Мастер крыши (автоматическое построение крыши)

В этой статье описано, как в StatiCAD мастер крыши (автоматическое построение крыши) за один шаг строит по полигону крыши полную вальмовую, двускатную или комбинированную крышу из дерева, стали или лёгкой стали. О добавлении отдельных ферм и прогонов см. статьи Мастер стропильных ферм и Автоматическая установка прогонов между фермами.

Рисунок 1 – Вальмовая крыша, построенная на трёхэтажном железобетонном здании (3D-предпросмотр)

1. Об этой статье

По полигону крыши и уклонам сторон мастер строит геометрию вальмовой, двускатной или комбинированной крыши и за один шаг добавляет в расчётную модель полную деревянную несущую систему: стропильные ноги, прогоны, коньковую балку, диагональные и ендовные балки, фронтонные стропильные ноги, стойки, подкосы и лобовую доску. Нагрузка от покрытия задаётся погонной нагрузкой на стропильные ноги, либо по поверхности крыши строится сетка полигональной плиты. В крыше можно устроить проёмы для башен, шахт или дымовых труб (раздел 10); макрос приравнивает верхние отметки стен, начерченных по краям проёма, к отметкам обрамляющих балок (раздел 11).

к сведению

В каких версиях? Мастер крыши доступен во всех версиях StatiCAD (как и мастера ферм и прогонов). Вариант стальной крыши (раздел 5.1) доступен в StatiCAD Ultimate и Hybrid, вариант крыши из лёгкой стали — только в StatiCAD Ultimate.

Примеры построены на трёхэтажном железобетонном здании 20 × 10 м: за полигон крыши приняты оси балок верхнего этажа, построена вальмовая крыша с уклоном 33 %.

2. Как это работает?

2.1. Геометрия крыши

Полигон крыши — это линия опирания: ось стены или балки, на которую опираются нижние концы стропильных ног. Каждой стороне задаётся уклон (в процентах); у стороны, отмеченной как фронтон, поверхность крыши вертикальна (фронтонная стена двускатной крыши). Мастер смещает стороны наружу на величину карнизного свеса, получая линию свеса, и строит крышу методом взвешенного прямолинейного скелета (weighted straight skeleton): поверхность каждой стороны поднимается со своим уклоном, а линии пересечения поверхностей становятся коньком (горизонтальная линия), диагональными рёбрами (выпуклые углы) и ендовами (вогнутые углы). Метод даёт правильную крышу и для непрямоугольных планов (L-, T-, U-образных и многоугольников с косыми сторонами); разные уклоны сторон и фронтоны можно сочетать.

Карнизный свес — горизонтальный размер; он относится к сторонам с уклоном по умолчанию. На сторонах с другим уклоном свес подбирается так, чтобы край свеса на всех скатах находился на одной отметке (непрерывная линия водостока). Фронтонные стороны дополнительно выносятся на величину «фронтонного свеса»; коньковая балка и прогоны выступают за фронтонную стену, а их концы связывает фронтонная стропильная нога.

2.2. Элементы

Элемент	Размещение	Соединение
Стропильная нога	На каждом скате перпендикулярно линии свеса, с заданным шагом, симметрично относительно середины ската. Возле диагональных и ендовных балок укорачивается (нарожники).	Разделяется на линии опирания и в пересечениях с прогонами (неразрезная балка). Конец у коньковой, диагональной или ендовной балки шарнирный. Свесовый конец — консоль.
Прогон	По горизонталям: на одних и тех же отметках на всех скатах, образуя кольцо, которое смыкается на диагональных и ендовных балках. Прогон, расположенный слишком близко к верху ската, не ставится (достаточно коньковой балки).	В плоскости осей стропильных ног (соосно). Концы шарнирные. Разделяется в точках стоек и подкосов.
Коньковая / диагональная / ендовная балка	Линии скелета. Части, лежащие на одной прямой, образуют один элемент.	Разделяются на линии опирания, на концах прогонов и в точках стоек.
Фронтонная стропильная нога	Вдоль внешней линии фронтонного свеса.	Сечение стропильной ноги.
Стойка	Под прогонами и коньковой балкой; нижний конец на верхней отметке этажа (раздел 6).	Нижний конец шарнирный, верхний неразрезной; тип StatiCAD «Стойка фермы» (автоматическая опора не назначается).
Подкос	От каждой стойки в обе стороны вдоль несомого ею прогона или коньковой балки; под заданным углом к стойке.	Оба конца шарнирные (только продольная сила). Если не умещается на стойке, укорачивается под тем же углом.
Лобовая доска	Вдоль линии свеса, связывает концы стропильных ног.	Неразрезная.
Мауэрлат	Вдоль линии опирания (по желанию, по умолчанию выключен).	Если на линии опирания есть железобетонная балка, совпадает с ней.
Обрамляющая балка проёма	Вдоль края проёма в крыше, в плоскости ската (раздел 10).	Разделяется в точках, где заканчиваются перерезанные элементы; они шарнирно примыкают к ней. В проёме в пределах одного ската шарнирно присоединяется к обрамляющим стропильным ногам; в остальных проёмах её углы жёсткие.
Обрамляющая стропильная нога	По обе стороны проёма в пределах одного ската, на всю длину вдоль уклона (раздел 10.3).	Как стропильная нога, с сечением обрамления.
Деревянная колонна (отдельная крыша)	Под каждым узлом стропильной ноги, диагональной/ендовной балки и фронтона на линии опирания, от основания этажа (раздел 4.3).	Тип «Деревянная колонна/стойка»: основание получает автоматическую опору, верхний конец неразрезной.

