Майстер даху (автоматичний дах)

У цій статті описано, як майстер даху (автоматичний дах) у StatiCAD за одну операцію будує на основі багатокутника даху повний вальмовий, двосхилий або комбінований дах із деревини, сталі або легкої сталі. Щоб додати окремі ферми й прогони, дивіться статті Майстер кроквяних ферм і Автоматичні прогони між фермами.

Рисунок 1 – Вальмовий дах, побудований на триповерховій залізобетонній будівлі (попередній 3D-перегляд)

1. Про цю статтю

За багатокутником даху та ухилами сторін майстер будує геометрію вальмового, двосхилого або комбінованого даху й за одну операцію додає до розрахункової моделі всю дерев’яну несучу систему: крокви, прогони, конькову балку, діагональні крокви та крокви ендов, фронтонні крокви, стійки, підкоси та лобову дошку. Навантаження від покрівлі прикладається як лінійне навантаження на крокви, або ж полігональна плита розбивається сіткою по поверхні даху. У даху можна влаштувати отвори для веж, шахт або димарів (Розділ 10); макрос прирівнює верхні відмітки стін, накреслених по краях отвору, до відміток балок обрамлення (Розділ 11).

інформація

У яких версіях? Майстер даху доступний в усіх версіях StatiCAD (так само, як майстри ферм і прогонів). Варіант сталевого даху (Розділ 5.1) доступний у StatiCAD Ultimate і Hybrid, варіант даху з легкої сталі — лише в StatiCAD Ultimate.

Приклади наведено для триповерхової залізобетонної будівлі розмірами 20 × 10 м: осі балок верхнього поверху взято як багатокутник даху й побудовано вальмовий дах з ухилом 33 %.

2. Як це працює?

2.1. Геометрія даху

Багатокутник даху — це лінія опирання: вісь стіни або балки, на яку спираються п’яти крокв. Кожній стороні задається ухил (у відсотках); якщо сторону позначено як фронтон, поверхня даху на ній вертикальна (фронтонна стіна двосхилого даху). Майстер зміщує сторони назовні на величину карнизного звису, отримуючи лінію карниза, і будує дах методом зваженого прямолінійного скелета (weighted straight skeleton): поверхня кожної сторони піднімається з власним ухилом, а лінії перетину поверхонь стають коником (горизонтальна лінія), діагональними ребрами (опуклі кути) та ендовами (увігнуті кути). Метод дає правильний дах і для непрямокутних планів (L-, T-, U-подібних і багатокутників зі скошеними сторонами); різні ухили сторін і фронтони можна поєднувати.

Карнизний звис — це горизонтальний розмір, і він стосується сторін із загальним ухилом; на сторонах з іншим ухилом звис коригується так, щоб карниз на всіх скатах лежав на одній відмітці (неперервна лінія ринви). Фронтонні сторони додатково подовжуються на «фронтонний звис»; коник і прогони виступають за фронтонну стіну, а їхні кінці зв’язує фронтонна кроква.

