Крыша г образная фото: Г-образная крыша

Г-образная крыша

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

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

Что такое Г-образная крыша

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

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

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

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

Выполняем расчеты для крыши

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

За основу берутся такие факторы:

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

Обратите внимание! Все расчеты лучше поручить специалисту.

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

Материалы для создания крыши

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

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

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

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

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

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

Разметка

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

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

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

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

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

Создание Г-образной кровли

Пошаговая инструкция:

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

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

Заключение

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

Что еще почитать по теме?

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

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Г-образная крыша дома с равными фронтонами.

    Все коробки домов в форме буквы «Г» можно поделить на две группы:

1 – ширина основания фронтонов одинаковая;

2- ширина основания фронтонов различная.

     Г-образная крыша в зависимости от этого фактора строится в различной последовательности.

   Итак, давайте пойдём по порядку. В этой статье мы рассмотрим коробку дома с одинаковой шириной фронтонов (см. рис.1). Эти размеры показаны на рисунке синим цветом. Дом наш из бруса. Балки перекрытия уже установлены. Стропила будут висячие с опиранием на верхний венец коробки (мауэрлат).

Рисунок 1

   В принципе, стропильная система Г-образной крыши будет представлять собой две двухскатные крыши, врезающиеся друг в друга. Как рассчитываются стропила двухскатной крыши, мы уже видели, поэтому на этом я не останавливаюсь.

 ШАГ 1: Ставим временные стойки и коньковую доску. Они расположены строго посередине (см. рис.2):

Рисунок 2

   Временные укосины поддерживающие стойки в вертикальном положении на рисунке не показаны. Стойки мы сделали из досок 50х150 мм, конёк – 50х200 мм. Стропила также будут из досок 50х200 мм.

 ШАГ 2: Устанавливаем стропила скатов. Шаблон стропил мы размечаем точно также, как было описано в статье «Четырехскатная вальмовая крыша».

   Кстати на эту статью я буду ссылаться и дальше.

   В первую очередь ставим стропила показанные на рис.3:

Рисунок 3

   Это стропила на фронтонах, стропила на изломе конька и стропила во внутреннем углу коробки дома с противоположными им.

   Как стоят стропила во внутреннем углу коробки дома также показано на рис.4. Указанные размеры (0,5 м) – это ширина карниза:

Рисунок 4

    Далее с шагом не более рассчитанного устанавливаем остальные стропила (см. рис. 5):

 Рисунок 5

ШАГ 3: Устанавливаем угловое стропило на наружный угол коробки дома. Как это делается, во всех подробностях описывается в статье о вальмовой крыше, на которую я ссылался выше. Там же Вы найдёте описание того, как устанавливаются нарожники.

ШАГ 4: Устанавливаем угловое стропило в ендове (внутренний угол). Оно также будет состоять из двух сшитых досок с сечением стропил скатов.

   Для начала закрепим в углу небольшой равносторонний треугольный брусок, сделанный, например, из бруска 100х100 мм распиленного по диагонали (см. рис.6):

Рисунок 6

   Натягиваем шнурку между точками «А» и «В» (см. рис.7):

Рисунок 7

    С помощью малки измеряем угол ʺβʺ (см. рис.8):

Рисунок 8

   Из небольшого обрезка доски с сечением стропил (50х200 мм) делаем шаблон. Сначала запиливаем конец под углом ʺβʺ. Затем полученную заготовку прикладываем к макушке вдоль натянутой шнурки и размечаем второй запил параллельно коньковой доске (см. рис.9):

Рисунок 9

   По полученному шаблону мы будем размечать верхние запилы углового стропила. А перевернув шаблон ʺвверх ногамиʺ, разметим нижние запилы.

   Помимо этого нам нужно определить ещё один размер. Снова прикладываем шаблон к макушке и замеряем расстояние показанное на рис.10. В данном примере оно получилось равным 3 см:

Рисунок 10

    Именно на столько нам нужно будет стесать верхние грани всех досок, из которых будет сшито угловое стропило (см. рис.11).

   Сделать это можно либо обычным топором, либо бензопилой.

Рисунок 11

   Итак, для изготовления первой половинки углового стропила ендовы берём доску необходимой длины, запиливаем с помощью шаблона верхний и нижний концы. Стёсываем по всей длине доски наши 3 см. Теперь осталось сделать запил в месте опирания стропила на мауэрлат. Для этого придерживая доску параллельно натянутой шнурке, делаем разметку (см. рис.12):

Рисунок 12

   Шнурка на рисунке показана синим цветом. Мы замеряем расстояние на которое нам нужно опустить стропило, чтобы оно совместилось со шнуркой. Это расстояние (5 см) и будет искомой глубиной запила. Сделав его ставим стропило на место.

   Вторая половинка углового стропила делается аналогично. Она является зеркальным отображением первой. Что в результате получается показано на рис.13:

 Рисунок 13

 ШАГ 5: Для усиления под угловые стропила устанавливаем стойки через шпренгели (см. рис.14):

Рисунок 14

   Шпренгели у нас из бруса 100х200, как и балки перекрытия.

 ШАГ 6: Изготавливаем и устанавливаем нарожники (см. рис.15):

 Рисунок 15

ШАГ 7: Все последующие шаги уже были неоднократно описаны в предыдущих статьях, поэтому я просто их перечислю: ставим затяжки (затяжкой также связываем между собой угловые стропила), если нужно, убираем стойки под коньковой доской (стропила будут висячие, об этом мы говорили в начале главы), обшиваем фронтоны , делаем обрешётку и карнизы.

    В следующей статье мы рассмотрим, как делается Г-образная крыша на доме с различной шириной фронтонов.

СМОТРИТЕ ДРУГИЕ СТАТЬИ НА ЭТУ ТЕМУ:

• Строительство Х-образных (восьмискатных) крыш.

• Строительство Т-образной крыши дома.

• Монтаж Г-образной крыши с фронтонами различной ширины.

• Шатровая крыша дома своими руками.

• Полувальмовая крыша своими руками.

