© 2021 stylekrov.ru

названия частей, конструктивное строение кровли, из каких элементов состоит

Содержание:

Одним из этапов проектирования дома является определение конструкции крыши и вида кровельного покрытия. Большое значение при этом имеет дизайн строения, его назначение и конструктивные особенности. Однако наличие того или иного элемента кровли, материал для его изготовления и вид крыши зависит от множества других факторов. В частности, речь идет о климатических условиях, географическом положении и степени капитальности. К примеру, крыша бани или хозяйственной постройки имеет конструкцию, отличную от крыши дома. Для частного застройщика очень важно знать, из каких элементов состоит крыша, какие виды кровли подойдут именно в его случае.

В целом крыша состоит из следующих частей:

• Стропильный каркас.
• Обрешетка.
• Защитная часть или кровля.
• Дополнительные горизонтально расположенные части: конек, ендова или разжелобок.
• Наклонные поверхности: скаты и ребра.
• Водосточные желоба по нижнему краю скатов для отвода талых и дождевых вод.

Конструктивные особенности крыши

Перед началом строительства крыши необходимо тщательно изучить строение крыши и непосредственно кровли. Ни одно цивилизованное строение невозможно представить без верхнего перекрытия, которое может быть двух видов:

• Потолочное или чердачное перекрытие защищает строение от потерь тепла.
• Крыша защищает весь дом от различных природных явлений, таких как ветер, солнце и осадки.

Названия элементов и частей кровли

Все конструктивные элементы крыши предназначены для выполнения своей функции:

• Скат – главный элемент, представляющий собой наклонную плоскость, по которой осадки беспрепятственно отводятся с кровли. В какой-то степени скат гарантирует водонепроницаемость крыши.
• Ребра – выступающие углы в местах пересечения скатов.
• Ендова – внутренний угол, также образующийся при пересечении скатов.
• Спуск – нижняя часть ската.
• Капельник – низ спуска, предназначенный для защиты карниза и стены от воды.
• Карнизный свес – часть ската, расположенная горизонтально за плоскостью наружной стены.
• Фронтальный свес – часть ската, выступающая за фронтон.
• Желоб – элемент крыши, в котором собирается талая и дождевая вода. Располагается вдоль горизонтальной нижней кромки ската.

Собранная вода отводится по водосточной трубе, которая может располагаться у внешних стен здания (наружный водосток) или внутри стен (внутренний водосток). Второй вариант чаще всего используют при обустройстве плоской кровли.

Строения небольшой высоты и незначительной площади можно строить без водосточной системы, в этом случае вода со скатов стекает непосредственно на землю.

Используемое кровельное покрытие может укладываться вдоль ската или поперек него. Соединение листов может выполняться внахлест или в замок.

Большое значение имеет угол наклона скатов, который может выражаться в градусах или процентах. Уклон не позволяет осадкам собираться на крыше в большом количестве, особенно это относится к снежной массе. Это препятствует преждевременной деформации кровельного покрытия и продлевает срок его службы. По этому показателю определяют вид кровельного материала, соответствующие элементы крыши дома и способ водоотведения.

Геометрия строения крыши

Форма крыши может иметь различную геометрию, которая в большинстве случаев определяется видом строения:

• Крыша с одним скатом возводится над простыми строениями, например, баней, туалетом или беседкой, или постройками, примыкающими одной стороной к основному зданию. Такой вид кровли не требует большого количества материалов, но характеризуется долгим сроком эксплуатации.
• Двухскатная или щипцовая крыша состоит из двух скатов, имеющих определенный уклон. Треугольник, образуемый скатами, называют щипцом или фронтоном. Такая крыша пользуется огромной популярностью, возводится над многоэтажными домами и коттеджами.
• Крыша с четырьмя скатами может быть вальмовой или шатровой, используется при строительстве дачных домов.
• Крыша в виде купола является одним из самых старых видов, чаще всего такой вариант встречается над гостиницами или павильонами.
• Мансардная крыша является разновидностью двускатной конструкции.
• Сводчатые крыши используются в качестве перекрытий над промышленными или общественными зданиями прямоугольной формы.
• Коническая крыша лучше всего смотрится над зданиями круглой формы.
• Крыша в форме пирамиды возводится над квадратными или многоугольными строениями.

Кроме этого крыши могут быть чердачными и бесчердачными. В первом случае чердак может быть холодным или утепленными. Крыша без чердака служит перекрытием верхнего этажа здания, при этом допускается полная или частичная вентиляция, а также ее отсутствие.

Климатические условия местности во многом определяют угол наклона скатов конструктивные особенности крыши. В районах с преобладанием температуры воздуха выше ноля градусов крыша над домом может иметь небольшой уклон. В регионах, характеризующихся сильной ветреностью, лучше строить дома с пологими крышами. Там, где большую часть года холодно, а осадков выпадает большое количество, скат должен быть крутым, а свес маленьким. В этом случае осадки будут беспрепятственно скатываться с крыши.

Стропильная система

Основанием крыши любого типа служит стропильная система, для изготовления которой в большинстве случаев используют доски или деревянные бруски. На эту конструкцию ложится вес кровли, поэтому для работы лучше выбирать высококачественную древесину, на которой нет большого количества сучков, трещин и гнили. Чаще всего стропильный каркас возводится из древесины хвойных пород. Предварительно пиломатериал тщательно просушивают. Иногда для работы используют бревна, но на высоте с таким материалом работать неудобно из-за его тяжести.

Опорой для стропилин служит мауэрлат, для его изготовления необходимо брать брус сечением 10*10 см или бревно, стесав перед укладкой его нижнюю часть. В домах из бруса или бревен в качестве этого элемента используется верхний венец коробки дома. Мауэрлат предназначен для распределения нагрузки на несущие стены дома.

Рассчитывать сечение стропильных ног нужно очень внимательно с учетом нескольких критериев:

• Нагрузка от кровли и снежной массы.
• Расстояние между стропилинами.
• Параметры пролета.
• Угол наклона скатов.

Выделяют два вида стропильной системы: висячая и наслонная. В первом случае стропильные ноги опираются на наружные стены здания, второй вид подразумевает установку дополнительных опор на внутренних несущих стенах, перегородках или колоннах.

Обрешетка крыши

Назначение обрешетки – основание для кровельного материала, которое не позволяет ему прогибаться и деформироваться. Для некоторых покрытий делают сплошную обрешетку, но в большинстве случаев между элементами оставляют определенное расстояние в зависимости от кровельного материала.

Изготовление обрешетки необходимо выполнять по следующим правилам:

• Все элементы должны быть надежно зафиксированы на стропильном каркасе.
• Соединение элементов над стропилинами располагают в шахматном порядке.
• Сплошное основание лучше всего применять под рулонные кровельные материалы или плоские асбестоцементные плитки.
• На разреженную обрешетку укладывают асбестоцементные листы, черепицу и тонколистовую сталь.
• Шаг между элементами обрешетки, независимо от материала, должен иметь одинаковое значение по всей крыше.

Назначение и необходимость элементов конструкции

Независимо от степени сложности крыши, каждый элемент предназначен для выполнения своей функции. Строение кровли, форма и конструкция крыши определяется на одном из этапов проектирования дома или при составлении плана ремонтных работ.

Надежность и долговечность крыши зависит от правильной установки всех составляющих, включая основные части, кровельный материал, места примыкания к дополнительным элементам крыши. Покрытие для кровли станет хорошей защитой стропильной системы и всего строения только при условии приобретения кровли и дополнительной фурнитуры от одного производителя. В этом случае монтажные работы будут выполнены без лишних сложностей.

Составлять проект любого строения, особенно жилых домов, должен грамотный специалист. Этим могут заниматься только частные архитекторы или проектировщики, имеющие специальное разрешение. В готовом проекте содержится план дома, крыши с указанием всех узлов и деталей конструкции. Непосредственно строительством также должны заниматься профессиональные мастера, так как они знают названия частей крыши, их назначение и правильное расположение, выполнят работу на высшем уровне и в короткие сроки, а также предоставят гарантию.

| Домостроение

Крыши — одна из быстро меняющихся областей жилищного строительства. В викторианские и эдвардианские времена на самом деле был только один способ построить крышу, и он до сих пор широко используется. Но с тех пор мы стали свидетелями появления многих других вариантов.

У всех есть свои защитники, и у всех есть свои плюсы и минусы.

Традиционная или обрезная крыша

Традиционный вариант имеет крутой наклон, редко менее 35 °.Это отражает требования к защите от атмосферных воздействий, предъявляемые к более старым кровельным материалам, таким как соломенная черепица и колышковая черепица.

• Готовая конструкция легко адаптируется. Мало того, что объем достаточно велик, чтобы превратить его в жилое пространство, но и структура, как правило, может быть легко изменена

Минусы:

• Строительство крыши — один из наиболее сложных аспектов плотницких работ на стройплощадке и высококвалифицированная работа. так как бревна распиливаются на месте и возводятся по одной, это относительно медленно и относительно дорого. падение, чтобы остановить скопление дождевой воды.

