Крыша вальма: Вальмовая крыша своими руками – устройство стропильной системы

Вальмовая крыша

Дом неотъемлемая составляющая жизни любого человека. И неважно живете вы в собственном доме или снимаете в аренду.

А может вы в данный момент занимаетесь его постройкой?

Для тех, кто решил самостоятельно возводить дом важно помнить, что особое внимание следует уделить крыше.

Этот конструктивный элемент имеет особую важность, как с эстетической точки зрения, так и практической. Ведь ему придется защищать всю постройку от различных погодных условий:

Поэтому перед постройкой необходимо продумывать заранее, какую форму будет иметь крыша? Каким кровельным материалом лучше ее перекрыть? Произвести необходимые расчеты вальмовой крыши перед началом постройки, чтобы в период перекрытия не возникло проблем.

Какие бывают крыши?

Форму лучше подбирать ориентируясь на климат того региона где вы живете. От этого зависит насколько будет эффективна защита всего здания в разные периода года.

Они делятся на:

У каждой их них есть свои преимущества и недостатки.

Но в регионах с частыми осадками в виде дождей, снегопадов или града, лучше всего устанавливать скатные варианты.

Благодаря углу наклона осадки не накапливаются на плоскости, а сходят по скатам в специальные водовороты. Углы наклона выбирается в соответствии с желанием застройщика, начиная от 10 градусов.

Они также делятся на несколько видов:

• Односкатные;
• Крутой угол двускатной поверхности;
• Пологая форма двухскатной плоскости;
• Ломаная с расположением мансарды;
• Вальмовая с четырьмя сторонами под скаты;
• Полувальмовая;
• В виде шатра с четырьмя скатами.

Подробнее о видах крыш вы можете прочитать здесь.

Четырехскатная кровля – что из себя представляет, и каких видов бывает?

Основное отличие вальмовой крыши от всех это наличие четырех скатов. Стропильная система состоит из двух больших частей, которые имеют форму трапеции, а маленькие треугольника.

Назвали этот вид из-за его треугольных скатов расположенных на фронтальной стороне.

Для постройки подобной конструкции необходима двойная стяжка и балки. Еще следует обустроить водостоки к каждому скату, чтобы влага не повредила стены дома.

Планируя конструкцию водостоков, следует продумать, куда будут стекать осадки, некоторые совмещают стоки с общей канализационной системой. Но тут важно учитывать количество осадков в вашем регионе.

Вальмовая кровля обладает массой преимуществ, основной из которых является ветровая защита от сильных порывов. Подобная конструкция меньше подвергается деформации и служит значительно дольше двускатной кровли.

Вальмовая конструкция не имеет вертикальных фронтонов, вместо них установлены скаты в форме треугольника. Благодаря этому визуально уменьшается объемность, правда этого нельзя сказать о стоимости всей конструкции.

Раскрой материала и монтажные работы во время перекрытия вальмовой крыши обойдутся владельцу в полтора раза дороже, чем установка обычной кровли.

С другой стороны не придется покупать обшивочный материал, для торцевой части, что сэкономит строительный бюджет.

Конструкция вальмового типа может быть простого вида и сложного. Простая форма имеет обычные геометрические расчеты.

Сложный вид требует тщательного расчета и дополнительных материалов по конструированию. Конечно, эффектнее смотрится сложные конструкции вальмовой крыши особенно с мансардой.

Вальмовая крыша фото

Стропильная система вальмовой крыши

Преимущества и недостатки

Вальмовая конструкция имеет как свои плюсы, так и минусы.

Хотя ряд достоинств значительно больше:

• Эстетическая форма кровли, позволяет визуально уменьшить объемность конструкции;
• Надежная защита от серьезных порывов ветра;
• Благодаря наличию четырех скатов, осадки в виде снега или дождя легко удаляются, тем самым продлевая долговечность конструкции;
• Минимальная деформация кровли за счет жесткой конструкции крыши;
• Вальмовая крыша позволяет равномерно распределять тепло без его утраты, например в зимний период.

Есть и недостатки у вальмового вида кровли:

• Главный минус это высокая стоимость, как основы для конструкции, так и материалов необходимых для покрытия крыши;
• Сложность конструирования, это касается и изначальных чертежей, необходимо внимательно проводить замеры, чтобы не возникло проблем во время постройки;
• Размеры чердака значительно уменьшаются, это проблема, если вы собираетесь построить еще дополнительно мансарду или обжить чердачное помещение;
• Мансардная часть крыши подвергается дополнительным атмосферным нагрузкам, что чревато попаданием, например, дождя внутрь крыши. Приходится дополнительно перекрывать мансардные окна, а это не очень удобно.

Если вас не испугали минусы вальмовой крыши, то знайте, результат превзойдет ваши ожидания. Подобная конструкция принесет радость взору и бюджету, сэкономив его в будущем.

Если есть желание сэкономить, но при этом чтобы дом выглядел эффектнее, тогда стоит рассмотреть вариант с мансардной постройкой.

Вальмовые крыши частных домов фото ниже:

Четырехскатная крыша фото

Дома с четырехскатной крышей фото одноэтажные

Сравнение четырехскатной и двускатной кровли – что лучше?

При постройке дома хозяина в первую очередь интересует стоимость. Поэтому большее предпочтение отдают двускатной форме крыши при планировании перекрытия дома и она дешевле.

Простота конструкции делает ее постройку проще даже самому владельцу, незачем нанимать дополнительных работников.

К тому же подобная форма проверена веками поэтому и популярна. Два уклона крыши упираются в стены постройки, образуя форму треугольника.

Она значительно упрощает скатывание осадков особенно снега, в отличии от односкатной. К тому же подобрать необходимый материал для перекрытия значительно проще.

В этом случае стоит обратить внимание на вальмовый вид крыши. Он значительно практичнее и безопаснее, за счет сложности и прочности конструкции.

Вальмовое перекрытие позволяет не только обезопасить постройку, но и придать зданию особенную изюминку.

Выбор в любом случае останется за хозяином, что ему будет по душе безопасность или экономия.

Двускатная крыша по американски

Устройство вальмовой крыши

Основным критерием для постройки вальмовой крыши является предварительный чертеж, который основывается на точности расчетов. Перед началом следует точно замерить длину и ширину здания.

После продумать угол наклона крыши. Он зависит от особенностей климата в вашем регионе, а также от материала, которым вы собираетесь перекрывать крышу.

Вот расчеты подходящих углов для различных кровельных материалов:

• Для шифера – 21 градус;
• Для металлочерепицы – 13 градусов;
• Для мягкой черепицы – 10 градусов;
• Ондулиновая кровля – 6 градусов;
• Для профнастила – 12 градусов, при этом обязательно провести хорошую герметизацию стыков;
• Для рулонного материала, если он ложиться двумя слоями – 15 градусов, трехслойное перекрытие требует от 2-5 градусов;
• Для мембранной кровли подойдет любой угол.

Когда вы определились с углом, следует приступить к расчетам промежутка между стропильными ногами. Расстояние зависит от тяжести кровельного материала – от 60 см до 1 м. После вычисляется количество материала для перекрытия.

Приступая непосредственно к монтажу, следует придерживаться некоторых правил:

1. Сначала обязательно нужно разметить все детали будущей конструкции.
2. Крепить детали конструкции необходимо в определенной последовательности.
3. После приступать к соединению всех деталей в единую конструкцию, с использованием металлических уголков или пластин.
4. При монтаже лучше использовать цельные стропила для прочности конструкции. Если же крыши слишком длинная, следует использовать сдвоенные балки.

В качестве советов:

• Конструкция будет прочнее и долговечнее, если используются хвойные хорошо просушенные балки.
• Вы избежите неточностей при замерах, если будете использовать не рулетку для измерения, а замерную рейку.
• Все брусья для конструкции необходимо выбирать одной толщины.
• Проводите все измерения по нижнему ребру стропил.

Уделите особое внимание при расчетах и конструировании вальмовой крыши. Если вы сомневаетесь в собственных силах, то посоветуйтесь с профессионалами.

Устройство вальмовой крыши

Четырехскатная крыша с мансардой – особенности

Мансарда при постройке дома является не сколько атрибутом практичности, сколько эстетики. Приятно любоваться из окон мансарды видом.

