Соорудите каркас на свесах двускатной крыши, устойчивый к ветровым подъемным силам во время ураганов или других штормов. В этом руководстве описываются два распространенных метода строительства фронтонных выступов: лестничный каркас и каркас с выносными опорами, с акцентом на применение в прибрежных районах с сильным ветром.
- Если дом находится в районе, подверженном ураганам, или в другом районе с сильным ветром, определите подход к каркасу, исходя из длины свеса двускатной крыши.
- Лестничный каркас и каркас с выносными опорами являются двумя наиболее распространенными методами.
- Для выступов глубиной более 12 дюймов рекомендуется установка выносных опор с использованием наблюдателей.
См. вкладку «Соответствие», чтобы ознакомиться с соответствующими нормами и требованиями стандартов, а также критериями соответствия национальным программам, таким как программа DOE «Дом с нулевым потреблением энергии», «Дома с сертификатом ENERGY STAR» и «Indoor airPLUS».
Свесы двускатной крыши обеспечивают затенение и защиту от непогоды, а также могут считаться желательными с эстетической точки зрения. Свес двускатной крыши уменьшает количество дождя, попадающего на внешнюю часть дома, обеспечивая тем самым дополнительную защиту от повреждения водой. Он также защищает двери и подъезды, обеспечивает тень для окон и защищает фундамент от избыточного стока воды, что помогает поддерживать сухость подвала и подвала. Хотя это важная конструкция дома, она также является одним из наиболее уязвимых компонентов во время сильных ветров.
Во время урагана, торнадо или сильного ветра свесы двускатной крыши подвергаются значительному подъемному давлению (рис. 1) и могут быть повреждены или снесены ветром, что приведет к серьезному повреждению крыши и других конструктивных элементов дома. Открытая крыша может позволить дождевой воде попасть в здание, что приведет к серьезным повреждениям, включая насыщение изоляции и гипсокартона потолка, что может привести к обрушению потолков и значительному повреждению внутренней отделки и домашнего имущества.
Два распространенных метода обрамления свесов двускатной крыши – это обрамление лестницы и обрамление выносных опор. Новое строительство и модернизация крыши — это возможность модернизировать свес двускатной крыши в соответствии со стандартами и строительными нормами, а также решить, является ли выбор вышеописанной стратегии для дополнительного уровня защиты правильным выбором для проекта.
Лестничное обрамление состоит из двух длинных параллельных досок, соединенных короткими блоками, как перекладины лестницы. Этот каркас крепится гвоздями через обшивку фронтонной стены к последней ферме или стропилу. Обшивка кровли устанавливается над свесом и обеспечивает структурную поддержку и устойчивость к ветровым подъемам. Лестничный каркас обычно ограничивается более короткими свесами от 8 до 12 дюймов.
Каркас аутригера обычно используется для свесов более 12 дюймов. Размер фермы фронтона или стропила или фермы регулируется таким образом, чтобы верхний уровень концевой фермы или стропила был меньше, чем верхний уровень остальных ферм или стропил, чтобы обеспечить достаточно места для прохождения аутригеров над концевым стропилом. или ферма. Аутригеры, которые могут быть 2×4 элемента или 2×6 элементов, затем устанавливаются поверх фермы фронтона или стропила так, чтобы они упирались в ферму или стропило рядом с фермой фронтона и выступали наружу, чтобы поддерживать доску фасции вдоль край навеса. См. рисунки 2 и 3.
Рисунок 1. Подъемные силы ветра, действующие на торцевой свес фронтона с лестничным обрамлением. (Источник: Gable End Overhangs.)
Рисунок 2. Обрамление свеса двускатной крыши с выносными опорами для устойчивости к сильному ветру. (Источник: Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям, 1992 г.)
Рисунок 3. Точки соединения торцевого свеса фронтона с выносными опорами. (Источник: Gable End Overhangs.)