2.3. Связь с расчётной моделью

В конечно-элементной модели два элемента не соединяются, если конец одного из них не лежит на другом. Поэтому мастер явно создаёт все точки соединения:

• Привязка сторон: линия узлов конечных элементов крайней балки проходит не по центру балки, а по её заданной оси (в примере — на 12,5 см наружу от центра). Если включён параметр «Привязать стороны к FEM-линиям балок» (по умолчанию включён), стороны полигона переносятся на линию узлов параллельной балки, находящейся в пределах 30 см; благодаря этому опорные концы стропильных ног и концы диагональных балок соединяются с балкой.
• Разделение: стропильные ноги разделяются в пересечениях с прогонами, прогоны и коньковая балка — на концах стоек и подкосов, диагональные и ендовные балки — на концах прогонов.
• Объединение: концы, расположенные ближе 6 см друг к другу, объединяются (чтобы балки, смещённые в пределах допуска узлов программы 5 см, не теряли соединения).
• Контур колонны: конец балки, попадающий в контур колонны на плане, программа связывает с осью колонны фиктивной балкой. Эта связь создаётся, только если конец балки находится в пределах диапазона отметок колонны; концы стропильных ног, коньковой балки и прогонов, расположенные высоко над верхом колонны, с колонной не связываются. Поэтому и на осях колонн стропильные ноги сохраняют полную длину и регулярный шаг.

3. Открытие мастера и полигон крыши

Мастер открывается тремя способами: кнопкой Крыша на левой панели инструментов (под кнопками Ферма и Прогон), командой Рисование › Крыша (мастер автоматического построения крыши)... и командой Макросы › Мастер крыши (автоматическое построение крыши).... Крыша строится на активном этаже; на этаже фундамента мастер не открывается.

Полигон крыши задаётся одним из двух способов:

1. Выбранная полигональная плита: если при открытии мастера на плане выбрана полигональная плита, её углы становятся полигоном крыши. Пока окно открыто, можно также воспользоваться кнопкой «Из выбранной полигональной плиты». В этом случае вариант на вкладке «Нагрузка / покрытие» автоматически переключается на «Построить сетку исходной полигональной плиты по поверхности крыши».
2. Черчение на плане: кнопка «Начертить на плане» закрывает окно; щёлкните по очереди углы линии опирания на плане (Shift — ортогонально). Щелчок по первой точке или щелчок правой кнопкой замыкает полигон (не менее 3 точек), и мастер открывается снова. Промежуточные точки, лежащие на одной прямой, объединяются.

Рисунок 2 – Мастер крыши: слева предпросмотр плана (скаты, элементы, номера сторон), справа вкладка «Крыша»

4. Вкладка «Крыша»

4.1. Уклон и фронтоны

Уклон по умолчанию (в процентах; рядом показан угол в градусах) — это уклон новых сторон; «Применить ко всем сторонам (снимает фронтоны)» задаёт этот уклон всем сторонам и убирает фронтоны. В таблице сторон указаны длина, уклон и признак фронтона каждой стороны. Ячейку уклона можно редактировать; новое значение применяется клавишей Enter или при переходе в другую ячейку. Флажок Фронтон или щелчок по стороне в предпросмотре включает и выключает фронтон (хотя бы одна сторона должна оставаться наклонной). Номера сторон показаны в предпросмотре в кружках; фронтонные стороны — фиолетовые.

Рисунок 3 – L-образная крыша: концы двух крыльев — фронтоны, во внутреннем углу — ендова; 3D-предпросмотр поворачивается перетаскиванием мышью

4.2. Свес и уровень опирания

Параметр	Описание
Карнизный свес (по горизонтали)	Вылет концов стропильных ног за линию опирания (по умолчанию 50 см).
Фронтонный свес	Вылет коньковой балки и прогонов за фронтонные стороны (по умолчанию 30 см).
Уровень опирания	Верхняя отметка активного этажа (по умолчанию): крыша опирается на уровень плит перекрытий/балок верхнего этажа. Основание активного этажа (этаж крыши): при отдельном этаже крыши она опирается на основание этажа (на балки нижележащего этажа); на этаже без плит перекрытий мастер выбирает этот вариант сам.
Дополнительная отметка линии опирания	Высота опорных концов стропильных ног над уровнем опирания (например, мансардная стенка).
Привязать стороны к FEM-линиям балок (≤ 30 см)	Раздел 2.3.
Деревянный материал	Материал всех элементов крыши (древесина проекта и библиотеки).

осторожно

Отдельный этаж крыши и модальный анализ: при модальном анализе с жёсткой диафрагмой к главному узлу диафрагмы этажа крыши без плит перекрытий не привязан ни один узел, поэтому модальное решение может не сойтись. Если крыша рассчитывается вместе со зданием, стройте её на верхней отметке верхнего этажа (по умолчанию).