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

Крыша. Построить своими руками? | ГЛАВНАЯ

   В данной статье мы снова поговорим о двухскатных крышах дома на этот раз с наслонными стропилами.

Двухскатная крыша с наслонными стропилами.

    Думаю, многие слышали, что крыша может иметь стропила наслонные и висячие, но не все понимают, в чём между ними разница.

    Итак, наслонные стропила имеют две точки опоры по краям. Т.е. нижний конец стропила опирается на мауэрлат (либо балку перекрытия), а верхний конец опирается на коньковый брус, который в свою очередь либо лежит на средней несущей стене дома, либо опирается на неё через стойки (как раз такой случай будет описан в этой статье).

    Висячие стропила имеют точку опоры только внизу. Т.е. нижние концы стропил опираются либо на мауэрлат, либо на балки перекрытия, а верхние концы  смежных стропил упираются друг в друга. Средней несущей стены здесь нет.

     Переходим к нашему примеру. Допустим, мы имеем кирпичную коробку дома 8х9 метров (см. рис.1). Толщина наружных стен 51 см (в два кирпича). Посередине дома расположена кирпичная несущая перегородка толщиной 25 см (в один кирпич). Перекрытия будут по деревянным балкам, поэтому этого достаточно. Если бы перекрытия были из пустотных плит, перегородка тогда была бы толщиной 38 см (в полтора кирпича). Фронтоны тоже выложены толщиной 25 см.

Рисунок 1

   Допустим, что дом расположен в Ленинградской области. Сумма снеговой и ветровой нагрузок равна 196 кг/м². Угол наклона скатов составляет 30°. Под крышей у нас будет холодный чердак. Кровля – мягкая черепица (нагрузка от неё 15 кг/м²).

    Хочу заметить, что данная конструкция крыши является самой оптимальной для нашего российского климата (по крайней мере, большей её части). Чем это обусловлено?

    Во-первых, простая форма (без рёбер и ендовых) с приемлемым углом наклона скатов. Угол достаточно большой для полной защиты от дождевой воды, и достаточно маленький (при использовании мягкой кровли), чтобы зимой на скатах задерживался снег, обеспечивая очень хорошую дополнительную теплоизоляцию дома.

    Во-вторых, это наличие холодного чердака, которое даёт дому много преимуществ, например:

   — утеплитель укладывается на чердачное перекрытие и, благодаря наличию слуховых окон, прекрасно вентилируется, оставаясь всегда сухим и сохраняя свои теплосберегающие свойства;

   — летом, когда кровельное покрытие нагревается на солнце до 70-80° С, проветриваемый чердак является тем барьером, который спасает дом от такой жары;

   — зимой проветриваемый чердак не позволяет нагреваться кровельному покрытию от тепла, которое, не смотря на слой утеплителя, всё равно выходит из дома. Это помогает избежать образования длинных сосулек на карнизах и, как я уже говорил, задерживаться снегу на скатах, обеспечивая дополнительную теплоизоляцию (по своей теплопроводности снег сопоставим с минеральной ватой).

   — в случае аварийной протечки кровли, место протечки легко обнаружить и отремонтировать.

    Вернёмся к нашему примеру.

ШАГ 1: Устанавливаем мауэрлаты (см. рис.2). Мы обычно ставим его заподлицо с внутренней поверхностью стен. Хотя можно и сместить наружу. Только не опирайте мауэрлат на облицовочный ряд кирпича. Такая нагрузка облицовке дома точно не нужна. Сечение мауэрлата 100х150 мм.

Рисунок 2

    Не забываем под мауэрлат подкладывать слой рубероида (на рисунке не показан).

ШАГ 2:  Укладываем балки перекрытия. Сечение их определяем во вкладке ʺБалкаʺ расчётной программы, в левой табличке ʺРаспределённая нагрузкаʺ. Пролёт у нас равен 3,93 метра, нагрузка при устройстве холодного чердака – 200 кг/м² (см. рис.3).

    В качестве балок перекрытия мы выбираем доски сечением 50х200 мм, установленные с шагом 1 метр.

Рисунок 3

    Отрезаем доски в нужный размер и закрепляем их на мауэрлатах. Здесь можно обойтись одними гвоздями (120-150 мм). По два гвоздя накосую в каждое соединение (см. рис.4):

Рисунок 4

    Впоследствии снизу к этим балкам будет подшита пароизоляционная плёнка и черновой потолок. Между балками будет уложен утеплитель. Зарывать его какими либо плёнками сверху не нужно. Благодаря слуховым окнам он будет прекрасно вентилироваться. Подробно об утеплении чердачных перекрытий говорилось здесь >>>

ШАГ 3: Устанавливаем коньковый брус.

    В первую очередь ставим под него стойки (сечение и стоек и конькового бруса 100х150 мм). Расстояние между ними не более 2-х метров. Стойки временно закрепляем укосинами, контролируя их вертикальность уровнем или отвесом (см. рис.5). На рисунке укосины показаны только на одной стойке, а на последующих рисунках они вообще не показаны, чтобы не загромождать изображения.

Рисунок 5

    Внизу стойки крепим к мауэрлату при помощи кровельных уголков. Здесь уголки лучше использовать усиленные с выдавленным ребром жёсткости (см. рис.6):

Рисунок 6

    Так же при помощи кровельных уголков закрепляем коньковый брус на стойках (см. рис. 7):

Рисунок 7

    Здесь мы положили концы конькового бруса непосредственно на фронтон (опирание 12 см – полкирпича). Есть и другие варианты. Например, здесь также можно поставить стойки, либо закрепить коньковый брус на фронтоне при помощи металлического кронштейна.

ШАГ 4: Определяем сечение стропил. Расчёт ведём во вкладке ʺСтроп.1ʺ расчетной программы (см. рис.8):

Рисунок 8

    Обратите внимание, в исходных данных в графе ʺУтепление (манс.)ʺ стоит значение 25 кг/м², хотя утеплителя между стропил у нас не будет. Это значение ставится при устройстве на обрешётке сплошного настила. У нас такой настил будет, так как крыша кроется мягкой черепицей.

