пожалуй, самые популярные это вальмовая и шатровая. Если вы решили начать строительство четырехскатной крыши своими руками, важно определиться какой вид вам подойдет, а для этого нужно знать особенности каждого вида.

При монтаже вальмовой крыши сразу бросается в глаза её схожесть на всем нам привычную двускатную, но её главное отличие в том, что там, где заканчивается двускатная кровля, продолжение берут треугольные скаты-вальмы. В крыше нет фронтов, поэтому она считается более экономичной.

Шатровая крыша по своему внешнему виду очень похожа на пирамиду, которая берет свое начало у стен. Все плоскости скатов похожи на равнобедренные треугольники. Стропильная система четырёхскатной шатровой крыши намного сложнее, чем вальмовой, поэтому, если у вас есть желание делать ее своими руками, то рекомендуют именно вальмовую. Подходит она для домов, у которых длина стен одинаковая.

При выборе вальмовой крыши можно столкнуться ещё с её некоторыми подвидами:

полувальмовая;
датская вальмовая.

Нередко полувальмовую крышу рассматривают как двускатную. Главное её отличие от классической двускатной в наличии треугольных торцевых скатов. Преимуществом является возможность устанавливать обычные окна в мансарде, а отсутствие острого выступа обеспечивает более высокую способность выдерживать различные погодные изменения.

А вот конструкция четырёхскатной датской крыши позволяет отказаться от мансардных окон и обеспечить естественное освещение в помещениях за счёт установленных вертикальных окон.

Четырехскатная крыша: чертеж

В начале любых строительных работ лучше всего произвести расчёты, чтобы потом уже при строительстве не переделывать конструкцию. Поэтому, даже если строительство стропильной системы четырёхскатной крыши у вас получится выполнить своими руками, то расчёт самого проекта четырёхскатной крыши лучше всего сразу доверить профессиональному архитектору.

Составляя проект четырехскатной крыши, нельзя ошибиться, так как он включает в себя огромное количество элементов и все они несут свою нужную функцию. Архитектор, который будет выполнять проект, а впоследствии и чертеж четырёхскатной крыши, обязательно даст подробное описание всех узлов и соединений, что существенно ускорит монтаж конструкции. Вам останется только приобрести необходимые материалы и инструменты и можно приступать к монтажу.

При составлении проекта важно помнить про уклон. Обычно он варьируется от 5 до 60 градусов. От угла наклона зависит и выбор кровельного материала. Если угол наклона в доме до 10 градусов, то рекомендуют использовать асбестоцементные листы или рулонное покрытие. При угле наклона от 14 до 60 градусов лучше всего подойдёт кровельный металл, а при наклоне от 30 до 60 градусов смело можете делать черепичную крышу.

Устройство четырёхскатной крыши таково, что чем больше угол наклона, тем больше кровельного материала пойдёт на строительство и, наоборот, чем меньше угол наклона, тем более мощный каркас необходимо сооружать, так как на такую крышу будет более сильная погодная нагрузка.

Делая расчёт, архитектор сразу учитывает, какие стропила будут использованы при строительстве: висячие или наклонные, нужны ли вам будут дополнительные элементы для поддержания прочности, а также всевозможные нагрузки на стропила. При расчёте нагрузок учитывают:

вес кровельного материала;
вес материала для утепления, паро- и гидроизоляции;
погодные условия;
оборудование или устройства, которые, возможно, будут установлены на крышу.

Параметры нагрузок изменяются в зависимости от различных факторов. В основном учитывают климат местности, в которой планируется возведение. А общую массу всей крыши рассчитывают, учитывая итоговое количество всех материалов, которое будет использовано при строительстве и площадь всего сооружения. Обязательно делают расчёт прочности стропил и степени возможной деформации от различных внешних и погодных изменений.

В качестве стропил профессионалы рекомендуют использовать прямоугольные бруса с сечением из пиломатериалов хвойных пород, обработанных специальным антисептическим составом. Для повышения устойчивости системы четырёхскатной крыши вводят дополнительные стальные элементы.

Поэтому, даже если вы решили начать строительство четырёхскатной крыши своими руками, не поленитесь воспользоваться советами опытных мастеров. Если все расчёты будут выполнены правильно и без ошибок, это позволит возвести привлекательную конструкцию с хорошими эксплуатационными характеристиками.

Конструкция четырехскатной крыши и установка стропильной системы

Теперь, когда готов проект и у вас на руках есть чертежи четырехскатной крыши, можно приступать к устройству стропил системы крыши. Монтаж можно осуществлять несколькими способами – висячим и наклонным.

Наклонный способ более экономичен и не так сложен при возведении. При возведении стропильной системы необходимо учитывать элементы, которые обязательно присутствуют в каждой конструкции:

накосные или диагональные стропила. В готовой конструкции их устанавливают так, чтобы они имели упор. Обычно упирают в мауэрлат и следующую пару стропильных ног;
мауэрлатом называют нижнюю опору для стропил;
прогоном-балку, которую используют как дополнительную опору, располагают обычно параллельно мауэрлату;
укороченные стропильные ноги, также используют для упора в мауэрлат и стропильные ноги;
стойки и подкосы используются для сооружения конструкции с многопролётностью, в этом случае необходимо ещё установить несколько опор на накосную ногу;
ригели. Помогут если появились распоры. Обычно это происходит, если стропильная система четырёхскатной крыши при монтаже была установлена неправильно;
лежень используют в качестве опоры для подкосов и стоек;
шпренгель применятся как дополнительный элемент стропильной опоры.

Этапы работы

Первым делом, для равномерного распределения нагрузки от стропильной системы, кровельного покрытия и выпадения осадков в зимний период, на несущие стены укладывают опору для стоек и мауэрлат. Опору для стоек устанавливают на несущие перегородки. На эти опоры потом будут устанавливать опорные стойки. Здесь не обойтись без водяного уровня, при помощи которого выравнивают опорные стойки и закрепляют подпорами из досок. Крепят стойки с помощью металлических уголков. В зависимости от того, монтаж какой крыши выполняют, учитывают и необходимую расстановку стоек.

При монтаже стропильной системы для вальмовой крыши, стойки располагают в один ряд, а расстояние между ними должно быть не более двух метров. Если происходит монтаж шатровой конструкции, то тут стойки располагают по диагонали с одинаковым расстоянием от угла. На стойки потом укладывают прогоны и закрепляют их с помощью уголка на саморезы. Далее устанавливают диагональные стропила с шагом от 0,5 до 1,5 метра. Профессиональные плотники советуют изготавливать стропила из двух досок, объединённых в толщину, так как именно эти элементы конструкции испытывают нагрузку. Их упирают верхней стороной на стойку, а нижней на угол мауэрлат.

Далее нужно заполнить расстояние между стропилами. Для этого прекрасно подойдут укороченные стропильные ноги. Наибольшую нагрузку получает нижняя четверть диагональных стропил, поэтому рекомендуют под них установить дополнительные элементы стропильной опоры. Их ставят, как и коньковые стойки, на усиленные балки. На готовую конструкцию стропильной системы четырёхскатной крыши делают обрешётку, с последующим укладыванием на неё кровельного материала.

Преимущества и недостатки четырёхскатной конструкции

Если сравнивать четырёхскатную конструкцию с классической двускатной, сразу можно выделить ряд преимуществ и недостатков. К преимуществам относятся:

благодаря мансардным крышам можно переоборудовать чердачное помещение в жилое, что значительно увеличит жилую площадь дома;
четырёхскатная крыша за счёт особенности своей конструкции не подвержена временным деформациям;
утепляя кровельный материал при монтаже, вы тем самым улучшаете теплоизоляцию всего дома, это экономия на отоплении;
за счёт низких углов наклона конструкции, такие крыши лучше противостоят разным погодным изменениям;
благодаря своему необычному дизайну, конструкция смотрится очень красиво и придаст изюминку любому помещению.

К недостаткам, пожалуй, можно отнести такие моменты:

учитывая, что конструкция четырёхскатной крыши сложнее, чем двускатной, при монтаже она вам обойдётся дороже. Но опять же, благодаря ей можно не делать кирпичную кладку;
скаты, расположенные с четырех сторон, забирают часть жилого помещения с коротких торцов;
ещё одним недостатком считается то, что мансардные окна, которые устанавливаются, во время дождя могут стать причиной появления лужи на полу. Но опять же, только в том случае если вы забыли их закрыть. При желании даже в мансардную крышу можно установить обычные вертикальные окна.

Если вы все-таки решили возводить четырёхскатную крышу своими руками — это будет нелегко. Но, имея в наличии ручной и электроинструмент, а также все нужные измерительные устройства, у вас все получится, главное соблюдать общие принципы. Важно помнить, что при установке мауэрлата, его нужно хорошенько закрепить по углам, приступать к монтажу всегда нужно с конька, а стойкам нужны хорошие основания. Когда выполняются работы своими руками, хочется, чтобы результат сохранялся как можно дольше, поэтому элементы конструкции стропильной системы лучше всего фиксировать современными металлическими крепёжными соединениями для дерева.

Четырехскатная крыша: устройство стропильной системы

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

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

depositphotos

Разновидности конструкций

К данному типу крыш относятся:

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

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

В конструкцию кровли входит большое количество стропил разного назначения:

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

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

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

Для защиты от огня деревянные стойки желательно обработать антипиреном.

depositphotos

Сооружение вальмовой крыши

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

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

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

Сборка стропильной системы

Рассмотрим процесс строительства на примере вальмовой кровли.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Стропильная система вальмовой крыши — устройство и чертежи (фото, видео)

Вальмовая крыша, пожалуй, самый популярный вид четырехскатной кровли. Она подходит для перекрытия частных домов большой и малой площади, бань, даже беседок. Узнаваемую геометрию ей придает стропильная система вальмовой кровли, совокупность опорных элементов, работающих как каркас.

Содержание статьи

Сложность данной конструкции заключается в большом количестве составных частей и узлов крепления, требующих особых навыков и опыта. Эта статья ответит на вопросы о том, из чего она состоит, какие материалы используют для строительства, а также как выполняют монтажные работы.