4.3. Отдельный расчёт крыши

Чтобы рассчитать крышу саму по себе, независимо от здания (например, в пустом проекте), отметьте Отдельный расчёт крыши (без здания). Тогда от основания этажа под узлами, которые обычно опирались бы на балки, ставятся колонны: под опорными концами стропильных ног позади свеса, под угловыми узлами диагональных и ендовных балок, под узлами прогонов и коньковой балки на линиях фронтонов (Деревянная колонна/стойка в деревянной крыше, стальные колонны в стальной крыше, колонны из лёгкой стали в крыше из лёгкой стали). Они создаются не как стойки фермы, а как колонны, поэтому их основания получают автоматические опоры. Сечение колонн задаётся параметром «Колонна b × h» (дерево, по умолчанию 12 × 12 см) или профилем колонны (сталь, лёгкая сталь).

Стойки под прогонами и коньковой балкой также опускаются до основания этажа и становятся деревянными колоннами; при включении параметра размещение стоек переключается на «С равным шагом». Крыша опирается на верхнюю отметку активного этажа; уровень опирания и привязка к балкам не используются (отображаются неактивными).

Рисунок 4 – Отдельный расчёт крыши: деревянные колонны от основания этажа под опорными концами стропильных ног, стойки, опускающиеся до основания этажа; справа — параметр на вкладке «Крыша»

к сведению

Число колонн и расчёт: под каждый опорный конец стропильной ноги ставится одна колонна, поэтому шаг колонн равен шагу стропильных ног (80 колонн в примере 12 × 8 м). В пустом проекте расчёт вальмовых крыш 10 × 6 м и 45 × 24 м завершился без предупреждений об элементах, «висящих в воздухе», и о вырожденной матрице; основания колонн получили опоры с жёстким защемлением.

5. Вкладка «Элементы»

Задаются шаг и сечение стропильных ног; прогоны (вкл./выкл., горизонтальный шаг при уклоне по умолчанию, сечение), коньковая балка, диагональные/ендовные балки, фронтонная стропильная нога, лобовая доска и мауэрлат по отдельности включаются или выключаются, для них вводятся сечения (b × h, см). Сечения по умолчанию: стропильная нога 5 × 10 (шаг 50 см), прогон 10 × 12, коньковая балка 12 × 16, диагональная/ендовная балка 10 × 16, стойка 10 × 10, подкос 8 × 10, лобовая доска 3 × 15.

Отметки прогонов находятся равномерным делением высоты наивысшей точки крыши: шаг — это горизонтальное расстояние при уклоне по умолчанию (например, 200 см × 33 % → шаг по высоте не более 66 см). Строка сводки показывает фактический шаг по высоте.

Рисунок 5 – Вкладки «Элементы», «Стойки» и «Нагрузка / покрытие»

5.1. Стальные крыши и крыши из лёгкой стали

Если на вкладке «Крыша» в поле Тип материала выбрано Сталь или Лёгкая сталь (сталь — Ultimate и Hybrid; лёгкая сталь — только Ultimate), поля b × h на вкладках «Элементы», «Стойки» и «Проёмы» заменяются полями семейство профилей и профиль для каждой группы элементов; сечение колонн отдельной крыши также задаётся профилем. Список материалов показывает марки стали (по умолчанию S235). При смене типа материал, профили и схема размещения (шаг стропильных ног и прогонов, стойки, подкосы) возвращаются к значениям по умолчанию для этого типа; уклон, полигон, свесы, проёмы и параметры нагрузки сохраняются.

Тип	Схема размещения	Профили по умолчанию
Сталь	Основные стропильные ноги расставляются равномерно вдоль каждого ската с шагом не более 400 см; прогоны (150 см в плане) лежат на стропильных ногах; прогоны, коньковая балка и лобовая доска опираются на стропильные ноги сверху с эксцентриситетом оси (смещением, раздел 5.2). Прогоны, коньковая балка и лобовая доска разделяются на пролёты на каждой основной стропильной ноге и на линии опирания (Lb = пролёт; в конечно-элементной модели — неразрезные). Стойки и подкосы выключены; нагрузка от покрытия передаётся на прогоны (раздел 7).	Стропильная нога IPE 200, прогон IPE 120, коньковая балка IPE 160, диагональная/ендовная балка IPE 200, лобовая доска UPN 120, мауэрлат IPE 160, стойка HE 100 A, подкос IPE 100, колонна HE 160 A
Лёгкая сталь	Аналог деревянной схемы: стропильные ноги C/Σ с шагом 60 см, прогоны под стропильными ногами, стойки и подкосы включены; нагрузка от покрытия передаётся на стропильные ноги. По умолчанию отмечено Верхняя полка стропильной ноги прикреплена к обшивке саморезами (раскреплена) (при положительном моменте потери устойчивости плоской формы изгиба нет); снимите отметку, если обшивка не прикреплена саморезами.	Стропильная нога, прогон, коньковая балка, мауэрлат CC C150x80x20x2; диагональная/ендовная балка CC C200x80x16x2; лобовая доска, стойка, подкос CC C100x60x18x2; колонна CC C150x80x21x2,5

