Что такое шатровый эффект
Шатровая крыша своими руками
Последним этапом строительства каркаса здания является возведение крыши. В квадратных домах чаще всего монтируют шатровую кровлю. В настоящее время это довольно популярная конструкция. «Шатёр», возведённый вверху здания, имеет свои преимущества и недостатки. Один из положительных моментов — шатровую кровлю можно соорудить самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.
Особенности устройства шатровой кровли
Конструкция шатровой крыши — это сочетание нескольких скатов треугольной (реже — трапециевидной) формы. Количество их может меняться в зависимости от архитектурных особенностей строения. Чаще всего встречаются четырёхскатные шатровые кровли, но владельцы зданий могут построить крышу и с большим количеством скатов.
Историки утверждают, что шатровый вариант крыши появился в глубокой древности. Шалашные постройки первобытного человека похожи на шатёр. Крыши в виде шатров находят археологии в Мессопотамии, где проживали древние шумеры. Такие конструкции верхней части строений применялись в храмовых и других религиозных сооружениях и в более поздние исторические периоды.
Классический вариант шатровой крыши — это пирамида с квадратным основанием. Опора скатов кровли идёт в основном на стены постройки, иногда выходя за их границы. Свесы могут выступать за пределы здания на 400–500 мм, тем самым предохраняя архитектурное сооружение от неблагоприятного воздействия погоды.
Отличия вальмовой и шатровой кровли
Ещё одно название шатровой кровли — крыша конвертом. Такой тип является разновидностью вальмовой крыши. Конверт с прямоугольным основанием — основа вальмового типа кровли, а квадрат чаще используется в шатровом варианте.
Вальмовая конструкция — это сочетание двух скатов в виде трапеции и двух скатов в треугольной форме. В кровле-шатре соединяются треугольные скаты.
Если в вальмовой крыше есть конёк, то кровля шатровая монтируется без этого элемента. Вершины всех скатов шатровой конструкции соединяются в единой точке. Это происходит в виде их наслоения друг на друга или крепления к отдельной опоре. Конёк как таковой в этом случае отсутствует.
Плюсы и минусы шатровой конструкции
Но есть в шатровой кровле и отрицательные моменты:
Схема конструкции шатровой крыши
При расчёте и строительстве шатровой кровли обязательно нужно располагать основными сведениями о её составляющих элементах.
Опорная часть кровли — мауэрлат, размещаемый по периметру строения. Он крепится на стены постройки с наружной стороны. В кирпичных домах мауэрлат может монтироваться с внутренней стороны. Материалом для этого элемента кровельной системы служит брус с большим сечением. Накосные стропила предназначены для образования кровельного угла, собственно благодаря им и получается пирамидальная форма крыши. Самым сложным в конструкции шатровой крыши считается коньковый узел. В коньковом узле вместе с накосными стропилами соединяются стропила центральные, которые регулируют высоту каждого ската. Параллельно центральным стропилам устанавливают нарожники. Они всегда короче центральных стропил и укладываются на определённом расстоянии друг от друга.
Фотогалерея: варианты устройства шатровой кровли
Подготовка к работе
Перед началом сооружения шатровой крыши следует внимательно изучить всю имеющуюся информацию о строительстве такой кровли, подготовить все материалы и инструменты, предварительно сделав расчёты.
Расчёт материалов
Чтобы произвести расчёты, нужно обзавестись специальной рейкой для замеров. Её можно соорудить из фанеры шириной в пять сантиметров. Нам понадобятся такие параметры:
Сами расчёты не так сложны, как могут показаться на первый взгляд:
Все необходимые параметры шатровой кровли можно рассчитать, обратившись к одному из онлайн-калькуляторов, которые нетрудно найти в интернете.
Необходимые инструменты и материалы
Для монтажа шатровой кровли следует приготовить следующие инструменты:
Для строительства шатровой крыши рекомендуется использовать древесину только одной породы. Для крепления элементов кровли необходимы гвозди, дюбели, стальные скобы и саморезы. Следует позаботиться и о кровельном материале, выбор которого зависит от предпочтений застройщика и его материальных возможностей.
Делаем сами шатровую крышу
Несмотря на всю сложность конструкции шатровой кровли, сделать такой тип крыши самостоятельно вполне возможно.