Международный жилищный кодекс (IRC) требует, чтобы внешние компоненты здания и их крепления были способны выдерживать расчетное давление ветра. Для некоторых регионов с сильным ветром IRC требует расчета ветра в соответствии с другими методами, включая Международные строительные нормы и правила (IBC). Дома, расположенные в прибрежных районах с сильным ветром, включая регионы, подверженные ураганам, обычно требуют усиленного крепления, способного выдерживать более высокие скорости ветра, чем в остальной части страны. IRC определяет регионы, подверженные ураганам, как районы вдоль побережья Атлантического океана и Мексиканского залива, где скорость ветра превышает 115 миль в час, а также Гавайи, Пуэрто-Рико, Гуам, Виргинские острова и Американское Самоа (см. карту ветров IRC на вкладке «Климат»). Уточните в местном строительном отделе, находится ли дом в районе, подверженном ураганам, и превышают ли местные требования требования IRC.
IRC устанавливает минимальные требования к сплошной обшивке крыши на фронтонных торцевых стенах, включая тип крепежа (гвоздя), расстояние и глубину проникновения в элементы конструкции. (Подробности см. на вкладке «Соответствие»).
Страховой институт безопасности бизнеса и дома® (IBHS) предлагает рекомендации, передовой опыт и добровольные строительные стандарты и программы для строительства в районах, подверженных стихийным бедствиям, включая зоны ураганов и сильных ветров. Стандарт IBHS FORTIFIED HOME™ призван сделать дома более устойчивыми и долговечными; Руководство доступно для нового строительства и существующих домов в зонах ураганов и в зонах сильного ветра. В игре FORTIFIED Home есть три уровня: FORTIFIED Roof™ фокусируется на крыше; FORTIFIED Silver фокусируется на свесах крыш, защите проемов, концах фронтонов и прикрепленных конструкциях; FORTIFIED Gold фокусируется на том, чтобы связать воедино все компоненты конструкции.
Стандарт FORTIFIED Home Hurricane Standard требует, чтобы концевые свесы фронтона были прикреплены к каркасу фронтона и были сконструированы таким образом, чтобы выдерживать подъемную силу ветра. Когда выступы превышают 12 дюймов, большинство стандартов IBHS требуют дополнительных элементов или специалистов по внешнему виду для поддержки обшивки выступов. Аутлукеры представляют собой элементы каркаса, которые доходят до верха торцевой стены фронтона для поддержки свеса настила крыши и ориентированы своим большим размером перпендикулярно обшивке крыши. УСТАНОВЛЕННЫЕ Стандарты домашних ураганов требуют, чтобы эти наблюдатели были надлежащего размера, расположены на расстоянии друг от друга и были прикреплены к опорам, чтобы предотвратить любой отказ. Это также требует, чтобы софиты на конце фронтона не вентилировались, поскольку софиты на конце фронтона подвержены проникновению воды с ветром из-за большого количества воды, которая скапливается на стене фронтона, когда она обращена к ветру.
Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) рекомендует не более 8 дюймов свеса двускатной крыши и не более 4 дюймов расстояния между центральными креплениями для каркаса лестницы в регионах с сильным ветром. Он также требует, чтобы расстояние между свесами не превышало 24 дюймов по центру, а свесы на торцевой стене или каркасе фермы не должны иметь надрезов.
Рисунок 4. Свесы фронтона, обрамленные лестницей, не должны выступать более чем на 8 дюймов от дома и должны быть прибиты гвоздями через каждые 4 дюйма по центру. (Источник: FEMA P-499.)
Палочная или ферменная крыша: плюсы и минусы каждой
Какую крышу выбрать для строительства дома?
Вы, наверное, видели тысячи жилых крыш в своей жизни, большинство из них либо двускатные крыши с двумя наклонными плоскостями, либо вальмовые крыши с четырьмя наклонными плоскостями. Но знаете ли вы, как они обычно строятся, есть ли различия в дизайне сборки и что означают эти различия?
Оказывается, на месте можно построить как двускатную, так и вальмовую крышу, также называемую вальмовой, с использованием коньковых досок, стропил, хомутов и поясов. Оба типа крыш также могут быть построены с использованием сборных ферм, которые в основном выстраиваются, крепятся на месте и соединяются с обшивкой крыши.
Мы собираемся объяснить оба типа конструкции крыши, различия между двумя кровельными системами и то, чем одна лучше другой. Подсказка: как и во многих других случаях, это зависит от многого.