    В качестве стропил выбираем доски сечением 50х200 мм с шагом 0,6 метра.

ШАГ 5: Изготавливаем и устанавливаем стропила.

    Для начала делаем шаблон. Берём доску подходящей длины, ставим её как показано на рис.9 и производим разметку:

Рисунок 9

    Глубина запилов сделана 7 см. В прошлых своих статьях я уже говорил, что мы не будем брать её больше 1/3 высоты сечения стропила.

    Нижний конец стропила можно разметить и по другому (см.рис.10):

Рисунок 10

    При этом мы получим немного другую форму карниза. Вы вольны выбирать тот вариант, который больше нравится. Только необходимо сразу учесть, что при монтаже водосточной системы в первом варианте можно использовать любые кронштейны желобов (и металлические гнущиеся – на рис. слева, и пластиковые накладные – на рис. справа).

    При втором же варианте пластиковые накладные кронштейны использовать не получится.

       Итак, изготовив стропила, устанавливаем их на крышу и закрепляем (см. рис.11):

Рисунок 11

   Если концы балок перекрытия выступают за верхнюю плоскость стропил, подрезаем их (см. рис.12):

Рисунок 12

    Способов крепления стропил к мауэрлату существует несколько. Хочу показать Вам два:

 1-й способ:  в стропило под наклоном забиваются два перекрещивающихся гвоздя (150 мм) и забивается скоба   (Ø 8-10 мм), стягивающая стропило с мауэрлатом (см. рис. 13):

Рисунок 13

    Фото, конечно, не очень. Своего не нашлось, пришлось взять из интернета. Видно, на сколько не аккуратно сделаны запилы. Но суть не в этом. Мы сейчас говорим о способе крепления.

    Перед тем как забивать скобу, её заострённые концы нужно вывернуть, чтобы они находились не в одной плоскости, а во взаимно перпендикулярных. Это можно сделать, например, в тисках, или используя два куска металлической трубы подходящего диаметра. На фото Вы видите, что скоба работает на растяжение, она предотвращает отрыв стропил от мауэрлата при ветровых нагрузках действующих на карнизы крыши снизу. Это правильное использование скоб в данном узле. Заметьте, именно в данном.

      Если, например, Вы увидите такое фото (см. рис.14):

Рисунок 14

    это значит, что стропила здесь стоят висячие. Сейчас же мы рассматриваем стропила наслонные.

2-й способ:  в стропило с одного бока забивается на косую гвоздь (150 мм), а с другого бока ставится кровельный уголок (см. рис.15):

Рисунок 15

    На фото показаны усиленные уголки. Они имеют посередине выдавленное ребро жёсткости, которое значительно затрудняет сгибание-разгибание уголка. В данном узле нагрузки работающей на сгибание-разгибание этих уголков нет, поэтому можно использовать простые, не усиленные. Они дешевле.

    Узел крепления стропил к коньковому брусу выглядит так:

Рисунок 16

    Стропила стягиваются между собой с помощью металлической пластины. В то же время каждое стропило прибито двумя гвоздями к коньковому брусу. Вместо металлической пластины также можно использовать скобу, либо сшить стропила вырезанным из дюймовой доски треугольным куском, как раньше чаще всего и делали.

    Ещё одно небольшое отступление. К сожалению, очень часто случается, что построенная коробка дома имеет не очень хорошую геометрию, поэтому не изготавливайте все стропила сразу по одному шаблону. Сначала сделайте одно, приложите его около одного фронтона, затем около другого, затем на противоположный скат. Если везде подходит – прекрасно. Если нет – делайте корректировки уже по месту. Это касается и всех других крыш, о которых мы ещё будем говорить на страницах этого сайта.

ШАГ 6: Изготавливаем и устанавливаем карнизные кобылки (см. рис.17):

Рисунок 17

    Изготавливаем их из досок того же сечения, что и стропила. Расстояние между ними около 1 метра.

ШАГ 7:  Если Вы читали мои прошлые статьи посвящённые возведению крыш, дальнейшая последовательность, думаю Вам уже ясна: подшиваем ветровые доски, снизу подшиваем карнизные пояса, сверху к стропилам крепим гидроизоляционную плёнку, делаем обрешётку, делаем сплошной настил из фанеры либо OSB под мягкую кровлю, производим кровельные работы (см. рис.18):

Рисунок 18

    Теперь давайте рассмотрим вариант такой крыши, когда мы имеем большую снеговую нагрузку, либо большие перекрываемые пролёты. При определённых условиях нам уже не обойтись без дополнительных усиливающих стропильную систему элементов.

   Вот, например, представим, что описанная выше крыша строится не в Ленинградской области, а в Норильске. Сумма снеговых и ветровых нагрузок здесь составляет 594 кг/м².  Это почти в 3 раза больше, чем в прошлом примере, поэтому усиливаем стропила подкосами (см. рис.19):

Рисунок 19

Подкосы ставим под углом не менее 45⁰ к горизонту. Расчёты на прочность будут выглядеть так:

Рисунок 20

    Обратите внимание, что при таком же сечении стропил 50х200 мм, мы можем увеличить их шаг до 80 см.

    Как разметить нижний запил подкосов показано на рис. 21

Рисунок 21

    Верхний запил размечается затем по месту. Таким образом изготавливаем и устанавливаем все подкосы (см. рис. 22):

Рисунок 22

   Закрепить подкос внизу к мауэрлату достаточно парой гвоздей. Благодаря запилу, он никуда не денется. Со стропилами подкосы сшиваем также при помощи гвоздей и металлических пластин:

Рисунок 23

    Во всём остальном двухскатная крыша с подкосами делается также как и крыша без подкосов.

СМОТРИТЕ ДРУГИЕ СТАТЬИ НА ЭТУ ТЕМУ:

• Строительство Х-образных (восьмискатных) крыш.

• Строительство Т-образной крыши дома.

• Монтаж Г-образной крыши с фронтонами различной ширины.

• Г-образная крыша дома с равными фронтонами.

• Шатровая крыша дома своими руками.