Рисунок 5a – Стальная крыша (вальмовая крыша 12 × 8 м, 30 %): основные стропильные ноги с равным шагом, прогоны через 150 см; профили по группам

Рисунок 5b – Крыша из лёгкой стали: стропильные ноги C с шагом 60 см, верхняя полка стропильной ноги прикреплена к обшивке саморезами

Если в строке обрамления выбрать «(стропильная нога)», обрамляющая балка получает профиль стропильной ноги. Строка сводки показывает общую массу (кг). Стальные элементы проходят проверку стальных элементов, элементы из лёгкой стали — проверку элементов из лёгкой стали; выделение элементов, не прошедших проверку, и их подсчёт (раздел 9.3) работают для обоих типов.

осторожно

Конёк стальной двускатной крыши: в двускатной стальной крыше без стоек коньковая балка — несущая балка между фронтонными стенами и парами стропильных ног. В примере 10 × 8 м коньковая балка IPE 160, принятая по умолчанию, не проходит проверку (как и прогоны UPN 100, если выбрать их); под длинным коньком включите стойки или примите больший профиль коньковой балки. В вальмовой крыше 12 × 8 м с профилями по умолчанию элементов, не прошедших проверку, нет (наибольшее отношение 0,32 — стропильная нога IPE 200; в прогонах 0,28).

5.2. Эксцентриситет оси (смещение)

Параметры Эксцентриситет оси (смещение) в конце вкладки «Элементы» вводят в модель эксцентриситет прогонов, коньковой балки и лобовой доски относительно стропильных ног. Узел конечных элементов остаётся общим со стропильной ногой (разделение элементов и соединения не меняются); смещается только ось элемента — с помощью смещения (ofset2). Эксцентриситет учитывается в расчёте, если в Общих настройках проекта включён параметр «Учитывать Offset1 и Offset2 в матрице жёсткости системы» (по умолчанию), а 3D-вид вычерчивает элемент со смещением.

Параметр	Стальная крыша (по умолчанию включено)	Деревянная крыша и крыша из лёгкой стали (по умолчанию выключено)
Прогон	Прогоны опираются на стропильные ноги сверху: ось на уровне верхней грани стропильной ноги + hпрогона/2	Стропильные ноги опираются на прогоны: ось прогона на уровне нижней грани стропильной ноги − hпрогона/2
Конёк	Коньковая балка опирается на стропильные ноги сверху	Стропильные ноги опираются на коньковую балку (конёк снизу)
Лобовая доска	Лобовая доска опирается сверху на концы стропильных ног	(параметра нет: лобовая доска — это доска на концах стропильных ног)

Верхняя и нижняя грани наклонной стропильной ноги отстоят от её оси по вертикали на h_{стропила}/(2·cos α); для прогонов используется уклон грани, для коньковой балки и лобовой доски — уклон по умолчанию. Пример: стропильная нога IPE 200, прогон IPE 120, уклон 30 % → ось прогона на 10,44 + 6 = 16,44 см выше узла; деревянная стропильная нога 5 × 10, прогон 10 × 12 → на 5,22 + 6 = 11,22 см ниже. Параметры сохраняются вместе с проектом.

Рисунок 5c – Параметры эксцентриситета оси стальной крыши (элементы над стропильными ногами)

6. Стойки и подкосы

Стойки ставятся под прогонами и коньковой балкой. Есть два варианта размещения:

Размещение	Описание
На линиях несущих балок (по умолчанию)	Стойка ставится там, где прогон или коньковая балка на плане пересекает балку на верхней отметке этажа; её нижний конец опирается на линию узлов балки и при расчёте соединяется с балкой. Если под прогоном или коньковой балкой нет балки, в сводке выдаётся предупреждение.
С равным шагом	Стойки распределяются равномерно, не превышая заданного шага. Если под их нижними концами нет балки, при расчёте они «висят в воздухе» (оболочка плиты перекрытия не получает внутреннего узла); программа выдаёт предупреждение.

Подкосы ставятся от каждой стойки в обе стороны вдоль несомого ею элемента, под заданным углом к стойке (по умолчанию 45°) и с заданной горизонтальной длиной (по умолчанию 60 см). Если вертикальная проекция подкоса не умещается на стойке, подкос укорачивается под тем же углом; сторона, слишком близкая к соседней стойке, пропускается.

подсказка

Пролёт прогонов: если стойки ставятся только на линиях несущих балок, пролёт прогона может достигать шага балок (6,5 м в примере). После проверки сечений при необходимости выберите размещение с равным шагом и добавьте балки под стойками либо увеличьте сечение прогона.