Независимо от того, имеет ли дом двускатную крышу (вверху) или шатровую крышу (внизу), конструкция крыши может быть построена на месте из габаритных пиломатериалов (сборка из палочек) или собрана из сборных ферм, доставленных на место работы грузовиками (сборка из ферм). ). Выбор за вами.
Крыша из палочек
Когда вы представляете себе обычную крышу строящегося дома, будь то двускатная, вальмовая, навесная или вальмовая (четыре наиболее распространенных, помимо плоской), вы, вероятно, думаете о стропилах, нижних поясах и, возможно, стяжках, которые перекрывают крышу. средняя или верхняя треть стропильного пролета двускатной крыши. Вот основные определения, соображения, плюсы и минусы этого типа кровли.
Что такое стропила?
Стропила обычно представляют собой отрезки пиломатериалов размером 2 × 6, 2 × 8, 2 × 10 или 2 × 12 и являются традиционным средством каркаса крыши. Процесс строительства с ними называется «каркас из палочек». Дома, построенные из стропил, часто называют «домами из палочек».
Эта двускатная крыша является хорошим примером конструкции крыши из палочек. Вид сверху ясно показывает стропила и относительную простоту конструкции. Основная сложность связана с пересекающимися фронтонами сложной конструкции крыши (план № 198-1095).
Как вы строите со стропилами?
Каждое стропило плотники вырезают из мерных пиломатериалов прямо на стройплощадке. Каждый кусок дерева нужно обрезать по размеру и скрепить вручную вместе с коньковой доской, чтобы сформировать крышу. Это очень ручной процесс.
Части построенной на месте крыши
Стропильная доска. Стропила – это то, что создает уклон крыши. Обычно они шире классического бруса. Плотники обычно используют 2×8, 2×10 и 2×12. Эти доски крепятся в двух местах: к коньковой доске на вершине крыши и к верхней пластине в месте примыкания к стене.
Ридж-борд. Это доска, которая создает козырек крыши и редко является несущим элементом конструкции. Важно, чтобы коньковая доска была того же размера, что и стропильные доски, хотя в некоторых случаях вместо нее можно использовать коньковый брус — более значительную длину пиломатериала, способную выдерживать структурную нагрузку.
Потолочная балка. Это доска, которая служит нижним поясом каждого стропила и образует потолок пространства под ним.
Воротник галстук. Этот кровельный элемент представляет собой отрезок размерного пиломатериала, который соединяет стропила двускатной крыши в средней и верхней трети стропильного пролета, чтобы противодействовать силам естественного распора стропил.
На этом виде строящейся крыши показаны некоторые из основных элементов двускатной крыши из клееного бруса: стропила, коньковая доска, стяжка воротника. Не показан нижний пояс или потолочная балка (кредит фото: © Leerobin | Время мечтать).
Преимущества Stick-Built
Есть много причин, по которым дизайнеры, подрядчики по строительству домов и сами строители считают использование крыш из палочек привлекательным вариантом.
Все работы на месте
Вы должны создать каждое стропило на рабочей площадке. Из-за этого, если вы строите в более отдаленном месте, значительно проще доставить сырье к месту работы, чем пытаться переместить что-то уже построенное и довольно громоздкое.
Вы можете доставить материалы на грузовике, лодке или даже вертолете, если это необходимо.
На заказ
Из-за уникальной природы строительных стропил вы можете быть уверены, что в последнюю минуту будут внесены изменения в план здания. Никогда не будет «остановить прессу!» момент при сооружении каркасной крыши.
Кроме того, в подобном проекте нет времени на подготовку, потому что стропила не нужно заказывать или изготавливать заранее. А если в последнюю минуту вносятся изменения на месте — как это часто бывает во время строительства — строительство может начаться в тот же день, когда будут проработаны детали, если у вас есть доступ к лесопилке.
Этот дом, который находится в стадии строительства, имеет комбинированную шатровую и двускатную крышу, которая находится в процессе строительства на месте с использованием традиционных методов строительства. Необходимая индивидуальная резка и обрамление облегчают сборку по сравнению с использованием готовых ферм (фото предоставлено: Джейнс Флиппо | Время мечтать).