Конструирование мансарды, если вы выбрали вариант вальмовой крыши, довольно сложен. Поэтому следует внимательно провести предварительные расчеты на чертеже.

Разметку, для будущей установки вальмовой крыши, следует делать по нижней части, где расположатся полы мансарды. На торцевой стороне обозначается центр, именно там будет проходить коньковый брус.

Основным отличием в конструкции является размещение вальмовых стропил. Они не стягиваются затяжками, как это делается, например, при постройке двускатной крыши.

Поэтому нагрузка будет ложиться на коньковый брус, на него опираются диагональные и рядовые стропильные ноги.

Постройка вальмовой крыши с мансардой придаст вашему дому изыска, но потребует серьезных силовых затрат, не говоря уже о денежных.

Четырехскатная кровля с мансардой

Вальмовая крыша с нежилым чердаком – особенности

Если вы не планируете обживать чердачное помещение дома, то это упростит конструкцию крыши. Поскольку вальмовая крыша имеет пологий уклон, можно использовать короткие стропила для конструкции с меньшим сечением, что значительно сэкономит строительный бюджет.

Жилой чердак потребует пересмотра конструкции, в том числе и изменение формы крыши или значительного поднятия балочного перекрытия. Подобное решение можно применять для постройки больших коттеджных домов, где размеры конструкции позволяют оборудовать чердак под комнату.

Вальмовая кровля с чердаком

Примеры проектов домов

На выбор будущему застройщику предлагаются разные варианты вальмовых крыш:

• В виде шатра – самая простейшая из всех конструкций. Выглядит как пирамида и не требует дополнительных затрат и не доставить проблем с конструированием.
• С трапециевидными сторонами крыши. Эта форма подходит к длинным домам.
• Форма полуовала. Довольно сложная, как при проектировании, так и в финансовом плане. Она требует дополнительных затрат. Зато по красоте и эстетичности значительно выше других.

Проекты одноэтажных домов с четырехскатной крышей:

Проект деревянного дома с четырехскатной крышей

Проект дома с крышей из металлочерепицы

Заключение

Если трудности вас не пугают, то можно самостоятельно заняться постройкой вальмовой крыши. Благодаря положительным моментам эта форма крыши подарит вам комфорт и удобства, а еще привлекательность.

Вальмовая крыша — конструктивные особенности, правила проектирования и постройки (85 фото)

Комфорт, уют, безопасность – вот основные эпитеты, которыми каждый хотел бы характеризовать свое жилище и во многом названые характеристики определяются правильным выбором и устройством крыши. Подбирая для себя тип будущей крыши, просматривая страницы тематических сайтов или журналов, обратите свое внимание на фото вальмовых крыш – красивая, практичная и удобная конструкция.

Однако это наиболее трудоемкий во всех отношениях вариант, но он с избытком окупить все ваши материальные и трудовые затраты.

В чем основные секреты и что нужно знать тому, кто решил построить такую крышу? В данном обзоре мы попробуем раскрыть эти моменты, их непременно и помнить.

Общее устройство вальмовой крыши

Вальмовая крыша представляет собой четырехскатную конструкцию, т.е. имеющую четыре наклонные плоскости, две из которых выполнены в виде треугольника – так называемые «вальмы», а две – в виде трапеции. За счет четырех наклонных плоскостей обеспечивается оптимальный сход осадков. На такой крыше не скапливается снег, она всегда, в любое время года, остается чистой.

Но именно четыре плоскости делают технологию расчета и последующего монтажа такой крыши значительно сложнее в сравнении с другими типами.

Важно отметить еще одну особенность: дома с вальмовой крышей имеют наиболее обтекаемую со всех сторон форму, это, в свою очередь, позволяет готовому зданию значительно лучше выдерживать ветровые нагрузки, а это актуально для районов с сильными ветрами.

Основными элементами в конструкции вальмовой крыши являются:

• Несущая ось – верхний коньковый брус. Как правило, цент конькового бруса совпадает с центром всего кровельного покрытия и центром строения;
• Угловые наклонные стропила, выступающие базовыми несущими элементами и соединяющие «конек» — коньковый брус с углами строения;
• Короткие стропильные «ноги», соединяющие угловые стропила с углом строения или мауэрлатом. Их количество зависит от площади крыши;
• Рядовой стропильный каркас, соединяющий «конек» с несущей стеной строения или мауэрлатом. С каждой из сторон устанавливается по три таких стропила, а в целом — шесть штук;
• Промежуточный стропильный каркас, крепящийся с одной стороны на коньковом брусе, а с другой – на мауэрлат. На вальмовых сторонах такие стропила не устанавливаются.

Существует несколько отличающихся конструктивными особенностями разновидностей рассматриваемого типа крыш, а именно:

Полувальмовый тип. В такой крыше присутствуют вертикальные фронтоны, в которые, как правило, устанавливаются окна. Этот, так называемый «голландский» вариант, целесообразен для небольших зданий. В данном случае торцевые фронтальные стороны обрываются и не доходят до самого карниза.

Шатровый тип. Для такой крыши свойственно отсутствие конькового бруса и все стороны сходятся в одной точке – получается форма в виде четырехгранной пирамиды. Как правило, такой тип вальмовой крыши используют в случае квадратной формы здания.

Ломаный, мансардный тип. Наиболее сложная по форме и технологии вальмовая крыша. В целом форма может значительно отличаться, площадь и количество плоскостей бывает разной, а это усложняет проектирование и монтаж такой крыши.

Классический тип. Форма, имеющая две вершины, представляет собой соединение двух треугольных фронтонов и боковых скатов в виде трапеции.

Итак, как можно видеть — вальмовая крыша представляет собой сложную техническую конструкцию и от того, насколько грамотно она будет спланирована, зависит успех всей работы.

Самостоятельное строительство вальмовой крыши

Отвечая на вопрос — как сделать вальмовую крышу самостоятельно, заметим: если вы не обладаете достаточными знаниями и опытом в области строительства, лучше обратится к специалистам или в строительные организации. В случае, когда вы решили все сделать самостоятельно, подойдите к этому вопросу со всей степенью ответственности и тщательно подготовьтесь в теоретическом плане.

Технология строительства вальмовых крыш отличается сложностью, имеет множество не очевидных аспектов, знать и учитывать которые просто необходимо.

Прежде чем начинать какие либо подготовительные работы и сам монтаж, необходимо провести правильный расчет вальмовой крыши. Сделать это необходимо с учетом всех факторов: площади строения, внешних факторов, высоты здания, индивидуальных особенностей и т.п.

Если вы самостоятельно не готовы к такому виду работ, обратитесь за помощью к специалистам или изучите тематическую литературу.

Можно рекомендовать просмотреть готовые чертежи вальмовых крыш на специализированных интернет ресурсах. Вы должны четко представлять, что и как нужно делать. Определить весь план работ, подготовить все материалы и фурнитуру. Все монтажные работы необходимо проводить в строгом соответствии со строительными нормами и требованиями безопасности.

Какие бывают вальмовые крыши, особенности конструкций

Устройство вальмой крыши — далеко не самый простой вариант для исполнения своими руками. Особенно если конструкция отягощается дополнительными элементами в виде мансардных окон или скворечников. Расчёты таких устройств сложны и громоздки, а от них зависит прочность и долговечность устройства. Если они выполняются самостоятельно, нужно по окончании проконсультироваться с профессионалом и только после этого приступать к исполнению проекта.

Что такое вальмовая крыша

Кровли из четырёх скатов, два из которых, расположенные напротив друг друга, имеют форму трапеции, а два остальных — треугольника, называются вальмовыми. Вальма — это треугольный скат.

Вальмовая крыша состоит из четырёх и более скатов в форме обычного или усечённого треугольника

Крыши такой конструкции получили довольно широкое распространение в современном загородном строительстве. Кроме удобства и функциональности, они просто красивы. Воспользовавшись таким архитектурным решением даже в самом простом варианте, можно сделать своё жилище изысканным.

Плюсы и минусы вальмовой крыши

Как у всякой строительной конструкции, у вальмовых кровель имеются свои положительные и отрицательные качества.