Конструкция вальмовой крыши

Вальмовая крыша относится к четырехскатному типу, то есть образована из четырех скатов, плоскостей, имеющих одну общую сторону. Два ската, заменяющие собой фронтоны, называют вальмовыми или торцевыми, они имеют треугольную форму. А два других, в виде трапеций, обозначают термином фасадные. Линия, в которой сходятся все четыре ската – конек, самая высокая часть крыши. Конструкция вальмового типа состоит из:

Вальмовых скатов, которые имеют форму треугольника, располагаются на месте, принадлежащем фронтонам.
Фасадных скатов трапециевидной формы.
Конька, линии, которую образуют верхнее соединение стропильных пар, вершины вальмовой крыши.
Свеса, выступающей за пределы периметра дома части крыши, образованной за счет длины стропильных ног или кобылок. Он защищает поверхность стен от талой и дождевой воды.
Стропильной системы вальмовой крыши, каркаса несущего и распределяющего вес кровельной конструкции.
Кровельного материала, покрытия, которое настилают на стропильные ноги вальмовой крыши для защиты от атмосферных осадков.
Водостока, системы отведения воды, скапливающейся на крыше. Он состоит из желоба, водоприемной воронки и водосточной трубы и переносит влагу с поверхности крови к ливневой канализации.
Снегозадержателей, элементов, не дающим снежным массам, накопившимся на крыше, обрушиваться и травмировать проходящих мимо людей.

Виды стропильной системы

Стропильная система вальмовой кровли может быть трех типов, в зависимости от того, как располагаются стропила:

Висячего. Это означает что стропила имеют опору на две точки: в верхней части на коньковый прогон, а в нижней на мауэрлат. Висячая стропильная система испытывает нагрузки на прогиб, сжатие и распирание. Все эти силы оказывают на нее дестабилизирующее действие, поэтому необходимы дополнительные компенсирующие элементы – затяжки, ригели, бабки. Они усложняют конструирование и монтаж вальмовой крыши, поэтому опытные кровельщики советуют отказаться от висячих стропил, если есть такая возможность.
Наслонного. При таком типе стропильной системы вальмовой крыши, стропила имеют опору на три точки: вверху на конек, в середине на стойку, а внизу на мауэрлат. Стойки устанавливают на внутренние несущие стены. Дополнительные вертикальные опоры снижают прогиб стропильных ног и ликвидируют распирающие усилие. Поэтому наслонную систему считают надежнее и устойчивее висячей, а кроме того более простой в монтаже.
Комбинированного. Этот термин означает что стропильная система состоит из чередующихся наслонных и висячих элементов. Это возможно, если в качестве опоры для стойки используют не внутреннюю несущую перегородку, а столб или колонну. Крыша получается открытого типа, то есть все балки и стойки не скрыты обшивкой, а видны.

Важно! При помощи висячей стропильной системы можно перекрыть строение не больше 6 метров шириной. Использование наслонных стропил с одной дополнительной опорой увеличивает это расстояние до 12 м, с двумя – до 18 м.

Используемый материал

Стропильная система крыши вальмового типа состоит из множества составных частей, которые отражает чертеж, они изготавливают из следующих материалов:

Из металла. В таком случае используют уголки и двутавры из оцинкованного металла. Это прочный, коррозионностойкий, долговечный материал, который выдерживает большие нагрузки. У металлических стропил есть ли два существенных минуса – значительный вес и высокая стоимость. Поэтому используют металл в строительстве крыши крайне редко, особенно в частном домостроении.
Из древесины. Чаще всего применяют дерево твердых хвойных пород, например, сосны. Преимущества очевидны – легкий вес, невысокая цена, простота в обработке. Слабое место деревянной стропильной системы – это подверженность гниению, действию микроорганизмов и вредителей. Однако, эта проблема решается обработкой антисептическими составами. Кстати, те, кто заботится о пожарной безопасности, применяют еще антипирены.

Правильно обработанное и подготовленной дерево – прекрасный материал для изготовления стропильной системы. Работать с ним гораздо проще, он не требует специального инструмента. А приятная цена позволит снизить затраты. Тем более металлический каркас крыши могут позволить себе лишь те, кто уверен в запасе прочности фундамента.

Элементы системы

В зависимости от площади и особенностей планировки дома, стропильная система вальмовой крыши приобретает различные виды, но основу ее составляют следующие элементы:

Мауэрлата, представляющего собой брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм. Его задача – равномерное распределение веса кровельной конструкции по периметру несущих стен. К мауэрлату крепят нижние части стропильных ног.
Лежня, изготовленного из бруса толщиной 100 мм и более, который выполняет функции мауэрлата на внутренних несущих перегородках. На лежень монтируют стойки.
Конькового прогона, деревянный брусок, на который опираются верхние части стропильных ног. Его соединяет собой вертикальные стойки.
Диагональных стропил, формирующих ребра вальмовых скатов. Их крепят таким образом, что они продолжают конек и расходятся к углам дома. Всего в вальмовой крыше четыре диагональных стропильных ноги, их крепят к коньковом прогону и мауэрлату. Эти стропильные ноги имеют большую длину и подвергаются большим нагрузкам, поэтому их толщина должна быть в два раза больше рядовых.
Рядовых стропил, которые служат опорой трапециевидных скатов. Для изготовления используют доски размера 50х150 мм или 100х150 мм. Верхняя часть рядовых стропильных ног опирается на коньковый прогон, а нижняя на мауэрлат. Шаг между ними берется 60-120 см, на его размер оказывает влияние применяемый утеплитель и вес кровельного материала.
Нарожников, укороченных стропил, прикрепляемых одной стороной к диагональным, а другой к мауэрлату. Расстояние между нарожниками не должно превышать 70-80 см, а размеры пиломатериала не имеют особого значения, так как нагрузка на них не велика.
Стоек, то есть вертикально расположенных опор из бруса. Стойки устанавливают на лежень, они подпирают стропильную ногу в средней части или коньковый прогон в зависимости от характера использования чердачного помещения.
Затяжек, горизонтальный перемычек между ногами каждой стропильной пары. Затяжки стягивают стропила, снимая распирающую нагрузку на стены. Расположенную высоко у конька затяжку называют ригель, а низкорасположенную используют как балку перекрытия.
Подкосов, подстропильных ног, которые располагают под углом к стропилам для уменьшения их прогиба под собственным весом.
Шпренгелей, вертикальных подпорок диагональных стропил. Конструкции с вертикальными стойками и горизонтальными схватками называют шпренгельные фермы.

Обратите внимание! Некоторые элементы стропильной системы вальмовой крыши имеют значительную длину. А стандартный размер пиломатериалов из дерева ограничен шестью метрами. Чтобы выйти из этой проблемной ситуации, кровельщики изготавливают клееные или наборные стропила, составленный из двух или трех частей.

Монтаж мауэрлата

Монтаж мауэрлата – отправная точка создания стропильной системы для вальмовой кровли. Правильная установка обеспечит надежное основание для стропил. Во время строительства дома из бруса или бревна роль мауэрлата выполняют верхние венцы. В сооружениях из кирпича, газосиликатных блоков его крепят следующим образом:

На верхнем срезе стен налаживают опалубку и заливают бетонный, усиленный арматурой пояс, в который вмуровывают металлические шпильки.
Мауэрлатный брус обрабатывают антисептиком глубокого проникновения и изготавливают в нем отверстия под шпильки. При чем расположение отверстий рассчитывают таким образом, чтобы они не совпадали с местами крепления стропильных ног, а находились между ними.
После застывания бетонного пояса, которое происходит в течении 2-3 дней, на него монтируют гидроизоляцию. Эти функции обычно выполняет сложенный в два соя рубероид.
Мауэрлат укладывают на гидроизоляцию и притягивают металлическими шпильками.

Обратите внимание, что большое количество отверстий снижают прочность мауэрлата, провоцируют появление трещин, дефектов, снижая его опорные функции. Запомните, в мауэрлате никогда не выполняют выпилы под стропила, нарушать его целостность нельзя!

Этапы сборки

Результат расчета, произведенного вручную или программой, фиксируют, создавая чертеж, котором отражают размеры и взаимное расположение элементов стропильной системы, а затем начинают собирать ее согласно следующему плану:

Устанавливают мауэрлат и лежень описанным в предыдущем пункте способом. На лежень монтируют стойки, чтобы не сохранить их вертикальное расположение используют временные подкосы, углы проверяют строительным уровнем. На стойки с помощью металлических уголков или гвоздей прикрепляют коньковый прогон.
Если этого требует проект ставят подкосы из бруса. Верхнюю часть приколачивают гвоздями у середине стропил, а нижнюю к стокам.
Устанавливают диагональные стропила. Осуществляют двойную врезку под углом 45 градусов, присоединяя их к коньку гвоздями. Нижнюю часть ноги крепят к мауэрлату подвижным соединением по типу ползуна.
Усиливают диагональные стропила шпренгельными фермами. Стягивают смежный стороны мауэрлата схваткой, упирая в нее нижнюю часть шпренгеля. Верхнюю часть подставляют под диагональные стропила.
Монтируют рядовые стопила. Сначала устанавливают фронтальную и тыльную пару ног, между ними натягивают тросик и, выравнивая по нему, укладывают остальные.
Устанавливают нарожники. Берут одну доску, примеряют, размечают на ней выпилы под мауэрлат и диагональные стропила. Половину нарожников изготавливают по этому лекалу, а остальные в зеркальном отображении. Прикрепляют с помощью гвоздей или уголков. Концы стропил оставляют неподрезанными.
Между диагональными стропилами натягивают нить и подравнивают стропила таким образом, чтобы их длина формировала свес 40-50 см. Монтируют ветровую доску.
Настилают обрешетку. Схема обрешетки выбирается согласно рекомендациям к конкретному типу кровельного материала. Для мягкой, рулонной кровли изготавливают сплошную из листов ОСБ, а для металлочерепицы и профнастила подходит решетчатая обрешетка.

Грамотный расчет, подробный чертеж и качественная установка – залог долгой службы и надёжности стропильной системы крыши.