Крутые скатные крыши
Крутые скатные крыши — очень желанный стиль для многих, и стропила могут легко поддерживать этот вид и создавать широкое открытое пространство под крышей. Из-за этого открытого пространства стропила могут обеспечить
Полуэтажи, которые можно использовать как жилые помещения, с большими мансардными окнами, встроенными в крышу.
Чердачное помещение для хранения.
На этом изображении Большого зала в строящемся одноэтажном доме видна крыша с крутым наклоном в средней части, которая позволяет создать впечатляющий сводчатый потолок (план № 198-1095).
Недостатки палочного строительства
Вы обнаружите, что каждый недостаток сайтостроения на самом деле является обратная сторона каждого преимущества учитывать при возведении кровли из бруса.
Вся работа ДОЛЖНА выполняться на месте
Поскольку все работы должны быть завершены на месте, это означает, что погода полностью контролирует темпы строительства.
Для пиломатериалов нехорошо промокать (или вы можете рассчитывать на страховые претензии в будущем), поэтому не стоит работать под дождем или хранить материалы на месте слишком долго. Вы также должны учитывать воздействие ветреных дней и экстремальных температур, как холодных, так и жарких.
Последствия индивидуального строительства
Это преимущество особенно двустороннее по следующим причинам:
Соображения безопасности. Поскольку крыша из палочек требует так много ручной работы на месте, всегда есть большая вероятность несчастных случаев или травм. Необходимо активно применять меры безопасности на рабочем месте, поскольку плотники будут проводить много времени на строительных лесах и лестницах высоко над землей. Когда крыша закончена, она также обычно не имеет подписи инженера-строителя, прикрепленной к конечному продукту, как это может быть на крыше, построенной из ферм.
Расходы. Для каркаса из палочек требуются более крупные куски пиломатериалов и их больше, чем для других типов кровли. Из-за требуемой рабочей силы, если вы нанимаете подрядчиков для сборки, эта стоимость также значительно выше из-за времени, проведенного на месте. Наконец, иногда доски могут уходить с рабочими, тем более что древесина обычно разрезается на удобные для переноски части и не хранится в инвентаре.
Мастерство. Вы можете столкнуться с большим количеством человеческих ошибок при строительстве крыши на месте. Даже самый опытный плотник может столкнуться с трудностями при изготовлении большого количества одинаковых стропил.
Крутые крыши – до крайности
Крыши с очень крутым уклоном часто могут создавать много неиспользуемого — потраченного впустую — пространства внутри дома, если его не превратить в жилые помещения или сводчатые внутренние потолки.
Ферменная крыша
Экономичные и экономящие время в большинстве случаев фермы приветствовались на строительной площадке, особенно в последние 50 лет или около того. Вот основные определения, соображения, а также плюсы и минусы кровли, построенной из сборных ферм, которые доставляются на место и поднимаются на место с помощью крана.
Что такое ферма крыши?
Ферма жилой крыши представляет собой готовую деревянную конструкцию, обычно треугольной формы, которая крепится к внешним стенам дома и соединяет их; он обеспечивает структурную поддержку обшивки крыши, подстилающего слоя и черепицы.
Эти стопки ферм двускатной крыши демонстрируют различные структурные конструкции полотна. Лента обеспечивает прочность и позволяет использовать в каркасе пиломатериалы меньшего размера. Нижняя свая фермы показывает каркас торцевой стены на верхней ферме (кредит фото: © Jeffreymetcalf31 | Время мечтать).
Как построить дом с фермами?
Фермы чаще всего изготавливаются с размерами 2×4 или 2×6 и изготавливаются на заводе за пределами площадки до начала строительства дома (известное как предварительное изготовление или «сборное производство»). Затем фермы в целости и сохранности доставляются на строительную площадку. Поскольку каждую доску разрезает машина, это чрезвычайно точный процесс.
Части ферменной крыши
Стропила, или Верхние пояса. Эти доски образуют верхнюю часть фермы.
Нижние аккорды. Доски, образующие основу фермы.
Веб-крепление. Эти доски соединяют верхний и нижний пояса — часто под разными углами — для обеспечения структурной целостности.