7. Вкладка «Нагрузка / покрытие»

Вариант	Описание
Погонной нагрузкой на стропильные ноги	Каждая стропильная нога с полосы шириной, равной её шагу, получает нагрузку от покрытия G (на поверхность крыши, кг/м²) и снеговую нагрузку (на горизонтальную проекцию, кг/м² × cos α) в виде погонных нагрузок (дополнительные нагрузки G и Q балки, кг/м). По умолчанию: G = 50, снег = 75 кг/м².
Построить сетку исходной полигональной плиты по поверхности крыши	Если полигон крыши взят с полигональной плиты, плита вписывается в поверхность крыши треугольной сеткой по отметкам концов балок (то же, что Макросы › Poligon döşemeyi kiriş uç kotlarına göre ağla (TIN - çatı kaplaması) — «Построить сетку полигональной плиты по отметкам концов балок»; см. Автоматическая установка отметок обшивки кровли и стоек). Нагрузки — собственные значения G/Q плиты; для обшивки используйте тонкую лёгкую плиту (например, OSB). Узлы, лежащие ниже поверхности крыши (низ стоек, подкосы, нижние пояса ферм, балки этажа под крышей), в сетку не включаются; их число указывается в сводке. Проёмы в крыше, находящиеся внутри плиты, исключаются из сетки (раздел 10.2).
Без нагрузки	Дополнительная нагрузка на элементы крыши не задаётся (только собственный вес).

В стальной крыше вариант «Погонной нагрузкой на стропильные ноги» нагружает прогоны: каждый прогон с полосы шириной, равной его шагу, получает погонные нагрузки от покрытия (на поверхность крыши) и снега (на горизонтальную проекцию), коньковая балка — нагрузку с коньковой полосы (по половине шага на обоих скатах), лобовая доска — с карнизной полосы (свес + половина шага). Если лобовая доска или коньковая балка выключена, соответствующая полоса добавляется к самому нижнему или самому верхнему прогону; в крыше без прогонов нагружаются основные стропильные ноги. В примере вальмовой крыши 12 × 8 м суммарная нагрузка от покрытия составляет 6299 кг (поверхность крыши 122 м² × 50 кг/м² = 6108 кг; разница — половина шага у линии опирания, которая также передаётся на лобовую доску, в запас безопасности).

Группа выделения: все элементы помещаются в одну группу выделения (ROOF-01, ROOF-02 …; префикс можно изменить); группу можно выбрать и удалить. Если отмечено «Удалить и заменить прежнюю крышу», открытая крыша (или прежняя крыша на том же полигоне) удаляется, а новая строится под тем же именем (раздел 9).

8. Построение крыши и результат

Кнопка «Создать крышу» добавляет элементы в модель; окно результата показывает имя группы, число балок и стоек, перечень элементов и предупреждения. До и после операции создаются записи для отмены: команда Отменить удаляет крышу одним шагом.

Рисунок 6 – Пример вальмовой крыши (3D-предпросмотр): кольцо прогонов, конёк, диагональные балки, стойки на линиях балок и подкосы

9. Открытие и изменение сохранённой крыши

Полигон и все параметры каждой крыши, построенной мастером, сохраняются в файле проекта (V10.0.7.1 и более поздние версии; .sbd и .sy4). Если закрыть проект и открыть его снова, кнопка «Крыша» не открывает пустой мастер: параметры стропильных ног, прогонов, стоек и т. п. можно изменить и построить ту же крышу заново.

9.1. Открытие сохранённой крыши

При открытии мастера крыша выбирается в следующем порядке:

1. Если на плане или в 3D-виде выделен элемент крыши (стропильная нога, прогон, стойка…), открывается эта крыша.
2. Если на выделенной полигональной плите построена крыша, открывается эта крыша.
3. Иначе открывается последняя крыша, построенная или открытая на активном этаже в текущем сеансе.
4. Иначе открывается последняя сохранённая крыша активного этажа; если на этаже нет крыши, мастер открывается пустым для новой крыши.

Список Крыша над предпросмотром показывает все сохранённые крыши проекта (имя группы и этаж); при выборе другой крыши загружаются её полигон и параметры. Вариант — Новая крыша — очищает полигон (параметры сохраняются), чтобы можно было начертить новую крышу.

Рисунок 7 – После повторного открытия проекта кнопка «Крыша» открывает сохранённую крышу CATI-01 с её полигоном и параметрами; кнопка становится «Обновить крышу»

9.2. Обновление крыши

Когда открыта сохранённая крыша, кнопка Обновить крышу удаляет все элементы прежней крыши и строит её заново с новыми параметрами под тем же именем группы (например, ROOF-01); одна команда «Отменить» восстанавливает прежнее состояние. Если снять отметку «Удалить и заменить прежнюю крышу», прежняя крыша остаётся, а с новыми параметрами строится вторая крыша (ROOF-02).

осторожно

Изменения вручную: при каждом обновлении крыша заново генерируется по своим параметрам. Изменения, внесённые в элементы крыши вручную (перемещённые, удалённые элементы или элементы с изменённым сечением), при обновлении теряются; сечения меняйте на вкладке «Элементы» мастера.

9.3. Элементы, не прошедшие проверку

После анализа элементы открытой крыши, не прошедшие в последнем анализе проверку деревянных балок/колонн, вычерчиваются в предпросмотре красным (на плане и в 3D), а их число указывается над предпросмотром (например, «Последний анализ: 49 / 177 элементов не проходят проверку»). Красные линии показывают положения существующих элементов модели; при изменении любого параметра отображение отключается, так как с новыми параметрами элементы смещаются. Без анализа мастер выводит «Выполните анализ, чтобы показать элементы, не прошедшие проверку».