Видео-инструкция

Стропильная система четырехскатной крыши: вальмовой, шатровой

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

Содержание статьи

Виды четырехскатных крыш

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

Даже простая «коробка» под 4-х скатной крышей выглядит внушительно

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

Общее устройство шатровой крыши

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

Устройство вальмовой кровли в общих чертах

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

Полувальмовые

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

Полувальмовые крыши — датская и голландская

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

Угол наклона скатов и высота крыши

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

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

Один из вариантов стропильной системы полувальмовой крыши

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

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

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

Стропильная система четырехскатной крыши вальмового типа

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

Стропильная система вальмовой крыши с наслонными стропилами

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

Стропильная система четырехскатной крыши: устройство вальмовой кровли

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

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

Диагональные стропила

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

Как спаривать стропила из досок

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

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

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

Шпренгельные балки поддерживают диагональные стропила

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

Опирание накосной стропильной ноги

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

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

Узел опирания диагональных стропильных ног с одним коньковым прогоном

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

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

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

При наличии двух коньковых балок

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

Крепление накосного стропила к мауэрлату

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

Как крепить нарожники и полуноги

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

Чтобы не считать размеры балок, можно воспользоваться таблицей

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

Способы крепления

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

Как крепить нижние концы стропил

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

Скользящее крепление для стропил

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

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

Несколько вариантов крепления стропил к мауэрлату

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

Датская полувальмовая крыша

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

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

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

Стропильная система четырехскатной крыши: датской полувальмовой

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

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

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

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

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

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

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

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

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

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

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

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

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

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

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

Испытания прошли успешно

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

Стропильная система четырехскатной крыши: особенности монтажа

стропильная система четырехскатной вальмовой крыши

Крыши с четырьмя плоскостями (скатами), каждая из которых располагается со стороны одной из стен сооружения, сложнее в устройстве и монтаже по сравнению с двухскатными. Стропильная система четырехскатной крыши отличается высокой прочностью и жесткостью. Готовая кровля имеет привлекательный внешний вид и способна противостоять высоким атмосферным нагрузкам.

Разновидности четырехскатных крыш

Конструктивные особенности стропильной системы зависят от конфигурации крыши.

Сегодня наиболее распространены такие типы четырехскатных крыш, как:

вальмовая;
полувальмовая голландская;
полувальмовая датская;
шатровая.

Вальмовая кровля считается классическим вариантом скатной крыши, устойчивой к ветру и снегу. Ее конструкция предполагает устройство скатов в форме трапеции вдоль длинных стен дома, и треугольных скатов на торцах дома. Стропильная система вальмовой кровли требует использования четырех накосных стропил – диагональных опорных элементов, которые идут от двух вершин скатов к углам здания.

классическая вальмовая крыша

Полувальмовая голландская кровля нередко рассматривается как вариант двухскатной крыши. Ее отличительная особенность – наличие усеченных вальмов (треугольных торцевых скатов).

Длина вальма голландской крыши в 1,5 – 3 раза меньше длины трапециевидных боковых скатов. Преимущество данной конструкции состоит в возможности установить обычное вертикальное окно в мансарде дома. При этом острый выступ, характерный для двускатной кровли, отсутствует, что увеличивает способность крыши выдерживать высокие ветровые нагрузки.

классическая голландская крыша

Полувальмовая датская крыша – вариант четырехскатной вальмовой конструкции. В этом случае монтируется нижняя часть торцевого ската, а под коньком выполняется вертикальный фронтон. Такая конструкция также позволяет отказаться от мансардных окон в кровле и обеспечить естественное освещение помещений под крышей за счет установки полноценного вертикального остекления.

вид датской крыши

Шатровая крыша обычно устанавливается на постройках, имеющих одинаковую длину стен (квадратный периметр). Все скаты такой четырехскатной крыши по форме являются одинаковыми равнобедренными треугольниками.

Четырехскатные крыши эстетично выглядят и обладают отличными функциональными характеристиками. К недостаткам конструкций данного типа можно отнести достаточно высокую сложность расчетов и монтажа стропильной системы.

Сложности проектирования

Каркас четырехскатной крыши включает в себя большое количество элементов, каждый из которых имеет свою функцию. Чтобы создать конструкцию, способную выдерживать высокие нагрузки, необходимо выполнить серию сложных вычислений.

Даже планируя строительство кровли своими руками, расчет стропильной системы четырехскатной крыши рекомендуется доверить профессиональному архитектору.

В проекте указывается специализация всех элементов стропильной системы, их точные размеры. Кроме того, полноценный проект, выполненный специалистом, включает подробное описание всех узлов и соединений, благодаря чему значительно упрощается и ускоряется монтаж конструкции. Исполнителям остается приобрести необходимые материалы и подготовить инструменты, после чего можно приступать к возведению крыши.

Если предполагается выполнить необходимые расчеты самостоятельно, лучшим вариантом станет использование программы для расчета вальмовой крыши. Это позволит избежать критичных ошибок в проектировании.

Важно не только правильно рассчитать конструкцию, но и максимально точно выполнить разметку. Исправление ошибок, допущенных на данном этапе, потребует значительных финансовых издержек.

схематический план расположения стропил

При проектировании каркаса вальмовой крыши в первую очередь следует определиться с углом уклона скатов. Чем больше угол наклона, тем выше расход материалов на строительство кровельной системы. При этом малый угол наклона требует создания более мощного каркаса, так как возрастает снеговая и ветровая нагрузка на крышу.

Таким образом, важно определить оптимальные параметры четырехскатной крыши и выполнить соответствующие расчеты. Это позволит возвести внешне привлекательную конструкцию с высокими функциональными характеристиками.

Составляющими элементами стропильной системы вальмовой и полувальмовой крыши являются:

мауэрлат;
прогон;
опорная доска;
затяжки;
нарожники;
обрешетка;
стропила рядовые;
стропила диагональные (накосные).

элементы стропильной системы четырехскатной крыши

Разрабатывать план стропил четырехскатной крыши можно самому – при наличии определенного уровня навыков и подготовки. Но в основном такой работой занимается специалист, который сделает схему плана под ваши предпочтения для кровли.

Виды стропильных систем

Конструкция вальмовой крыши, как и любой другой, состоит из каркаса и стропильной системы, на которую опирается кровельный пирог. Важно, чтобы нагрузка на кровлю равномерно передавалась на всю конструкцию, а затем на стены и фундамент сооружения. Этого позволяет добиться грамотное проектирование и качественный монтаж.

При возведении четырехскатной конструкции могут использоваться стропильные системы разных типов. Выбор стропильной системы в первую очередь обусловлен размерами сооружения и наличием в конструкции дома несущих внутренних стен или опор. Различаются висячие и наслонные стропила.

Висячие стропильные конструкции

Висячие конструкции опираются на две опоры и не имеют промежуточной поддержки. Обычно опорами служат стены сооружения. Вальмовая система с висячими стропилами работает на изгиб и сжатие. Кроме того, конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся стенам. Чтобы его снизить, применяются так называемые затяжки – деревянные или металлические перемычки, соединяющие стропильные ноги.

Затяжка может располагаться в основании стропил, в этом случае она исполняет роль балки перекрытия. Данный вариант популярен при возведении чердачной или мансардной крыши. Затяжка может располагаться и выше, но в этом случае ее функция сводится к закрепляющей. Чем выше расположены элементы затяжки, тем прочнее и мощнее должны быть сами балки и крепления всей стропильной системы.

виды популярных стропильных систем

Системы с наслонными стропилами

Стропильная система четырехскатной крыши с наслонными стропилами обычно устанавливаются в домах, внутри которых имеется несущая средняя стена либо специально предусмотренные столбчатые опоры. Наслонные стропила нижними торцами опираются на мауэрлат, уложенный по периметру наружных стен здания.

Средней частью стропила опираются на конструкцию, установленную на средней несущей стене или столбчатых опорах. Элементы наслонной стропильной системы работают подобно балкам – на изгиб. Такая конструкция, в отличие от висячих стропил, имеет суммарно меньший вес и требует меньших затрат на приобретение пиломатериалов.

Таким образом, применение наслонных стропил экономически более эффективно. Кроме того, конструкция вальмовой или полувальмовой крыши, выполненная с использованием наслонных стропил, отличается более высокой жесткостью и прочностью.

На этапе проектирования можно предусмотреть чередование наслонных и висячих ферм. В этом случае висячие стропила монтируются в местах, где отсутствуют промежуточные опоры (т.е., если расстояние между опорами превышает 6 метров).

Особенности монтажа вальмовой крыши

Детали крыши вальмового типа образуют сложную стропильную ферму, в основании которой лежат треугольники. Известно, что треугольник является наиболее жесткой геометрической фигурой, и за счет этих свойств обеспечиваются необходимые показатели жесткости всей стропильной конструкции.

В качестве ее основных несущих элементов выступают стропильные ноги, установка которых выполняется в соответствии с запроектированным углом наклона кровельных скатов.

схема раскладки стропил четырехскатной крыши

Монтаж стропильной системы четырехскатной крыши начинается с укладки мауэрлата, который позволяет равномерно передавать нагрузку кровельной системы строительным конструкциям и фундаменту здания. Если при возведении двускатной крыши мауэрлат укладывается только на длинные стены, то строительство четырехскатной конструкции требует монтажа мауэрлатных досок или бруса по всему периметру сооружения.

Стропильные ноги своими торцами опираются на промежуточные прогоны либо подконьковый брус. Данные элементы, расположенные в горизонтальной плоскости, не только позволяют закрепить стропила, но и способствуют равномерной передаче нагрузки на несущие стены благодаря наличию системы стоек.

Также немаловажную роль играют скользящие опоры для стропил – за счет их использования кровля надежнее закрепляется на доме и лучше противостоит внешним нагрузкам.

скользящие опоры для деревянных стропил

Чтобы смонтировать коньковый пролет, на балках, уложенных поперек здания, строго вертикально устанавливаются коньковые стойки и закрепляются укосинами. Важно соблюсти высоту расположения конькового пролета, предписанную проектом.

Диагональные стропила четырехскатной крыши требуется точно замерить: нижняя часть данных стропил должна выступать за край стены на 40-50 см, образуя козырек, защищающий строительные конструкции от попадания осадков. На следующем этапе выполняется установка промежуточных стропил: центральных и угловых.

Угловые (нарожники) опираются верхней частью на диагональные стропила и имеют различный размер, уменьшаясь по мере приближения к углу здания. Центральные укладываются поверх конькового бруса. Расположение центральных стропильных ног зависит от целого ряда факторов, но в любом случае шаг крепления стропил не должен превышать 2-х метров.

Конкретные значения определяются исходя из:

выбранного сечения стропильных ног;
особенностей монтажа кровельного материала.

С каждой стороны конькового пролета должно быть смонтировано не менее трех центральных стропил, независимо от длины стены здания.

Возведение стропильной системы, согласно требованиям СНиП, должно выполняться в соответствии с установленными правилами безопасности!

Обрамление вальмовой крыши стало проще — Fine Homebuilding

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

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

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

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

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

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

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

Два инструмента облегчают работу

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

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

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

Посмотреть PDF

Основы каркаса вальмовой крыши

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

Плюсы

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

Минусы

Сложнее построить, чем двускатную крышу .
Дороже двускатной крыши.