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

Г-образная крыша дома с равными фронтонами

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

Риcунок 1

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

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

Риcунок 2

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

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

Риcунок 3

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

Риcунок 4

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

Риcунок 5

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

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

Риcунок 6

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

Риcунок 7

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

Риcунок 8

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

Риcунок 9

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

Риcунок 10

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

Риcунок 11

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

Риcунок 12

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

Риcунок 13

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

Риcунок 14

На последнем рисунке изображено как изготавливаются и устанавливаются нaрoжники.

Риcунок 15

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

Тема следующей статьи – изготовление Г-oбрaзной крыши для дома с разной шириной фронтонов.

Монтаж Г-образной крыши с фронтонами различной ширины

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

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

Изображение 1

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

В данной ситуации стоит пойти двумя путями решения:

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

Изображение 2

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

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

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

Изображение 3

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

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

Изображение 4

Этап 2: Устанавливаем углы выноса.

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

Изображение 5

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

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

Изображение 6

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

Изображение 7

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

Изображение 8

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

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

Изображение 9

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

Изображение 10

Рассчитываем угол верхнего запила:

b = 90° — a

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

Изображение 11

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

Изображение 12

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

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

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

Результат показан на изображении 13:

Изображение 13

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

Изображение 14

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

Строительство Т-образной крыши дома. Поэтапное строительство Т-образной кровли дома

В данной статье мы опишем поэтапное строительство кровли дома, которая имеет в плане форму, напоминающую букву «Т» с опиранием стропил на мауэрлат. Когда фронтоны по размеру одинаковой ширины, тогда стропила и нарожники в ендове создаются аналогичным образом, описанным в прошлой статье «Г-образная крыша дома с равными фронтонами». Хотя там ендова была всего одна, здесь их уже применяется две.

Мы рассмотрим кровлю с разной шириной фронтонов. Исходя из прошлой статьи, один конёк в такой ситуации будет ниже, чем другой. Это видно на изображении сверху.

Этап 1: Собираем и устанавливаем перекрывающие балки и мауэрлаты (см. изображение 1). Фронтоны уже должны быть собраны каменщиками. Наклонные углы скатов всегда одинаковые. Но если ширина фронтонов отличается, то и высота тоже отличается:

Изображение 1

Этап 2: Устанавливаем стойки и коньковые доски (см. изображение 2):

Изображение 2

Крыша выходит мансардного типа, поэтому стойки при завершении убираются, для того, чтобы освободить больше жилого пространства. В конце останется только средняя стойка, показанная в виде стрелки. Кроме того, около неё дальше будет ещё один раскос. Это необходимо учитывать во время планирования помещений на мансарде. Такая стойка очень сильно нагружена. Берем для неё сечение 100х150 мм. Размеры всех временных стоек из половых досок 50х150 мм.

Этап 3: Изготавливаем и устанавливаем стропила скатов (см. изображение 3). Ставим стропила аналогичным методом, о котором написано в статье «Четырехскатная вальмовая крыша»:

Изображение 3

Короткое стропило, объединяющее коньки в центре, устанавливаем, применяя шнурку, которая натянута параллельно верхнему коньку (на рисунке отмеченная синим цветом), чтобы оно располагалось в плоскости ската.

Этап 4: Устанавливаем угловые стропила в ендовах.

В самом начале натягиваем шнурку (см. изображение 4):

Изображение 4

Разметка и сборка данного углового стропила были детально описаны здесь… (этап 4). Повторяться нет необходимости. Готовый результат показан на изображении 5:

Изображение 5

Под место соединения угловых стропил с коньковой доской ставим подкос, обеспечивающий нагрузку на опорную стену (см. изображение 6):

Изображение 6

Этап 5: Изготавливаем и ставим нарожники (см. изображение 7):

Изображение 7

Далее следуют запасные стойки и ригеля (если нужно), карнизы и обрешётка. Про всё это можно узнать, прочитав прошлые статьи посвящённые строительству кровли дома.

бесплатных стоковых фотографий | Бесплатные изображения и векторы

os Luz en Arquitectura

Дизайн интерьера: Ideas Dec

Звуковая инженерия: Xicotencatl Ladron de Guevara

Мебель: Mic Mac

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

Введение

Устойчивость домов во время экстремальных ветровых явлений необходима для обеспечения безопасности жителей, минимизации ущерба внутреннему содержимому и уменьшения финансового бремени для сообществ и страховых компаний.На сегодняшний день проделана значительная работа по устранению часто наблюдаемых видов отказов в жилых домах. Это в первую очередь связано с системами кровли и стеновых обшивок, а также с траекторией вертикальной нагрузки между конструктивными элементами (van de Lindt et al., 2013). Большая часть жилья в Северной Америке состоит из деревянных домов на одну семью (Amini and van de Lindt, 2014; Standohar-Alfano and van de Lindt, 2016). Разрушения кровли жилых домов, а именно разрушение соединений между кровлей и стеной (RTWC) и потеря обшивки крыши, были тщательно изучены из-за их высокой частоты возникновения во время экстремальных ветровых явлений.Плотность домов относительно других построек в любом населенном пункте приводит к высоким расходам, связанным с авариями жилых домов. Например, в Оклахоме с 1989 года две трети из застрахованных убытков в размере 32 миллиардов долларов 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, сделанные в ходе обследований повреждений после урагана, ранее привели к выявлению важных тенденций отказов в различных компонентах здания. Повторяющиеся отказы подобных компонентов предполагают, что повсеместное смягчение последствий возможно за счет усовершенствованных подходов к проектированию и инновационных решений.