  Но только в 1950-х годах дешевые и надежные материалы для покрытия этих конструкций стали широко доступны, и это положило начало буму расширения плоских крыш по всей стране.

  В этом проекте Strom Architects плоская крыша подчеркивает простые минималистские линии одноэтажного дома (Изображение предоставлено Мартином Гарднером)

  Плюсы:

  • Модернистское жилье с плоской крышей переживает возрождение. и зеленые плоские крыши с использованием очитка, травы и мха также популярны.

    Стропильная кровля появилась в Великобритании в 1960-х годах и быстро завоевала новую сцену жилищного строительства.Ферменные крыши доступны в вариантах с фермами fink и открытыми или чердачными фермами (подробно описаны ниже).

    В конструкции крыши этого дома использовались сборные фермы от Turner Timber с слуховыми окнами, учтенными в конструкции фасада (Изображение предоставлено Turner Timber)
    • Недорого
    • Легкий
    • Использует относительно небольшие деревянные секции
    • дюймов в большинстве случаев крышу можно возвести за день.
    • Лучше всего подходит для простых конструкций крыши

    Минусы:

    • Непрактично, если вы хотите использовать пространство на крыше для чего-то большего, чем легкие хранилища
    • Не подходит для сложных конструкция крыши — чем больше стыков, шатров, впадин и слуховых окон вы добавляете к крыше, тем сложнее столярные изделия и тем менее выгодной становится крыша с ферменной крышей. конструкции ферменной крыши

    Минусы:

    • Фермы мансарды изготавливаются из многослойной брус более каркасный, чем фермы fink, и поэтому их покупка намного дороже (с точки зрения затрат, не так много выбора между фермой чердака и традиционной обрезной крышей)
    • Ферма чердака становится самостоятельной, когда форма крыши сложна, или, возможно, когда доступ к объекту затруднен

    Структурно изолированные панели

    Панельная кровля, такая как СИП (структурные изолированные панели), состоит из больших предварительно изолированных листов, уложенных поперек балок крыши.Балки обычно размещаются вдоль конька, у карниза и на полпути между двумя, где они известны как прогоны. Как только прогоны будут на месте, панели можно будет вытянуть за считанные минуты.

    SIP-панели (эти панели от SIPCO) необходимо установить на место. Крыши из SIP, как правило, лучше всего подходят для конструкций простой формы (Изображение предоставлено SIPCO)

    Плюсы:

    • Лучше всего подходят для конструкций простой формы
    • Быстрый монтаж
    • Он поставляется предварительно изолированным, что значительно экономит дополнительные работы и затраты на монтаж
    • Система создает открытое кровельное пространство, которое в наши дни становится все более востребованным. форма становится особенно сложной.Если у вас есть конструкция с шатрами, впадинами и слуховыми окнами, вам, вероятно, будет лучше использовать один из других методов кровли. Обычно они покрыты металлом, таким как цинк или медь, или зеленой крышей, состоящей из дерна, засаженного очитками.

      В структурном отношении это, как правило, варианты плоской кровли с использованием изогнутых деревянных балок из клееного бруса под фанерным покрытием.

      Эти домовладельцы добавили новую непрерывную бочкообразную крышу с медной отделкой, предназначенную для смягчения резких линий, которые могут быть в модернистских домах. (Изображение предоставлено: c / o Porteous Architecture / Press & Journal)

      Плюсы:

      Минусы:

      • Реально только вариант, где общая форма крыши проста.

      Зеленые крыши

      . Огромный интерес вызывает создание зеленых или дерновых крыш, которые, пожалуй, являются наиболее очевидным признаком экологичного дома.На самом деле, в этом нет ничего нового, и они использовались в некоторых частях Скандинавии и Шотландии на протяжении сотен лет, но сегодняшняя зеленая крыша — совсем другое дело.

      Плюсы:

      • Поглощает CO2
      • Поглощает часть дождевой воды
      • Обеспечивает определенную степень теплоизоляции

      Минусы:

      • Строить нужно слоями, уделяя особое внимание деталям гидроизоляции
      • Необходимо тщательно продумать режим посадки.

      Изоляция и теплые крыши

      Требования к уровням изоляции оказали огромное влияние на то, как мы строим помещения на крыше.Если оставить чердак пустым, можно просто накатить утеплитель над потолком.

      Но если вы хотите использовать чердак в качестве жилого помещения, вам необходимо утеплить прямо под скатной крышей. Однако необходимая изоляция глубже, чем стропила или фермы. На нижнюю часть можно добавить дополнительную изоляцию, но это уменьшит высоту над головой.

      Есть два распространенных решения:

      • построить «теплую крышу», где изоляция размещается над стропилами.
      • отказаться от стропил и использовать изолированные панели, уложенные поперек ряда балок.Лучше всего это работает на крышах простой формы.

      Выбор конструкции

      Во-первых, решите, как вы хотите использовать пространство. Если вы не собираетесь использовать его в качестве жилого помещения ни сейчас, ни в будущем, вам, вероятно, лучше всего будет использовать простую стропильную систему fink.

      Однако, если вы хотите «жить на чердаке», вам придется выбрать один из других способов. Между ними может не быть такой большой разницы в стоимости, и может быть выгодно использовать то, что больше всего подходит вашему проектировщику и / или строителю.

      Если вам нужна соборная или сводчатая крыша, вам придется поработать с дизайнером. Маловероятно, что это будет работать с какими-либо фермами, но может быть выполнено с использованием традиционных стропил, уложенных на балки, или иногда с панельными элементами кровли.

      Топ-3 типа конструкций крыши

      
      

      Буквальное определение очень скучно, я предпочитаю называть их шляпой дома. Но это было бы не очень профессионально. Ферма — это конструкция, состоящая из одного или нескольких треугольных элементов.Каждый треугольник состоит из прямых и обычно тонких деревянных элементов, соединенных на концах соединениями. На стыки действуют внешние нагрузки и реакция конструкции на эти нагрузки, в результате чего возникают силы растяжения или сжатия . Смотри, я же сказал тебе, скучно.
      
      Когда вы покупаете план на дом, есть еще кое-что, с чем нужно иметь дело. Одна из них — фермы крыши. Проблема в том, что ни один дизайнер дома не может создать набор планов, которые бы соответствовали всем местным, окружным и государственным нормам.Разница между правилами для крыши во Флориде и в Колорадо огромна. Таким образом, большинство дизайнеров, включая Sater Design Collection, будут включать «план крыши» в свои планы. В большинстве случаев такой планировки крыши недостаточно, чтобы соответствовать местным нормам.
      
      
      Традиционное обрамление палками — это когда плотники доставляют к месту работы бруски (2 × 6, 2 × 8, 2 × 10 и 2 × 12). Они вручную разрезают и вставляют этот пиломатериал в систему крыши или пола. Обрамление палочек может быть дешевле, если у вас есть время и необходимая квалифицированная рабочая сила.Если ваш дом расположен в удаленном или труднодоступном месте, то единственным выходом может быть каркас из палок.

      
      Деревянный каркас — это когда мастера собирают вместе деревянные, столярные изделия и распорки, чтобы сформировать самонесущий каркас. Этот тип крыши действительно создает красивые открытые деревянные каркасные конструкции. Но красота имеет свою цену. Это требует квалифицированного труда, а крыши создают трудности при прокладке воздуховодов, электропроводки и водопровода.На их строительство также уходит много времени, и их сложно должным образом изолировать.
      

      
      
      Деревянные фермы спроектированы и доставлены на строительную площадку с планом размещения фермы. Деревянные фермы дешевле, быстрее устанавливаются, требуют обычных инструментов и не требуют квалифицированного труда. Возможна практически любая кровля и герметизация. Они представляют собой спроектированный продукт, полностью собранный и доставленный на строительную площадку, что означает отсутствие отходов на стройплощадке. Они действительно требуют предварительного планирования.Вам понадобится набор планов конструкции.
      
      Обычно в наших планах используется конструкция крыши с деревянными фермами из-за их многочисленных преимуществ. Фермы обеспечивают практически неограниченную архитектурную универсальность, обеспечивая простые решения для сложных проектов и необычных условий, не ограничивая свободу проектирования зданий. Используя фермы, вы получаете полную гибкость в интерьере помещения. Фермы — это спроектированный и проверенный продукт. Существуют признанные на национальном уровне стандарты проектирования ферм и производства деревянных ферм, соединенных металлическими пластинами.Эти стандарты были приняты в основных строительных нормах и правилах. Поскольку это такой специализированный компонент и такая важная часть вашего дома, лучше всего, чтобы опытные профессионалы спроектировали и построили фермы для вашего дома.
      