2.2. Елементи

Елемент	Розташування	З’єднання
Кроква	На кожному скаті перпендикулярно до карниза, із заданим кроком, симетрично відносно середини ската. Біля діагональних крокв і крокв ендов коротшають (короткі крокви).	Розбиваються в точці на лінії опирання та в місцях перетину з прогонами (нерозрізна балка). На кінці біля конькової балки / діагональної крокви / крокви ендови — шарнір. Кінець біля карниза — консоль.
Прогін	Лінії рівних відміток: на однакових відмітках на всіх скатах, утворюють кільце, що замикається на діагональних кроквах і кроквах ендов. Прогін, що опиняється дуже близько до верху ската, не ставиться (достатньо конькової балки).	У площині осей крокв (центрично). Кінці шарнірні. Розбиваються в точках стійок і підкосів.
Конькова балка / діагональна кроква / кроква ендови	Лінії скелета. Частини, що лежать на одній прямій, утворюють один елемент.	Розбиваються в точці на лінії опирання, на кінцях прогонів і в точках стійок.
Фронтонна кроква	Уздовж зовнішньої лінії фронтонного звису.	Переріз — як у крокви.
Стійка	Під прогонами та коньковою балкою; нижній кінець на верхній відмітці поверху (Розділ 6).	Низ шарнірний, верх нерозрізний; тип StatiCAD «Стійка ферми» (автоматично опору не отримує).
Підкіс	Від кожної стійки в обидва боки, уздовж елемента, який вона несе (прогону / конькової балки); під заданим кутом до стійки.	Обидва кінці шарнірні (лише осьове зусилля). Якщо не вміщується на стійці, коротшає під тим самим кутом.
Лобова дошка	Уздовж лінії карниза, зв’язує кінці крокв.	Нерозрізна.
Мауерлат	Уздовж лінії опирання (необов’язковий, за замовчуванням вимкнений).	Якщо на лінії опирання є залізобетонна балка, збігається з нею.
Балка обрамлення отвору	Уздовж краю отвору в даху, у площині ската (Розділ 10).	Розбивається на кінцях розрізаних елементів, які шарнірно з’єднуються з нею. В отворі в межах одного ската шарнірно з’єднується з бічними кроквами обрамлення; в інших отворах її кути жорсткі.
Бічна кроква обрамлення	З обох боків отвору в межах одного ската, на всю довжину вздовж схилу (Розділ 10.3).	Як кроква, з перерізом балки обрамлення.
Дерев’яна колона (окремий дах)	Під кожним вузлом крокви, діагональної крокви / крокви ендови та фронтону на лінії опирання, від низу поверху (Розділ 4.3).	Тип «Дерев’яна колона/стійка»: основа автоматично отримує опору, верх нерозрізний.

2.3. З’єднання з розрахунковою моделлю

У скінченноелементній моделі два елементи не з’єднуються, якщо кінець одного з них не лежить на іншому. Тому майстер явно створює всі точки з’єднання:

• Прив’язка сторін: вузлова лінія скінченних елементів крайової балки лежить на її заданій осі, а не по центру балки (у прикладі — на 12,5 см назовні від центру). Коли параметр «Прив’язувати сторони до FEM-осей балок» увімкнено (за замовчуванням), сторони багатокутника переносяться на вузлову лінію паралельної балки, розташованої в межах 30 см; так п’яти крокв і кінці діагональних крокв з’єднуються з балкою.
• Розбиття: крокви розбиваються в місцях перетину з прогонами, прогони й конькова балка — на кінцях стійок і підкосів, діагональні крокви та крокви ендов — на кінцях прогонів.
• Об’єднання: кінці, розташовані ближче ніж 6 см один від одного, об’єднуються (щоб балки, зсунуті в межах допуску вузлів програми 5 см, не залишилися нез’єднаними).
• Контур колони: кінець балки, що потрапляє в контур колони в плані, програма з’єднує з віссю колони фіктивною балкою. Цей зв’язок створюється лише тоді, коли кінець балки перебуває в межах відміток колони; кінці крокв, конькової балки та прогонів, розташовані високо над верхом колони, з колоною не з’єднуються. Тому й на осях колон крокви зберігають повну довжину та рівномірний крок.

3. Відкриття майстра та багатокутник даху

Майстер відкривається з трьох місць: кнопка Дах (Roof) на лівій панелі інструментів (під кнопками Ферма і Прогін), Малювання › Дах (майстер автоматичного даху)... (Draw › Roof (automatic roof wizard)...) і Макроси › Майстер даху (автоматичний дах)... (Macros › Roof wizard (automatic roof)...). Дах будується на активному поверсі; на рівні фундаменту майстер не відкривається.

Багатокутник даху задається одним із двох способів:

1. Вибрана полігональна плита: якщо під час відкриття майстра на плані виділено полігональну плиту, її кути стають багатокутником даху. Коли вікно відкрите, можна також скористатися кнопкою «Із вибраної полігональної плити». Варіант на вкладці Навантаження / покрівля в цьому разі автоматично перемикається на «Побудувати сітку вихідної полігональної плити на поверхні даху».
2. Креслення на плані: кнопка «Накреслити на плані» закриває вікно; клацніть по черзі кути лінії опирання на плані (Shift — ортогонально). Клацання першої точки або клацання правою кнопкою замикає багатокутник (щонайменше 3 точки), і майстер відкривається знову. Проміжні точки на одній прямій об’єднуються.