Детали вальмовой крыши

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

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

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

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

Расположение частей каркаса вальмовой крыши

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

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

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

Ссылки на связанные страницы Carpentry Pro Framer

Калькулятор каркаса вальмовой крыши

Приложения для калькулятора
: Обустройство дома — Ремонт — Ремонт — Строительство — Ремесло — Шаблоны
Новое → Калькулятор компоновки панелей Дюйм | Метрическая См. Примеры проектов, реализованных с использованием этого сайта
Калькулятор каркаса вальмовой крыши — с шаблонами для резки под углом и планами расположения — дюймы
Схема калькулятора каркаса вальмовой крыши в натуральную величину
Детали соединения стропил

Каркас вальмовой крыши — схема соединения вальмы с общим коньком

Схема соединения центра каркаса вальмовой крыши с вариантами квадратной крыши 1

С квадратной крышей гребень становится квадратным центральным элементом (шкворнем) с длинами сторон, равными толщине обычных стропил.

Чтобы удалить эту центральную часть конька, вы можете удлинить 2 (только) противостоящих обычных стропила и соединить их вершины вместе в центре.

Схема соединения центра каркаса вальмовой крыши с вариантами квадратной крыши 2

Для получения хорошей прямой фасции добавьте дополнительный дюйм или 2 к хвостовикам всех ваших стропил (общая длина).После того, как они подняты, вы можете провести линию, чтобы разметить, и обрезать хвосты по красивой прямой линии, чтобы компенсировать деформацию гребня или ошибки маркировки, обрезки и исправления.
2-х концевые стропила King Common немного отличаются по длине от других Commons, потому что толщина гребня и стропила не одинакова.
Если толщина конька и общего стропила идентичны, 2 концевых общих стропила такие же, как и все обычные стропила.
Используйте шаблон стропила для конца King Commons и отрегулируйте длину и разрез в соответствии с требованиями.

Разметка беговых обрешеток вверх Общие места: (от нижнего конца стропил до каждой обрешетки) Разметка + выступление

Расстановка беговых планок вверх. Бедро: (от нижнего конца центра бедра до каждой рейки) Разметка + речь

Длина планки (длинная сторона планки — до центра бедер)

Спусковые измерения выполняются — И НА — от начальной точки до ближней стороны каждого стропила.
Щелкните списки для вертикального форматирования.

Бегущий хребет: отметка + речь

Длина стены: разметка + речь

Ширина стены: разметка + речь

Бег от бедра: отметка + речь

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

Схема расстановки стропильных стен вальмовой крыши

Отметьте, отрежьте (и проверьте соответствие) 1 обычный и 1 бедренный, затем используйте в качестве шаблонов, чтобы отметить и отрезать остальные.

Схема общих стропил с полными размерами

Схема Hip Rafter с полными размерами

Положите устройство на наклон и нажмите «Начать измерение», чтобы напрямую измерить шаг.Нажмите Stop + Calculate, чтобы зафиксировать текущий угол наклона и рассчитать крышу. Нажмите «Речь», чтобы постоянно говорить под определенным углом.
Щелкните левой кнопкой мыши, отпустите, затем перетащите, чтобы измерить масштаб на диаграмме ниже — Увеличьте масштаб диаграммы для более точных измерений.

Угол крыши Свес Масштаб

Каркас вальмовой крыши — схема секций крыши

Детальная схема Hip Rafter Детальная схема Jack Rafter — правая сторона Чтобы обозначить и вырезать отвесные и боковые разрезы с помощью циркулярной пилы — Распечатайте бумажный шаблон (простой + точный) ИЛИ:
1: Отметьте крайнюю линию угла отвеса (назад от квадрата) с обеих сторон бедра.Это заостренный конец. (Пока не вырезайте)
2: Отмерьте расстояние от этой линии и отметьте вторую параллельную линию с обеих сторон бедра. (Это линия, по которой нужно разрезать)
3: Установите угол наклона полотна циркулярной пилы на 45 °, отрежьте одну сторону по второй линии, наклонив полотно к острому концу, затем переверните и обрежьте другую сторону таким же образом.

Схема снятия фаски стропила бедра

Распечатайте и вырежьте полноразмерные бумажные шаблоны — согните дерево, чтобы отметить и вырезать углы (легко)

Полномасштабный шаблон для резки Hip Rafter Шаблон для полномасштабной резки Jack Rafter Общий шаблон для полномасштабной резки стропил

Угол обшивки слоёв и отступ среза
Обе ориентации листов ↔ ↕

1138.93 фут² = 35,6 листов + 5% 10% 15% отходы = 40 листов
листов с округлением до следующего полного листа

Калькулятор обрезки бедра

Диаграмма угла среза ската вальмовой крыши

Крыши крыльца
Для пристройки крыльца вальмовой крыши к стене существующего здания вы можете использовать половину результатов калькулятора.Введите длину пристройки в поле «Длина стены» и удвойте ширину пристройки, затем минус Толщина выступа, в записи «Ширина стены». (за вычетом толщины конька, чтобы конек стал опорной пластиной — вершина крыши будет немного выше — Толщина конька должна быть такой же, как и у Common).
Полученная диаграмма крыши затем «разрезается пополам» по линии верхней части конька , причем нижняя половина является продолжением крыши, с коньком и двумя торцевыми стропилами King Common, которые становятся опорными плитами, которые прикрепляются к стене существующего здания.①

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

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

Что-то построили с помощью наших калькуляторов? Пожалуйста, пришлите фотографии! Посмотреть примеры

Плюсы, Минусы, Советы по установке, Руководство по покупке

Хотя они могут быть стильными, шатровые крыши не названы, потому что они являются последними в кровельной моде.Они названы в честь конструкции крыши, которая включает в себя скаты со всех четырех сторон, которые сходятся наверху, образуя гребень.

Но еще они довольно модные! Фактически, вальмовая кровля — невероятно популярный архитектурный стиль кровли в Соединенных Штатах из-за ее доказанной прочности и современного дизайна. Наклон крыши позволяет дождю и снегу легко соскальзывать, уменьшая при этом возможность повреждения ветром, поэтому они являются идеальным выбором для домовладельцев, которые живут в районах, подверженных сильным ветрам и сильному снегопаду.

В этой статье мы расскажем вам все, что вы знаете о шатровых крышах. Обсудим, что это такое, достоинства и недостатки, устройство вальмовой крыши, виды конструкций и ответим на наиболее часто задаваемые вопросы. Это поможет вам решить, хотите ли вы построить для своего дома вальмовую крышу или другую.

В Legacy Service мы предлагаем услуги по установке и замене домовладельцам в Пенсильвании, Нью-Джерси и Делавэре.Свяжитесь с нами сегодня, если вы хотите обновить свой дом. Чтобы узнать больше о вальмовых крышах, продолжайте читать.

Что такое шатровая крыша?

Вальмовая крыша относится к способу конструкции крыши, а не к материалу, из которого она построена. Крыша этого типа имеет скаты со всех четырех сторон, которые наверху объединяются в одну точку. Это облегчает соскальзывание конденсата во время дождя, снега и грозы, а также помогает защитить ваш дом от сильных ветров.

Если вы строите крышу для своего нового дома, вам обычно нужно выбирать между вальмовой или двускатной крышей.Разница между ними в том, что шатровая крыша определяется четырьмя сторонами, а двускатная крыша — двумя сторонами. В то время как у двускатных крыш есть две стороны или пики, которые наклонены вниз к вашему дому, у шатровых крыш есть стиль, при котором все стороны будут наклоняться вниз по стенам вашего дома.

Итак, что такое вальм на крыше?

«Вальм» — это место, где одна часть крыши встречается с другой. Этот стиль идеально подходит для заснеженных и ветреных условий, поскольку уклон позволяет снегу легко соскальзывать, что предотвращает стоячую воду, которая в противном случае могла бы вызвать обрушение крыши.

Где использовать шатровую крышу?

Вальмовые кровельные конструкции популярны среди домовладельцев по всей территории Соединенных Штатов, но они наиболее идеальны для ветреной и снежной погоды. Конструкция рамы обеспечивает непревзойденную прочность конструкции. Наклон всех четырех сторон внутрь является причиной того, что этот тип крыши такой прочный и крепкий, с наклоном, который позволяет снегу и воде легко соскальзывать.

Помните: для защиты от сильного ветра или сильных штормов рекомендуемый уклон шатровой крыши составляет 4 / 12-6 / 12 (18.Угол 5 ° -26,5 °).

Если вы хотите установить шатровую крышу у себя дома, свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, что наша команда может сделать для вас. Мы предоставляем услуги по установке и замене кровли домовладельцам на юго-востоке Пенсильвании, Нью-Джерси и Делавэра. Мы вышлем специалиста, который бесплатно проконсультирует вас и поможет решить, нужна ли вам черепица, металлическая кровля или другой тип кровли для вашей новой крыши.

В следующих разделах мы обсудим плюсы и минусы вальмовой формы крыши.Это поможет вам решить, хотите ли вы продолжить процесс или выбрать другую форму для своего дома, например, фронтон.

Плюсы

Почему выбрать шатровую крышу для дома? Давайте посмотрим на преимущества этого архитектурного стиля:

Они обеспечивают дома прочным и устойчивым вариантом. — Вальмовые крыши, как правило, более прочные и устойчивые, чем варианты с двускатной крышей. Это связано с тем, что на всех четырех сторонах конструкции имеется уклон внутрь.Это помогает обеспечить дополнительную устойчивость к сильному ветру и осадкам.
Они позволяют атмосферным осадкам легко стекать и стекать. — Наклон крыши эффективно отводит осадки от остальной части конструкции. Это идеально подходит для регионов, на которые выпадают тонны снега, потому что это помогает вашей крыше избежать стоячей воды и дополнительного давления, которое возникает при значительном скоплении снега.
Они позволяют добавлять дополнительное пространство по мере необходимости. — Если вы строите слуховое окно или воронье гнездо, шатровые крыши могут предоставить вам дополнительное пространство для вашего дома.Это простое дополнение, которое вы можете использовать как место для хранения вещей или даже как еще одну комнату, через которую подрядчики могут поставить водопровод и электричество, если это необходимо.
Они предлагают множество вариантов дизайна. — Выбрав вальмовую крышу, вы обнаружите, что существует множество эстетически привлекательных вариантов дизайна. К ним относятся мансардные, тентовые, двускатные и павильонные. Они также могут поддерживать широкий спектр материалов, от битумной черепицы до металлической кровли и т. Д.