К положительным сторонам вальмовых кровель относят:

1. Способность переносить значительные ветровые нагрузки за счёт увеличенного угла между скатами.
2. Высокую прочность, позволяющую выдерживать значительные снеговые нагрузки.
3. Возможность устраивать широкие карнизные свесы по всем сторонам здания. Они эффективно защищают стены и фундамент здания от осадков.
4. Красоту и изящество. Вальмовые крыши визуально скрадывают высоту здания с мансардным помещением.

Имеются и отрицательные моменты при использовании вальмовых кровель:

1. Высокая сложность конструкции стропильной системы. Это затрудняет расчёты и приводит к удорожанию работ по их изготовлению.
2. Уменьшение размеров подкровельного пространства за счёт большого угла между скатами. Из-за этого мансардное помещение в таких домах получается маленьким.
3. Возможность проникновения влаги через мансардные окна. Этого можно избежать, если укрыть их на время непогоды плёнкой, но такой приём крайне неудобен.

Главным отрицательным фактором вальмовой кровли считается высокая сложность стропильной системы, доступная только опытным мастерам. Этим же объясняется и высокая стоимость изготовления четырёхскатных крыш.

Особенности конструкции

Опорами для стропил вальмовой крыши являются мауэрлат и коньковая балка. Кровельный скелет состоит из следующих деталей:

Опорное основание (мауэрлат). Его изготавливают из бруса 100х150 или 150х150 мм в зависимости от конструкции здания. Укрепление рамы мауэрлата в горизонтальной плоскости производится установкой четырёх укосин, придающих конструкции необходимую жёсткость.

Мауэрлат чаще всего изготавливается из мощного бруса и крепится к верхним торцам стен при помощи шпилек или нагелей

Коньковый брус крепится к стойкам и является опорой для всех основных стропил

После закрепления всех диагональных стропил временные подпорки стоек убирают

Конструкция стропильной системы включает в себя несколько важных элементов, каждый из которых выполняет строго определённую функцию

Описанное устройство стропильной системы применяется при прямоугольной форме каркаса здания. Если же дом квадратный, стропильная система строится таким же образом, но установка конькового прогона не производится, поскольку все скаты сходятся в одной точке. Такая крыша называется шатровой.

Фотогалерея: разновидности вальмовых крыш

Виды вальмовых крыш

Кровли такой конструкции разнообразны. Их форма часто определяется размерами здания и его конструктивными особенностями в виде балконов, мансард и других архитектурных элементов. Различают несколько основных видов вальмовых кровель.

Полувальмовая крыша

Полувальмовая кровля сама по себе может выполняться различными способами. Так, для голландской вальмы характерен укороченный скат с расположенным под ним вертикальным фронтоном. Чаще всего применяется, если в доме устроено мансардное помещение и нужны окна для него. При этом вальма укорачивается на две трети или половину длины. Это производится смещением стойки к торцу здания с удлинением коньковой балки.

Голландская полувальма позволяет расширить мансарду и использовать вертикальное остекление

Несколько иначе формируется кровля датской вальмы. В этом случае сверху выполняется укороченный фронтон, а затем устраивается скат кровли трапецевидной формы.

При формировании датской полувальмы серху устраивается укороченный фронтон

Четырёхскатная вальмовая крыша

Второе название четырёхскатной вальмовой крыши — шатровая. Он состоит из четырёх одинаковых скатов, сходящихся в одной точке. Это получается, если форма здания квадратная. По сути, на такой кровле всего четыре диагональных стропила, остальная поверхность образуется нарожниками. Шатровая кровля обычно устраивается с углом наклона до 30 o и отличается повышенной устойчивостью к ветровым нагрузкам.

Шатровую кровлю можно возвести только на квадратном здании

Четырёхскатная кровля по-американски

Появление американского варианта четырёхскатной крыши связано с желанием использовать подкровельное пространство для создания мансардного помещения. Для этого можно установить на каждой стропильной паре поперечную затяжку и дополнительно укрепить ригеля на нужной высоте. Такие решения принимаются на стадии проектирования. Установка затяжек коренным образом изменяет всю механику стропильной системы. Они компенсируют распирающие усилие от стропил на мауэрлат, а следовательно, и на стены.

Затяжки и ригеля, проложенные в каждой стропильной паре, устраняют распирающие нагрузки и укрепляют кровлю

Вальмовая крыша с «кукушкой»

Такое устройство несёт в себе не только чисто декоративные функции. На самом деле «кукушка» (или «скворечник») помогает решить несколько чисто прикладных проблем:

1. Увеличение полезного пространства мансардного или чердачного помещения. За счёт «кукушки» можно устроить дополнительные кладовые, ниши или санузел.
2. Обеспечение дополнительного естественного освещения, которого в мансарде всегда недостаточно. А это основное требование санитарных норм в отношении жилых помещений.
3. Возможность устройства вертикального остекления. «Кукушка» представляет собой дополнительный фронтон с вертикальной стеной, в которую врезать окно гораздо проще и дешевле.
4. Улучшение внешнего облика строения.

Кроме расширения площади мансарды «кукушка» позволяет сделать в ней вертикальное окно

Для изготовления «кукушки» делается отдельный каркас поверх основной стропильной системы. Главная проблема, которая может возникнуть при устройстве такого элемента, это протечки в кровле. Поэтому такую работу лучше доверить опытному специалисту.

Для установки «кукушки» требуется вмешательство в основную стропильную систему кровли

Вальмовая крыша с козырьком

Установка козырька практикуется над главным входом в дом. Для этого поверх основной стропильной системы устраивается обрешётка для козырька. В отличие от создания «кукушки» основной скелет не нарушается, оставаясь монолитным. Кроме чисто утилитарных удобств, связанных с пользованием навесом, он является ещё и украшением дома.

Козырек на вальме выглядит очень красиво и защищает вход в здание от дождя и снега

Несимметричная вальмовая крыша

Создание несимметричной вальмовой крыши связано с желанием как можно более рационально использовать подкровельное пространство. Характерным признаком несимметричной кровли является наличие скатов различной величины и угла наклона. Из преимуществ такой крыши можно выделить презентабельный внешний вид и оригинальность. К недостаткам относят трудоёмкость исполнения, влекущую за собой значительное удорожание и сложность расчётов основных параметров.

Наличие несимметричных скатов вносит в конструкцию вальмовой крыши ещё большие сложности

Бесконьковая вальмовая крыша

Конёк для вальмовой крыши является основным несущим элементом, связывающим стропильную систему в единое целое. Однако в некоторых конструкциях диагональные стропила сходятся в одной точке, и конёк отсутствует как таковой. Выше уже упоминались такие кровельные системы — шатровые. Отсутствует конёк и в симметричных купольных кровлях, но таковые вальмовыми уже не назовёшь. К вальмовым можно отнести шпилевидные кровли с числом вальм от трёх до восьми. Финишным покрытием таких кровель на жилых зданиях обычно является металлический лист, исполнение — фальцевое.

Количество скатов бесконьковых крыш часто опеределяется геометрическими особенностями каркаса постройки

Монтаж вальмовой кровли

Сборка стропильной системы такой крыши — довольно сложный процесс. Тем не менее в классической интерпретации процесс доступен для исполнения своими руками. Нужно сразу оговориться, что самостоятельная сборка не является препятствием для приглашения одного или двух помощников.

Монтаж вальмовой стропильной системы производится следующим образом:

1. Укладка и крепление мауэрлата. Под ним нужно проложить гидроизоляцию из рубероида поверх стены здания. По углам мауэрлата устанавливаются четыре укосины для усиления конструкции в продольном направлении.
2. Установка и временное крепление стоек. Их нужно поставить на лежень.

Стойки монтируются на лежень и укрепляются временными подкосами до тех пор, пока не будут установлены все диагональные стропила

Положение диагональных стропил окончательно устанавливает форму всех скатов

Готовая стропильная система далее обивается обрешёткой, на которую монтируется кровельный пирог и финишное покрытие

При монтаже стропильной системы применяются различные виды дополнительных креплений. Их производят промышленным способом специально для различных узлов и соединений.

Элементы крепежа стропил позволяют обеспечить необходимую прочность и высокое качество монтажа

По окончании сборки стропильной системы формируется кровельный пирог и устанавливается финишное покрытие кровли выбранным материалом.