Стандартизованный метод оценки скорости ветра в торнадо — это расширенная шкала Фудзита (EF), которая основана на наблюдениях за повреждениями, поскольку, как правило, невозможно напрямую измерить скорость ветра в торнадо (Kopp et al., 2012). Текущая версия EF-Scale (Центр ветро- и инженерии, 2006) предоставляет оценки скорости ветра для 28 категорий обычных конструкций и растительности, называемых индикаторами ущерба (DI). Для каждого DI шкала EF использует концепцию степеней повреждения (DOD). DOD описывают последовательные режимы повреждения, которые обычно наблюдаются для определенных DI. Каждый DOD связан с минимальной, максимальной и ожидаемой скоростью ветра. Эти значения представляют собой диапазон расчетных скоростей ветра, необходимых для нанесения указанного ущерба (Центр науки и техники ветра, 2006; Mehta, 2013).Их можно связать со скоростями ветра по шкале EF для оценки интенсивности торнадо, от EF0 до EF5. В настоящем исследовании особый интерес представляет DI для резиденций на одну и две семьи (FR12). DOD-4 и DOD-6, которые имеют отношение к разрушениям кровли FR12, описаны в таблице 1. DOD-7, относящийся к обрушению стены, также включен, потому что 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 интересующих 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 повреждений кровли сосредоточено на этих двух режимах отказа. Очевидно, что оценки скорости ветра для повреждения кровли в шкале EF в значительной степени основаны на этих хорошо изученных режимах. Хотя DOD-6 охватывает все возможные режимы серьезных разрушений кровли, обзор доступной литературы показывает, что текущее понимание DOD-6 ограничивается исследованиями, сфокусированными на отказах RTWC.DOD-6 может произойти при ожидаемой скорости ветра 122 миль в час (Таблица 1). Эта скорость ветра соответствует относительно слабым торнадо EF2 (Wind Science and Engineering Center, 2006). DOD-4 возникает при более низких скоростях ветра. Было замечено, что двускатные крыши плохо работают в этих режимах, особенно DOD-6, по сравнению с соседними шатровыми крышами аналогичной конструкции. Фактически, в списке FR12 по канадской шкале EF (Environment Canada, 2013) отмечается, что для домов с шатровыми крышами можно предположить верхнюю границу скорости ветра для DOD 4 и 6.Это противоречит исходной документации EF-Scale (Wind Science and Engineering Center, 2006), в которой указывается, что нижняя граница DOD-6 связана с неадекватной конструкцией или большими свесами, а верхняя граница связана с улучшенной конструкцией, такой как использование ураганных ремней. Разница между этими двумя версиями EF-Scale является важным моментом, который требует дальнейшего исследования, как указали Гаванский и Копп (2017).

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

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

Крыши жилых домов можно строить с разными формами и уклонами. 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 базовой конфигурацией каркаса в крышах с деревянным каркасом.Несмотря на значительные различия между распределениями давления, зарегистрированными для моделей двускатной и шатровой крыши, общие моменты подъема и опрокидывания крыши оказались весьма схожими. Это подтвердило, что предпочтительная аэродинамическая геометрия — не единственная причина улучшения характеристик вальмовых крыш.

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

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

Обследование ущерба

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

Торнадо в Мур, штат Оклахома, было определено как событие EF5 с повреждениями в диапазоне от EF0 до EF5, наблюдаемых на пути торнадо.В результате этого события погибли 24 человека и, по оценкам, был нанесен экономический ущерб до 3 миллиардов долларов (Graettinger et al., 2014). Ветры EF0 – EF2 обычно составляют около 85% площади повреждения сильного торнадо EF4 или EF5, и поэтому можно выделить так много этапов развития повреждений. Обследование, проведенное после этого события, послужило источником информации 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 ущерба до DOD-6 (Ramseyer et al., 2014).

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

Рисунок 3 . Разрушение вальмовой крыши в Мур, штат Оклахома, после торнадо EF5 от 21 мая 2013 года. (A) Разрушение передней стороны вальмовых крыш соседних рам с рамой. (B) Отказ передней стороны вальмовой крыши с рамой на рамке 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, у которых наблюдаются аналогичные повреждения передней поверхности крыши. RTWC, кажется, целы по остальному периметру крыши, и очевидно, что несколько элементов каркаса крыши вышли из строя или были удалены, в дополнение к обшивке, покрывающей эту часть. Справа на фото оставшаяся часть крыши провисает, что дополнительно указывает на то, что нижележащая рама вышла из строя. Дома, показанные на рисунке 3A, были расположены вдоль Кайл Драйв на западной окраине Мура, штат Оклахома.Несколько домов на этом коротком участке имели аналогичные дефекты каркаса вальмовой крыши и были построены примерно в 2006 году (Graettinger et al., 2014). Осмотр фотографий повреждений в этом районе показывает, что из домов с 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 обшивка были удалены. Как и на Рисунке 3A, очевидно, что эта крыша не страдала исключительно обшивкой, хотя следует отметить меньшую площадь потери обшивки в правой части фотографии. Отсутствие видимых внутренних элементов в полости, особенно тех, которые поддерживают неповрежденную противоположную сторону крыши, убедительно свидетельствует о том, что эта крыша была построена как конструкция с рамой из стержней, в отличие от конструкции, содержащей сборные фермы.По имеющимся данным, многие из неудачных вальмовых крыш использовали каркас из палок.

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

При осмотре повреждений, показанных на Рисунке 3, и аналогичных повреждений на имеющихся фотографиях, становится очевидным, что возможны частичные разрушения каркаса, повторяющиеся режимы разрушения, возникающие в вальмовых крышах. При сравнении этих отказов вальмовой крыши с близлежащими конструкциями на основе данных было определено, что разрушения каркаса могут влиять на некоторые шатровые крыши при скорости ветра EF2, а не разрушения RTWC или потери обшивки.Также отмечается, что конструкция крыши может иметь значение. Наблюдаемые отказы рам-рамок особенно наводят на мысль о том, что характеристики крыш с решетчатым каркасом 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 для представления рейтинга EF-Scale. Образец полученной карты показан на рисунке 4.На этой карте показаны две области, проанализированные для получения представленных здесь предварительных статистических данных. Эти районы были расположены на западном конце пути повреждения. Анализируются только данные, соответствующие повреждениям EF1, EF2 и EF3, поскольку эти рейтинги соответствуют скоростям ветра DOD-4 и DOD-6 для крыш жилых домов. На рисунке рейтинги EF1, EF2 и EF3 представлены желтыми, оранжевыми и красными булавками соответственно.