      Вот почему вам необходимо обратиться в компанию, занимающуюся фермами, чтобы спроектировать и построить фермы крыши для вашего нового дома Sater. Обычно ваш строитель работает с надежной местной компанией, занимающейся фермами, и они возьмут ваш домашний план, спроектируют и построят фермы для вас.Это необходимая и очень важная часть процесса строительства дома.

      Сообщение «Топ-3 типа кровельных конструкций» впервые появилось на сайте Sater Design Collection.

      Кровельные конструкции | Специальные продукты сборки

      Вантовые кровельные конструкции

      В последние годы увеличилось проектирование и строительство конструкций с кабельно-подвесной кровлей. В отличие от других методов, конструкции кабельной крыши позволяют экономичное строительство без колонн на больших пролетах.Кабельные крыши также уменьшают нагрузки на надстройку, опорные элементы и фундамент, что позволяет использовать меньшее количество и более легкие материалы. Кабельные крыши бросают вызов архитекторам и инженерам-строителям, которые ищут новые способы использования интересных технологий и материалов.

      Общее описание конструкции кабельной крыши — это любая конструкция крыши, в которой стальные тросы используются в качестве несущих элементов конструкции. Большинство крыш можно разделить на две категории: (1) подвесные на тросах; или (2) с кабелем.

      Крыша, подвешенная на тросах, использует тросы, которые непосредственно несут нагрузку на крышу. Есть два варианта этого принципа: (1) случаи, когда настил крыши переносится непосредственно на тросе; и (2) случаи, когда дополнительные нагрузки, такие как потолочные рамы, подвешиваются непосредственно от кабеля и под ним.

      В системе с кабельной опорой нагрузки на крышу обычно воспринимаются жесткими конструктивными элементами. В этом случае кабели служат дополнительной опорой.

      Архитектурные формы подвесных крыш многочисленны.При надлежащем рассмотрении на стадии концептуального проектирования структурные подвесные системы предлагают множество архитектурных форм не только для крыш, но и для всего здания. Ниже приведены наиболее распространенные типы подвесных крыш.

      Натяжная тканевая крыша

      К решетчатым крышам обратной кривизны относятся натяжные тканевые крыши. В этом случае кровельная ткань может быть прикреплена к кровельным тросам перед натяжением. По мере натяжения тросов ткань также принимает натяжение.В результате крыша из натянутой ткани получается очень легкой и жесткой и обычно может быть довольно привлекательной.

      Одним из специфических типов натяжной тканевой крыши является купол «Тенсегрити». Крыши этого типа были построены на площади более 700 футов без колонн. Тросы используются как концентрические натяжные обручи, связанные между собой верхним и нижним поясом и диагональными тросами. Вертикальные стойки в сжатии удерживают кабельную систему в напряжении, в результате чего образуется серия кабельных ферм. Связанные вместе, эти тросы образуют натянутую конструкцию крыши, на которую натягивается кровельная ткань.В результате получается очень легкая крыша, пропускающая естественный свет и обеспечивающая максимальный беспрепятственный обзор внутри конструкции.

      Крыши на пневмоподвеске

      Крыши с воздушной опорой, покрывающие как большие, так и малые пролеты, напоминают воздушные шары как по внешнему виду, так и по функциям. Ткань и кабель могут служить как стенами, так и кровлей небольших временных построек. При соединении со стеновой конструкцией, как на спортивном стадионе, крыши с воздушной опорой создают легкую, длиннопролетную систему крыши, которая обеспечивает естественное освещение и большие беспрепятственные расстояния обзора внутри здания.Когда крыша надувается, кабельная сеть удерживает ткань от чрезмерного растяжения, а также обеспечивает структурную поддержку для систем освещения, звука и отопления, вентиляции и кондиционирования, служебных проходов и визуальных эффектов, таких как табло и видеомониторы. В случае деформации на стадионе тросы, хотя и находятся в расслабленном положении (цепная связь), по-прежнему поддерживают все предметы, а также ткань.

      Типы кровельных конструкций, которые мы можем применить — Hornval

      Крыша — очень важный элемент конструкции любого здания.Он не только декоративен, но и защищает жителей и пользователей от различных погодных условий. Представляем кровельные конструкции и их краткие характеристики.

      Стропильные конструкции кровли

      Самая простая, но в то же время наименее устойчивая конструкция крыши — это стропильный каркас. Основные типы такой кровельной конструкции:

      • ферма стропильная балка,
      • ферма со стропилами, опирающимися на стены.

      В случае стропильной фермы конструкция крыши опирается на пару стропил с балкой деревянного перекрытия.Они образуют трехэлементную ферму, которая опирается на внешние стены здания. С другой стороны, балки, из которых состоит деревянный потолок, опираются непосредственно на стену или на стену. В противном случае ферма со стропилами, опирающимися на стены, имеет стропила, которые соединяются в коньке и опираются на стены. Стены же прикреплены к венку. Ферма в такой конструкции состоит из двух элементов, а перекрытие служит третьей стороной треугольника.

      Козырно-балочные конструкции

      Наиболее часто используемая конструкция крыши сегодня — это балка воротника.Его большим преимуществом является то, что он относительно прост в изготовлении и дешевле по сравнению с другими типами кровельных конструкций. Его конструкция чем-то похожа на стропильную крышу, но добавлен горизонтальный конструктивный элемент, значительно стабилизирующий всю крышу — воротниковая балка. Хомутовая балка обычно размещается посередине стропил или выше, ее важнейшая задача — соединить и укрепить оба стропила. Встречаются следующие виды воротниковых крыш:

      • пучок воротник классический,
      • Стропильно-воротниковая балочная ферма.

      Классическая воротниковая балочная конструкция чаще всего применяется на чердаках инженерных коммуникаций. В случае таких крыш длина воротника не превышает 3,5 м. Если крыша должна иметь небольшой угол наклона, дополнительно используйте кирпичные изогнутые стены, которые обеспечивают соответствующую внутреннюю высоту. Ферма прогона-воротника бруса дополнительно оснащается прогоном. Он состоит из одной или двух стенок табурета. Эти стены состоят из ряда столбов, которые ставятся на фундамент и соединяются друг с другом сверху промежуточным прогоном.Такая конструкция применима к крышам с большими пролетами.

      Стропильно-опорные конструкции кровельные

      Еще один вид кровельных конструкций — стропильные фермы. У них очень широкое и универсальное применение. Их можно использовать для строительства как плоских, так и крутых крыш, где угол наклона может составлять от 6 ° до 70 °, их можно использовать для односкатных и двускатных крыш, крыш с мансардой и без нее, а также для крыш с мансардой. пролет достигает 16 м. Существует четыре основных типа таких конструкций:

      • Типовая ферма обрешетки и захватов,
      • Стропильная ферма с деревянной коленной стенкой,
      • крыша с плоскими прогонами,
      • Односкатная крыша.

      Типовая крыша с прогонно-язычковой опорой имеет конструкцию, основанную на двух типах ферм: основной и промежуточной. Применяется при строительстве крыш с пролетами от 9 м до 10 м. Ферма с деревянным коленом обычно используется на чердаках. Плоская крыша с обрешеткой обычно оснащается одной коньковой черепичной обрешеткой, которая опирается на стенку табурета. Этот тип конструкции подходит для крыш с пролетом до 8-9 м и углом наклона от 6 ° до 18 °.Односкатная крыша чаще всего бывает односкатной. Применяется для флигелей, длинных и узких построек. Его пролет не превышает 6 м.

      Решетчатые конструкции кровли

      Кровельные фермы применяются для каркасных деревянных домов на одну семью. Также они все чаще используются в случае кирпичных домов. Решетчатые фермы применяют для двускатных крыш с небольшим углом наклона от 14 ° до 23 ° с нежилой мансардой.

      Деревянная крыша

      и их Asssesment

      Эд Мортон

      	Пример крыши с прогонами в аббатстве Лакок: в этом случае стропила соединяются с фермами двумя парами прогонов и стеновой пластиной, а фермы связываются на уровне карниза и в их средней точке.(Фото: Джонатан Тейлор, с любезного разрешения Национального фонда)

      Конструкция крыши предназначена в первую очередь для поддержки кровельных покрытий из шифера, черепицы или соломы, которые защищают здание от дождя, снега и ветра. Кроме того, внутри может быть размещено здание по оригинальному проекту. или часто через более позднюю адаптацию.

      При оценке конструкции крыши важно сначала осмотреть здание как изнутри, так и снаружи, чтобы лучше понять его планировку, конструктивную форму, вероятную стадию строительства и его общее состояние.Он также предоставляет начальную понимание любых существующих рисков для здоровья и безопасности, которые могут повлиять или ограничить оценку. В частности, для интерьеров крыш в случае пола / потолка необходимо определить, безопасно ли ходить по нему или изоляция на этом уровне делает это невозможным.