При выборе угла наклона вальмовой крыши обычно исходят из эстетических соображений, заботясь о внешнем виде здания. Можно сначала выбрать уклон скатов, а потом рассчитать высоту конька, а можно, наоборот, задаться положением конька и исходя из этого рассчитать угол между стропилами.

Повышенная трудоёмкость исполнения вальмой крыши многократно компенсируется её высокими прочностными характеристиками и завидным дизайном. Если внимательно разобраться с конструкцией и понять назначение каждой детали или узла, нет ничего невозможного для построения стропильной системы самостоятельно. Успехов вам!

Вальмовая крыша, её конструкция, виды, достоинства и недостатки

  3 мая 2021     вальмовая крыша, вальмовая стропилина, вальмовая нога, вальма, виды крыш, стропильная система

Вальмовая крыша

Вальмовая крыша — это вид четырёхскатной крыши с характерными особенностями стропильной системы и плоскостей кровли. Важнейшим элементом стропильной системы является вальмовая нога или вальмовая стропила, которая упирается в конёк под тупым углом в разных плоскостях, обеспечивая тем самым повышенную прочность стропильной конструкции. Две противоположные плоскости вальмовой кровли представляют собой наклонённые трапеции, а две другие, как правило, две треугольные плоскости. Именно эти две треугольные плоскости и принято называть вальмами.

Разберёмся, что же такое вальма.

Достаточно традиционным явлением в строительстве оказывается ситуация, когда незнакомое и, казалось бы, незнакомое слово относят к немецкому языку. Аналогично обстоят дела и с вальмой.

Происхождение слова «вальма» относят к немецкому языку как:

• Walm или Walben — скошенная крыша
• Walm — стог сена
• Walra — треугольный скат

Во первых, интересен факт, что разные авторы «walm» указывают с разными переводами, а во вторых, если вы попробуете перевести это слово в различных переводчиках, то очень удивидесь.

В действительности есть простое русское слово «вал», на который очень похожа вальмовая крыша, а вальмовые ноги «навалены» на конёк.

Ну а если серьёзно, то вальмовая крыша — это достаточно распространённый вид крыш в регионах с сильными ветрами и высоким количеством осадков, как в виде снега, так и дождя. Почему же так происходит?

Конструкция вальмовой крыши

Дело именно в конструкции вальмовой крыши.

Стропильная система вальмовой крыши отличается от стропильной системы простой двускатной крыши наличием вальмовых стропил. Это стропилины, которые к коньку подходят не под прямым углом, а под тупым углом.

Если в двускатной крыше стропилины, которые расположены напротив друг друга по отношению к коньку, противодействуют друг другу и создают жёсткость конструкции в поперечном сечении, то для жёсткости в продольном направлении этого нет. Для обеспечения продольной жёсткости и сопротивления ветровой нагрузке на фронтоны необходимо внутри конструкции делать дополнительные укосины, которые занимают внутреннее пространство.

Из-за наличия укосин в стропильной конструкции двускатной крыши оборудовать подкровельное пространство под жилую часть становится сложнее, а полезная площадь оказывается существенно меньше общего подкровельного пространства.

В стропильной системе вальмовой крыши роль укосин выполняют вальмовые стропилины (накосные, диагональные) или вальмовые ноги. Именно благодаря их наличию внутри подкровельного пространства нет дополнительных элементов жёсткости.

Устройство вальмовой крыши

Особенности вальмовой кровли

Следствием применения вальмовых ног или стропил является образование ещё двух скатов, которые имеют форму треугольников. Именно эти треугольники часто и называют вальмами. Два других ската оказываются не прямоугольной формы, а в виде трапеции. Таким образом появляется четырёхскатная кровля. А значит и необходимость дополнительных сопряжений плоскостей. Это приводит к необходимости более внимательного отношения к кровельному покрытию.

Само покрытие можно выбирать любое, но от его рельефности нужно определять угол наклона, чтобы не получались стыки, куда может заметать снег. Именно по этой причине предпочтительнее оказываются мелкорельефные и плоские кровельные покрытия.

Виды вальмовой крыши

Отличительными признаками вальмовой крыши являются наличие плоскости кровли в виде наклонённого треугольника — вальмы, а также применение вальмовых стропил. От сочетания этих признаков выделяют разные виды вальмовой крыши.

В классической вальмовой крыше вальмовые стропилины упираются в конёк, в результате чего образуется треугольная плоскость вальм и трапециевидные плоскости. Именно такой классический вариант исполнения и называют собственно вальмовой крышей.

В случае, если длина здания небольшая и близка к квадрату, то конёк может отсутствовать. В этом случае вальмовые ноги упираются друг в друга. Трапециевидная плоскость не формируется, все плоскости треугольные. Такой вид крыши называют шатровой.

В качестве разновидности вальмовых крыш часто называют полувальмовую крышу, но к таким относят принципиально различающиеся варианты.

Крыша имеет четыре плоскости кровли, две из которых треугольные. Но эти плоскости не опускаются до уровня обвязки или мауэрлата. Дело в том, что в такой крыше нет вальмовых ног, которые упираются в мауэрлат и конёк, выполняя несущую функцию. То есть по устройству стропильной системы это двускатная крыша. В такой крыше получающаяся вальма — это не более чем форма реализации свеса кровли, которая лучше защищает фронтон от дождевых осадков. Два основных ската не имеют трапециевидной формы.

Может быть внешне похожий вариант, но в котором действительно присутствуют вальмовые стропилины, только они упираются в мауэрлат верхней части фронтона. Такой вид крыши принято называть голландским.

Другой разновидностью полувальмовой крыши является датский вариант. В нём присутствуют вальмовые ноги, но упираются они не в конёк, а в доску, которая приколочена ниже конька к крайним перпендикулярным коньку стропилам. В результате в верхней части образуется небольшой фронтон треугольной формы, а сам вальмовый скат оказывается трапециевидной формы.

Так как в случае с классической вальмовой крышей и датской крышей для реализации мансарды нет возможности сделать традиционные окна в стене, то делаются либо мансардные окна в плоскости, либо слуховые окна, которые образуют сложную ломаную линию.

Устройство полувальмовой крыши голландского типа

Устройство полувальмовой крыши датского типа

Преимущества вальмовой крыши

Выше уже говорилось, что особенность конструкции вальмовой крыши заключается в применении вальмовых стропил, а это приводит:

• к увеличению жёсткости стропильной конструкции
• к возможности отказа от внутренних укосин и освобождению подкровельного пространства для оборудования мансарды.

Следствием изменения в стропильной конструкции является увеличение количества скатов, но при этом площади отдельных скатов уменьшаются, благодаря этому снег легче сходит с крыши.

Кроме этого появление дополнительных скатов и полное или частичное исключение фронтонов повышает защиту от осадков, фронтоны не намокают от косых дождей.

Дополнительно появляется возможность сделать свесы, которые защищают стены от дождя не только с двух сторон, но и со всех сторон, а это важно для влажных регионов или регионов, где происходит смена направления движения воздушных масс и осадков.

Исключение фронтонов приводит к повышению ветровой устойчивости крыши, так как она оказывается обтекаемой формы.

Недостатки вальмовой крыши

Если бы такой вид крыши имел только одни преимущества, то все делали бы именно его. Какие же недостатки существуют.

1. Общая площадь кровли увеличивается, а значит на кровельное покрытие необходимо потратить больше денежных средств. Этот пункт часто приводят как основной, но нужно не забывать, что появление дополнительного ската сопровождается исчезновением фронтона, который уже не придётся отделывать. Так что изменение в цене окажется незначительным.
2. Наличие скатов со всех сторон уменьшает общее подкровельное пространство, которое можно задействовать для обустройства мансарды. Это действительно так. Именно по этой причине когда планируется мансарда, то лучше делать мансардную крышу, которая максимально экономит подкровельное пространство. В тоже время в низких местах с вальмовой крышей можно поставить низкую мебель и с пользой задействовать всю площадь.
3. Исключение фронтонов приводит к отсутствию возможности установить окно, а значит и к отсутствию освещению. По этой причине возможность обустройства мансарды под вальмовой крышей необходимо продумывать заранее, чтобы установить мансардные окна.
4. Соединение элементов стропильной системы происходит не под прямым углам, а значит для изготовления такой крыши нужен больший опыт в плотнических работах. На самом деле именно это и является самым главным недостатком и ограничением в применении вальмовой крыши, так как делать её лучше специалистам. Для самостроя она не подходит.