Рисунок 8 – Стропильные ноги, прогоны и диагональные балки крыши со слабыми сечениями, не прошедшие проверку, показаны после анализа красным

к сведению

Мастера ферм и прогонов: параметры мастеров ферм и прогонов также сохраняются в файле. Команда Макросы › Редактировать выбранную ферму открывает сохранённую ферму с её собственными параметрами (в заголовке окна указывается число элементов, не прошедших проверку в последнем анализе). Если открыть мастер прогонов при выделенном прогоне, он открывает эту группу прогонов с её параметрами и с отмеченными фермами, на которые она опирается; кнопка Обновить прогоны строит группу заново под тем же именем.

подсказка

Крыши, построенные в более ранней версии: у крыш, построенных до V10.0.7.1, параметров в файле нет; если выделить элемент такой крыши и открыть мастер, выводится примечание. Чтобы изменить такую крышу мастером, постройте новую крышу и удалите прежнюю группу.

10. Проёмы в крыше

Для башни, лифтовой или лестничной шахты, дымовой трубы или мансардного окна в крыше устраивается проём. В крыше может быть любое число проёмов. Они сохраняются вместе с параметрами крыши (раздел 9) и применяются заново при каждом обновлении крыши.

10.1. Черчение проёма

Проёмы перечислены на вкладке Проёмы — последней вкладке мастера (O1, O2 …: число углов и размеры в плане). Перед черчением проёма должен быть задан полигон крыши.

1. Нажмите Начертить проём на плане; окно закроется. Щёлкните по очереди углы проёма на плане (Shift — ортогонально). Щелчок по первой точке или щелчок правой кнопкой замыкает полигон (не менее 3 точек).
2. Мастер открывается снова: проём добавлен в список, а перерезанные элементы видны в предпросмотре. Проём нужно чертить на этаже крыши; проём, начерченный на другом этаже, не добавляется.
3. Кнопка Создать крышу или Обновить крышу строит крышу с проёмами.

Кнопка Удалить выбранный удаляет проём, выбранный в списке, кнопка Удалить все — все проёмы. Проём может выходить за край крыши (башня, перерезающая свес): часть проёма за пределами крыши показывается в предпросмотре красной штриховой линией, и элементы в ней не ставятся.

Рисунок 9 – Вкладка «Проёмы»: O1 в пределах одного ската (по обе стороны — обрамляющие стропильные ноги), O2 на коньке, O3 — башня, перерезающая свес; обрамляющие балки проёмов показаны пурпурным, внизу — сводка и предупреждение

10.2. Перерезанные элементы и обрамляющие балки

• Стропильные ноги, прогоны, коньковая балка, диагональные и ендовные балки, фронтонные стропильные ноги, лобовая доска и мауэрлат, проходящие через проём, перерезаются по его краю; перерезанные концы шарнирные. Внутри проёма стойки не ставятся.
• Вдоль края проёма в плоскости ската проходит обрамляющая балка проёма. Перерезанные элементы заканчиваются на обрамляющей балке, а она разделяется в этих точках, поэтому при расчёте элементы с ней соединены. Её сечение задаётся параметром Сечение обрамления b × h; если оставить его пустым, используется сечение стропильной ноги.
• В режиме погонной нагрузки на стропильные ноги нагрузка от покрытия в проёме не прикладывается (стропильные ноги заканчиваются на его краю). Если покрытие задано полигональной плитой с сеткой по поверхности крыши (раздел 7; Макросы › Poligon döşemeyi kiriş uç kotlarına göre ağla), проёмы внутри полигона плиты исключаются из сетки: вдоль края проёма ставятся узлы, сетка повторяет край, и в проёме не остаётся ни треугольников, ни нагрузки от покрытия. У проёма, пересекающего границу плиты (например, у башни, пересекающей линию опирания), граница сетки получает вырез по краю проёма. Не исключается только проём, внутри которого находится угол полигона плиты; окно результата предупреждает об этом, и для такого проёма следует провести полигон плиты в обход проёма или использовать режим погонной нагрузки на стропильные ноги.

Сводка подсчитывает перерезанные элементы, например: «Проёмов: 3; перерезано стропильных ног: 7, обрамляющих стропильных ног: 2; перерезано прогонов: 1, их нагрузку несёт обрамление проёма; перерезано линий конька/диагональных рёбер/ендов/фронтонов: 1».

10.3. Виды проёмов

Проём	Где	Передача нагрузки
Проём в пределах одного ската (мансардное окно, небольшая дымовая труба)	Внутри одного ската, не ближе 10 см к его границе.	По обе стороны проёма вдоль уклона на всю длину ската проходят обрамляющие стропильные ноги (с сечением обрамления). Обрамляющие балки шарнирно присоединяются к ним, а перерезанные стропильные ноги и прогоны опираются на это обрамление. Обычная стропильная нога, оказавшаяся ближе 10 см к обрамляющей стропильной ноге, не ставится; её нагрузку воспринимает обрамляющая стропильная нога. Крыша несёт себя сама; стена в проёме не нужна.
Общий проём (башня, шахта, большая дымовая труба)	Пересекает линию конька, диагонального ребра, ендовы, фронтона или свеса либо перекрывается вдоль уклона с другим проёмом.	Обрамляющие стропильные ноги не ставятся. Обрамляющая балка разделяется там, где пересекает границу ската, и каждая её часть лежит в плоскости своего ската; углы жёсткие. Обрамляющие балки должны опираться на стены, стены жёсткости или раму, начерченные в проёме (раздел 10.4); сводка предупреждает об этом.