Порядок сооружения шатровой крыши включает в себя несколько последовательно выполняемых действий:
Полезные советы по строительству шатровой кровли
Профессионалы плотницкого дела делятся советами, которые обязательно нужно принимать во внимание при строительстве шатровой крыши:
Пошаговая инструкция по возведению шатровой крыши
Рассмотрим строительство шатровой восьмискатной кровли на конкретном примере. Крыша будет предназначена для постройки размерами 10 на 10 метров с перегородкой посередине (несущая конструкция).
Видео: строим сами шатровую крышу
Взвесив все положительные и отрицательные моменты в эксплуатации шатровой крыши, можно решиться на её постройку своими силами. Главное — всё просчитать и следовать чётким инструкциям, которые дают профессионалы строительного дела.
Энциклопедия строительства YouSpec
Строим дом своими руками
Что такое шатровый стиль
В русской архитектуре шатровый стиль используется уже не одну сотню лет. Шатровое зодчество поражает разнообразием и совершенством форм.
[contents]
Даже в XVI – XVII столетиях, характеризующихся расцветом деревянной архитектуры, четко прослеживается преданность тысячелетним традициям, свойственных этому стилю. И именно в этот период наблюдается формирование своеобразного шатрового стиля в каменной архитектуре, повторяющего собой деревянные строения.
Шатровый стиль
Приверженность к шатровому стилю четко прослеживается даже при возведении Красной площади в Москве, так как даже одного взгляда, случайно брошенного на Псковский собор, будет достаточно, чтобы увидеть огромное количество элементов, являющихся типичными для деревянной архитектуры.
Здесь можно увидеть и самые разные крытые переходы, и замысловатые наружные лестницы, и крылечка, а также сочетание шатровых и луковичных верхов и огромное количество других сооружений, определяющих народный стиль тех времен.
Издревле шатровые храмы пользовались на Руси огромной популярностью.
Шатровые храмы представляют собой особый архитектурный стиль, который, однажды возникнув, стал неотъемлемой частью русского зодчества. Такие сооружения отличаются тем, что вместо купола они завершаются шатром. Следует заметить, что шатровые храмы могут быть как деревянными, так и каменными, это никак не отражается на их внешней привлекательности.
Возведение каменных шатровых храмов началось на Руси еще XVI века. И по сей день шатровое зодчество России не имеет аналогов по всему миру.
Сегодня шатровые храмы являются важными памятниками церковного русского зодчества. Возведение конструкций этого типа приходится на XVI – XVII века, более чем красноречиво характеризуют отношение русского народа к религии.
Этот стиль, присущий русскому архитектурному зодчеству, наиболее полно выражается в формировании пятиглавых храмов, возведение которых было начато в XVI – XVII столетиях.
В принципе, шатровые храмы представляют собой сооружения, имеющие форму многогранной пирамиды, венчающей сооружение. Этот вид во все времена в русской архитектуре пользовался особой любовью и популярностью.
С незапамятных времен в русской архитектуре шатры венчают колонны, храмы, колокольни и башни. Строения этого типа, как было сказано ранее, в русской архитектуре могут возводиться из камня или дерева.
Строения этого типа могут изготавливаться из дерева, характеризуются наличием каркаса, изготовленного из восьми вертикально расположенных бревен, сходящихся к центру в верхней точке. Именно благодаря этому шатровые храмы, характерные для русской архитектуры, обладают такими великолепными столпообразными силуэтами.
Область применения
Однако шатровое зодчество в русской архитектуре получило широкое распространение не только при строительстве храмов, но и при возведении других городских построек.
Однако, несмотря на всю красоту деревянных построек, в русской архитектуре этот стиль начал активно использоваться при возведении каменных сооружений.
Следует заметить, что первые каменные сооружения этого вида были сооружены в первой половине XVI столетия.
Самым ярким примером таких каменных сооружений по праву считается церковь Вознесения.
Конструктивно шатер в русской архитектуре принято устанавливать на четверик либо восьмерик. Такие сооружения характеризуются вытянутыми пропорциями, что придает общему силуэту строения устремленность вверх, а также резкую динамичность.
В связи с русскими традициями шатровые строения принято снаружи украшать декором, например, узорами и кокошниками.
Изначально шатры исполняли роль крыши сооружений, а поэтому выполнялись глухими, в связи с чем их внутреннее пространство не сообщалось с нижерасположенными помещениями.
В отличие от тех времен сегодня подобные конструкции имеют исключительно декоративное предназначение. Ярким примером этому является расположенный в Угличе красивейший Успенский храм.