      Часто бывает полезно набросать план крыши, чтобы разделить ее на пролеты, где это необходимо, и произвести поперечное сечение. размечены названиями различных элементов, которые затем могут быть использованы при детальной проверке.Это упражнение также Выделите основные и очевидные места структурных дефектов, таких как прогибы, выпуклости или, возможно, разрушения, а также наиболее уязвимые области, в основном, где вода может попасть в ловушку, такие как желоба, устои и впадины. В то время как крыша является целью для детального осмотра, стены или конструкции, которые поддерживают ее, также должны быть проверены, поскольку они могли быть затронуты эксплуатационными характеристиками крыши или, альтернативно, могли повлиять на крышу из-за осадки или других дефектов.Этот первоначальный осмотр поможет определить объем подробного обследования.

      Пример стропильной крыши со стойками венца: каждая пара стропил имеет воротничок по венцу и подкрепляется, но прогоны отсутствуют. Анкерные балки обеспечивают основное поперечное ограничение на уровне карниза и поддерживаются в средней точке стойками короны, чтобы предотвратить их провисание. (Все фото :: Эд Мортон, The Morton Partnership, если не указано иное.)

      Переходя к более подробной оценке, во-первых, полезно попытаться установить, как работает конструкция, задав такие вопросы, как «как нагрузки, приложенные к крыше, передаются через стены или конструкцию ниже?» Ориентация крыши может быть изменена. быть проверено относительно преобладающих погодных направлений, и форма может быть проверена, наблюдая, заканчивается ли крыша фронтонами, шатрами, полубальтами с фронтонами или упорами впадин с прилегающими крышами.

      Конструктивно важно понимать, что скатные крыши обычно хотят выступать на уровне карнизов из-за веса, прилагаемого к кровельным покрытиям, отделке и действующим или временным нагрузкам, таким как снег и ветер.Развиваемая тяга должна быть ограниченными, причем наиболее эффективной формой является установка стяжек (из дерева или стали) на уровне карниза по всему зданию. Связи могут возникать на каждом стропиле или, при использовании ферм, через определенные промежутки времени. Однако архитектурный дизайн может потребовать ситуации без стяжек, например, стропильной фермы крыши, или обеспечения увеличенной высоты для чердачного этажа, или для пола ниже, чтобы иметь приподнятую стяжку или воротник.

      В результате, исторические крыши бывают самых разных форм и стилей, а также разных типов древесины.Крыши с широким скатом можно разделить на две категории: крыши с прогонами и крыши со стропилами. В первом случае фермы поддерживают прогоны (горизонтальные балки), которые, в свою очередь, поддерживают общие стропила. В стропильных крышах нет прогонов, и именно обычные стропила являются основным структурным компонентом, образующим регулярный узор элементов в относительно близких центрах. Прочная крыша будет направлять более высокие нагрузки в опорных точках фермы на нижнюю конструкцию, тогда как стропильная крыша обычно распределяет нагрузку более равномерно по линии стены.

      Скатная крыша, выступающая на уровне карниза.

      В некоторых случаях может отсутствовать необходимость в боковом ограничении самой конструкции крыши. Достаточное ограничение может быть обеспечено толстыми каменными стенами или укрепленными стенами, либо внутренние конструкции, такие как стены и столбы, могут поддерживать крышу выше, что значительно снижает потребность в ограничении. Конечно, есть и исторические примеры плоских крыш, часто покрытых свинцом.Хотя эти конструкции крыши могут иметь те же проблемы, что и скатные крыши, необходимость в боковом ограничении маловероятна.

      Пример специальной древесины, добавленной с течением времени, чтобы улучшить крышу.

      Если посмотреть более подробно, оценка крыши должна включать проверку стропил на предмет прогибов, трещин или расколов. и участки гниения, вызванные проникновением воды или нападением древесных жуков-буревестников, или их комбинацией, или в результате использования подержанной древесины, которая могла быть ослаблена из-за старых пазов или аналогичных материалов.Во многих средневековых крышах общие стропила уложены так, что они шире, чем глубина. Это конструктивно не так эффективно, и часто мы обнаруживаем, что стропила довольно сильно прогибаются. Если прогиб существует, то выжигание (или выравнивание) могло быть выполнено как часть повторного кровельного покрытия, чтобы обеспечить разумную плоскость для крепления реек и наложения покрытий. Конечно, такая отделка, как сланец, менее терпима к значительным волнам, в отличие от простой глиняной плитки ручной работы.

      Карнизный элемент средневековой стропильной крыши с внутренними и внешними стеновыми стойками: опора стропила слегка приподнята, оставляя верхнюю часть стойки каменной кладки свободной для движения наружу по мере расширения крыши.

      Внешне, если крыша имеет достаточно хорошие линии по коньку и не имеет значительных прогибов в плоскости, но такие деформации обнаруживаются внутри, можно с уверенностью сказать, что крыша существенно не сдвинулась с момента последней перетяжки кровли. .Иногда крыша может выглядеть потрескавшейся из-за регулярных волн, но это могут быть обрешетки меньшего размера или дефектные кровельные обрешетки, а сама конструкция является прочной. Столь значительные перемещения крыши или опорной конструкции могут показаться вызывающими беспокойство, но они могут не потребовать каких-либо ремонтных работ, если они находятся в равновесии и без прогрессивного движения.

      Чтобы приспособиться к перемещению, показанному на схеме выше, эти стропила были вырезаны в верхней части стойки из тесаного камня, что могло привести к обрушению.

      Помимо общей конструкции, другие основные структурные элементы должны быть проверены на наличие дефектов и прогибов, включая прогоны, фермы и анкерные балки. Признаки движения включают раскрытие суставов, неисправные шипы или колышки. Проверить зазоры в местах соединения прогонов со стропилами, фермами и фронтонами, а также в местах соединения стропил и ферм со стеновыми плитами. В частности анкерные балки Необходимо проверить прохождение между противоположными карнизами на предмет открывания.

      Помимо оригинальной конструкции, важно попытаться выявить изменения. Стержни часто могут иметь подкосы, добавленные из сильных сторон ниже, или даже между противоположными прогонами и разрезанные с помощью соединения «птичий рот». Иногда элементы фермы и стяжки обрезаются, чтобы лучше использовать здание для жилья, а в других местах вы можете найти довольно случайное расположение бревен, которые были добавлены в разное время.

      Распространенная форма средневековой кровли, которая особенно часто встречается в церквях, спроектирована так, что стропила доходят до внешней плиты карниза, а внутренняя плита карниза поддерживает стойку из тесаного камня (короткий вертикальный брус, поднимающийся к нижней стороне стропила) и образует небольшая треугольная пустота на уровне карниза, закрепленная анкерными балками в правильных центрах.Опять же, могут быть вариации, такие как отсутствие стеновых пластин, когда у каждого стропила есть укороченная стяжка, которая поддерживает его основание и стойку. При упомянутом выше прогибе, возникающем в этой ситуации, стойки могут стать точкой поворота, и в крайних случаях опора стропил отрывается от карниза. В центре стены может образоваться пустота, а иногда стойки могут отклоняться назад под углом. Часто ремонт будет стремиться привязать стропильную ногу к внутренней пластине карниза или правильно триангулировать соединение, чтобы помочь противостоять этому действию, с соответствующими упаковка, чтобы гарантировать поддержку пластины.

      ДЕРЕВО

      Конструктивные крепления поверх существующих стропил.	Микросверло можно использовать для исследования состояния древесины: изменение скорости, с которой 2-миллиметровое сверло проникает в древесину, дает надежное представление о глубине и степени разложения. (Фото: Hutton + Rostron Environmental Investigations Limited)

      В общих чертах и ​​до середины 18 века древесина чаще была дубовой, тогда как после этой даты гораздо чаще встречаются хвойные породы (шотландская или балтийская сосна).Тем не менее, всегда есть вариации, включая использование вяза, а иногда и черного тополя и других местных лиственных пород. Древесина из Северной Америки не импортировалась до 19 века. Конечно, разные виды древесины имеют разные структурные характеристики и разную устойчивость к гниению или нападению жуков.

      К полезным инструментам для осмотра деревянной конструкции крыши относятся блокноты, фонарики, камера, рулетка, считыватель содержания влаги и зонд для проверки скрытого гниения.Это может быть браслет, перочинный нож или отвертка. Конечно, в зависимости от значения здания или конкретных элементов может потребоваться специальное оборудование для исследований. Особенно полезным может быть микродрель, который измеряет и записывает плотность древесины, тем самым выявляя области скрытого гниения. Поскольку здесь используется только 2-миллиметровое сверло, повреждение минимально. Ручная дрель также может использоваться почти таким же образом, но полагается на опыт и навыки пользователя, чтобы оценить ее продвижение через древесину, чтобы различать звуковые и гнилые области.

      Что касается нападения жуков, общий подход состоит в том, чтобы попытаться обеспечить поддержание содержания влаги в древесине на низком уровне (ниже 15 процентов), в этом случае жуки не будут развиваться и древесина не будет нуждаться в обработке.