Рисунок 2 – Майстер даху: ліворуч попередній перегляд плану (скати, елементи, номери сторін), праворуч вкладка Дах

4. Вкладка Дах

4.1. Ухил і фронтони

Загальний ухил (у відсотках; поруч показано кут у градусах) — це ухил нових сторін; «Застосувати до всіх сторін (прибирає фронтони)» задає всім сторонам цей ухил і прибирає фронтони. У таблиці сторін наведено довжину, ухил і стан фронтону кожної сторони. Комірку ухилу можна редагувати; нове значення застосовується клавішею Enter або під час переходу до іншої комірки. Позначення прапорця Фронтон або клацання сторони в попередньому перегляді вмикає чи вимикає фронтон (принаймні одна сторона має залишатися похилою). Номери сторін у попередньому перегляді показано в кружечках; фронтонні сторони — фіолетові.

Рисунок 3 – L-подібний дах: кінці двох крил — фронтони, у внутрішньому куті — ендова; попередній 3D-перегляд обертають, перетягуючи мишею

4.2. Карниз і рівень опирання

Параметр	Опис
Карнизний звис (горизонтальний)	Виступ кінців крокв за лінію опирання (за замовчуванням 50 см).
Фронтонний звис	Виступ конькової балки та прогонів за фронтонні сторони (за замовчуванням 30 см).
Рівень опирання	Верх активного поверху (за замовчуванням): дах спирається на рівень плит перекриття/балок верхнього поверху. Низ активного поверху (поверх даху): на окремому поверсі даху дах спирається на низ поверху (на балки нижнього поверху); на поверсі без плит перекриття майстер вибирає цей варіант сам.
Зміщення лінії опирання	Висота п’ят крокв над рівнем опирання (напр., колінна стінка).
Прив’язувати сторони до FEM-осей балок (≤ 30 см)	Розділ 2.3.
Дерев’яний матеріал	Матеріал усіх елементів даху (класи деревини з проєкту та з бібліотеки).

небезпека

Окремий поверх даху та модальний аналіз: У модальному аналізі з жорсткою діафрагмою до головного вузла діафрагми поверху даху без плит перекриття не прив’язано жодного вузла, тому модальний розв’язок може не збігтися. Якщо дах розраховується разом із будівлею, будуйте його на верхній відмітці верхнього поверху (за замовчуванням).

4.3. Окремий розрахунок даху

Щоб розрахувати дах окремо, незалежно від будівлі (наприклад, у порожньому проєкті), позначте Окремий розрахунок даху (без будівлі). Тоді під вузлами, які зазвичай спиралися б на балки, від низу поверху ставляться колони: під п’ятами крокв позаду карниза, під кутами діагональних крокв і крокв ендов, а також під вузлами прогонів і конькової балки на фронтонних лініях (Дерев’яна колона/стійка в дерев’яному даху, сталеві колони у сталевому даху, колони з легкої сталі в даху з легкої сталі). Вони створюються як колони, а не як стійки ферми, тому їхні основи автоматично отримують опори. Переріз колони задається полем «Колона b × h» (деревина, за замовчуванням 12 × 12 см) або профілем колони (сталь, легка сталь).

Стійки під прогонами та коньковою балкою також опускаються до низу поверху й стають дерев’яними колонами; після позначення параметра розташування стійок автоматично перемикається на «Рівний крок». Дах спирається на верх активного поверху; рівень опирання та прив’язка до балок не використовуються (ці поля неактивні).

Рисунок 4 – Окремий розрахунок даху: дерев’яні колони від низу поверху під п’ятами крокв, стійки, що опускаються до низу поверху; праворуч — параметр на вкладці Дах

інформація

Кількість колон і аналіз: Під кожною п’ятою крокви ставиться одна колона, тому крок колон дорівнює кроку крокв (80 колон у прикладі 12 × 8 м). У порожньому проєкті аналіз вальмових дахів 10 × 6 м і 45 × 24 м завершився без попереджень про елементи, що висять у повітрі, чи про сингулярну матрицю; основи колон отримали жорстке защемлення.