К сожалению, в нашей архитектуре возведение таких строений уже не пользуется такой популярностью. Однако до сих пор они продолжают оставаться достаточно востребованными при возведении соборов, храмов и церквей.
Следует отметить, что сегодня при строительстве частных домов даже в качестве декоративных элементов он фактически не используется ввиду высокой сложности выполнения монтажных работ и, наверное, чрезмерной помпезности таких строений.
Шатровые храмы представляют собой красивейшие сооружения, являющиеся важнейшей частью истории Российского государства. И наблюдая их трансформации столетие от столетия можно изучить архитектурные вкусы и предпочтения наших предков.
Это тоже нужно почитать:
Шатровые покрытия и перекрытия
Конструктивные формы и конструктивные схемы. Шатровые тонкостенные конструкции (шатровые складки) являются разновидностью выпуклых многогранников и имеют форму сомкнутых (вальмовых) сводов или усеченных пирамид с прямоугольным или квадратным планом.
Шатровые конструкции (далее в тексте —«шатры») образованы пересечением четырех наклонных граней, плоских или призматических, замыкаемых поверху средним (центральным) горизонтальным диском и подкрепляемых понизу элементами опорного контура — ребрами, балками или фермами (рис. 2.1.28).
Шатры могут проектироваться многопролетными (многоволновыми) или однопролетными в виде отдельно стоящих ячеек. Опирание шатров осуществляется по углам на колонны либо по двум, трем, четырем сторонам на несущие стены.
Шатры применяются для покрытий зданий с размерами ячеек от 12х12 до 30х30 м и в междуэтажных перекрытиях для зданий с сеткой колонн от 6X6 до 18×18 м. Размеры сторон центрального диска назначаются в пределах от 1/5 до 1/2 соответствующего размера плана шатра. Строительную высоту шатров, измеряемую от низа срединной поверхности наклонной грани до срединной поверхности центрального диска, рекомендуется принимать от 1/8 до 1/15 большего размера шатра в плане.
Шатры проектируют: а) железобетонными — сборными, монолитными, сборно-монолитными; б) комбинированными — сталежелезобетонными; в) стальными.
Наклонные грани шатра и центральный диск могут выполняться сплошными (железобетонными) или в виде решетчатой структуры (железобетонной или стальной) с покрытием из железобетонных или стальных элементов настила. При этом настил может быть уложен свободно либо включен в работу решетчатого шатра.
Шатровые конструкции перекрытий обладают высокой несущей способностью и могут проектироваться под большие полезные нагрузки до 5 т/м2 при сетках колонн до 12х12 м.
Конструктивные элементы и узлы. Шатры покрытий рекомендуется проектировать сборными железобетонными либо в виде комбинированных систем с железобетонным или стальным настилом, уложенным по решетчатому шатру. При наличии экономических обоснований могут применяться монолитные железобетонные конструкции, возводимые на стационарной опалубке или торкретированием по сетке.
Сборные шатры проектируют, как правило, из плоских ребристых плит шириной до 3,0 и длиной до 12,0 м с обычным армированием и предварительно напряженных. Толщина полки 30. 60 мм, высота ребер 250. 350 мм.
Рациональные схемы разрезки (рис. 2.1.29) предусматривают плиты трех типов — прямоугольные, трапециевидные, треугольные, изготавливаемые в общей форме.
Для повышения пространственной жесткости сборных шатров и обеспечения бескондукторного монтажа в конструкции предусматриваются железобетонные или стальные ребра жесткости, располагаемые в плоскости плит или под ними и оснащаемые на период монтажа плит инвентарными затяжками.
Решетчатые стальные шатровые покрытия рекомендуется проектировать составными — из унифицированных решетчатых плит, соединяемых между собой на сварке или на высокопрочных болтах. Геометрические формы поверхности наклонных граней принимают плоскими или призматическими.
Плиты проектируют из гнутых или прокатных профилей в виде швеллеров высотой 100. 300 мм в зависимости от величины пролета и нагрузок:
В качестве настила рекомендуется применять: а) тонкие плоские длинномерные железобетонные пластины толщиной 30. 40 мм с обычным армированием; б) стальной профилированный настил; в) асбоцементный профилированный настил (для «холодных» покрытий).
Тонкие железобетонные пластины принимают шириной 3,0. 3,2 м, толщиной 30. 40 мм и длиной до 12 м. Армируются пластины одной или двумя сварными сетками или проволоки BpII диаметром 4. 5 мм.