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

Анализируются две области исследования, выделенные белым цветом на Рисунке 4, и оценивается возникновение различных видов отказов. Фотографии повреждений в отмеченных местах были изучены, и отмечен предполагаемый тип отказа. При этом просмотре данных каждое отдельное жилище оценивалось на предмет того, 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 всей видимости, также имели рамную конструкцию.

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

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

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

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

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

Аналитический метод

Подход и предположения

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

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

Анализ спроса и мощности секций стропильной и решетчатой ​​кровли

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

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

Конструкции вальмовых крыш, используемые в анализе

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

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

Двухмерный анализ D / C в этой работе использует одну ферму MPC, основанную на тех, которые использовались в полномасштабной вальмовой крыше, испытанной Хендерсоном и др. (2013). Рисунок 7 иллюстрирует расположение фермы; из-за симметрии показана только половина фермы.После анализа фермы была спроектирована вальмовая крыша с рамной рамой в соответствии с профилем и геометрией плана ферменной крыши от Хендерсона и др. (2013), чтобы обеспечить точку сравнения.

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 кодексам, 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. Вальмовая стропила передает нагрузки между элементами на смежных гранях крыши, а обшивка играет роль в эффектах системы «элемент-элемент» на одной стороне. Из-за такой схемы невозможно извлечь двухмерное поперечное сечение крыши для анализа, как это было сделано в случае ферменной крыши.Вместо этого настоящий анализ крыши с прямоугольной рамой упрощается за счет изучения одного типичного домкрата. При осмотре стропила, ближайшие к центру крыши, считаются наиболее востребованными из-за давления на крышу из-за самых длинных пролетов без опоры. Ожидается, что центральные домкраты будут испытывать самые высокие моменты и внутренние силы сдвига, а их соединения должны будут выдерживать самые большие опорные реакции. Грани крыши идентичны, поэтому выбранный домкрат, показанный на рисунке 9, представляет собой четыре разных домкрата внутри крыши.

Рисунок 8 . Вид сверху проектируемой рамно-шатровой крыши.

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

Численное моделирование шатровых крыш с деревянным каркасом

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

Установлено, что максимальный спрос на каркас фермы постоянно достигается за счет комбинации двух аналогов модели. Одна из моделей использует все шарнирные соединения, а другая — все жесткие соединения. Геометрический аналог моделируется таким образом, что элементы пояса фермы воздействуют на их нижние грани, а элементы перемычки моделируются вдоль их центроидов.Для случая фермы результаты усилий стержня и шарнира извлекаются из обеих моделей и обрабатываются для получения максимальных значений нагрузки на элементы фермы. Максимальный спрос на стропильную планку с рамой 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 получить результаты максимального усилия в обоих случаях, аналогично методу, используемому в анализе фермы.

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

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

Применяемая скорость ветра 71,5 миль в час намного ниже, чем скорость ветра разрушения, оцененная по результатам анализа хрупкости, проведенного Коппом и др. (2016) и Гаванский и Копп (2017). Оба исследования рассматривали распределение нагрузки и обнаружили, что при средней вероятности отказа скорость ветра, вызывающая отказ RTWC в откидной крыше, составляет почти 155 миль в час (250 км / ч). Помимо несоответствия из-за распределения нагрузки, различные предположения относительно внутреннего давления, формы крыши и направления ветра могут привести к значительным различиям в расчетных скоростях ветра.Важно напомнить, что настоящее двумерное 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 значений, приведенных в таблице в Канадском справочнике по дизайну древесины (Canadian Wood Council / Canadian Standards Association, 2010), совместные мощности требуют значительных усилий для точной оценки.Для расчета пропускной способности соединений в этом исследовании используются проектные спецификации Канадского института решетчатых пластин (2014 г.) для ферм MPC в дополнение к уравнению, предложенному в Lewis et al. (2006) по моменту подключения мощности.

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 формул из Справочника по дизайну древесины Канады (Canadian Wood Council / Canadian Standards Association, 2010).В зависимости от направления нагрузки, необходимые расчеты поддержки мощности включают в себя те, для сопротивления снятия ногтей и бокового сопротивления.

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

Результаты спроса и мощности

Отдельные таблицы результатов максимального спроса и минимальной мощности приведены Стивенсоном (2017).В настоящей статье предельные отношения D / C для каждого элемента моделей фермы и стропила показаны в таблицах 3 и 4 соответственно. «Уязвимые» элементы — те, у которых отношение D / C ближе всего к 1 — выделены жирным шрифтом. Соединения со значениями D / C «N / A» либо развивают сжатие в результатах модели, либо содержат элементы, которые являются непрерывными и, следовательно, передают нагрузку через элемент, а не соединение. Результаты из таблицы 3 также схематично показаны на рисунке 10. Как можно видеть, 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 совместной нагрузкой (D / C) для смоделированной секции рукояти-рамы при подъеме на 2,17 фунта / дюйм (0,38 Н / мм).

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

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

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 подключения делают возможными другие отказы. Это особенно правдоподобно, если принять во внимание ошибки в конструкции, ухудшение характеристик элементов и устаревшие стандарты проектирования, по которым строились старые дома с каркасным домом.

Ограничения

Настоящий статистический анализ и анализ D / C успешно доказывают гипотезу о том, что разрушения каркаса вальмовых крыш возможны (и распространены), и предлагают некоторые условия, которые могут повлиять на режим, при котором может выйти из строя шатровая крыша с деревянным каркасом.Помимо этого вывода, важно отметить ограничения метода двумерного моделирования. Чтобы понять проблему отказов каркаса в деталях, необходимо разработать трехмерные модели, которые учитывают распределение нагрузки и эффекты обшивки. Из-за отсутствия данных и опубликованной информации, помогающей в моделировании соединений металлических пластин и структур стержневой рамы, создание подробных трехмерных моделей в данном исследовании было сочтено неэкономичным.