Рисунок 10 – Та же крыша в 3D-предпросмотре: обрамляющие балки лежат в плоскостях скатов; в проёме на коньке (O2) обрамляющая балка переламывается на коньке

10.4. Стены, стены жёсткости или рамы в проёме

В общем проёме элементы, несущие обрамляющие балки, вы чертите сами: каменные стены, железобетонные стены жёсткости или раму из балок и колонн. Чтобы при расчёте узлы обрамляющих балок соединились с ними:

1. Ось: начертите стену или стену жёсткости по краю проёма; её ось в расчётной модели должна лежать на линии обрамляющей балки. Если ось удалена от обрамляющей балки больше, чем на допуск узлов конечных элементов (по умолчанию 5 см), узлы не объединяются. Если оси стен известны, проще всего начертить проём по этим осям.
2. Верхняя отметка: верхний край стены должен находиться на отметке обрамляющей балки. Если обрамляющая балка наклонная, верхние отметки двух концов стены различаются; вместо ввода вручную используйте макрос Макросы › Seçili duvar/perde üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle (Приравнять верхние отметки выбранных стен/стен жёсткости к отметкам балок; раздел 11).
3. Рама: если обрамляющие балки несут колонны, поставьте колонны в углах проёма и подведите их верх к обрамляющим балкам макросом Макросы › Seçili dikme/kolon üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle (Приравнять верхние отметки выбранных стоек/колонн к отметкам балок).

Пример: если по краям проёма в пределах одного ската и проёма на коньке начертить каменные стены и приравнять их верхние отметки макросом (стены, пересекающие конёк, макрос разделяет на коньке), то и в оболочечной, и в стержневой модели стен все узлы крыши на краях проёмов соединяются со стенами, и расчёт не выдаёт элементов, «висящих в воздухе».

Рисунок 11 – Конечно-элементная модель (из расчёта): (a) проём в пределах одного ската, верх стен повторяет уклон обрамляющей балки; (b) проём на коньке, стены разделены на коньке. Серый — оболочки стен, пурпурный — обрамляющие балки и обрамляющие стропильные ноги, коричневый — остальные элементы крыши, зелёный — узлы на краях проёма, соединённые со стенами

11. Приравнивание верхних отметок стен к отметкам балок

Макрос Макросы › Seçili duvar/perde üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle (Приравнять верхние отметки выбранных стен/стен жёсткости к отметкам балок; находится сразу под макросом для стоек/колонн) приравнивает верхнюю отметку выбранных стен и стен жёсткости к отметке балки, проходящей вдоль их оси. Основное применение — стены по краям проёма в крыше: верхний край стены повторяет наклонную обрамляющую балку, и при расчёте обрамляющая балка опирается на стену. Макрос доступен во всех версиях.

11.1. Использование

1. Сделайте активным этаж, на котором находятся стены, и выделите стены и стены жёсткости, отметки которых нужно изменить. Если ничего не выделено, макрос запрашивает подтверждение на обработку всех стен активного этажа.
2. Запустите макрос. Для каждой стены он ищет балки того же этажа вдоль оси стены в расчётной модели: параллельные стене в плане, с обоими концами вблизи оси (в пределах половины толщины стены, но не менее допуска узлов) и перекрывающиеся со стеной. Учитываются обрамляющие балки, стропильные ноги, прогоны и железобетонные балки.
3. Верхние отметки левого и правого концов стены приравниваются к отметке балки в этих точках. Если на оси лежит несколько балок, берётся самая высокая; из балок на одной отметке выбирается ближайшая к оси (обрамляющая балка, а не стропильная нога, проходящая рядом с проёмом в той же плоскости). Отметки отсчитываются от верхней отметки этажа, как в полях верхних отметок стены.
4. Окно результата перечисляет прежние и новые отметки каждой стены и балки, на которые она опирается (Рисунок 12). Команда Отменить отменяет операцию одним шагом.

Рисунок 12 – 8 стен по краям O1 и O2 в крыше с Рисунка 9: стены O1 (WB05–WB08) теперь повторяют обрамляющие балки; на O2 стены, параллельные коньку (WB09, WB11), получили отметку 122,5 см, стены, пересекающие конёк (WB10, WB12), разделены на коньке на две части (новые части WB13, WB14), и каждая часть повторяет обрамляющую балку в плоскости своего ската

осторожно

Ввод наклонного верха вручную: «левый» конец стены — это первый конец, который программа хранит для неё (у горизонтальной стены — конец с меньшим x, у вертикальной — конец с большим y); он не зависит от направления черчения. Если перепутать концы, стена будет построена с обратным уклоном, и часть узлов обрамляющей балки с ней не соединится. Макрос сопоставляет концы сам.