      Стропильная опора с напарником.	Плата ремонтная к анкерной балке со скрытыми креплениями.

      РЕМОНТ И ИЗМЕНЕНИЯ

      Если обнаружены структурные дефекты и требуется ремонт, или если предлагаемые изменения повлияют на характеристики существующей крыши, необходимо тщательное рассмотрение, чтобы установить наиболее подходящую методологию и философию для работ.На это влияет значимость затронутой ткани, возможность строительства, стоимость и мнение официальных властей в случае здания, внесенного в список памятников архитектуры.

      Для разложившегося элемента есть два основных варианта: либо нарезать новую секцию и соединить ее соответствующим образом, либо применить дополнительные члены. Они могут быть из дерева или, возможно, из стали. В первом случае ремонтная древесина может быть тщательно детализирована для работы с существующей, или, в качестве альтернативы, ремонт может быть очевидным, например, ремонт планки или усиленные стропильные ноги, поэтому очевидно, что это ремонт, часто называемый «честный подход».

      Стальные пластины для усиления стропил кладут на заднюю часть стропил и закрепляют болтами.

      При отклоненном стропиле это можно улучшить, установив структурные шпильки. Это новые бруски, часто из дуба для прочности, нацарапанные до искривленной формы, а затем прикрученные к верху существующей древесины в близких центрах. Хотя это довольно значительная работа по переделке, она значительно улучшает структурные характеристики стропила.Другой вариант — установить рядом деревянную балку и закрепить ее болтами, но это может оказаться непрактичным, если стропила открыты. Однако если подошва стропила загнила, короткий брус-партнер вполне может оказаться незаметным и бесспорным.

      Для отклоненных прогонов можно добавить дополнительные стойки из опорной конструкции ниже или между противоположными прогонами, но это может повлиять на то, как используется пространство, или быть невозможным вообще. Партнерский член рядом возможен, но визуально возможно, это не привлекательно, или стальная пластина может быть переброшена на заднюю часть стропил, а затем соединена через них, создавая действие диафрагмы.

      Если поперечная балка или конец основного стропила обветшали, можно вырезать прорезь и вставить в элемент стальную пластину, известную как перемычка, чтобы заменить функцию пораженного участка. Для его установки, вероятно, потребуются полный доступ и временные работы с болтами, вставленными как в древесину, так и в ремонтную плиту, чтобы они действовали совместно, с потайными болтами и гранулированными, если требуется.

      Ремонт стальной перемычки на конце балки крыши	Конец балки крыши с пропилом из гнилой древесины прочь, готово к установке перемычки показано слева.

      Если фрезерование невозможно, можно использовать стальные пластины, швеллеры или уголки для фиксации рядом с дефектными элементами. Этот возможно, лучше подходит для элементов, которые скрыты в пустотах пола или подобных местах, хотя там, где они видны, визуальное воздействие можно уменьшить за счет использования специально изготовленных стальных конструкций.

      В некоторых ситуациях требуется комбинированный подход как из новой древесины, так и из стали. Требуется осторожность там, где зеленый дуб используется в качестве дубильные кислоты в сырых древесинах могут вызвать коррозию мягкой стали, поэтому необходимо использовать нержавеющую сталь.Это относится равно как и крепления с ремонтом из зеленого дуба.

      Очень редко бывает, что крыша находится в таком состоянии, что требуется более серьезное вмешательство. Один пример это была средневековая кровля церкви стропильной формы с двойной карнизной пластиной, где прогиб стропил был приблизительно 300 мм (12 дюймов). Чтобы уменьшить этот эффект, были применены слои еловой древесины, но стропильная опора должна была подняться на значительное расстояние от стеновой плиты до точки, где они были срезаны по стойке из тесаного камня, в результате чего основная крыша находилась в состоянии неустойчивого равновесия и чрезвычайно уязвим для обрушения.

      Стропила с 12-дюймовыми обрешетками.

      Здесь использовалась возможность вставки новых стропильных ферм между существующими для поддержки кровельных покрытий, и, следовательно, также наложенная нагрузка от ветра и снега. Существующая структура была сохранена, и на нее была нанесена внутренняя отделка (токарный станок и штукатурка). Несмотря на значительный интервенционизм, он сохранил всю историческую ткань и был явно обратимым, поскольку при необходимости добавленные стропильные фермы могли быть удалены позже.

      В заключение, при оценке исторических крыш важно обеспечить четкое понимание значимости, формы и геометрии, состояния и дефектов. Это позволит выработать четкую методологию и философию работ, которые необходимо выполнить.

      Безопасна ли ваша крыша? 7 проблем, которые могут вызвать разрушение конструкции крыши

      Целостность каждого элемента здания имеет решающее значение для его устойчивости. Однако ни один компонент не несет большей вероятности материального ущерба или травм, чем крыша.Плохо функционирующий фундамент или выходящая из строя внешняя облицовка могут быть неудобными, неприглядными и дорогими для ремонта или замены, но обрушение крыши может иметь разрушительные и долгосрочные последствия.

      К счастью, очень редко структурная крыша рушится без предупреждения. Практически всегда есть явные признаки, указывающие на проблемы с материалами крыши, дизайном, функциональностью или всеми тремя. Владельцы недвижимости могут помочь защитить себя от дорогостоящего ремонта и юридической ответственности, ознакомившись с этими знаками и при необходимости обратившись к экспертам-криминалистам и специалистам в области строительства для получения рекомендаций по ремонту или полной замене крыши.

      Обрушившаяся крыша ангара для самолета в Сентенниал, штат Колорадо.

      Строительство в цифрах: минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений

      Учитывая широкий спектр последствий обрушения кровли или любых структурных повреждений, важно, чтобы здания проектировались, строились и, при необходимости, ремонтировались или укреплялись в соответствии с действующими отраслевыми стандартами. Эти стандарты кодифицированы в так называемом Международном строительном кодексе (IBC) с дополнительными инструкциями по весу, прочности материалов и другими деталями расчетных нагрузок, предоставленными Американским обществом инженеров-строителей (ASCE) в документе под названием Standard 7. — Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений .

      Рекомендации включают подробную информацию о том, как должны быть спроектированы крыши, чтобы выдерживать, прежде всего, два различных типа нагрузок. Первый называется статической нагрузкой. Он включает в себя любой статический вес, который останется неизменным в течение всего срока службы крыши, такой как сама конструкция, материал потолка, кровельный материал, изоляция, механическое / электрическое / водопроводное оборудование и оборудование для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на крыше. Второй тип известен как временные нагрузки. Живые нагрузки — это переменные и временные силы, связанные с такими явлениями, как снегопад, ходьба людей по крыше, ветер и т. Д.

      Треснувший колпак ворот гаража из-за сильного снегопада в Инклайн Виллидж, штат Невада.

      Планирование снеговой нагрузки в холодном климате — особенно важный аспект проектирования и строительства кровли. Стандарты ASCE определяют, как различные геометрические формы и планировки зданий влияют на накопление снега и возникающие в результате снеговые нагрузки на крышу. Например, когда стены парапета ограждают плоскую крышу, они улавливают снег, что приводит к снегопаду вдоль парапета. Напротив, изогнутая крыша или плоская крыша без парапетов позволяют снегу скользить или сдуваться, что делает ее менее подверженной этим проблемам.Наличие крыш различной высоты также может быть проблемой, поскольку снег с верхней крыши падает на нижнюю, вызывая большие сугробы. Чтобы обеспечить структурную целостность здания, эти смещения необходимо учитывать в процессе проектирования.

      Стандарты IBC / ASCE предоставляют информацию, необходимую для создания крыши, которая будет выдерживать нагрузки, которым она подвергается, при условии надлежащего обслуживания. Проблемы возникают, когда изменения в крыше или окружающей среде не выявляются и не устраняются, а конструкция ослабляется.

      Отверстие в крыше коммерческого здания из-за длительного проникновения воды.

      Распространенные причины разрушения конструкций крыш

      Есть много условий, которые могут способствовать возникновению проблем с крышей. Ниже приведены семь наиболее распространенных причин разрушения конструкций кровли:

      1. Износ и проникновение воды
      Одной из основных причин разрушения кровли является износ конструктивных элементов, вызванный проникновением воды.Деревянные конструкции, которые регулярно или постоянно подвергаются воздействию воды, могут подвергаться атаке плесени и бактерий, которые в конечном итоге вызывают их разложение. Металлические компоненты, в том числе металлические стропильные плиты, балочные балки и настил крыши, также могут быть повреждены и ослаблены ржавчиной и коррозией. Вода может попасть на каркас крыши разными способами, включая повреждение черепицы или кровельной мембраны, а также через конденсацию внутри помещения.