Top: Этот набор из восьми ферм ферзевой стойки опускается на место в доме, который находится в процессе строительства. Обратите внимание, что процесс требует надлежащего доступа для использования большого автокрана (кредит фотографии: общественное достояние). Внизу: На этой диаграмме показаны части фермы со стойкой ферзя, стиль фермы позволяет выделить свободное пространство в центре, которое можно использовать для ограниченного пространства для хранения на чердаке (Иллюстрация предоставлена: Queen-post-trus Билла Брэдли по лицензии CC BY-SA 3.0.)
Преимущества ферменной крыши
Вот почему использование ферм является привлекательным вариантом для многих строителей:
Завод Сделано
Фермы созданы, чтобы точно соответствовать потребностям вашего дома. Их можно модифицировать для защиты от землетрясений (например, если вы строите в Калифорнии) и других особых событий. Независимо от требований, они соответствуют универсальным стандартам проектирования и имеют одобрение инженера-строителя.
Кроме того, точность использования пиломатериалов, обработанных машинным способом, означает, что меньше места для ошибок.
Внешнее строительство
Поскольку фермы доставляются на строительную площадку готовыми к работе, вы не зависите от погодных условий, как в случае со стропилами. Фермам также труднее вернуться домой с рабочими, как это может сделать запасной пиломатериал от стропил.
Кроме того, поскольку фермы создаются на земле, а затем размещаются на стенах, рабочие тратят меньше времени на леса и лестницы (и меньше времени на строительную площадку в целом), поэтому снижается вероятность падения и сокращаются трудозатраты.
Скорость строительства
Установка ферм в американском доме среднего размера занимает всего один день. Оттуда все идет довольно хорошо, так как затем можно приступить к обшивке крыши, а затем к черепице, причем довольно быстро.
Если вы домовладелец, который хочет, чтобы проект был завершен быстро, или подрядчик, заинтересованный в максимальном сокращении графика строительства, то это является важным соображением.
Недостатки ферменной крыши
Здание со сборными фермами крыши не все вверх дном; есть еще несколько минусов в использовании их для вашей крыши.
Вес и размер
В полностью собранном виде фермы громоздки и много весят. Из-за этого сокращается количество способов доставки ферм на строительную площадку. Вы не можете доставить их на пикапе, лодке или вертолете. Им нужно приехать через грузовой автомобиль; и их нужно поставить на место с помощью крана.
Также было бы сложно транспортировать фермы на более удаленную строительную площадку.
Жесткая структура
Фермы должны быть предварительно заказаны и поставляются в основном в собранном виде. Из-за этого у вас нет творческой свободы дизайна, которую может предложить крыша из стропил, просто потому, что вы не можете вносить какие-либо изменения или корректировки в последнюю минуту.
Чердак Пространство
Как правило, чердачное пространство ограничено, если перед изготовлением не указана специальная конструкция фермы (например, королева).
Эти вальмовые фермы крыши в строящемся доме демонстрируют нехватку открытого, свободного, доступного пространства на чердаке из-за сложной конструкционной лямки (фото предоставлено: © Александр Радо | Время мечтать).
Фермы против стропил: что и когда?
При рассмотрении преимуществ и недостатков стержневых и ферменных крыш существуют определенные ситуации, в которых одна явно превосходит другую.
Вы должны использовать фермы, когда
До строительной площадки легко добраться, так как вам понадобится грузовой автомобиль, чтобы добраться до нее.
Вам не нужно готовое чердачное помещение (то есть это может быть подполье, и его не нужно использовать для реального хранения или жилой площади).
Низкие затраты являются важным фактором.
Вы должны использовать стропила, когда
Вы хотели бы использовать чердак в качестве жилого или складского помещения и хотите, чтобы он был больше.
Труднее добраться до дома (например, в горах или дома вне сети).
Если бы кровля из стержней или ферм была идеальной, то нам не нужно было бы обсуждать, какая из них лучше. При выборе типа крыши важно учитывать бюджет, сроки и местоположение вашей постройки.