Подъем пластин осуществляется за 4. 8 точек с зацеплением за петли, находящиеся в специальных отверстиях в пластинах размером до 150 мм. Эффективно включение пластин в работу стержневой системы шатров приваркой элементов.
Опорный контур шатровых покрытий проектируют в виде: а) железобетонных или стальных ферм с параллельными поясами пролетом 12. 30 м, высотой 1/15. 1/8 пролета; б) то же, балок пролетом 12. 18 м, высотой 1/25. 1/12 пролета; в) то же, неразрезных многопролетных ферм или балок, опирающихся на стойки фахверка с шагом 6. 12 м, высотой 0,6. 1,5 м.
Шатровые покрытия могут проектироваться с верхним или нижним примыканием к опорному контуру. Последний вариант принимается преимущественно в комбинированных конструкциях шатровых покрытий с целью уменьшения их строительной высоты с перекрытием «пазух» настилом. Следует иметь в виду, что этот вариант увеличивает расход стали.
В шатровых покрытиях необходимо предусматривать угловые диагональные стяжки контурных диафрагм или поясов для воспринятая распоров, возникающих в углах шатров. Стяжки рекомендуется выполнять стальными, привариваемыми к поясам опорного контура в плоскости примыкания к контуру шатрового покрытия. Крепление затяжек производится на расстоянии 1/4—1/10 пролета от угла шатра.
Шатровые перекрытия. Шатры перекрытий рекомендуется проектировать сборными или сборно-монолитными железобетонными с контурными диафрагмами в виде железобетонных ребер или балок. При монолитных шатрах наклон боковых граней не должен превышать 30°.
Разрезку сборных и сборно-монолитных шатров на элементы рекомендуется производить по одному из вариантов, представленных на рис. 2.1.30.
Вариант 3 с угловым блоком обеспечивает осуществление бескондукторного монтажа.
Плиты шатров проектируются номинальным размером до 3х12 м, ребристыми с высотой ребер 250. 400 мм. Толщину полок плит принимают 40. 100 мм (в угловых зонах). Плиты выполняются с обычным армированием или предварительно напряженными.
Опорный контур шатровых перекрытий проектируют в виде горизонтальных бортовых элементов, вертикальных ребер или в виде балок, располагаемых в пределах строительной высоты шатра.
Контурные элементы целесообразно проектировать неразрезными. При монолитных шатрах возможна схема неразрезных многоволновых перекрытий. При сборных шатрах в целях исключения неблагоприятного характера взаимодействия смежных шатровых перекрытий рекомендуется осуществлять их в виде отдельно стоящих ячеек, для чего контурные элементы по линиям сопряжения шатров необходимо выполнять в виде парных (двухстенчатых) балок — вертикальных, Г- и П-образных. Опирание шатров осуществляется на консоли колонн или непосредственно на колонны при их поэтажной разрезке преимущественно шарнирно. Возможно устройство жестких узлов в одном или в двух направлениях, что, однако, усложняет конструктивное решение (значительные величины опорных моментов, пересечение арматуры в двух направлениях).
При конструировании шатров особое внимание следует обращать на надежность анкеровки продольной арматуры контурных балок на опорах и надежность соединения плит в углах и по диагональному сечению. Основную растянутую арматуру располагают в контурных балках и бортовых элементах. До 20 % указанной арматуры может быть расположено а плитах наклонных граней.
Для создания плоского пола пазухи между шатрами перекрываются плитами настила. При наличии контурных балок в пределах строительной высоты шатров плиты настила опираются на контурные балки. Целесообразно их включение в работу балок.
Для пропуска вентиляционных коммуникаций и устройства зенитных (светоаэрационных) фонарей в шатрах покрытий и перекрытий возможно устройство отверстий и проемов. Целесообразно их размещать в зоне среднего горизонтального диска. Возможен вариант устройства проема по всему среднему диску. He рекомендуется выполнять отверстия непосредственно в угловых зонах шатров (размер зоны 0,1—0,15 пролета шатра).
Подвеску крановых путей осуществляют в узлах пересечения ребер железобетонных плит и в узлах сопряжения стержней шатров покрытий, в местах переломов профиля покрытия, а также к контурным диафрагмам и поясам. Целесообразно применение укрупненного шага подвески, до 12 м.
Изготовление и монтаж. При конструировании элементов сборных шатровых перекрытий рекомендуется предусматривать один из следующих способов монтажа: 1) целиком, размеры шатра соответствуют размерам ячейки или сетки колонн; 2) сборкой трапециевидных и прямоугольных плит шатра на кондукторах; 3) навесной монтаж плит с последовательным опиранием элементов на полки ранее смонтированных и закрепленных элементов (бескондукторный монтаж).