Вальмовая крыша и её вариации очень хороший и надёжный вариант крыши, который отлично подходит для регионов с частыми осадками, большим объёмом снега зимой и сильными ветрами.

На территории России она окажется идеальной для северных и северо-западных регионов.

Что такое шатровая крыша?

Когда дело доходит до строительства дома, одним из важнейших элементов конструкции является конструкция крыши. Форма крыши и кровельный материал, который использует строитель, могут повлиять на способность вашей крыши противостоять ветру, дождю, граду и ее общую долговечность.

Форма — это больше, чем просто эстетика. У разных стилей крыши есть разные преимущества и недостатки, и некоторые из них лучше работают в разных климатических условиях, чем другие. Самая распространенная форма крыши в США — двускатная крыша.Что такое двускатная крыша? Двускатная крыша — это крыша с двумя скатами, которые сходятся на гребне вашей крыши, с вытянутыми треугольными стенами по обе стороны от скатов.

С другой стороны, вальмовая крыша будет иметь скаты со всех сторон вашего дома. Как и другие стили кровли, она может быть построена с использованием традиционной битумной черепицы, а может быть выполнена с металлической кровлей или даже с живой зеленой крышей. Что такое зеленая крыша? Зеленая крыша — это кровельная система, в которой есть растения и почва или другая среда для выращивания газона или сада на крыше.

Независимо от того, какие материалы вы используете для своей вальмовой крыши, конструкция предлагает множество преимуществ по сравнению с более распространенной двускатной крышей, особенно в местах, более подверженных суровым погодным условиям.

Почему выбирают шатровую крышу?

Поскольку вальмовая крыша имеет наклон, она легко сбрасывает воду, снег и мусор с вашей крыши. Наклон также обеспечивает лучшую вентиляцию по сравнению с плоской крышей, что может помочь сделать ваш дом более энергоэффективным. Конечно, двускатная кровля имеет то же преимущество по сравнению с плоской крышей.

Однако вальмовая крыша намного устойчивее двускатной из-за дополнительного каркаса. Вальмовая крыша может выдержать гораздо более тяжелую нагрузку, чем двускатная крыша, которая может защитить ваш дом от сильного снегопада и падающих конечностей. Вальмовые крыши, как правило, служат намного дольше, чем плоские, а в районах с сильным ветром они намного долговечнее, чем двускатные. Если вы позаботитесь о ней должным образом, вальмовая крыша в традиционном стиле из черепицы может прослужить до 50 лет, а металлическая вальмовая крыша — более чем в два раза.

У конструкции вальмовой крыши есть недостатки. Поскольку вальмовая крыша наклонена вверх по отношению к внешней стене, она предлагает значительно меньше чердака и вентиляции по сравнению с двускатной крышей, и вы не сможете построить сводчатые потолки на верхнем этаже вашего дома. Вы можете выделить дополнительное жилое пространство, добавив слуховые окна, но это также создаст дополнительные швы и впадины, которые могут собирать воду и мусор, что со временем увеличит вероятность утечек, если они не будут должным образом обслуживаться.

Из-за дополнительных материалов каркаса и опоры в настиле крыши шатровая крыша дороже и сложнее в строительстве, чем плоская или двускатная крыша. Если вы живете в районе с сильным снегопадом, шатровая крыша может быть столь же эффективной, как двускатная крыша, для сбрасывания снега, если у вас достаточно высокий уклон крыши. Что такое скат крыши? Уклон крыши — это то, насколько наклон крыши поднимается по горизонтали. Чем круче ваша крыша, тем выше уклон крыши. Кровли бывают разных уклонов, и это может определить, насколько легко подрядчикам выполнять текущее обслуживание кровли.Металлическая кровля — вариант при выборе вальмовой крыши и долговечный вариант для домовладельцев.

Стили вальмовой крыши

Вальмовые крыши бывают разных стилей, но многое зависит от формы вашего дома и внешнего вида, которого вы хотите добиться. Но независимо от стиля, все они имеют общие структурные элементы.

Обрамление бедра начинается с определения длины общего стропила. После того, как ваше обычное стропило будет распилено, вы можете определить длину и высоту коньковой доски.Каждая стена вашего дома соединяется общими стропилами с коньковой доской на пике. Набедренные стропила будут поддерживать углы стен, а домкраты прикрепляются к набедренным стропилам и спускаются к внешней стене. Эта конструкция добавляет тонну поддержки вашей крыше и снижает нагрузку на внешние стены.

Самая распространенная конструкция — это простая вальмовая крыша, которая встречается в домах с четырьмя стенами. Крыша похожа на пирамиду, и эта конструкция является самым дешевым и простым в обслуживании стилем вальмовой крыши, хотя ее можно использовать только в том случае, если ваш дом имеет правильную форму.

Половатая крыша будет иметь укороченные две стороны для создания карниза и создания отличительного стиля. Перекрестная вальмовая крыша имеет две или более отдельных вальмовых крыш, которые соединяются. Помещение с перекрестными бедрами можно использовать в домах, которые имеют несколько крыльев, а не простой прямоугольный дизайн.

Помимо дизайна, вальмовая крыша может быть спроектирована с другим уклоном. Чем выше уклон, тем больше места на чердаке и лучше вентиляция в вашем доме. Конечно, более высокий уклон также означает, что вам понадобится больше черепицы и опорных балок, что сделает вашу крышу более дорогой в ремонте или замене.Также будет намного сложнее работать на более крутом подъеме.

Крыша с уклоном 7/12 является идеальным домом для солнечных батарей. Для крыши с более низким уклоном может потребоваться, чтобы установщик использовал кронштейны для наклона солнечных панелей для идеального пребывания на солнце, но наклон вашей крыши сделает это ненужным, что может сэкономить вам деньги при переходе на чистую энергию. А поскольку они могут служить дольше, чем крыши других типов, вам, скорее всего, не потребуется заменять крышу до того, как потребуется замена солнечных батарей.

Переход двухскатной крыши на вальмовую

Сан-Диего известен прекрасной погодой круглый год, но бывают сильные ветры, которые могут повредить вашу крышу. Если у вас двускатная крыша с большим скатом, вы можете подумать о ее преобразовании в шатровую.

Это можно сделать без полного демонтажа существующей крыши, если настил крыши находится в хорошем состоянии. Перед ремонтом или заменой какой-либо части существующей крыши всегда следует проверять свою крышу.Если имеющаяся крыша выглядит нормально, таким образом можно сэкономить много денег.

Многие домовладельцы могут захотеть самостоятельно отремонтировать и заменить крышу, чтобы сэкономить деньги. Жилая кровля может быть опасной, и это сложнее, чем риск падения с крыши. Простая ошибка может привести к серьезным повреждениям конструкции и даже к полному обрушению.

Кроме того, вальмовые крыши строить намного сложнее, чем двускатные. У них гораздо более сложная система стропил, которые необходимо правильно расположить и установить для поддержки.У них намного больше швов, поэтому вероятность возникновения утечки гораздо выше, если вы сделаете ошибку.

Всегда лучше нанять подрядчика по кровельным работам, особенно если вы работаете на скатной крыше. У них есть подготовка и защитное снаряжение для работы на вашей крыше, а также опыт, позволяющий правильно выполнить работу с первого раза, и они будут знать, как обнаружить признаки структурных повреждений и утечек на вашей крыше. Если вы все же решите работать на крыше, не нанимая профессионала, просто помните, что существует реальная вероятность того, что страховка вашего домовладельца не покроет любой ущерб, который вы причините, если что-то пойдет не так.

Свяжитесь с Preman Roofing Solar для всех ваших кровельных нужд

Независимо от того, какой у вас тип крыши, для ее надлежащего функционирования необходимо регулярное обслуживание. Это означает плановый осмотр и чистку крыши и водостоков. Это убережет небольшие проблемы от протечек, повреждения водой, плесени и повреждений конструкции вашего дома. Вам также нужно будет следить за швами и любыми проблесками, чтобы убедиться, что они остаются водонепроницаемыми.