Минусы

Почему некоторые домовладельцы решают отказаться от шатровой крыши? К недостаткам вальмовых крыш можно отнести:

Их строительство дороже. — Поскольку вальмовые крыши имеют более сложную конструкцию, требующую большего количества инструментов и материалов для строительства, их установка обычно дороже, чем двускатные крыши.Если вы более осведомлены о стоимости строительства, вы можете выбрать двускатную крышу вместо шатровой.
У них должен быть определенный угол наклона, если вы живете в ветреной местности. — Если вы живете в районе, где часто бывают сильные штормы, то лучше всего иметь наклон с определенным углом, который составляет от 18,5 до 26,5 градусов. . Если в вашем дизайне есть что-то большее или меньшее, это может вызвать проблемы в очень ветреную погоду.
Трудно обеспечить надлежащую вентиляцию — Поскольку каждая сторона имеет одинаковый уклон, обычно сложнее установить соответствующую вентиляцию на шатровой крыше.Нарушение аэродинамического профиля с одной стороны может вызвать дисбаланс остальной части крыши. Это может привести к накоплению влаги внутри крыши, вызывая появление плесени или грибка, что может повлиять на здоровье людей в вашем доме.

Строительство вальмовой крыши

Хотя шатровая крыша является одним из самых простых в изготовлении типов крыш, мы бы не рекомендовали делать это самостоятельно, если у вас нет определенного опыта, вы точно знаете, что делаете, и не имеете опыта. приятель или два, чтобы помочь вам.Строительством вальмовой крыши обычно занимается команда профессионалов, имеющих многолетний опыт работы в своей отрасли.

Неудивительно, что правильное строительство и техническое обслуживание необходимы для предотвращения мелких проблем, которые в конечном итоге могут перерасти в более серьезные. Как видите, у вальмовых крыш больше швов, чем у двускатных, что облегчает образование протечек, если крыша не установлена должным образом. Но если все сделать правильно, вальмовые крыши намного долговечнее и могут прослужить дольше, чем двускатные, иногда до пяти десятилетий и более.

В следующем разделе мы собираемся обсудить процесс строительства, от обрамления вальмовой крыши до добавления черепицы в конце. Помните, что если вам нужна замена или установка крыши, вы всегда можете связаться с нашей командой Legacy Service для бесплатной оценки.

Как построить вальмовую крышу

Если вы планируете построить шатровую крышу для своего дома, вы, вероятно, захотите узнать, как это делается. А если у вас есть опыт и вы хотите попробовать, возможно, вы даже захотите построить его самостоятельно.В любом случае, ознакомьтесь с нашим пошаговым руководством по установке вальмовой крыши:

Измерьте и отрежьте стропила — Измерьте ширину и высоту со всех четырех сторон. Стандартные вальмовые крыши имеют конек, образующий вершину крыши. Набедренные стропила — это два наклонных гребня, которые выходят и опускаются к углам. Эти стропила проходят по боковым стенам, которые еще называют общими стропилами.
Рассчитайте длину всех обычных стропил. — После измерения ширины здания разделите полученное число на два, так как каждое стропило будет покрывать только половину крыши.Перед расчетом уклона крыши отнять ширину коньковой доски.
Выделите «птичий рот» на стропилах. — «Птичий пасть» — это щель внутри стропила, чтобы он мог поместиться наверху стены конструкции. Вам нужно будет разрезать его, чтобы найти нужное место, используя столярный угольник.
Используйте круглую пилу для распиловки общих стропил. — Используйте первое стропило в качестве шаблона, вырезав те же рисунки на остальных общих стропилах. Каждые стропила размещайте через каждые 50 см вдоль стен здания.
Соберите цокольные и тазовые стропила — Царские стропила — это длинные центральные стропила на торцевых углах крыши, которые простираются от стены до конца конька. Они обеспечивают дополнительную поддержку коньковой балке, предотвращая ее обрушение.
Прибейте остальные общие стропила к коньковой балке — Убедитесь, что расстояние между стропилами составляет 20 дюймов.
Прикрепите фанерную обшивку — Прибейте обшивку к общим стропилам.Сделать это нужно до того, как черепица будет уложена на крышу. Также убедитесь, что деревянный лист полностью ровный и прямой.
Прикрепите черепицу — это последний этап процесса. Существует множество руководств, в которых рассказывается, как покрыть шатровую крышу черепицей.

Конструкции вальмовой кровли

Как выглядит вальмовая крыша?

Поскольку существует множество конструкций, вальмовые крыши могут принимать разные формы. Некоторые из наиболее популярных конструкций включают:

Простая вальмовая крыша — это наиболее распространенный стиль.Он имеет многоугольный откос с двух сторон и треугольный откос с двух других сторон. Четыре стороны соединяются наверху, образуя гребень.
Half Hip — Полушатровые крыши также называют jerkinhead или обрезанными фронтонами. У них две короткие стороны, образующие карниз. Для них характерны верхние точки фронтона, и они полезны, потому что дренаж в водосточные желоба и из них намного проще.
Крест вальм — это другой стиль, но он сложнее простой вальмовой крыши.Он расположен над Г-образными конструкциями перпендикулярно. Шов образует скатную крышу. Две секции создают впадину, формируя ее в конце.
Голландский двускатный вальм — Эти крыши предлагают дополнительное внутреннее пространство за счет небольшой двускатной конструкции, которая находится на коньке крыши. В некоторых случаях можно даже добавить слуховое окно. Это не только добавляет декоративности, но также может превратить чердак в функциональное жилое пространство.
Пирамида бедра — этот стиль характеризуется четырьмя треугольными сторонами одинакового размера, которые соединяются вместе наверху, образуя форму пирамиды.

Часто задаваемые вопросы по шатровой кровле

Если вы планируете дома с шатровой крышей, у вас, вероятно, возникнет несколько вопросов. В этом разделе мы обсудим те, о которых люди чаще всего спрашивают наших специалистов до или во время процесса установки крыши.

В Legacy Service мы предлагаем ряд услуг по улучшению и обновлению внешнего вида вашего дома. Наша команда позаботится обо всем, от монтажа кровли до замены сайдинга! Просто дайте нам знать, что вам нужно.

Вот наиболее часто задаваемые вопросы по вальмовой кровле:

В чем преимущество вальмовой крыши?

Вальмовые крыши обладают рядом преимуществ. Поскольку у них есть четыре ската, которые объединяются наверху в гребень, они, как правило, намного более устойчивы, чем другие типы крыш, в том числе двускатная, у которой всего два ската. Например: скаты вальмовых крыш уменьшают воздействие сильного ветра, поскольку ветер должен подниматься вверх и преодолевать крышу. Кроме того, они позволяют намного легче стекать снегу и другим видам осадков.

Вальмовые крыши также позволяют персонализировать внешний вид вашего дома. Это дает домовладельцам возможность добавить элементы дизайна премиум-класса (например, сводчатые потолки) или варианты для большего количества места или места для хранения (например, слуховые окна или воронье гнездо). Они также, как правило, имеют однородную облицовку со всех сторон, поэтому вы можете довольно легко установить желоба. Водосточные желоба по периметру защищают сайдинг от повреждения водой и защищают вашу собственность от наводнения.

Вальмовая крыша дороже?

Вальмовые крыши обычно дороже, чем двускатные.Затраты могут различаться в зависимости от размера вашей крыши, используемого материала, а также наклона и уклона, но обычно они в среднем составляют от 20 000 до 50 000 долларов. Домовладельцы могут рассчитывать заплатить от 8 до 12 долларов за квадратный фут за установку в одноэтажном доме стандартного размера.

Шатровые крыши дороже в строительстве, чем двускатные, потому что они имеют более сложную конструкцию, требующую большего количества строительных материалов, включая систему ферм или стропил. Тем не менее, вы можете сэкономить деньги, когда дело доходит до каркаса вальмовой крыши, потому что это проще, поскольку все внешние стены имеют одинаковую высоту.Вальмовые крыши также могут служить дольше из-за того, что они более долговечны, что также может помочь вам сэкономить деньги в долгосрочной перспективе.

Если вы все еще думаете о приобретении вальмовой крыши, для начала свяжитесь с нашей командой Legacy Service. Мы предоставляем услуги по установке и замене домовладельцам в Пенсильвании, Нью-Джерси и Делавэре. Мы вышлем специалиста, который ответит на любые ваши вопросы и бесплатно предоставит вам смету.

Чем отличается вальмовая крыша от двускатной?

Вальмовая крыша — это крыша, которая наклоняется вверх со всех сторон здания.Вальм — это внешний угол, где сходятся смежные наклонные стороны крыши. Вальмовые крыши в основном отличаются от двускатных крыш тем, что они обычно имеют четыре стороны, а не две. Также есть контраст в общем дизайне и функциональности крыши.

Поскольку конструкция двускатных и вальмовых крыш различается, имеют место и плюсы, и минусы. Например: вальмовые крыши, как правило, более устойчивы, чем двускатные, из-за своей конструкции. Они также лучше защищают от ветра и отводят атмосферные осадки.Однако они, как правило, дороже, чем двускатные крыши. Вам решать, какой из них вы предпочтете для своего дома.

Поддерживает ли шатровая крыша сама себя?

Вальмовые крыши спроектированы так, чтобы поддерживать сами себя. Они саморегулирующиеся, поэтому для них требуется меньше диагональных распорок, чем для двускатных крыш. Их четыре наклонные стороны обеспечивают им превосходную устойчивость и прочность. Эти характеристики позволяют вальмовой крыше быть более устойчивой к повреждению ветром, чем крыши других типов, например, двускатные. Наклон сторон также позволяет легко соскальзывать с снега, льда и дождя, что идеально подходит для районов, подверженных ураганам.

Помните, что вальмовая крыша будет дороже в строительстве, чем двускатная, но в долгосрочной перспективе она может сэкономить вам деньги, поскольку она спроектирована так, чтобы быть более прочной и служить дольше.

Нужны ли для вальмовой крыши балки перекрытия?