5. Вкладка Елементи

Крок і переріз крокв; прогони (увімкнено/вимкнено, горизонтальний крок при загальному ухилі, переріз); конькова балка; діагональні крокви / крокви ендов; фронтонна кроква; лобова дошка й мауерлат вмикаються або вимикаються окремо, і для них вводяться перерізи (b × h, см). Перерізи за замовчуванням: кроква 5 × 10 (крок 50 см), прогін 10 × 12, конькова балка 12 × 16, діагональна кроква / кроква ендови 10 × 16, стійка 10 × 10, підкіс 8 × 10, лобова дошка 3 × 15.

Відмітки прогонів знаходять, рівномірно ділячи висоту найвищої точки даху: крок — це горизонтальна відстань при загальному ухилі (напр., 200 см × 33 % → крок відміток не більше 66 см). Підсумковий рядок показує фактичний крок відміток.

Рисунок 5 – Вкладки Елементи, Стійки та Навантаження / покрівля

5.1. Сталеві дахи та дахи з легкої сталі

Коли на вкладці Дах у полі Тип матеріалу (Material type) вибрано Сталь або Легка сталь (сталь — Ultimate і Hybrid; легка сталь — лише Ultimate), поля b × h на вкладках Елементи, Стійки та Отвори для кожної групи елементів замінюються полями сімейство профілів і профіль; переріз колони окремого даху також задається профілем. Список матеріалів містить класи сталі (за замовчуванням S235). Зміна типу повертає матеріал, профілі та схему розташування (крок крокв і прогонів, стійки, підкоси) до значень за замовчуванням для цього типу; ухил, багатокутник, карниз, отвори та налаштування навантажень зберігаються.

Тип	Схема розташування	Профілі за замовчуванням
Сталь	Головні крокви розставляються рівномірно вздовж кожного ската з кроком не більше 400 см; прогони (150 см у плані) лежать на кроквах; прогони, конькова балка та лобова дошка спираються на верх крокв з ексцентриситетом осі (зміщенням, Розділ 5.2). Прогони, конькова балка та лобова дошка розбиваються на прольоти на кожній головній крокві та на лінії опирання (Lb = проліт; у скінченноелементній моделі — нерозрізні). Стійки та підкоси вимкнено; навантаження від покрівлі прикладається до прогонів (Розділ 7).	Кроква IPE 200, прогін IPE 120, конькова балка IPE 160, діагональна кроква / кроква ендови IPE 200, лобова дошка UPN 120, мауерлат IPE 160, стійка HE 100 A, підкіс IPE 100, колона HE 160 A
Легка сталь	Аналог дерев’яної схеми: крокви C/Σ із кроком 60 см, прогони під кроквами, стійки та підкоси ввімкнено; навантаження від покрівлі прикладається до крокв. Параметр Верхня полиця крокви прикручена до покрівлі (закріплена) за замовчуванням позначено (при додатному моменті крутильно-бокової втрати стійкості немає); якщо покрівля не прикручена, зніміть позначку.	Кроква, прогін, конькова балка, мауерлат CC C150x80x20x2; діагональна кроква / кроква ендови CC C200x80x16x2; лобова дошка, стійка, підкіс CC C100x60x18x2; колона CC C150x80x21x2,5

Рисунок 5a – Сталевий дах (вальмовий дах 12 × 8 м, 30 %): рівномірно розставлені головні крокви, прогони з кроком 150 см; профілі для кожної групи

Рисунок 5b – Дах із легкої сталі: крокви C з кроком 60 см, верхня полиця крокви прикручена до покрівлі

Якщо в рядку балки обрамлення вибрати «(rafter)» (кроква), балка обрамлення отримує профіль крокви. Підсумковий рядок показує загальну вагу (кг). Сталеві елементи проходять перевірку сталевих елементів, елементи з легкої сталі — перевірку елементів із легкої сталі; виділення недостатніх елементів і їхня кількість (Розділ 9.3) працюють для обох типів.

небезпека

Коник сталевого двосхилого даху: У двосхилому сталевому даху без стійок конькова балка є несучою балкою між фронтонними стінами та парами крокв. У прикладі 10 × 8 м конькова балка IPE 160 за замовчуванням (а також прогони UPN 100, якщо їх вибрано) недостатня; додайте стійки під довгою коньковою балкою або використайте більший профіль конькової балки. У вальмовому даху 12 × 8 м із профілями за замовчуванням недостатніх елементів немає (найбільший коефіцієнт використання 0,32 — кроква IPE 200; у прогонах 0,28).