      2. Изменения в водоотводе с крыши
      Положительный водоотвод критически важен для здоровья крыши.Примером вредного изменения водостока с крыши может быть ситуация, когда стоки забиты мусором, из-за чего вода попадает на крышу. При 62,4 фунта на кубический фут вес стоячей воды может очень быстро складываться и вызывать огромную нагрузку на крышу и поддерживающие конструкции.

      3. Добавление соседних или смежных зданий
      Если какая-то часть поверхности крыши соседнего здания проливает дождь или снег на крышу старой конструкции, эта старая крыша может не иметь достаточно больших водостоков для надлежащего приема стоков.Другими источниками разрушительного напряжения являются изменения в том, как снегопад накапливается на старой крыше, или вес сугроба, падающего с одной крыши на другую.

      4. Изменения плавления и стока из-за добавления теплоизоляции
      Один из шагов, которые обычно предпринимают владельцы недвижимости для повышения энергоэффективности своих зданий, — это добавление теплоизоляции для предотвращения потерь тепла через крышу. К сожалению, в некоторых случаях некоторые потери тепла полезны, так как они способствуют таянию и шелушению снегопада на крыше.Когда этот процесс сокращается, особенно в старых зданиях, могут образовываться опасные скопления, что приводит к повреждению крыши.

      5. Неправильные структурные изменения ферм крыши
      Когда ремонт или усовершенствование механических, электрических или водопроводных систем в здании, они иногда производятся за счет конструкции крыши. В элементах конструкции могут быть просверлены отверстия, пазы или могут быть полностью удалены для размещения трубопровода, водопровода или воздуховода.Эти модификации ослабляют конструкцию крыши, вызывая прогиб, который со временем может ухудшиться и, в крайних случаях, привести к разрушению крыши.

      6. Повреждение ферм крыши во время установки
      Другой причиной ослабления ферм и связанных с этим проблем с кровлей является повреждение во время транспортировки или установки. Будь то повреждение самой древесины или металлических пластин, используемых для соединения элементов, эта проблема может оставаться скрытой до тех пор, пока на крышу не возникнет чрезмерная нагрузка.

      7. Внутренние ошибки проектирования
      Крыша, не разработанная в соответствии со стандартами ее использования, расположения и т. Д., Более подвержена разрушению. Например, крыша в Миннесоте должна выдерживать большие временные нагрузки, связанные с сильными снегопадами в штате. Если стандарты для штата Миссисипи, где максимальная ожидаемая снеговая нагрузка намного ниже, используются по ошибке, могут возникнуть проблемы от прогиба до полного обрушения.

      Отдельная косынка фермы.

      Порочный круг: сочетание факторов, снижающих конструктивные характеристики крыши

      Любая из перечисленных выше проблем сама по себе может привести к ослаблению крыши и, в конечном итоге, к отказу. Однако в большинстве случаев серьезные проблемы возникают не из-за одного фактора, а из-за сочетания двух или более этих проблем. Например, новое здание строится рядом с существующим складским зданием. Пристройка расположена с подветренной стороны от первоначального здания и имеет более высокую крышу, в результате чего на крыше старого здания образуются снежные заносы.Вес снежного заноса вызывает прогиб балок, поддерживающих старую крышу, что приводит к образованию льда в водостоках. Крыша над первоначальным зданием обрушивается, когда снос тает, но образовавшаяся вода не может стекать с крыши из-за прогиба балок и забитых водостоков.

      Обрушенная крыша из-за сильного снегопада в Булл-Роджерс, Нью-Мексико.

      Следовательно, регулярное техническое обслуживание важно, так как оно может выявить небольшие проблемы до того, как они перерастут в серьезные.И, когда проблема обнаружена, важно, чтобы судебный инженер или эксперт по строительным наукам провел всестороннюю проверку. Простое отнесение дефекта к наиболее очевидной или наиболее вероятной причине может оставить не обнаруженными другие способствующие факторы, что приведет к проблемам в будущем.

      Обрушившаяся конструкция гаража в Денвере, штат Колорадо.

      От оценки до модернизации распорок: что Pie может для вас сделать

      Одним из наиболее важных вложений, которые владельцы зданий могут сделать для предотвращения разрушения кровли, является своевременная оценка криминалистом любых изменений внешнего вида или функций, которые могут быть связаны с проблемами с крышей.Если структурный анализ показывает, что целостность крыши была нарушена, существует ряд методов, которые можно использовать для ее защиты и обеспечения того, чтобы она соответствовала действующим строительным нормам и была безопасна для жителей.

      Установка коленных распорок на колонны и балки крыши — это один из способов устранения дефектной линии балок. Другой вариант — уменьшить пролёт балки за счет добавления колонн. Вы также можете усилить балку, добавив новые элементы, чтобы сделать ее шире или глубже. А в некоторых случаях проблема с существующей балкой настолько значительна, что удаление и замена — лучший вариант.

      К счастью, каждая крыша уникальна, но есть способ решить практически любую структурную проблему.

      Изогнутые трубчатые элементы — стальная конструкция

      Криволинейные крыши могут быть сформированы с использованием трубчатых элементов одинарной кривизны, периодически соединяемых двухслойных элементов или трубчатых ферм, как показано в следующих примерах.

      Таблица 4.2 Минимальные радиусы изгиба для обычных стальных профилей

      Раздел

      Типичный радиус

      Балки и универсальные балки (ось x-x)

      1.6 м

      Универсальные колонны (ось x-x)

      Универсальные колонны (ось xx)

      Каналы (ось xx) 127 x 64 x 14 кг / м 203 x 89 x 29 кг / м 254 x 89 x 35 кг / м 305 x 102 x 46 кг / м Все секции до 432 x 102 x 65 кг / м

      Балки, балки и колонны (ось Y-Y)

      610 x 229 x 140 кг / м

      Все секции до 1016 x 455 x 488 кг / м

      Корончатые и ячеистые балки (ось x-x)

      305 x 133 x 30 кг / м 458 x 165 x 54 кг / м 609 x 178 x 74 кг / м 800 x 210 x 122 кг / м 915 x 305 x 238 кг / м

      Корончатые и ячеистые балки (ось y-y)

      305 x 133 x 30 кг / м 458 x 165 x 54 кг / м 609 x 178 x 74 кг / м 800 x 210 x 122 кг / м 915 x 305 x 238 кг / м

      Круглые полые профили

      60.3 x 5 мм 114,3 x 6,3 мм 168,3 x 10 мм 219,1 x 12,5 мм

      Большинство размеров до 610 мм x 35 мм

      Квадратные и прямоугольные полые профили

      50 x 50 x 5 мм 100 x 100 x 6,3 мм 150 x 150 x 10 мм 200 x 200 x 12,5 мм

      Все размеры до 400 x 400 x 16 SHS и 500 x 300 x 20 RHS

      4.17 Изогнутый корпус юридического факультета Кембриджского университета (архитектор: Foster and Partners)

      Юридический факультет Кембриджа окружен треугольной структурой Виренделя, имеющей цилиндрическое сечение, к которой крепятся остекление и облицовка из нержавеющей стали.Этот изогнутый элемент сливается между крышей и стенами и создает симпатичное ограждение для внутреннего пространства, как показано на Рисунке 4.17 и см. Также Цветную Таблицу 1.

      Станция TGV в Лилле расширяет концепцию изогнутой трубчатой ​​крыши за счет периодического использования стяжек для уменьшения эффекта изгиба в арке, чтобы минимизировать требуемый размер секций (см. Рисунок 4.18). В хозяйственном здании штаб-квартиры Saga серия наклонных арок поддерживает тканевую крышу, как показано на Рисунке 4.19.

      Трехмерное расширение арки — это купольная конструкция, где решетка из сварных трубчатых секций может создать эффективное и привлекательное структурное решение для зрительных залов и больших залов, как показано на рис. 4.20.

      Крыша большой оранжереи Национального ботанического сада Уэльса (цветная пластина 2) состоит из ряда трубчатых стальных арок в форме тороида. Крепление к остеклению осуществляется выступающими ребрами, приваренными к трубкам.

      4.20 Roy Thomson Hall, Торонто, использование сварной трубчатой ​​решетки для создания куполообразной крыши концертного зала

      4.21 Leipzig Messe — поддерживающее остекление внешней конструкции (архитектор: Von Gerkan Marg & Partners и Ian Ritchie)

      На Лейпцигской ярмарке изогнутые трубчатые арки поддерживают трубчатую решетку, которая поддерживает полностью застекленный фасад, как показано на Рисунке 4.21 и см. Также Цветную Таблицу 6.

      4,4 Колонны

      В скрепленных рамах колонны спроектированы таким образом, чтобы выдерживать в основном силы сжатия.Форма секций UC такова, что они более устойчивы к продольному изгибу, чем стандартные секции балки. Колонны, используемые в жестких или качающихся каркасах, также спроектированы так, чтобы противостоять изгибу. Там, где преобладают эффекты изгиба, может быть более подходящим использовать UB в качестве столбцов, например, в фреймах портала.