Во многих случаях вальмовые крыши нуждаются в потолочных балках для поддержки конструкции. Однако бывают случаи, когда их можно построить, не используя их. Например: для квадратных вальмовых крыш обычно не требуются потолочные балки. Однако всегда лучше нанять профессионала-кровельщика, который сможет сказать наверняка.Они ответят на любые ваши вопросы и расскажут, что лучше всего подойдет для вашего дома. В Legacy Service мы предоставляем услуги по установке и замене кровли людям на юго-востоке Пенсильвании, Нью-Джерси и северном Делавэре. Свяжитесь с нами, чтобы назначить бесплатную оценку.

Можно ли сводчатую крышу?

К счастью, вальмовые крыши дают возможность создать сводчатые потолки в вашем доме. Многие люди просят сводчатые потолки в главной спальне, потому что они открывают комнату и заставляют ее чувствовать себя большим пространством.

Этот архитектурный проект более сложен, чем типичная вальмовая крыша, но многие домовладельцы довольны конечным результатом. Некоторые кровельные компании могут быть не в состоянии построить сводчатый потолок с вашей вальмовой крышей, поэтому вы можете продолжать поиски, пока не найдете тот, который будет.

Насколько прочна вальмовая крыша?

Вальмовые крыши — один из самых прочных видов кровельных конструкций просто из-за их конструкции. Их четыре наклонные стороны делают их более устойчивыми и долговечными, чем стандартные двускатные крыши, потому что они более устойчивы к сильному ветру и сильному дождю / снегу.

Они не только прочные, но и, если вы решите добавить слуховое окно или воронье гнездо, на этих крышах будет больше места или места для хранения вещей. Они также энергоэффективны, потому что четыре стороны крыши защищают ваш дом от чрезмерного холода или жары.

Начнем с крыши!

Вы все еще здесь? Чего ты ждешь? Сейчас лучшее время, чтобы приступить к строительству новой крыши!

В Legacy Service мы предоставляем широкий спектр услуг для экстерьера жилых помещений.Мы можем все от монтажа кровли до замены сайдинга и окон. После того, как конструкция вашего дома будет построена, мы сможем установить материал по вашему выбору на вашей новой крыше, а также на сайдинг, окна, двери и желоба по вашему выбору.

Позвоните нам сегодня для бесплатной оценки кровли, сайдинга, окон или дверей. Мы здесь, чтобы превратить дом вашей мечты в реальность!

Размещено 17 ноября 2020 г. в Roof

Проектирование и строительство вальмовых крыш — Myrooff.com

Вальмовые крыши или так называемые шатровые крыши — это особый тип кровли, который имеет очень пологий уклон по бокам с нисходящим рисунком к боковым стенам.

Область, где одна секция крыши встречается с другой секцией, считается «вальмовой», а вальмовая крыша обычно имеет очень однородные углы без какого-либо вертикального конца.

Вальмовые крыши состоят из четырех стропил, которые обычно встречаются на коньковой доске, расположенной в средней части крыши.

Если рассматривать прямоугольную форму большинства зданий, то вальмовые крыши будут иметь две треугольные стороны и две трапециевидные стороны; тогда как в случае квадратных зданий шатровые крыши чаще обращены к верхней части, образуя пирамидальную структуру.

Другие названия шатровых крыш — пирамидальные крыши и крыши павильонов; здесь мансардные крыши, а также полушатровые крыши представляют собой небольшие вариации простых вальмовых крыш.

Вальмовые крыши чаще используются в сложных архитектурах, чаще всего для бунгало, коттеджей и домов ранчо.

Эти крыши добавляют домам больше качеств, таких как традиционный дизайн, прочность и повышенный комфорт. Вальмовые крыши считаются одними из самых простых конструкций в категории вальмовых крыш.

КОНСТРУКЦИЯ ВАТРОНОВ

Вальмовые крыши можно проектировать как на зданиях квадратной, так и на прямоугольной формы; конструкция вальмовых крыш может иметь треугольные стороны, а также сочетание треугольных и трапециевидных сторон.

Некоторые конструкции вальмовой крыши имеют форму пирамиды, тогда как другие могут иметь более симметричные конструкции.

Как правило, есть три основных фактора, которые влияют на дизайн или стиль вальмовой крыши:

Карниз: Вальмовые крыши с глубокими карнизами, которые могут помочь в затенении окна от солнечных лучей; такая схема помогает охлаждать внутреннюю часть дома и обеспечивает сокращение счетов за электроэнергию при уменьшении энергопотребления.
Прочность: Для тех областей, где чаще встречаются ветер и циклоны; Скаты вальмовой кровли сконструированы с высокой точностью, чтобы обеспечить долговечную службу.
Стиль : Вальмовые крыши известны своим уникальным стилем и изящным внешним видом, которые добавляют красоты конструкции дома.

КАК ПОСТРОИТЬ ВИНТОВУЮ КРЫШУ

Как обсуждалось выше, вальмовые крыши имеют наклонные стороны, поэтому они должны быть сконструированы с высокой точностью и безопасностью.Вот несколько шагов, которые помогут вам правильно построить шатровую крышу:

Шаг 1: Измерения:

Один из самых важных и основных шагов, который необходимо выполнить при строительстве вальмовой крыши, — это выполнить измерения перед установкой. Это должны делать опытные люди с калькулятором вальмовой крыши; и вам необходимо снять размеры по ширине и длине здания, которые затем будут использоваться для расчета размеров коньковой доски, а также длины стропил.

Шаг 2: Обрезка стропил:

После того, как вы закончили с измерительной частью, пришло время разрезать стропила в соответствии с этими спецификациями. Эти детали в дальнейшем будут использованы для строительства крыши.

Шаг 3: Крепление стропил к коньковой доске:

Коньковые доски действуют как каркас, который опирается на крышу; Приступать к монтажу необходимо с крепления стандартных стропил к нужной стороне коньковых досок.

Вы должны продолжать этот процесс до тех пор, пока твердость или прочность всех коньковых досок не увеличится и не будет согласована по их весу.

Шаг 4: Размеры тазобедренного стропила:

Перед тем, как перейти к постройке шатровой крыши, хорошо убедиться в правильном выравнивании по углам. Для этого типа вычислений вы должны использовать квадратную рамку, которая облегчает выполнение измерений.

Шаг 5: Продолжайте прикреплять стропила:

Теперь самое время перейти к креплению стропил; и эксперты предлагают начинать с одной стороны и пытаться прикладывать большее давление для каждой регулировки стропил на доске.Это давление гарантирует, что вы получите гораздо лучшие результаты.

Шаг 6: Обрежьте стропила:

После того, как прибивание стропил будет завершено, вы можете начать обрезку, чтобы они могли обеспечить превосходную линейную планировку.

Шаг 7: Крепление продольных стропил:

В этом типе конструкции угловые стропила называются вальмовыми стропилами, и они должны быть соединены с соседними стропилами, которые уже закреплены.

Шаг 8: Прикрепите стропила и домкраты:

После того, как вы закончите крепление стропил, пора установить домкраты между стропилами вальмы и стандартными стропилами.

Хорошо начинать с одной части, а затем двигаться к концу; хотя этот процесс и длительный, но при правильном выполнении он, несомненно, может привести к положительным результатам на всю жизнь.

В случае, если у вас нет должных знаний об этом процессе установки, попробуйте воспользоваться поддержкой экспертов.

Важно обеспечить точность, поскольку в дальнейшем это может привести к обшивке, вентиляционным и дренажным соединениям между ними.

Если крыша также включает дымоход, то вам необходимо пройти некоторые другие процедуры, чтобы помочь вам в идеальной конструкции шатровой кровли.

Вот простое видео по сборке вальмовой крыши

КАК РАМКИРОВАТЬ ВИНТОВУЮ КРЫШУ

По сравнению с глобальным каркасом крыши, каркас вальмовой крыши сложнее, потому что он состоит из четырех сторон переменной длины. двух сторон.Коньковая доска здесь центрирована как по длине, так и по ширине.

Вальмовые крыши, как правило, могут иметь множество размеров, которые могут иметь Т- или L-образную форму, и может потребоваться более сложная каркасная конструкция.

Здесь крыша разделена, а также структурирована на различные части, и основные точки соединения находятся между гребнями и стропилами, поэтому центральная часть крыши требует более точного каркаса.

После того, как эти стропила правильно отрегулированы, можно легко разместить домкраты, а также обычные стропила.Таким образом, обрамление вальмовой крыши требует опыта в этой области, чтобы законченная конструкция могла быть спроектирована с большей точностью и безопасностью для дома.

Строительство вальмовой крыши требует должного внимания к некоторым основным факторам, таким как размеры, каркас и регулировка стропил.

В случае, если вы думаете о строительстве вальмовой крыши для вашего сложного коммерческого или жилого здания, важно построить превосходный план каркаса вальмовой крыши.

Цель этого плана — представить направление, а также изменения размеров для всей конструкции; Этот план компоновки помогает всем членам работать на разных частях крыши.

Размер крыши обычно зависит от типа дома и его размеров; Если вы пытаетесь выполнить процедуру для крыши вашего дома, сделанную своими руками, то лучше начать с предварительно разработанного пакета направляющих для шатровой крыши.

Это руководство может помочь вам обеспечить надлежащую вентиляцию, обшивку, водосточные желоба, дренаж, изоляцию, регулировку дымоходов и защиту от небесного освещения.

Различные комплекты откидной крыши могут помочь вам в этом процессе с инструкциями по качеству.

Здесь вы получите лучшую информацию, если ищете, как построить каркас вальмовой крыши. Угол разгибания бедра со всех сторон, вероятно, должен составлять 45 градусов, но в некоторых случаях допустимы и другие углы.

Начнем с плана здания прямоугольной формы.
Найдите осевую линию в средней части.
Теперь нарисуйте линию под углом 45 градусов от каждого угла к центральной линии, которая может помочь установить спецификации местоположения для стропил.
Проведите линию гребня между точками пересечения вальмовых стропил.
Наконец, посчитайте расстояние между стропилами и уложите их согласно плану устройства кровли.
Для проектирования вальмовых крыш желательно построить правильные схемы на бумаге, чтобы эти рисунки могли помочь вам в правильной планировке на следующих этапах.

Обрамление вальмовых и двускатных крыш не так сложно по сравнению с процедурами обрамления вальмовых крыш; здесь крыши строятся под углом 90 градусов:

Прежде всего, необходимо спроектировать планировку здания.
Теперь нарисуйте самый большой прямоугольник внутри компоновки здания.
Теперь нарисуйте осевые линии для всех прямоугольников, которые образуются внутри.
Постройте линию под углом 45 градусов как снаружи, так и из внутренних углов и продлите эти линии до пересечения с центральной линией. Эти линии укажут расположение шатровых стропил на внешних углах, а также на стропилах долины.
Теперь осевая линия помогает соединить лощину и шатровые стропила.
Нарисуйте сплошные линии, чтобы обозначить расположение выступов.
Проверьте расстояние между различными стропилами, а затем постройте аналогичный план каркаса крыши.