В Preman Roofing Solar мы гордимся оперативным и качественным осмотром, ремонтом и установкой кровли.Мы занимаемся проектами кровли в Сан-Диего более двух десятилетий и используем только кровельные материалы самого высокого качества с проверенными характеристиками и гарантией для их поддержки.

Мы предлагаем планы обслуживания, гибкие варианты финансирования солнечных и крышных работ, а также бесплатную смету кровельных покрытий для жилых и коммерческих помещений. Если вам нужна новая крыша или вы планируете переоборудовать ее в шатровую, позвоните нам сегодня, чтобы узнать больше, или отправьте нам электронное письмо, чтобы сообщить, чем мы можем помочь.

21 фронтон и шатровая крыша фото

Гейбл vs.Вальмовая крыша

Форму двускатной и вальмовой крыши иногда трудно отличить, поскольку они очень похожи. Однако знание того, какие функции нужно искать, упрощает. Двускатная крыша имеет две (2) стороны в форме треугольника. Вальмовые крыши имеют четыре (4) стороны , каждая из которых встречается на пике крыши и наклоняется к земле.

Тип крыши у вас определяет ветровое сопротивление вашего дома .Во Флориде, Техасе и других штатах шатровая крыша является важным элементом, влияет на на ваши цены на страхование жилья . Поскольку ветер может сорвать крышу, компании по страхованию жилья часто предоставляют существенные скидки в размере , если ваша крыша имеет ветровое сопротивление . Скидка называется «Уменьшение ветра ».

Страховщики начисляют баллы за каждую характеристику сопротивления ветра, имеющуюся у вашей крыши, и ваше общее количество баллов равняется полученной вами скидке. Существует семь (7) категорий скидок для защиты от ветра, и геометрия крыши является одной из них.Если у вас шатровая крыша , вы зарабатываете баллы скидки на геометрию крыши в счет скидки на уменьшение ветра . Двускатная крыша не соответствует требованиям для геометрии крыши, скидка на защиту от ветра.

Ваша крыша должна быть , по крайней мере, на 90%. – имеют право на страхование жилья, шатровую крышу и скидку на защиту от ветра. Это означает, что ваша крыша не может иметь двускатных или плоских секций , составляющих более 10% от общего измерения периметра.Остроконечные или плоские секции, прикрепленные только к лицевой панели, не закрывающие закрытые жилые помещения, такие как навес, не учитываются.

Независимо от того, есть ли у вас вальмовая крыша или нет, если вы установите определенные функции защиты от ветра, вы можете получить другие скидки на защиту от ветра от вашей страховки дома , в общей сложности до 68 процентов от . Кроме того, даже если у вас сейчас нет вальмовой крыши, вы можете изменить свою двускатную крышу, чтобы она стала вальмовой.

Вальмовые и двускатные крыши часто сочетаются друг с другом, образуя крыши других стилей, например мансардную, вальмовую и двускатную, коробчатую двускатную крышу и т. Д.Для целей страхования каждая секция вашей комбинированной крыши должна быть от до качества для защиты от ветра на откидной крыше со скидкой .

Комбинированные вальмовые крыши , которые соответствуют со скидкой , включают:

• Базовая вальмовая крыша
• Мансардные крыши
• Комбинированная вальмовая крыша
• Вальмовые и двускатные крыши
• Крестовина
• Шестигранная четырехскатная крыша
• Пирамидальные шатровые крыши

Давайте углубимся, чтобы помочь вам понять, как определить, какая форма крыши у вас.

Конструкция фронтона и вальмовой крыши
Основное различие между двускатной и вальмовой крышей — это уклон каждой стороны вашей крыши.

Что такое шатровая крыша?
Вальмовая крыша , или шатровая крыша , наклон по со всех четырех сторон . Внешние стороны дома находятся под карнизом крыши, не позволяя воде и снегу стекать на сайдинг. Они также препятствуют прямому попаданию ветра на ваш сайдинг.

Этот склон дает вам право на скидку при страховании жилья для защиты от ветра, потому что он создает аэродинамическую форму , где ветер отклоняется вверх или вниз . И наоборот, двускатная крыша имеет плоскую сторону, на которую ветер ударяет лоб в лоб без направленного отражения ветра.

Как выглядит вальмовая крыша?
Самая распространенная вальмовая крыша представляет собой многоугольник на с двух сторон и треугольную форму на с двух других сторон .Эти стороны образуют простой гребень на вершине .

Вальмовые крыши также могут закрывать разные крылья вашего дома, каждое с отдельной вальмовой крышей. Место, где встречаются различных шатровых крыш , — это долина . Если у вашей вальмовой крыши есть впадина, необходимо правильно ее гидроизолировать. .

Есть еще полушатровых крыш . Они закрывают все стороны, но с двух сторон на короче . Это позволяет использовать карниз.

Мы рассмотрим некоторые из этих многих возможных вариантов вальмовой крыши ниже. Как вы увидите, крыши могут иметь сложную конструкцию, но одна общая черта — это вальмовая или двускатная крыша. Если 90 процентов вашей крыши шатровая , то это вальмовая крыша. В остальном это двускатная крыша .

Вариации вальмовой крыши

Мансардная крыша (вальмовая)
Шатровая мансардная крыша покрывает всех сторон вашего дома и имеет дополнительный подъем наверху. Этот подъем предназначен исключительно для эстетической ценности . и не влияют на преимущества крыши по смягчению ветра, если она не имеет слуховых окон , как это делают многие.

Если ваша мансардная крыша имеет слуховых окон , попросите своего агента спросить у страхового андеррайтера , имеете ли вы право на скидку на уменьшение ветра . Это может быть приемлемо в зависимости от от номера из окон ; если они на меньше, чем на 90%, от конструкции крыши, ее следует отнести к вальмовой.

Пирамидальная крыша (шатровая)
Пирамидальная крыша — это самая основная вальмовая крыша. Он образует склонов со всех сторон вашего дома и встречается в одной заостренной точке посередине — точно так же, как пирамида.

Крестовина
Поперечно вальмовая крыша — это конструкция домов, в которой выступают на с одной или еще на сторон. Это «, пересекло «, потому что основная вальмовая крыша и крыло образуют прямой угол или впадину .

Шатровая крыша и скатная крыша
Вальмовые и вальмовые крыши перекрывают разные крылья , , каждое с отдельной вальмовой крышей. Место , где пересекаются с шатровыми крышами , — это долина . Эти крыши обладают таким же сопротивлением ветру , как и другие конструкции вальмовых крыш; однако в долинах скапливается дождевых и снежных осадков. Вы должны тщательно гидроизолировать эти области.

Шестигранная крыша (шатровая)
Шестиугольное бедро типично для беседок и конюшен .Он имеет шесть склонов , которые пересекаются в центре . Многие круглые дома или круглые секции домов используют шестиугольную форму крыши.

Крыша комбинированная (шатровая)
Эта комбинированная крыша похожа на мансардную, но с вальмовой крышей поверх вальмовой. Комбинированные крыши могут быть разных форм , отличных от изображенной здесь.

Как вы можете видеть из различных вариантов, описанных выше, имеет много форм для шатровых крыш. Современная архитектура обычно сочетает в себе многие из этих и других форм для создания красивых и архитектурно интересных крыш по практическим и эстетическим причинам .

Например, дом может иметь шатровую крышу с круглой 25-футовой библиотекой в ​​форме амбара с шестигранной крышей наверху и повсюду вальмой и впадиной.

Если комбинированная крыша имеет не менее 90 процентов от общей крыши как шатровая, она может иметь право на со скидкой на шатровую крышу .

Преимущества шатровой крыши
Шатровая крыша обеспечивает лучшую защиту от ветра, , из которых дает право на страхование жилья со скидкой на защиту от ветра. Лучше всего подходит для сильного ветра или сильного снега . Вальмовые крыши предлагают более точные размеры с каждой стороны вашей крыши. Это упрощает (а иногда и дешевле ) установку карнизов и водостоков.

Что такое двускатная крыша?
Двускатные крыши также называют скатными или остроконечными .У них только две стороны крыши спускаются вниз, — наружные стены дома.