      Колонны могут быть в виде секций UC, которые соединяются в соответствующих точках (обычно каждые два или три этажа) в высотных зданиях. В более высоких зданиях размеры колонн обычно выбираются из одного серийного размера с уменьшением веса секции на верхних уровнях.Соединения балки с колонной выполняются либо с фланцами колонны (соединения по главной оси), либо со стенкой колонны (соединения по малой оси). Примеры типовых подключений приведены ниже. Также может возникнуть необходимость в локальном усилении колонн в точках передачи нагрузки, например, для балок с моментными соединениями.

      Колонны трубчатые

      Квадратные или круглые полые секции

      очень эффективны при сжатии, поскольку материал удален от оси секции, что увеличивает сопротивление короблению.Как круглые (CHS) секции, так и квадратные (SHS) широко используются в качестве тонких колонн. Главный дизайнерский вопрос — это форма присоединения к лицевой стороне колонны.

      Колонны композитные

      Колонны

      могут быть спроектированы для достижения большей прочности на сжатие и огнестойкость путем бетонирования (в случае двутавровых секций) и бетонного заполнения (в случае пустотелых секций). Например, заполнение между фланцами колонны двутаврового сечения без армирования может повысить ее огнестойкость до 60 минут при сохранении тех же внешних размеров

      .

      раздел.Заливка трубных секций бетонной тазом

      увеличивает их структурную прочность, а также их огнестойкость до 60 минут без армирования и до 120 минут с арматурой.

      4.4.1 Открытые трубчатые колонны

      Трубчатые колонны используются в приложениях, где требуется минимальное проникновение в пространство или где сохраняется внешний вид колонны. Они конструктивно эффективны и поэтому могут быть использованы в тонких колоннах.

      Амстердама

      Аэропорт Схипхол иллюстрирует этот принцип, как показано на Рисунке 4.22. Колонны большого диаметра также использовались как часть системы воздуховодов. Станция Hung Hom в Гонконге показывает, как трубчатые колонны могут использоваться в трубчатых стержневых балках (см. Рис. 4.23). Другой пример открытых трубчатых колонн см. На цветной табличке 7.

      Недавний пример объединения столбцов в привлекательную группу можно увидеть в Центре Медиатеке в Сендае (цветная пластина 21).

      Круглые колонны особенно привлекательны внутри торговых центров и зрительных залов. Огнестойкость может быть достигнута с помощью вспучивающихся красок или заливки бетона (см. Главу 13). Другие формы противопожарной защиты обычно влияют на внешний вид и форму секции и не являются предпочтительными.

      Соединения с трубчатыми колоннами часто выражаются как часть общей концепции конструкции. Как описано в Главе 6, существует широкая сеть

      4,22 Амстердамский аэропорт Схипхол

      4.23 Трубчатые колонны и опорные балки на станции Хунг Хом в Гонконге (архитектор: Foster and Partners)

      4,24 Трубчатые колонны с болтовыми или жесткими соединениями

      4.25 Трубчатые распорки для поддержки крыши Уимблдонского суда №1 (архитектор: BDP)

      вариантов конструкции, в зависимости от того, является ли соединение штифтовым (т. Е. Сопротивляется только сдвигу и растяжению) или жестким (т. Е. Также сопротивляется моменту). Примеры архитектурных деталей, используемых в соединениях балки с трубчатой ​​колонной, показаны на рисунке 4.24.

      Колонны возводятся в два или три этажа высотой, и стыки обычно выполняются с помощью торцевых пластин или аналогичных соединений чуть выше уровня пола, чтобы избежать проникновения в пространство пола.

      Трубчатые секции могут также использоваться в качестве тяжело нагруженных стоек для поддержки навесов крыш, как показано на Рисунке 4.25. Это важно также в условиях ветрового подъема, когда изменение нагрузки на противоположное может привести к действию элементов растяжения на сжатие.

      Atria и торговые центры часто используют высокие и тонкие трубчатые колонны для поддержки длиннопролетных крыш, как показано на Рисунке 4.26.

      Штифтовые соединения r

      Жесткие соединения

      Жесткие соединения

      4.26 Изогнутая крыша на Princes Square, Глазго (архитектор: Hugh Martin & Partners)

      4.4.2 Бетонные колонны

      Бетонная заливка улучшает сопротивление сжатию и огнестойкость трубчатых колонн. Это связано с тем, что бетон внутри секции действует совместно со стальным кожухом, так что прочность на сжатие двух материалов может быть мобилизована вместе.Действительно, прочность бетона также повышается за счет ограничивающего эффекта трубчатой ​​секции. Часто проектировщик не использует прочность бетона на сжатие в нормальном проектировании, но использует ее для повышения огнестойкости колонны, исходя из предположения, что открытая стальная секция теряет всю свою прочность при сильном пожаре.

      Метод расчета составных колонн представлен в SCI

      . Публикация

      . С точки зрения архитектурных возможностей бетонная заливка может привести к:

      • более тонкие колонны

      • более высоконагруженные колонны, где сопротивление сжатию увеличивается для данного размера трубы

      • более длительные периоды огнестойкости (которые также можно повысить за счет армирования стержнями)

      • отличная ударопрочность.

      В Австралии и на Дальнем Востоке трубчатые профили большого диаметра, заполненные бетоном, широко используются в коммерческих застройках высотных зданий. В этом случае трубчатые секции предназначены в основном для поддержки каркаса и перекрытий во время строительства, а бетон обеспечивает сопротивление сжатию при последующих нагрузках. Трубы большого размера (диаметром от 0,6 до 1,5 м) могут быть изготовлены из листа, который сгибается в круглую форму и сваривается по шву.

      Конкретные технические вопросы, которые необходимо решить в этой форме строительства:

      метод заливки бетоном, который обычно заключается в заливке сверху колонны на высоте одного или двух этажей, передача нагрузки от балок к колоннам, что для колонн большого диаметра достигается за счет стальной вставки с соединителями, работающими на сдвиг, встроенными в ядро колонны огнестойкости за счет арматуры в бетоне.В этом случае колонна спроектирована и детализирована в соответствии со стандартной железобетонной практикой. Количество арматуры должно быть минимальным (<2% площади поперечного сечения колонны), чтобы не было слишком много арматуры для заливки бетоном.

      4.4.3 Трубчатые мачты

      Трубчатые элементы можно использовать в высоких тонких мачтах и ​​комбинировать с другими секциями в зависимости от архитектурного и конструктивного подхода. Одним из прекрасных ранних примеров комбинированного использования типов секций является Центр распределения запчастей Renault в Суиндоне, где круглые трубчатые колонны поддерживали каркас из конических секций UB, подвешенный к вершине колонны и валу (см. Рисунок 1.2).

      Одиночные или сгруппированные трубчатые колонны сами по себе могут образовывать базовую структуру с возможностью архитектурного выражения. На рис. 4.27 показана группа сужающихся труб, имитирующих судовой кран в Генуе, Италия, которые поддерживают как тканевую мембранную крышу над общественной площадью, так и подъемник, открывающий панорамный вид на город.

      Навес супермаркета в Плимуте (рис. 4.28) был спроектирован с использованием трубчатых колонн, отражающих морскую тему.

      Иногда разделение между колонной и элементами фермы или балки менее четкое, как в случае, когда разрабатываются «древовидные» конструкции.Такое выражение также использовалось в аэропорту Штутгарта (рис. 1.12) и более формально в аэропорту Станстед (рис. 4.29), в котором 36 деревьев колонн действуют как жесткий каркас и поддерживают наклонные ветви, которые сами поддерживают всю крышу.

      4,5 Фермы и решетчатые фермы

      Фермы и решетчатые фермы могут быть представлены как треугольные или прямоугольные сборки элементов растяжения и сжатия. Верхние и нижние пояса обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению при общем изгибе, а перемычка или элементы жесткости противостоят силам сдвига.Могут быть созданы фермы самых разных форм. Каждый из них может различаться по общей геометрии и по выбору отдельных элементов, из которых они состоят.

      Фермы обычно связаны с скатными крышами и спроектированы так, чтобы соответствовать профилю крыши. Меньшие уклоны крыши приводят к более тяжелым поясам сжатия, тогда как более крутые уклоны кровли требуют более длинных и часто более тяжелых элементов распорки.

      Решетчатые фермы обычно ассоциируются с длиннопролетными балками, у которых верхние и нижние пояса обычно горизонтальны.Однако для более плоских крыш можно эффективно использовать решетчатые фермы с наклонным верхним поясом.

      4.5.1 Формы ферм

      Фермы или решетчатые фермы могут иметь несколько основных форм, как показано на Рисунке 4.30. Приведены общие названия этих форм ферм вместе с их типичным диапазоном пролетов. Их изготавливают путем соединения стандартных секций болтами или свариванием. Для пролетов до 20 м достаточно использовать уголки, тройники и полые более легкие профили. Для очень длинных пролетов могут потребоваться полые профили UC или более тяжелые.Смешанное использование этих секций может быть целесообразным для минимизации визуального воздействия элементов жесткости. Эти альтернативные типы секций показаны на Рисунке 4.31. Фермы очень эффективны при использовании стали, но их изготовление относительно дорого. Стяжки обычно легче хордовых.