Используя эти инструкции по обрамлению вальмовых крыш, можно соорудить в своем доме качественную крышу, которая защитит вас от любых неблагоприятных погодных условий.

Вальмовые крыши считаются лучшим выбором для перекрытия навесов, имеющих конструкции горизонтального типа. Эксперты говорят, что этот навес с шатровой крышей приносит наибольшую прибыль как на побережье, так и в ветреных местах, а также обеспечивает очень привлекательный вид собственности.

В большинстве этих мест вы можете найти четырехскатную крышу, которая придает дому уникальный внешний вид с дополнительной защитой от нежелательных природных явлений.

Для тех, кто хочет сделать правильный анализ плана вида вальмовой крыши, некоторые цифры могут оказать большую помощь:

Эти изображения могут предоставить полные рекомендации с точки зрения деталей каркаса вальмовой крыши; лучший источник для понимания такой важной задачи — изображения.

Становится легче следовать процедурам, если у нас есть графическое изображение для каждого аспекта.Хотя существует множество вариантов стилей кровли, которые обеспечивают надлежащее покрытие дома с дополнительной защитой от неблагоприятных погодных условий.

Вот несколько преимуществ шатровых крыш:

Вальмовые крыши пирамидальной формы очень предпочтительны на горных станциях, где в зимнее время случаются сильные снегопады.
Вальмовые крыши обычно имеют одинаковую облицовку со всех сторон, что упрощает установку водостоков.
Вальмовые крыши также хорошо подходят для теплого климата, поскольку они создают идеальную тень для домов со всех сторон, способствуя прекрасному охлаждению.
Вальмовые крыши также имеют карнизы по всем направлениям, которые помогают обеспечить полную защиту дома от солнца и других атмосферных проблем.
Одним из важнейших преимуществ вальмовых крыш является их способность обеспечивать отвод воды; поскольку все стороны крыши имеют правильный угол наклона, на этих крышах нет шансов скопления воды.
Помогают создать защиту от обрушения кровли.
Вальмовые крыши с наклоном на 30 градусов считаются лучшими конструкциями для долгого срока службы.

Вальмовые крыши имеют несколько недостатков:

Одним из наиболее заметных недостатков вальмовых крыш является их типичная или сложная процедура строительства.
Вальмовые крыши требуют большой рабочей силы, а также требуют дополнительного сырья, что увеличивает стоимость.
Время от времени требуется техническое обслуживание, чтобы обеспечить долгий срок службы.

Если вам интересно, как построить шатровую крышу в коммерческой или жилой недвижимости, то это руководство может вам очень помочь. Он включает в себя полную информацию о стропилах, гребнях, каркасе и основах дизайна, которые могут помочь людям даже в самостоятельной деятельности.

Вальмовые крыши считаются лучше, чем двускатные крыши, потому что они лучше защищают ваш дом со всех концов, так что внутренняя конструкция может оставаться в безопасности даже в неблагоприятных погодных условиях.

Вальмовые крыши не очень уязвимы для сильного ветра, в отличие от двускатных крыш, поэтому они считаются идеальными практически для всех условий окружающей среды. Как правило, люди начинают с каркаса наполовину вальмовой крыши, потому что это помогает облегчить процедуру строительства для рабочих.

Благодаря правильному обрамлению вальмовой крыши перед началом строительства всем рабочим становится проще поддерживать идеальное выравнивание в различных углах для обеспечения надлежащего соединения стропил и коньков.

Основная цель дизайна вальмовой крыши — обеспечить надлежащую защиту дома от любых погодных условий с минимальными требованиями к обслуживанию.

Эти крыши должны быть достаточно устойчивы к сильным ветрам, а также снегу, потому что некоторые районы сильно подвержены влиянию таких факторов окружающей среды.

Другие важные соображения заключаются в том, что он должен добавить больше привлекательности структуре дома с некоторыми уникальными дизайнами.

Каркас фермы вальмовой крыши — Myrooff.com

Вальмовая крыша — это разновидность крыши, у которой скаты имеют пологий уклон и имеют тенденцию опускаться к стенам. Вальмовые крыши требуют чрезвычайно сложной системы стропил и стропил.У такой крыши нет ни вертикальных скатов, ни фронтонов. Хотя в наши дни этот вид крыши чаще всего встречается в коттеджах и бунгало, шатровая крыша широко используется в самых разных архитектурных сооружениях.

Чтобы полностью понять систему стропильных ферм вальмовой крыши, мы должны внимательнее рассмотреть различные виды ферм, используемых в шатровой крыше.

Усеченная стандартная ферма : имеет форму стандартной фермы, но ее верхняя часть обрезана, так что наклон подходит к верхней части бедра.

Ферма с усеченной балкой : Основная ферма, лежащая на бедре, известна как ферма с усеченной балкой. Он несет вес внешних тазобедренных ферм вместе с весовыми фермами, домкратом и тазом. Следовательно, это самая прочная из усеченных ферм, поскольку она должна выдерживать все нагрузки.

Ферма бедра : Ферма бедра отвечает за формирование линии бедра на крыше. Бедренная ферма, хотя и не сильно отличается от полукруглой, имеет удлиненный верхний пояс, который заканчивается верхом бедра.

Домкратная ферма : Домкратная ферма входит прямо в тазобедренную ферму. Так же, как и поясная ферма, она имеет расширенный верхний пояс, который соединяется с бедренной балкой.

Ферма на ходу : это ферма, которая соединяется с тазобедренной фермой без какого-либо удлинения верхнего пояса.

Ножничная ферма : Это модифицированная ферма, созданная для потолка с уклоном. У них одинаковый угол наклона потолка по обе стороны от вершины.

Ферма колокола : Эта ферма чаще всего встречается на домах Федерации. Верхний аккорд имеет 2 различных высоты звука, а нижний — внутренний дворик или балкон.

Ферма тетивы : Они в основном используются в коммерческих зданиях, где верхние пояса спроектированы так, чтобы уступать место изогнутой крыше.

Консольная ферма : Это может быть любая другая ферма при условии, что точка опоры находится в пределах пролета, а не на пятке.

Отрезанная ферма : Это могут быть любые фермы, но без каблука.

Половина фермы : это полная ферма, отрезанная от вершины.

Обрамление вальмовой крыши:

Теперь, когда мы знаем названия всех различных видов ферм вальмовой крыши, давайте перейдем к более важному аспекту нашей статьи, а именно. планы стропильных ферм вальмовой крыши.

Обрамление стропильных ферм вальмовой крыши — непростая задача, но если у вас есть подходящие инструменты и правильное руководство, создание вальмовой крыши может оказаться простой задачей.

Как и двускатная крыша, вальмовая крыша также состоит из обычных стропил вместе с домкратными стропилами и шатровыми стропилами. Обрамление вальмовой крыши может быть дороже, чем создание остроконечной крыши, поскольку вам нужно оплатить трудозатраты на создание вальмовой крыши.

Это не только улучшает внешний вид, но и делает здание более устойчивым к ветру.

ПЛАН ФЕРМЫ ВИНТОВОЙ КРЫШИ

Первоначальный этап создания каркаса этой крыши мало чем отличается от остроконечной крыши.Этот этап предполагает поиск прогона обычного стропила. Это позволило бы строителю разместить балки потолка рядом с домкратом и общими стропилами.

Например, предположим, что нам нужно построить вальмовую крышу для здания размером 12х28 футов. На этом этапе мы займемся не уклоном крыши, а ходом общих стропил.

Итак, мы должны начать с измерения точной ширины здания, чтобы найти ход общего стропила.

Следовательно, в данном случае мы будем использовать стропила диаметром 12 дюймов. Воспользуйтесь калькулятором мастера строительства и введите 12 футов. Теперь вычтите толщину коньковой доски, разделенную на 2.

Это будет примерно 5 футов 11 ¼ дюйма длины обычного стропила. Теперь, когда вы знаете длину обычных стропил, вам нужно измерить внешние углы дома, где должны быть размещены вальмы.

После того, как вы выложите общие стропила, вам нужно будет разместить балки потолка рядом с местом, где будут размещены стропила.Можно оставить концы балок потолка открытыми до тех пор, пока не будут установлены вальмовые стропила.

Строительство вальмовой крыши:

Первое, что вам нужно сделать, это установить коньковую доску. После того, как вы установили гребневую доску, вы узнаете расположение бедер.

Вам понадобится минимум 3 плотника, чтобы установить эту доску на крышу. Кроме того, вам необходимо правильно обрезать 6 обычных стропил и расположить их близко к месту их конечного назначения.

В то время как 2 плотника должны располагаться в центре здания рядом с областью, где заканчивается доска, третий плотник должен передать имущество плотникам посередине.

Теперь вы можете начать с крепления одного стропила наверху стены рядом с балкой потолка. Плотник посередине должен помочь вам удерживать верхнюю часть в желаемом месте.

Теперь пройдите в противоположную сторону дома и сделайте то же самое. Плотнику, работающему посередине, необходимо, чтобы отвесы лежали вместе и выдерживали нагрузку.

Этот процесс также необходимо повторить с 3-м плотником на противоположной стороне коньковой доски.

Плотник, работающий за пределами стены, должен передать коньковую доску другим, работающим посередине.Он также может помочь им соскользнуть между общинами и прибить их вместе.

Королевские общие стропила теперь можно разместить на концах коньковой доски, чтобы зафиксировать конек в окончательном положении. Теперь можно приступить к установке вальмовых стропил.

Эту работу обычно могут выполнять 2 плотника, но опять же, это зависит от размера здания. Всегда начинайте с забивания основания. В это время вы можете установить оставшиеся общие, чтобы дать фору на хип-домкратах.

Hip Jack Rafters:

Выпрямите домкрат с помощью веревки и временной распорки перед установкой стропил домкрата.

Стропила должны быть прибиты к противоположной стороне бедра, чтобы оно оставалось вертикальным. Последний шаг заключается в установке фасции перед наложением интродьюсера.

Сборные фермы вальмовой крыши

Однако, если вы хотите избежать всех этих сложностей, вам следует просто выбрать готовые фермы вальмовой крыши.