Дополнительная работа должна также оценить возможные вариации, существующие в компонентах спроса и мощности текущих результатов.На уровне элементов существует множество параметров, которые могут привести к значительному изменению поведения конструкции крыши. Эти параметры связаны с конфигурациями соединений и допусками, изменчивостью свойств древесных материалов и различиями в крепежных изделиях, предлагаемых разными производителями. В более крупном 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 их теоретической возможности, является важным следующим шагом в улучшении строительных норм и правил, а также EF-Scale.

Дополнительное обсуждение наблюдаемых отказов рулевой рамы

Неисправности каркаса крыш, представленные в этой статье, описывают несколько различных случаев и факторов, которые могут привести к уязвимостям каркаса. Результаты анализа D / C подтверждают, что потеря элементов или поверхностей вальмовой крыши с рамной рамой может быть вероятной; тем не менее, прогрессирование разрушения больших участков крыши четко не определено.При повторном просмотре данных обследования повреждений и отчета о торнадо в Мур, штат Оклахома (Graettinger et al., 2014), был отмечен дополнительный режим отказа, связанный с корпусом палки-рамы. Этот режим может указывать на неправильную конструкцию внешнего каркаса крыши или на потенциальное влияние каскадных отказов, вызванных разделением нагрузки в конструкциях с рамой из стержней.

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.Только внешние стропила и прикрепленная обшивка были удалены или повреждены. Судя по результатам анализа D / C для каркаса с рамой, этот тип отказа маловероятен из-за относительно прочного соединения между стропилом и балкой потолка. RTWC и соединение вдоль конька крыши кажутся гораздо более уязвимыми при анализе по сравнению с ранее упомянутым соединением с семью гвоздями. Изображенные на рисунке отказы могли возникнуть из-за неправильного или отсутствующего крепежа между стропилом и балкой на верхней плите стены или возникли как разрушение верхнего стропильного соединения.Кроме того, системные эффекты могли привести к прогрессирующему каскадному разрушению соседних стыков, что привело к удалению всех поверхностей крыши после инициирования в одной точке.

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

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

Отказ, показанный на рисунке 11, и многие другие подобные отказы интересны 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 режим отказа, характеризующийся повреждением компонентов каркаса крыши.Статистические данные о наблюдаемых повреждениях в выборочных районах из Мура, Оклахома и Джоплина, штат Мичиган, показали, что отказы каркаса могут происходить так же часто, как хорошо изученные виды отказов RTWC и обшивки при скоростях ветра EF1 и EF2. В то время как дома с шатровой крышей обычно считаются более устойчивыми к ветру, чем дома с двускатной крышей, наблюдения за частичными повреждениями каркаса показывают, что шатровые крыши могут быть более уязвимыми, чем предполагалось ранее.

Разработан метод численного моделирования и анализа для дальнейшего исследования поведения обычных компонентов каркаса вальмовой крыши.И фермы, и каркасные конструкции оцениваются для проведения сравнительного исследования двух методов строительства. Результаты двумерного анализа D / C для случаев стропильных и рамных рам были использованы для понимания вероятных мест уязвимости в конструкции каркаса и проверки гипотезы обрушения крыши, происходящего внутри конструкции каркаса. Упрощенный метод моделирования «нагрузка-огибающая» и анализ D / C показали возможность определения уязвимых мест в секциях крыши как с фермами, так и с решетчатым каркасом при ветровом подъеме.Наблюдательные и численные исследования дали следующие основные результаты:

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

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

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

• При использовании RTWC с опорой на пальцы, фермы MPC при равномерном подъеме, скорее всего, выйдут из строя через RTWC, что приведет к потере всей конструкции каркаса и потолка.Когда поставляются ураганные ремни, начало разрушения может перейти на элементы фермы и соединения (или на обшивку). Было обнаружено, что критические режимы разрушения в ферменной конструкции связаны с моментами элементов и соединений при подъеме. А именно, соединения верхнего пояса (Соединение 3) и горизонтальный элемент верхнего пояса (TC2) в моделируемой ферме оказались относительно уязвимыми с отношениями D / C 0,70 и 0,66, соответственно, в то время как соотношение D / C RTWC с зацепами 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 обнаружил, что RTWC с ограниченными возможностями являются наиболее уязвимым компонентом в двумерном анализе. Отношение D / C RTWC стержневой рамы составляет 1,129 при той же приложенной высоте, что и ферма. Тем не менее, верхнее стропильное соединение также имеет относительно высокое отношение D / C, равное 0,66. Изучение фотографий, сделанных при обследовании повреждений, показало, что вышедшие из строя крыши с решетчатым каркасом могли иметь менее прочные соединения, чем требовалось по проекту.

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

Взносы авторов

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

Заявление о конфликте интересов

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

Благодарности

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

Список литературы

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Научно-исследовательский институт строительства. (2009). Оценочный лист CCMC 11996-L: MT-20 и MII-20 .Оттава, Онтарио: Национальный исследовательский совет Канады.

Google Scholar

Копп, Г. А., Хонг, Э., Гаванский, Э., Стедман, Д., 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). «Проектирование металлических пластин, соединяющих соединения деревянных ферм на момент», в 9-я Всемирная конференция по деревообрабатывающей промышленности (Портленд, Орегон). Доступно по адресу: http://support.sbcindustry.com/Archive/2006/aug/Paper_322.pdf

Atlanta Roofing l GA Roofing & Repair, Inc.

Служба экстренного ремонта крыш

Многое может пойти не так во время сильного шторма или даже на протяжении всего срока службы кровли. Даже если ваша крыша, которой уже два десятилетия, кажется, держится, скорее всего, годы сделали свое дело, и она не сможет противостоять сильному шторму. Вот почему мы здесь, чтобы помочь. GA Roofing & Repair, Inc. готова именно к такой ситуации. Мы нанимаем и используем одних из лучших и самых талантливых специалистов по кровле во всем штате, чтобы помочь владельцам недвижимости, таким же, как вы.Дождь или солнце, вы можете позвонить нам!