Сноска: заглавное фото этой статьи — Авель Чукланов на Unsplash
Фермы
Ферма представляет собой треугольную систему прямых взаимосвязанных конструктивных элементов. Чаще всего фермы используются в зданиях, где легко обеспечивается поддержка крыш, полов и внутренних нагрузок, таких как коммуникации и подвесные потолки. Основными причинами использования ферм являются:
- Длинный пролет
- Небольшой вес
- Уменьшенный прогиб (по сравнению с простыми элементами)
- Возможность выдерживать значительные нагрузки.
Однако наказанием является увеличение затрат на изготовление.
В статье описываются альтернативные формы ферм, где и почему могут быть уместны разные формы, а также вводятся соображения по проектированию. В первую очередь обсуждаются фермы с шарнирными соединениями, а также фермы Vierendeel с жесткими соединениями.
Содержание
[вверх] Определение фермы
Ферма – это, по сути, треугольная система (обычно) прямых взаимосвязанных конструктивных элементов; иногда его также называют открытой балкой. Отдельные элементы соединены в узлах; соединения часто предполагаются номинально штифтовыми. Внешние силы, приложенные к системе, и реакции опор обычно приложены к узлам. Когда все элементы и приложенные силы находятся в одной плоскости, система является плоской или двухмерной фермой.
Основная сила в каждом элементе фермы – это осевое растяжение или сжатие.
[вверх] Использование ферм в зданиях
Фермы используются в самых разных зданиях, в основном там, где требуются очень длинные пролеты, например, в терминалах аэропортов, ангарах для самолетов, на крышах спортивных стадионов, зрительных залах и других зданиях для отдыха. Фермы также используются для перевозки тяжелых грузов и иногда используются в качестве транспортных конструкций. Эта статья посвящена типовым одноэтажным промышленным зданиям, где фермы широко используются для выполнения двух основных функций:
- Чтобы нести нагрузку на крышу
- Для обеспечения горизонтальной устойчивости.
Два типа общей компоновки конструкции типового одноэтажного дома показаны на рисунке ниже.
Продольная устойчивость обеспечивается поперечной ветровой балкой и вертикальными поперечными связями (синие)
Без продольной ветровой балки.
Боковая устойчивость обеспечивается продольной ветровой балкой и вертикальными связями в фронтонах (синий цвет)
Продольная устойчивость обеспечивается поперечной ветровой балкой и вертикальными связями (зеленый цвет). Вертикальные связи обычно предусмотрены на обоих возвышениях.
В первом случае (слева) боковая устойчивость конструкции обеспечивается рядом рам, образованных фермой и колоннами; соединения между фермой и колоннами обеспечивают устойчивость к общему изгибающему моменту. Нагрузки на портальную конструкцию воздействуют на прогоны и боковые поручни.
Во втором случае (справа) каждая ферма и две колонны, между которыми она проходит, составляют простую конструкцию; соединение между фермой и колонной не сопротивляется общему изгибающему моменту, и две базы колонн закреплены штифтами. Распорки в обоих направлениях необходимы на верхнем уровне простой конструкции; это достигается с помощью продольной ветровой балки, которая передает поперечные силы ветра на боковые стены на вертикальные связи в фронтонных стенах. Продольная устойчивость обеспечивается ветровой балкой в кровле и вертикальными связями в возвышениях.
[вверх] Типы ферм
Фермы состоят из сборок растянутых и сжатых элементов. При гравитационных нагрузках верхний и нижний пояса фермы обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению общему изгибу, а раскосы противостоят усилиям сдвига. Можно создать широкий спектр форм ферм. Каждый может различаться по общей геометрии и по выбору отдельных элементов. Некоторые из часто используемых типов показаны ниже.
[вверх] Ферма Пратта (ферма N)
Фермы Pratt обычно используются в зданиях с большими пролетами от 20 до 100 м в пролете. В обычной ферме Пратта диагональные элементы испытывают растяжение под действием гравитационных нагрузок. Этот тип ферм используется там, где преобладают гравитационные нагрузки (см. внизу слева). Показана альтернативная ферма Пратта (внизу справа), диагональные элементы которой растянуты для подъемных нагрузок. Этот тип фермы используется там, где преобладают подъемные нагрузки, что может иметь место в открытых зданиях, таких как ангары для самолетов.