В большинстве новых домов в США для каркаса используются промышленные стропильные фермы. Они предназначены для замены потолочных балок и стропил, необходимых для традиционного каркаса.

Это не только увеличивает скорость и точность, но и помогает сэкономить на расходах. Любой современный строитель посоветует вам использовать сборные фермы вальмовой крыши, так как их намного проще возвести и в результате значительно меньше затраты.

Преимущества сборных ферм вальмовой кровли:

Во-первых, готовые фермы вальмовой крыши охватывают большее расстояние и могут обойтись без наличия внутренних несущих стен.

Во-вторых, сборные фермы вальмовой крыши намного дешевле, чем каркас крыши, поскольку их длина составляет 2/4 запаса. Это отличается от огромных элементов каркаса, используемых для обычного обрамления потолков и стропил.

Сборные фермы можно легко спроектировать для всех типов потолков или крыш, используемых в большинстве современных домов.

Сборные фермы вальмовой крыши созданы и спроектированы инженерами таким образом, чтобы они могли выдерживать нагрузку на крышу в соответствии с требованиями строительных норм.

Готовые фермы вальмовой крыши можно легко смонтировать за один день. Это приводит к сокращению расходов и, конечно же, к гораздо меньшим хлопотам.

Наконец, даже новички могут быть привлечены для установки этих ферм, что еще больше снизит ваши затраты на рабочую силу.

Преимущества вальмовой крыши:

Единая облицовка со всех сторон гарантирует, что можно установить водостоки по всему зданию.
Они подходят для жаркой тропической погоды, так как обеспечивают тень со всех сторон.
Поскольку все 4 стороны крыши расположены под углом, это способствует лучшему дренажу и исключает возможность застаивания воды на крыше.
Аэродинамический дизайн этой крыши делает ее идеальной для ветреных и штормовых мест.

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 стен, а также с вертикальной нагрузкой между конструктивными элементами (van de Lindt et al., 2013). Большая часть жилья в Северной Америке состоит из деревянных домов на одну семью (Amini and van de Lindt, 2014; Standohar-Alfano and van de Lindt, 2016). Разрушения кровли жилых домов, а именно разрушение соединений 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 Фудзита (EF), которая основана на наблюдениях за повреждениями, поскольку, как правило, невозможно напрямую измерить скорость ветра в торнадо (Kopp et al., 2012). Текущая версия шкалы EF (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, поскольку он происходит в том же диапазоне скоростей ветра, что и DOD -6 и часто может возникать в результате обрушения кровли.

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

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

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

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

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

В нескольких прошлых исследованиях изучались превосходные характеристики домов с шатровой крышей (Meecham et al., 1991; Meecham, 1992), с некоторыми более поздними работами, непосредственно исследующими поведение шатровой крыши в отношении обшивки крыши (DOD-4) и RTWC ( DOD-6) (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 отказов, заключается в том, становятся ли другие режимы слабым звеном в шатровых крышах. Другими словами, разрушится ли структура по-другому, а не RTWC? Цель данной статьи — изучить, возможны ли дополнительные неизученные режимы отказов, и, если они есть, понять условия, необходимые для их возникновения.В данной статье представлен анализ и результаты двумерных численных моделей для стропильных и рамно-скатных крыш, чтобы исследовать этот момент. 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, был определен как событие EF5 с повреждениями в диапазоне от EF0 до EF5, наблюдаемых на пути торнадо.В результате этого события погибли 24 человека и, по оценкам, был нанесен экономический ущерб до 3 миллиардов долларов (Graettinger et al., 2014). Ветры EF0 – EF2 обычно составляют около 85% площади повреждения сильного торнадо EF4 или EF5, и поэтому можно определить множество стадий развития повреждений. Обследование, проведенное после этого события, дало информацию для последующих исследований, включая определение новых методов для улучшенных обследований повреждений, анализа хрупкости компонентов дома и разработки улучшенных лабораторных моделей торнадо (Graettinger et al., 2014). Это также привело к изменениям в строительном кодексе Мура, штат Оклахома, таким образом, что к деревянным каркасным домам предъявляются новые предписывающие требования для смягчения последствий 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.

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

На рис. 3А показаны соседние дома с шатровыми крышами, которые демонстрируют аналогичные повреждения передней поверхности крыши. RTWC, по-видимому, не повреждены по остальному периметру крыши, и очевидно, что несколько элементов каркаса крыши вышли из строя или были удалены, в дополнение к обшивке, покрывающей эту часть. На правой стороне фотографии оставшаяся часть крыши провисает, что дополнительно указывает на то, что нижележащая рама вышла из строя. Дома, показанные на рисунке 3A, были расположены вдоль Кайл Драйв на западной окраине Мура, штат Оклахома.Несколько домов на этом коротком участке имели аналогичные дефекты каркаса вальмовой крыши и были построены примерно в 2006 году (Graettinger et al., 2014). 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 показан отказ, аналогичный показанному на рис. 3А, но с гораздо более крутой крышей. RTWC выглядят целыми, и видна большая открытая полость, где элементы каркаса и оболочка были удалены. Как и на рисунке 3A, очевидно, что эта крыша не только страдала от потери обшивки, хотя следует отметить меньшую площадь потери обшивки в правой части фотографии. Отсутствие видимых внутренних элементов в полости, особенно тех, которые поддерживают неповрежденную противоположную сторону крыши, убедительно свидетельствует о том, что эта крыша была построена как конструкция 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, по-видимому, целы, нижняя часть крыши потеряла только обшивку с правой стороны и элементы каркаса, помимо обшивки, слева. Возле пика крыши каркас разрушился с обеих сторон.Эта структура, по-видимому, содержит либо фермы, либо каркас с прочными соединениями. Как показано на рисунке чуть выше RTWC, элементы были соединены или усилены иным образом с помощью деревянных пластин, прибитых гвоздями.

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

Статистический анализ возникновения отказов

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

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

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

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

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

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

Возникновение типов отказов в Районе 2 отличается от такового в Районе 1; Распределение отказов кровли более равномерно по трем режимам, в то время как в Районе 1 наблюдается более высокая частота отказов, которые 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, а 8% пострадали от разрушения RTWC и обрушения стен. Это приводит к 18% случаев обрушения стен в регионе. Взаимосвязь между режимами разрушения стен и кровли требует дальнейшего изучения для определения причинных эффектов каждого режима разрушения крыши.

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

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

Аналитический метод

Подход и предположения

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

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

Анализ спроса и мощности секций стропильных и каркасных крыш

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

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

Конструкции вальмовых крыш, используемые в анализе

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

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

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

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

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

Рисунок 8 . Вид сверху спроектированной рамной вальмовой крыши.

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

Численное моделирование шатровых крыш с деревянным каркасом

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

Установлено, что максимальный спрос на каркас фермы постоянно достигается за счет комбинации двух аналогов модели. Одна из моделей использует все шарнирные соединения, а другая — все жесткие соединения. Геометрический аналог моделируется таким образом, что элементы пояса фермы воздействуют на их нижние грани, а элементы перемычки моделируются вдоль их центроидов.Для корпуса фермы результаты усилий стержня и шарниров извлекаются из обеих моделей и обрабатываются для получения максимальных значений нагрузки на элементы фермы. Максимальный спрос на стропильную балку также получают от двух моделей; один с шарнирными опорами, а другой — с жесткими опорами. В случае каркаса с палкой расчет отдельного стропила можно легко выполнить с помощью ручных расчетов. Тем не менее, SAP2000 используется для того, чтобы выбранные стропила можно было смоделировать с закрепленным и жестким шарниром на опорах, и 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 ногтей на пальцах ног при реалистичной ветровой нагрузке и аналогичным образом связали результаты прочности с основной системой сопротивления ветровой нагрузке, а также с расчетными скоростями ветра компонентов и обшивки, используемыми в ACSE 7-05. Скорость ветра 71,5 миль в час согласуется с оценками, приведенными в Таблице 5 Моррисона и Коппа, которые не учитывают распределение нагрузки между соседними соединениями. При рассмотрении распределения нагрузки расчетные скорости ветра по Моррисону и Коппу (2011) увеличиваются.

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

Расчет мощности

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

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

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

Результаты спроса и мощности

Отдельные таблицы результатов максимального спроса и минимальной мощности приведены Стивенсоном (2017).В 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 рукояти-рамы при подъеме на 2,17 фунта / дюйм (0,38 Н / мм).

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

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

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

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

Ограничения

Настоящий статистический анализ и анализ D / C успешно доказывают гипотезу о том, что разрушения каркаса вальмовых крыш возможны (и распространены), и предполагают некоторые условия, которые могут повлиять на режим, при котором может выйти из строя шатровая крыша с деревянным каркасом.Помимо этого вывода, важно отметить ограничения метода двумерного моделирования. Чтобы понять проблему отказов каркаса в деталях, необходимо разработать трехмерные модели, которые учитывают распределение нагрузки и эффекты обшивки. Из-за отсутствия данных и опубликованной информации, помогающей 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, предоставляемых разными производителями. В более широком масштабе методы проектирования различаются по регионам, компаниям и даже отдельным инженерам, и строительство домов обычно не подлежит тщательному контролю качества. Вероятность ошибок конструкции и различий в конструкции может быть высокой.Эти изменения могут значительно изменить возможные результаты. Понимание отказов каркаса, помимо признания 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 рукоятки. Этот режим может указывать на неправильную конструкцию наружного каркаса крыши или на потенциальное влияние каскадных отказов, вызванных разделением нагрузки в конструкциях с рамой на стержнях.

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

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

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

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

Заключение

Наблюдения за повреждениями и статистические оценки, представленные здесь, расширяют текущее понимание отказов крыш жилых домов и вводят ранее неисследованный вид отказов, характеризующийся повреждением компонентов каркаса крыши.Статистические данные о наблюдаемых повреждениях в типовых 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 способность определять уязвимые места в секциях крыши с фермами и рамой при ветровом подъеме.Наблюдательные и численные исследования дали следующие основные результаты:

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

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

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

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

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

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

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

Авторские взносы

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

Заявление о конфликте интересов

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

Благодарности

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

Список литературы

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Graettinger, A.J., Ramseyer, C.C., Freyne, S., Prevatt, D.O., Myers, L., Dao, T., et al. (2014). Оценка ущерба от торнадо после торнадо 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. Eng. Struct. 56, 1474–1483. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2013.07.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

-V

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Центр ветроэнергетики и инженерии.