      • Решетчатые фермы Уоррена или Пратта

      Решетчатые балки имеют широко параллельные верхние и нижние пояса, в которых распорные (диагональные) элементы расположены в форме W или N соответственно.В балке Пратта (форма N) ориентация элементов распорки обычно изменяется в середине пролета. Верхний пояс обычно предназначен для защиты от продольного изгиба за счет регулярного крепления прогонов крыши или плиты перекрытия.

      Ярким примером конструкции, образованной, по сути, круглой трехмерной балкой Уоррена, является London Eye, спроектированный Marks Barfield Architects (цветная пластина 23). См. Также цветную табличку 4.

      Балки Pratt — это традиционная конструкция, в которой часто используются уголки и Т-образные профили.Они эффективны при выдерживании вертикальных нагрузок, поскольку все сжимающие элементы короткие (то есть вертикальные элементы), а более длинные диагональные элементы находятся в состоянии растяжения.

      Балки Уоррена (W-образная форма) часто изготавливаются из трубчатых секций, поскольку они эффективны в качестве элементов жесткости, которые действуют

      4.30 Различные формы обычных стропильных ферм и решетчатых балок

      попеременно при растяжении и сжатии. В легких зданиях подъем ветра может быть значительным и может вызвать изменение сил, действующих на ферму.Финк, Хоу и французские фермы

      Эти особые формы скатной фермы формируют форму готовой крыши. Швы вершины и карниза между поясами булавят. Они часто используются в жилых домах и фермах небольших пролетных крыш и обычно содержат тройники и угловые элементы. Балка Vierendeel

      Это другая форма конструкции, в которой отсутствуют диагональные элементы жесткости, а соединения между горизонтальными и вертикальными элементами выполнены с моментом —

      4.31 Различные типы стальных профилей, используемых в стойках ферм. Фермы Vierendeel дороги в использовании стали и в производстве, и подходят только для использования в особых обстоятельствах, например, когда размер проемов максимален, чтобы обеспечить прохождение коммуникаций. Однако можно спроектировать одну панель Vierendeel в центре стандартной балки Уоррена или Пратта, особенно если балка обеспечивает композитное действие с плитой перекрытия. Ферма тетива

      Один пояс фермы тетивы изогнут по высоте и завязан между ее опорами.Легкие фермы этой формы также могут быть ориентированы вертикально для поддержки облицовки и остекления, где архитектурное выражение фермы особенно важно.

      Ножничная ферма

      Ножничная ферма представляет собой вариант стандартной формы фермы и предлагает архитектурные возможности и большую высоту над головой, но конструктивно менее эффективна из-за меньшей глубины. Ферма крыши северного освещения

      Фермы северного освещения традиционно используются для коротких пролетов в промышленных зданиях типа цех.Они позволяют получить максимальную выгоду от естественного освещения за счет использования остекления на крутых склонах, которые обычно обращены на север или северо-восток, чтобы уменьшить солнечное излучение. Разработки формы кровли

      Большинство из вышеупомянутых решетчатых балок и ферм можно развить в более интересные структурные и архитектурные формы. Некоторые возможности, включая изогнутые и мансардные крыши, показаны на рис. 4.32.

      4.32 Разработка типовых ферм и решетчатых форм

      4.33 Решетчатые балки в сочетании с сборными стальными колоннами образуют гибридную структуру портала в Британской школе, Кройдон (архитектор: Кэссиди Таггарт)

      4.34 Решетчатая ферма тетивы павильона Великобритании, Экспо 1992, Севилья (архитектор: Николас Гримшоу и партнеры)

      Фермы предлагают прекрасную возможность для архитектурного выражения в различных формах, как показано на рисунках 4.33 и 4.34.

      В зависимости от формы фермы могут рассматриваться и другие компоненты меньшего размера, например:

      Кабели (или стальные канаты) скручены из нескольких прядей или набора проводов.Кабели могут быть пропитаны и покрыты нейлоном или ПВХ, а также могут быть смазаны и оцинкованы для защиты от коррозии. Кабели обладают высокой прочностью на разрыв, но часто имеют низкую пластичность. Они подходят только для растягиваемых элементов ферм, например, ветрозащитных балок для застекленных стен.

      Крепления к тросам обеспечивают механизм сцепления с прилегающей конструкцией. Особое внимание необходимо уделить аэродинамическому демпфированию длинных стяжек на кабелях при воздействии ветра.

      Отдельные стержни изготовлены из прочной стали, концы которых имеют резьбу для крепления к стальным муфтам.Стержни — это линейные и более жесткие элементы, тогда как тросы будут прогибаться естественным образом. При установке рамы стержни обычно слегка натягиваются. Они подходят только для сопротивления напряжению. В «ветровой балке» они могут быть предварительно натянуты, чтобы изменение ветровых нагрузок не приводило к сжатию.

      Стальные балки можно рассматривать как X-образные фермы, хотя они визуально более заметны.

      4.5.2 Шарнирно-сочленение элементов ферм

      Те же понятия, которые определяют отношения между элементами в раме, чтобы придать масштаб, акцент и артикуляцию частям, одинаково важны для отношений между элементами в отдельном элементе с фиксированной общей геометрией и конечными условиями.Эта точка схематически проиллюстрирована для простой плоской фермы на рис. 4.35, в которой положение шарнирных соединений между элементами растяжения и сжатия, а также внутри самих элементов сжатия может создавать различные детали и эффекты. Этот принцип обычно применим к любому типу участников. Конкретная форма соединений зависит от поперечного сечения отдельных элементов.

      4.5.3 Трубчатые фермы

      Фермы с трубчатыми элементами могут обеспечить элегантные конструктивные решения для длиннопролетных крыш.Их также можно использовать в качестве «передаточных конструкций» для поддержки нескольких этажей выше и для создания открытых зон циркуляции внизу. Отношение пролета к глубине длиннопролетных ферм с использованием трубчатых секций может быть в диапазоне от 20 до 25, уменьшаясь до 10-15 для сильно нагруженных применений. Трубчатые фермы могут иметь очень простую форму, как показано на Рисунке 4.36, который иллюстрирует использование

      .

      4.35 Шарнирное соединение элементов фермы для создания различных эффектов

      4.35 Шарнирное соединение элементов фермы для создания различных эффектов

      4.36 ферм в штаб-квартире Toyota, Суиндон (архитектор: Шеппард Робсон)

      фермы с параллельными поясами. Наклонные трубчатые фермы могут использоваться в форме «гнутой пластины» для отражения формы крыши, как показано на рис. 4.37. Горизонтальным силам противодействуют стяжки (см. Раздел 7.5).

      Могут быть созданы более сложные стропильные фермы с треугольным поперечным сечением, как показано на Рисунке 4.38. Ферма тетивы в спортивном зале, показанном на рис. 4.39, использовала тяжелый верхний пояс и вертикальные стойки с легкими распорками и нижние элементы пояса.Видимая глубина

      4.37 Наклонные трубчатые фермы для создания складчатой ​​пластинчатой ​​крыши (архитектор: Haworth Tompkins Architects)

      4,37 Наклонные трубчатые фермы для создания складчатой ​​пластинчатой ​​крыши (архитектор: Haworth Tompkins Architects)

      4,38 Изогнутые треугольные фермы на заводе Motorola в Суиндоне (архитектор: Шеппард Робсон)

      4,40

      Эйр)

      Депо Стратфорд-Маркет, Лондон (архитектор: Уилкинсон

      4.41 Изогнутые фермы крыши на терминале TGV в аэропорту Шарля де Голля, Париж (архитектор: Aeroports de Paris)

      4,40

      Эйр)

      Депо Стратфорд-Маркет, Лондон (архитектор: Уилкинсон

      4,41 Фермы крыши с глубоким изгибом на терминале TGV в аэропорту Шарль-де-Голль, Париж (архитектор: Aeroports de Paris)

      фермы тетивы уменьшено за счет использования этих легких компонентов.

      Длиннопролетные фермы в депо Stratford Market расположены по пересекающейся ортогональной схеме и поддерживаются на деревьях колонн, чтобы минимизировать эффективный пролет ферм (см. Рисунок 4.40). В Ponds Forge, Шеффилд, фермы крыши были ориентированы по диагонали через ограждение и опирались на диагональную решетку из трубчатых элементов (см. Цветную табличку 20).

      В кровельных фермах терминала TGV в аэропорту Шарля де Голля в Париже использовались трубчатые фермы с загнутым вниз нижним поясом, конфигурация которого обычно противоположна желаемой для большинства крыш, но которая вызывает поразительный архитектурный эффект.

      No related posts.