11.2. Стены, которые не изменяются

В окне результата	Значение	Что делать
уже равны	Верхние отметки уже находятся на отметке балки.	—
без балки на оси	Вдоль оси стены балка не найдена; такие стены перечисляются по именам в конце окна.	Проверьте, что стена лежит на линии обрамляющей балки и что крыша находится на том же этаже.
оказалась бы ниже нижней отметки	Отметка балки ниже низа стены.	Проверьте этаж стены и крыши.
ломаная отметка балки вдоль стены	Вдоль стены балка имеет два разных уклона: проём пересекает конёк или диагональное ребро. Такую стену макрос сам разделяет в точке излома (раздел 11.3); эта строка появляется только для стены, которую нельзя разделить, потому что одна из частей оказалась бы короче 10 см.	Измените стену или проём так, чтобы точка излома не приходилась на конец стены.
балка только над частью стены	Балка перекрывает только часть длины стены (например, 25 %); указывается точка, где балка заканчивается.	Разделите стену в этой точке и запустите макрос для части под балкой.

В строке изменённой стены в квадратных скобках могут появиться два примечания:

• на оси есть и более низкая балка, взята самая высокая: на той же линии ниже обрамляющей балки лежит другая балка (например, балка этажа или обвязочный пояс); стена продлена до самой высокой балки.
• ось балки в … см от FEM-линии стены: отметка приравнена, но ось балки удалена от оси стены больше, чем на допуск узлов, и узлы не объединяются. Переместите стену или проём на одну линию.

11.3. Разделение стен на коньке

В проёме, пересекающем конёк или диагональное ребро, обрамляющая балка переходит на два ската, поэтому у стен, перпендикулярных коньку, отметка на коньке переламывается. Поскольку прямой верхний край не может повторить два уклона, макрос разделяет такую стену в точке излома (на коньке) на две стены и приравнивает верх каждой части к обрамляющей балке в плоскости её ската. Окно результата перечисляет обе части с примечанием «разделена» и точкой разделения (WB10 и WB12 на Рисунке 12).

• Разделение выполняется тем же способом, что и кнопкой программы Duv.Böl (разделить стены этажа в точках пересечения): новая часть получает все свойства стены (материал, толщину, нагрузки, армирование) и именуется как последняя стена этажа. Удлинения концов частей в точке разделения обнуляются.
• Стена с изломами в нескольких точках (например, у проёма, пересекающего и конёк, и диагональное ребро) разделяется в каждой точке.
• Команда Отменить одним шагом отменяет разделения и изменения отметок.
• Если балка перекрывает только часть стены, макрос её не разделяет, а сообщает точку, где заканчивается балка.

Модель на Рисунке 11(b) построена именно так: верхние края частей сходятся на коньке.

12. Замечания по расчёту

• Для примеров вальмовой и двускатной крыш расчёт завершился без предупреждений: групп элементов, «висящих в воздухе», нет, матрица жёсткости не вырождена, модальный анализ выполнен нормально.
• Доля ошибки в сообщении «При передаче нагрузок возникла частичная ошибка» может измениться при добавлении крыши: это контроль баланса нагрузок на классическом пути их передачи (суммарная нагрузка этажей в сравнении с нагрузкой, доходящей до вертикальных элементов первого этажа). Поскольку стойки опираются на балки, нагрузка крыши на классическом пути не прослеживается; на решение методом конечных элементов это не влияет.
• Сообщение «расчётные оси, где обнаружена деревянная сетка, но нет определения вибрации» вызвано деревянными балками над плитами перекрытий верхнего этажа; для крыши проверка на вибрацию не требуется.
• Стропильные ноги, прогоны и остальные элементы проверяются расчётом деревянных балок и колонн; уточните сечения по результатам.

13. Ограничения

• Параметры сохраняются вместе с проектом (V10.0.7.1 и более поздние версии). Поскольку при каждом обновлении крыша заново генерируется по своим параметрам, изменения, внесённые в её элементы вручную, не сохраняются. У крыш, построенных в более ранней версии, параметров в файле нет.
• Слуховые окна, обрешётка, ригели (висячие стропила без прогонов) и связи между стойками пока недоступны.
• Стальные крыши и крыши из лёгкой стали: проверка соединений (фасонки, сварные швы, болты; в лёгкой стали — саморезы) не выполняется; связи устойчивости в плоскости кровли и распорки не создаются. Для крыши из лёгкой стали, образованной серией ферм, используйте мастера ферм и прогонов.
• Проёмы в крыше: сетка плиты покрытия (раздел 7) не исключает проём, внутри которого находится угол полигона плиты (проведите полигон плиты в обход проёма). Край проёма не привязывается автоматически к оси стены, начерченной позже; чертите проём по осям стен.
• В отдельной крыше колонна ставится под каждый опорный конец стропильной ноги; схема с более редкими колоннами и опирающейся на них обвязочной балкой пока недоступна.
• Криволинейные стороны полигона не поддерживаются; если очень короткая сторона в сочетании с большим карнизным свесом приводит к самопересечению линии свеса, мастер выдаёт предупреждение.