Они на проще , на строят и часто на дешевле , чем на крышах других конструкций. Кроме того, двускатные крыши предлагают на чердачное пространство на больше, чем вальмовые.

Как выглядит двускатная крыша?
Крыши фронтона имеют треугольную форму . У них две равные наклонные стороны с шагом под углом . Одна сторона треугольника пересекает середину или вершину вашей крыши .

Варианты двускатной крыши
Многие дома имеют разные секции крыши, покрывающие множество частей дома или крыльев дома. Или архитекторы используют слои на крыше, чтобы добавить привлекательности бордюрам. Следовательно, появилось множество вариаций двускатной крыши.

Сравнение открытых и коробчатых двускатных крыш
Как вы можете видеть на сравнительной картинке выше, вы можете оставить треугольную секцию двускатного конца открытым , чтобы создать открытую двускатную крышу или , чтобы создать коробчатую двускатную крышу .Конец в штучной упаковке в основном предназначен для эстетики, а — не для функциональности.

Поперечно-двускатная крыша
Еще одна вариация этой формы крыши — это скрещенная двускатная крыша. Это две двускатные секции, соединяющие под прямым углом . Обычно вы видите это на Кейп-Код или домах в стиле Тюдоров .

Передняя двускатная крыша
Передняя двускатная крыша закрывает подъезд дома .У вас также может быть фальшивый фронтон , , который не является настоящей крышей, а вместо этого используется для декора . Эта конструкция представляет собой отдельную двускатную крышу, размещенную над входной дверью. На домах в колониальном стиле вы можете увидеть фронтон.

Боковые двускатные крыши
Боковой фронтон — это базовая скатная двускатная крыша , где фронтоны крыши размещены на сторонах дома , а наклонные стороны крыши находятся в передней части над входной дверью .Концы фронтона могут быть как открытыми, так и закрытыми.

Перекресток / Фронтальная крыша
Перекрестная крыша с перекрытием может иметь множество форм , например, T или L, или U или , дома более сложной формы . Отличительной особенностью является то, что шатровая часть крыши накладывается на на двускатную крышу под углом 90 градусов.

Мансардная крыша (двускатная)
Слуховое окно — это отдельная крытая область , которая выступает наружу от на крышу . Обычно содержит окно . Эта особенность добавляет больше места и света чердакам и верхним этажам. Большинство слуховых окон имеют двускатную форму, но в качестве альтернативы они могут иметь форму шатра.

М-образная крыша (двускатная)
Этот стиль крыши буквально выглядит как на букве «М». Это сдвоенных М-образных крыш, соединенных , каждая из которых имеет двускатную крышу с впадиной в центре .

Jerkinhead Roof (Gable)
Другие названия этой формы крыши включают двускатную крышу и обрезную вальмовую крышу .Оба ската пересекаются в середине , как типичная двускатная крыша, но есть небольшая шатровая секция в передней части . Он предлагает только украшения, а не для защиты от ветра .

Крыша соляного ящика (двускатная)
Склоны соляного ящика соответствуют в центре , как и все двускатные крыши, но один наклон на короче , чем другой .

Двухскатная крыша (двускатная)
Как и у мансарды, эта крыша имеет скатов с двух сторон и еще одну двускатную крышу на вершине , которая соответствует посередине .Однако , в отличие от мансарды, , скаты крыши не закрывают , переднюю и заднюю дома , только стороны . Следовательно, двускатная крыша имеет двускатную бортов.

Голландская крыша (двускатная)
Наконец, голландская двускатная крыша. Хотя это двускатная крыша, в конструкции также присутствуют элементы вальмовой крыши. Это вальмовая крыша с двускатной крышей на вершине .Эта комбинация имеет эстетическую привлекательность и создает больше места на чердаке.

Можно ли заменить двускатную крышу на шатровую?
Да . Проект предполагает рефрейминг , что на может быть дорогостоящим и трудоемким . Строительство вальмовой крыши стоит от 20 000 до 50 000 долларов , в зависимости от размера вашего дома и затрат на рабочую силу в вашем районе . Но если у вас дом меньшего размера с простой конструкцией крыши, ваша четырехскатная крыша может стоить всего 5000 долларов , в зависимости от строительного материала и затрат на рабочую силу.

Сравнение двухскатной крыши и двускатной крыши
стоит дороже на шатровых крыш. Такой более высокий ценник объясняется тем, что вальмовые крыши больше и требуют большего количества кровельного материала. Как отмечалось выше, типичный диапазон затрат составляет от $ 20 000 до $ 50 000.

Тем не менее, многие домовладельцы считают, что вложение стоит . Вальмовые крыши лучше противостоят сильным ветрам, в том числе ураганам и . Итак, если вы живете рядом с береговой линией или на Аллее Торнадо, , вам обязательно нужно выбрать шатровую крышу .Если вашу крышу легко перестроить и построить, вы можете заплатить меньше.

В противном случае может быть проще установить улучшенные распорки на двускатную крышу в менее ветреных местах.

Так как двускатные крыши не обладают таким же эффектом защиты от ветра, как шатровые крыши, они с большей вероятностью разорвутся на части . Ураганы могут даже сорвать крышу с ваших внешних стен . Итак, если вы решили сохранить двускатную крышу, проверяйте распорки и осматривайте свою крышу после каждого шторма.

Сравнение четырехскатной крыши и двускатной крыши Страхование
Как уже упоминалось, страховщики любят шатровые крыши . Это единственная форма крыши, на которую страховых компаний предлагают скидки . Эти скидки значительны, до 68%, , если они также включают другие функции защиты от ветра. Чтобы претендовать на скидку, необходимо, чтобы он был проверен подрядчиком по кровельным работам или любым лицом, имеющим лицензию на проведение инспекции по снижению ветровой нагрузки .

Вы получите сертификат защиты от ветра для вашей документации и вашей страховой компании, если вы сдадите экзамен; это необходимо, чтобы иметь право на получение скидки на ветровую страховку для домовладельцев.

Однако, не каждая вальмовая крыша имеет право на 68% скидку . Ваша крыша должна иметь различные другие функции защиты от ветра, чтобы получить полную скидку в 68%, а ее конструкция должна соответствовать требованиям строительных норм крыши . Однако часть от 68% вы получите только за шатровую крышу.

Когда вы покупаете страховку , ваш страховщик должен предоставить Единую форму подтверждения смягчения последствий для заполнения. Он спрашивает обо всех возможных функциях сопротивления ветру, которые мог установить ваш подрядчик.После заполнения форма покажет вашему страховщику, какие скидки применяются к вашей крыше. Инспектор кровли должен заполнить и подписать эту форму за вас.

Вы можете узнать больше об этом в нашей подробной статье Как заполнить форму проверки по снижению воздействия ветра .

Сколько ваша вальмовая крыша сэкономит вам на страховании жилья?
Правильная крыша может сэкономить деньги на страховых взносах . Теперь, когда вы знаете, что у вас есть шатровая крыша, знаете ли вы, дает ли ваш страховщик скидку на шатровую крышу? Вы знаете, получите ли вы скидку на защиту от ветра?

Специальные скидки для защиты от ветра также применяются для двускатных крыш, e.g., если у вас есть противоградная черепица и штормостойкая черепица , это дает вам право на скидку.

Имеет смысл проверить ставки других страховщиков по сравнению с у вашего текущего перевозчика , чтобы узнать, получаете ли вы максимальные скидки! Или, по крайней мере, узнайте, дает ли ваша текущая компания вам те скидки.

Независимо от того, имеете ли вы право на четырехскатную крышу, важны скидки на защиту от ветра и атмосферостойкую крышу.Но так начинается с приличной премии. Страховые компании домовладельцев знают, что у вас есть выбор на этом конкурентном рынке, поэтому вам следует сравнить страховые тарифы и покрытие , чтобы получить лучший полис.

Нажмите и начните свое бесплатное онлайн-страхование жилья ниже. Один из лицензированных страховых агентов домовладельцев поможет вам получить самые лучшие скидки на крышу. Они помогут вам определить тип вашей крыши и какие скидки действуют для вас.

Надеюсь, что это поможет!