5.2. Ексцентриситет осі (зміщення)

Параметри Ексцентриситет осі (зміщення) (Axis eccentricity) наприкінці вкладки Елементи додають до моделі ексцентриситет прогонів, конькової балки та лобової дошки відносно крокв. Скінченноелементний вузол залишається спільним із кроквою (розбиття елементів і з’єднання не змінюються); лише вісь елемента зсувається на задане зміщення (ofset2). Ексцентриситет враховується в розрахунку, коли в Загальних налаштуваннях проекту ввімкнено «Враховувати значення Offset1 і Offset2 в матриці жорсткості системи» (за замовчуванням), а 3D-вигляд креслить елемент зі зміщенням.

Параметр	Сталевий дах (за замовчуванням увімкнено)	Дерев’яний дах і дах із легкої сталі (за замовчуванням вимкнено)
Прогін	Прогони спираються на верх крокв: вісь на верхній грані крокви + hпрогону/2	Крокви спираються на прогони: вісь прогону на нижній грані крокви − hпрогону/2
Конькова балка	Конькова балка спирається на верх крокв	Крокви спираються на конькову балку (конькова балка внизу)
Лобова дошка	Лобова дошка спирається на верх кінців крокв	(параметра немає: лобова дошка — це дошка на кінцях крокв)

Верхня та нижня грані похилої крокви віддалені від її осі по вертикалі на h_крокви/(2·cos α); для прогонів використовується ухил ската, для конькової балки та лобової дошки — загальний ухил. Приклад: кроква IPE 200, прогін IPE 120, ухил 30 % → вісь прогону на 10,44 + 6 = 16,44 см вище вузла; дерев’яна кроква 5 × 10, прогін 10 × 12 → на 5,22 + 6 = 11,22 см нижче. Параметри зберігаються разом із проєктом.

Рисунок 5c – Параметри ексцентриситету осі сталевого даху (елементи спираються на верх крокв)

6. Стійки та підкоси

Стійки ставляться під прогонами та коньковою балкою. Є два варіанти розташування:

Розташування	Опис
На лініях несучих балок (за замовчуванням)	Стійка ставиться там, де прогін / конькова балка в плані перетинає балку на верхній відмітці поверху; її нижній кінець спирається на вузлову лінію балки й в аналізі з’єднується з балкою. Якщо під прогоном / коньковою балкою немає балки, у підсумку видається попередження.
Рівний крок	Стійки розподіляються рівномірно з кроком, що не перевищує заданого. Якщо під їхніми нижніми кінцями немає балки, в аналізі вони висять у повітрі (оболонка плити перекриття не отримує внутрішнього вузла); програма видає попередження.

Підкоси ставляться від кожної стійки в обидва боки елемента, який вона несе, під заданим кутом до стійки (за замовчуванням 45°) і з заданою горизонтальною довжиною (за замовчуванням 60 см). Якщо вертикальна довжина не вміщується на стійці, підкіс коротшає під тим самим кутом; бік, надто близький до сусідньої стійки, пропускається.

порада

Проліт прогону: Якщо стійки ставляться лише на несучих лініях, проліт прогону може дорівнювати відстані між балками (у прикладі 6,5 м). Після перевірки елементів за потреби виберіть рівний крок і додайте балки під стійки або збільште переріз прогону.

7. Вкладка Навантаження / покрівля

Варіант	Опис
Як лінійне навантаження на крокви	Кожна кроква отримує з вантажної ширини, що дорівнює кроку крокв, навантаження від покрівлі G (на поверхню даху, кг/м²) і снігове навантаження (на горизонтальну проєкцію, кг/м² × cos α) як лінійні навантаження (додаткові навантаження G і Q балки, кг/м). За замовчуванням: G = 50, сніг = 75 кг/м².
Побудувати сітку вихідної полігональної плити на поверхні даху	Якщо багатокутник даху взято з полігональної плити, плита припасовується до поверхні даху трикутною сіткою за відмітками кінців балок (так само, як Макроси › Побудувати сітку полігональної плити за відмітками кінців балок (TIN – настил даху); див. Автоматичне налаштування відміток настилу даху та стійок). Навантаження — власні значення G/Q плити; для настилу використовуйте тонку легку плиту (напр., OSB). Вузли, що лежать нижче поверхні даху (низ стійок, підкоси, нижні пояси ферм, балки поверху під дахом), до сітки не входять; їхня кількість указується в підсумку. Отвори в даху, що лежать усередині плити, вилучаються із сітки (Розділ 10.2).
Без навантаження	Додаткове навантаження на елементи даху не прикладається (лише власна вага).