Службы аварийного ремонта кровли существуют для оказания немедленной помощи в плохой ситуации. К сожалению, не существует кровельных систем, рассчитанных на весь срок службы или устойчивых к повреждениям. Некоторые общие причины, по которым возникает необходимость в услугах по экстренному ремонту кровли, включают: сильный ветер, град, сильный дождь, торнадо и ураганы. Качественная установка, правильные материалы и профилактическое обслуживание могут помочь продлить срок службы вашей крыши.Мы позаботимся о том, чтобы ваша крыша служила вам долгие годы. Поэтому, если вам потребуются услуги по экстренной кровли, GA Roofing & Repair всегда на расстоянии одного телефонного звонка.

Если сейчас это время, знайте, что GA Roofing & Repair готова своевременно отреагировать. У нас есть квалифицированные специалисты, материалы, монтажное оборудование и преданность делу, чтобы завершить аварийный ремонт кровли. Мы позаботимся о том, чтобы у вас была надежная крыша над головой, чтобы вы были в безопасности. Что бы ни бросила в вас мать-природа, мы ответим соответствующим образом.

Ремонт утечки на крыше жилого дома

Нет ничего хуже, чем проснуться посреди ночи от звука капающей воды, проникающей в ваш дом. Крыша — один из важнейших элементов конструкции дома. Если есть вероятность, что он может выйти из строя в результате старости, повреждения ураганом или просто образовавшейся со временем дыры, мы ее найдем. Не отчаивайтесь — GA Roofing & Repair ответит вовремя.

Наши специалисты обучены поиску всех источников возможных повреждений кровли и обнаружению утечек.Фактически, мы постоянно перевозим большую часть нашего ремонтного оборудования и материалов на служебных грузовиках. Это означает, что обычно ремонт часто можно завершить в тот же день или запланировать в течение 24 часов, если позволяет погода. Независимо от того, есть ли у вас несколько капель или много, GA Roofing & Repair всегда здесь, чтобы помочь. У нас есть обученные профессионалы, необходимые инструменты и ноу-хау, чтобы отследить любую утечку и, наконец, решить проблему раз и навсегда.

Неважно, будет ли это ремонт негерметичной крыши жилого помещения или ремонт коммерческой утечки крыши, со временем и то, и другое со временем станет жертвой протечки.Ко всем утечкам относятся серьезно, потому что, если их не устранить, относительно небольшая утечка впоследствии приведет к гораздо большей проблеме. На ваше здоровье могут даже повлиять плесень, грибок и другие мелкие грызуны и вредители. GA Roofing & Repair предлагает гарантию на каждый ремонт утечки, предоставляя полную фотодокументацию и надлежащее объяснение всех ремонтов, необходимых для выполнения работы.

Ремонт утечки на крыше коммерческого назначения

Большинство коммерческих кровельных систем имеют плоские или пологие уклоны, что означает, что стоячие воды, трещины и утечки часто возникают в течение срока службы крыши.GA Roofing & Repair имеет коммерческое кровельное подразделение с должным образом обученными специалистами, которые осмотрят всю поверхность крыши на предмет заметных признаков повреждений или технического обслуживания. Мы работаем быстро и эффективно, чтобы решить любые проблемы, которые могли привести к утечке. От небольших утечек до крупных — нет утечек, с которыми мы не справились бы. Фактически, мы можем помочь продлить полезный срок службы вашей нынешней кровельной системы, чтобы убедиться, что вы полностью окупитесь, прежде чем заменять ее на совершенно новую.

Когда придет время заменить вашу коммерческую кровельную систему, GA Roofing & Repair станет коммерческой кровельной компанией №1 при поддержке всех основных производителей. Мы предоставим своевременное и конкурентоспособное предложение для любой кровельной системы, которая может вас заинтересовать. Ваш бизнес — это наш бизнес, и без качественной коммерческой кровли вы не сможете работать так, как вам нужно. Поэтому позвоните в GA Roofing & Repair и установите новую коммерческую крышу уже сегодня!

Ваша коммерческая крыша — это значительные инвестиции.Имеет смысл позаботиться обо всех аспектах собственности, будь то крыша, ландшафт и даже парковка. Крыша над головой — это, прежде всего, одна из важнейших характеристик любого коммерческого здания. Это ключ к тому, чтобы ваш бизнес оставался открытым и, особенно, работал в обычном режиме. Ваши клиенты и сотрудники на первом месте, защитите их от непогоды. Надежная крыша также помогает защитить от насекомых, насекомых и других злоумышленников, а также повышает эффективность коммерческих систем отопления и охлаждения.

В GA Roofing & Repair мы понимаем, насколько важна коммерческая крыша над головой. Мы являемся лидерами отрасли в области качественного ремонта крыш и монтажа новых крыш. В результате многолетнего практического опыта мы стали коммерческой кровельной компанией в Атланте №1 по ремонту, техническому обслуживанию и установке новых крыш. Мы знаем, как диагностировать и отремонтировать плохую крышу. Если вам нужно устранить протечки, установить черепицу или полностью заменить крышу, мы — кровельная компания, к которой обращаются в Атланте.Мы обучены делать работу правильно с первого раза и гордимся тем, что тем самым превосходим ожидания наших клиентов.

Ремонт и обслуживание крыш

Со временем каждая система крыши, вентиляции и изоляции выйдет из строя и, как следствие, выйдет из строя. Важно запланировать регулярные осмотры кровли примерно каждые 5-7 лет, в зависимости от типа системы крыши, которую вы установили. Не ждите, пока вы заметите пятна от воды на потолке, и придется устранять утечку.Имеет смысл только поручить профессионалам осмотреть вашу крышу и провести профилактическое обслуживание, чтобы предотвратить обрушение крыши.

Будь то отсутствие черепицы, дыра в крыше, течь, герметик или гидроизоляция, мы уверены, что сможем решить ваши проблемы с кровлей. Не зря мы являемся ведущим поставщиком услуг по ремонту и обслуживанию крыш в Атланте и поддерживаем рейтинг A + на уровне BBB. Когда дело доходит до ремонта или обслуживания крыши, мы более чем готовы приложить все усилия, чтобы решить эту проблему.