Проверьте скидки на страхование крыши сегодня

К вашим услугам,
Молодой Альфред

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

Введение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Анализ повреждений

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

Торнадо в Мур, штат Оклахома, было определено как событие EF5 с повреждениями в диапазоне от EF0 до EF5, наблюдаемых на пути торнадо.В результате этого события погибли 24 человека, а экономический ущерб оценивается в 3 миллиарда долларов (Graettinger et al., 2014). Ветры EF0 – EF2 обычно составляют около 85% площади повреждения сильного торнадо EF4 или EF5, и поэтому можно определить множество стадий развития повреждений. Обследование, проведенное после этого события, дало информацию для последующих исследований, включая определение новых методов для улучшенных обследований повреждений, анализа хрупкости компонентов дома и разработки улучшенных лабораторных моделей торнадо (Graettinger et al., 2014). Это также привело к изменениям в строительном кодексе Мура, штат Оклахома, таким образом, что к домам с деревянным каркасом были предъявлены новые предписывающие требования для смягчения ущерба до DOD-6 (Ramseyer et al., 2014).

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

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

На рис. 3А показаны соседние дома с шатровыми крышами, которые демонстрируют аналогичные повреждения передней поверхности крыши. RTWC, кажется, целы по оставшемуся периметру крыши, и очевидно, что несколько элементов каркаса крыши вышли из строя или были удалены, в дополнение к обшивке, покрывающей эту часть. На правой стороне фотографии оставшаяся часть крыши провисает, что дополнительно указывает на то, что нижележащая рама вышла из строя. Дома, показанные на рисунке 3A, были расположены вдоль Кайл Драйв на западной окраине Мура, штат Оклахома.Несколько домов на этом коротком участке имели аналогичные дефекты каркаса вальмовой крыши и были построены примерно в 2006 году (Graettinger et al., 2014). 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 оболочка были удалены. Как и на рисунке 3A, очевидно, что эта крыша не страдала исключительно от потери обшивки, хотя следует отметить меньшую площадь потери обшивки в правой части фотографии. Отсутствие видимых внутренних элементов в полости, особенно тех, которые поддерживают неповрежденную противоположную поверхность крыши, убедительно свидетельствует о том, что эта крыша была построена как конструкция из стержневого каркаса, в отличие от той, которая содержала сборные фермы.По имеющимся данным, многие из неудачных вальмовых крыш использовали каркас из палок.

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

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

Статистический анализ возникновения отказов

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

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

Анализируются две области исследования, обведенные белым 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 требованиям DOD-7. Районы исследования были выбраны на основе характеристик домов.Исторические снимки из Google Earth используются для определения первоначальной формы изученных крыш. В районе 1 в левой части рисунка 4 обнаружены дома, которые казались более новыми, в большинстве своем с крутыми шатровыми крышами и большими строениями. Дома в Районе 2 в основном выглядят более старыми каменными домами с неглубокими крышами с деревянным каркасом.

Результаты статистического анализа показаны в Таблице 2. Как показано, в Районе 1 56% домов с соответствующим повреждением вышли из строя из-за частичного разрушения каркаса, в то время как 35% показали признаки отказа RTWC.На Рисунке 5 показан пример крутых вальмовых крыш, видимых повсюду в этом районе, с аэрофотоснимком, показывающим, как повреждение повлияло на площадь поверхности крыши. Во многих случаях были удалены самые большие поверхности крыши, в то время как части конструкции, закрывающие меньшие пространства, остались на месте. Многие из этих построек, по всей видимости, были рамно-рамочной конструкции.

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

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

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

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

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

Аналитический метод

Подход и предположения

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

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

Анализ спроса и мощности секций стропильных и каркасных крыш

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

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

Конструкции вальмовых крыш, используемые в анализе

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

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

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

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

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

Рисунок 8 . Вид сверху спроектированной рамной вальмовой крыши.

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

Численное моделирование шатровых крыш с деревянным каркасом

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

Установлено, что максимальный спрос на каркас фермы постоянно достигается за счет комбинации двух аналогов модели. Одна из моделей использует все шарнирные соединения, а другая — все жесткие соединения. Геометрический аналог моделируется таким образом, что элементы пояса фермы воздействуют на их нижние грани, а элементы перемычки моделируются вдоль их центроидов.Для корпуса фермы результаты усилий стержня и шарниров извлекаются из обеих моделей и обрабатываются для получения максимальных значений нагрузки на элементы фермы. Максимальный спрос на стропильную 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 требует корректировки, чтобы можно было провести прямое сравнение с DOD-6 для жилых построек.Однако на основании этого результата из литературы можно сделать некоторые наблюдения. Моррисон и Копп (2011) протестировали соединения ногтя на пальце ноги при реалистичной ветровой нагрузке и аналогичным образом связали результаты прочности с основной системой сопротивления ветровой нагрузке, а также с расчетными скоростями ветра компонентов и обшивки, используемыми в ACSE 7-05. Скорость ветра 71,5 миль в час согласуется с оценками, приведенными в Таблице 5 Моррисона и Коппа, которые не учитывают распределение нагрузки между соседними соединениями. При рассмотрении распределения нагрузки расчетные скорости ветра по Моррисону и Коппу (2011) увеличиваются.

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

Расчет мощности

Минимальные мощности каждого элемента в моделях рассчитываются для сравнения с максимальной потребностью в анализе D / C. Фермы в Henderson et al.(Henderson et al., 2013) вальмовая крыша использовала пиломатериалы SPF № 2, соединенные между собой анкерными плитами MiTek MII-20. Паспорта прочности плит, подготовленные производителем в соответствии с канадскими требованиями к испытаниям анкерных плит (Институт исследований в строительстве, 2009 г.), были получены и используются при расчетах грузоподъемности. По сравнению с оценкой потенциала участников, которая проводится на основе табличных значений в Канадском справочнике по дизайну древесины (Canadian Wood Council / Canadian Standards Association, 2010), совместные мощности требуют значительных усилий для точной оценки.В данном исследовании для расчетов пропускной способности соединений используются проектные спецификации Канадского института решетчатых пластин (2014 г.) для ферм MPC, в дополнение к уравнению, предложенному в Lewis et al. (2006) 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 г .; Канадский институт опорных пластин, 2014 г.). В случае стержневой рамы возможности соединения двух опор с помощью гвоздей оцениваются на основе расчетных значений без учета факторов и уравнений из Справочника по дизайну древесины Канады (Канадский совет по древесине / Канадская ассоциация стандартов, 2010).В зависимости от направления нагрузки, необходимые расчеты опорной способности включают в себя сопротивление выдергиванию гвоздя и поперечное сопротивление.

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

Результаты спроса и мощности

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

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

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

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

Предварительные результаты, полученные при анализе фермы вальмовой крыши, показывают, что RTWC с опорой на пальцах имеет самую низкую относительную прочность с разницей в 40% при соотношении D / C, равном 0.981 по сравнению со следующим по величине отношением 0,695 в элементе верхнего пояса в сочленении 3. Возможные изменения в пути нагрузки, возможностях элементов, геометрии и допусках фермы могут привести к сдвигам в любом из соотношений D / C; однако, поскольку анализ основан на взятии значений экстремального спроса для элементов каркаса, маловероятно, что отклонения в двух самых низких соотношениях D / C приведут к изменениям в текущих результатах. Ожидается, что RTWC с зазубринами 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 самых простых ремней для защиты от ураганов может привести к повреждению компонентов каркаса фермы.

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

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

Ограничения

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

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

Дополнительное обсуждение наблюдаемых отказов рулевой рамы

Неисправности каркаса крыши, представленные в этой статье, описывают несколько различных случаев и факторов, которые могут привести к уязвимостям каркаса. Результаты анализа D / C подтверждают, что возможна потеря элементов или поверхностей вальмовой крыши с рамной рамой; тем не менее, прогрессирование разрушения больших 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 наружного каркаса крыши или на потенциальное влияние каскадных отказов, вызванных разделением нагрузки в конструкциях с рамой на стержнях.

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

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

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

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

Заключение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Авторские взносы

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

Заявление о конфликте интересов

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

Благодарности

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

Список литературы

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

-Y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Моррисон, М. Дж., И Копп, Г. А. (2011). Выполнение соединений «палец-гвоздь» при реалистичной ветровой нагрузке. Eng. Struct. 33, 69–76. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2010.09.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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