У сталевому даху варіант «Як лінійне навантаження на крокви» навантажує прогони: кожен прогін отримує з вантажної ширини, що дорівнює його кроку, лінійні навантаження від покрівлі (на поверхню даху) і снігу (на горизонтальну проєкцію), конькова балка — смугу коника (по половині кроку з обох скатів), а лобова дошка — карнизну смугу (звис + половина кроку). Якщо лобову дошку або конькову балку вимкнено, ця смуга додається до найнижчого або найвищого прогону; у даху без прогонів навантажуються головні крокви. У прикладі вальмового даху 12 × 8 м сумарне навантаження від покрівлі становить 6299 кг (поверхня даху 122 м² × 50 кг/м² = 6108 кг; різниця — це половина кроку біля лінії опирання, яка також передається на лобову дошку, у запас).

Група вибору: усі елементи потрапляють до однієї групи вибору (ROOF-01, ROOF-02 …; префікс можна змінити); групу можна виділити й видалити. Якщо позначено «Видалити й замінити попередній дах», відкритий дах (або попередній дах на тому самому багатокутнику) видаляється, а новий будується під тією самою назвою (Розділ 9).

8. Створення даху та результат

Кнопка «Створити дах» додає елементи до моделі; вікно результату показує назву групи, кількість балок і стійок, перелік елементів і попередження. До та після операції створюються записи для скасування: Скасувати видаляє дах одним кроком.

Рисунок 6 – Приклад вальмового даху (попередній 3D-перегляд): кільце прогонів, коник, діагональні крокви, стійки на лініях балок і підкоси

9. Відкриття та зміна збереженого даху

Багатокутник і всі налаштування кожного даху, побудованого майстром, зберігаються у файлі проєкту (V10.0.7.1 і пізніші версії; .sbd і .sy4). Коли проєкт закривають і відкривають знову, кнопка Дах не відкриває порожній майстер: можна змінити налаштування, як-от крокви, прогони та стійки, і побудувати той самий дах заново.

9.1. Відкриття збереженого даху

Під час відкриття майстра дах вибирається в такому порядку:

1. Якщо на плані або в 3D-вигляді виділено елемент даху (крокву, прогін, стійку…), відкривається цей дах.
2. Якщо на виділеній полігональній плиті побудовано дах, відкривається цей дах.
3. Інакше відкривається останній дах, побудований або відкритий на активному поверсі в цьому сеансі.
4. Інакше відкривається останній збережений дах активного поверху; якщо на поверсі немає даху, майстер відкривається порожнім для нового даху.

Список Дах над попереднім переглядом показує всі збережені дахи проєкту (назва групи та поверх); вибір іншого даху завантажує його багатокутник і налаштування. — Новий дах — очищує багатокутник (налаштування залишаються), щоб можна було накреслити новий дах.

Рисунок 7 – Після повторного відкриття проєкту кнопка Дах відкриває збережений дах CATI-01 з його багатокутником і налаштуваннями; кнопка стає «Оновити дах»

9.2. Оновлення даху

Коли відкрито збережений дах, Оновити дах видаляє всі елементи старого даху й будує його заново з новими налаштуваннями під тією самою назвою групи (напр., ROOF-01); одна команда Скасувати відновлює попередній стан. Якщо зняти позначку «Видалити й замінити попередній дах», старий дах залишається, а з новими налаштуваннями будується другий дах (ROOF-02).

небезпека

Ручні зміни: Під час кожного оновлення дах генерується заново з налаштувань. Ручні зміни елементів даху (переміщені, видалені елементи або елементи зі зміненим перерізом) під час оновлення втрачаються; змінюйте перерізи на вкладці Елементи майстра.