При конструировании элементов комбинированных и стальных шатровых покрытий предусматриваются следующие способы их монтажа: 1) укрупненная сборка элементов на нулевых отметках с нашивкой стального профнастила или настила из асбофанеры с последующей установкой блока на проектные отметки; 2) укрупненная сборка стального решетчатого шатрового покрытия на нулевых отметках и его установка на колонны с последующей укладкой железобетонных плит настила.
Возможен вариант установки укрупненных блоков с железобетонным настилом при малых размерах шатров и достаточной грузоподъемности крановых средств (один или два крана).
Приближенный расчет. Предварительные расчеты и оценку несущей способности шатров можно производить методом предельного равновесия или другими приближенными методами.
Расчет шатровых конструкций по несущей способности производится приближенно. Рассматриваются раздельно конструкции шатра и опорного контура, воспринимающие реактивные воздействия от шатра.
Расчет шатровой складки включает: 1) расчет шатра в целом для определения растягивающих усилий по нижнему периметру и нормальных усилий в шарнирно соединяемых гранях; 2) определение изгибающих моментов в гранях шатровой складки как в неразрезных плитах или в шарнирно соединенных плитах.
Расчет по п. 1 производят методом предельного равновесия, исходя из возможных схем излома конструкции при основной равномерно распределенной на гранях нагрузке, по одной или двум балочным схемам в зависимости от опирания шатра и по шатровой схеме с разделением шатра на пять дисков (рис. 2.1.31).
Расчеты по указанным схемам можно производить и при несимметричных распределенных и при сосредоточенных нагрузках.
Аналогично допускается определять усилия в многопролетных неразрезных шатровых конструкциях.
Растягивающие усилия по нижнему периметру шатра определяются из условия
где Mi — расчетный момент в среднем сечении складки; fp — расчетный подъем складки, определяемый как расстояние между нижним краем наклонной грани и средней плоскостью центрального диска.
При опирании шатра на колонны и равномерно распределенной нагрузке q усилия по направлениям х и у определяются по формулам
где Hx, Hy — растягивающие усилия в уровне низа наклонной грани по одной из сторон; lx, ly — параметры плана.
Расчет складки по шатровой схеме производится для определения усилия Hуг, воспринимаемого в диагональном сечении.
Для квадратной в плане шатровой складки при равномерно распределенной нагрузке
где l.а — размеры складки и центрального диска; fруг — расстояние от центра тяжести арматуры, воспринимающей Нуг, до средней плоскости центрального диска.
Расчет граней шатра производят как неразрезных плит, вырезая полосу единичной ширины, в соответствии с условиями их опирания (рис. 2.1.32).
Допускается принимать, что плиты наклонных граней работают только в одном направлении, перпендикулярном горизонтальным ребрам, а верхняя плита — в двух, как плита, опертая по контуру.
В случае соединения между собой по линиям сопряжения плиты могут рассматриваться как неразрезные.
На плиты наклонных граней действуют приложенные к ним нагрузки q, на плиту среднего диска — часть нагрузки qk меньше q, где k — коэффициент распределения нагрузки в зависимости от соотношения сторон плиты среднего диска.
Расчет плит производят с учетом их сжатия усилием, передаваемым от одной грани к другой.
Величина сжатия для плиты единичной ширины среднего диска в квадратной шатровой складке определяется по формуле
где ф — угол наклона грани к горизонту.
На элементы опорного контура или крайний бортовой элемент передаются растягивающие усилия Hх, Hу и поперечные нагрузки в виде вертикальной проекции опорной реакции на крайнем пролете плиты. При армировании шатров не менее 20 % усилия Hх, Hу должны быть восприняты арматурой, расположенной в плитах наклонных граней. Остальная арматура располагается в элементах опорного контура. На опорах ее несущая способность должна быть не менее НугV2.
Углы шатров в месте опирания на колонны должны быть проверены на нормальную силу сжатия N по формуле
где фl — угол наклона диагонального ребра к горизонту; Aв — площадь сечения бетона в плоскости, перпендикулярной ребру, размером, равным стороне колонны; Fs — площадь сечения арматуры диагонального ребра.
Аналогично могут быть определены усилия и изгибающие моменты в стержневых системах комбинированных покрытий.