9.3. Недостатні елементи

Після аналізу елементи відкритого даху, які в останньому аналізі не пройшли перевірку дерев’яних балок/колон, кресляться в попередньому перегляді червоним (план і 3D), а їхня кількість показується над попереднім переглядом (напр., «Останній аналіз: 49 / 177 елементів недостатні»). Червоні лінії — це положення наявних елементів у моделі; відображення вимикається, щойно змінюється будь-яке налаштування, оскільки з новими налаштуваннями елементи зміщуються. Без аналізу майстер показує «Виконайте аналіз, щоб показати недостатні елементи».

Рисунок 8 – Недостатні крокви, прогони та діагональні крокви даху зі слабкими перерізами, показані червоним після аналізу

інформація

Майстри ферм і прогонів: Налаштування майстрів ферм і прогонів також зберігаються у файлі. Макроси › Редагувати вибрану ферму відкриває збережену ферму з її власними налаштуваннями (у заголовку вікна показано кількість недостатніх елементів в останньому аналізі). Якщо майстер прогонів відкрити, коли виділено прогін, він відкриває цю групу прогонів з її налаштуваннями та з позначеними фермами, на які вона спирається; Оновити прогони будує групу заново під тією самою назвою.

порада

Дахи, побудовані в попередній версії: Дахи, побудовані до V10.0.7.1, не мають налаштувань у файлі; якщо виділити елемент такого даху й відкрити майстер, з’являється примітка. Щоб змінити такий дах за допомогою майстра, побудуйте новий дах і видаліть стару групу.

10. Отвори в даху

Для вежі, шахти ліфта чи сходової клітки, димаря або мансардного вікна в даху влаштовують отвір. Дах може мати будь-яку кількість отворів. Отвори записуються разом із налаштуваннями даху (Розділ 9) і повторно застосовуються під час кожного оновлення даху.

10.1. Креслення отвору

Отвори перелічено на вкладці Отвори (Openings) — останній вкладці майстра (O1, O2 …: кількість кутів і розміри в плані). Перш ніж креслити отвір, потрібно задати багатокутник даху.

1. Натисніть Накреслити отвір на плані (Draw an opening in plan); вікно закриється. Клацніть по черзі кути отвору на плані (Shift — ортогонально). Клацання першої точки або клацання правою кнопкою замикає багатокутник (щонайменше 3 точки).
2. Майстер відкривається знову: отвір з’являється в списку, а в попередньому перегляді елементи показано розрізаними. Отвір слід креслити на поверсі даху; отвір, накреслений на іншому поверсі, не додається.
3. Створити дах або Оновити дах будує дах разом з отворами.

Видалити вибраний (Delete selected) видаляє отвір, вибраний у списку, Видалити всі (Delete all) — усі отвори. Отвір може виходити за край даху (вежа, що перерізає карниз): частина поза дахом показується в попередньому перегляді червоною штриховою лінією, і елементи там не ставляться.

Рисунок 9 – Вкладка Отвори: O1 у межах одного ската (з обох боків — бічні крокви обрамлення), O2 на конику, O3 — вежа, що перерізає карниз; балки обрамлення отворів — пурпурові, унизу — підсумок і попередження

10.2. Розрізані елементи та балки обрамлення

• Крокви, прогони, конькова балка, діагональні крокви, крокви ендов, фронтонні крокви, лобові дошки та мауерлати, що проходять через отвір, розрізаються по його краю; розрізані кінці шарнірні. Усередині отвору стійки не ставляться.
• Уздовж краю отвору в площині ската проходить балка обрамлення отвору. Розрізані елементи закінчуються на балці обрамлення, яка в цих точках розбивається, тому в аналізі вони з’єднані з нею. Її переріз задається полем Переріз балки обрамлення b × h (Trimmer section b × h); якщо поле порожнє, використовується переріз крокви.
• У варіанті «Як лінійне навантаження на крокви» навантаження від покрівлі в отворі не прикладається (крокви закінчуються на його краю). Якщо покрівля — це полігональна плита, розбита сіткою по поверхні даху (Розділ 7; Макроси › Побудувати сітку полігональної плити за відмітками кінців балок), отвори всередині багатокутника плити вилучаються із сітки: уздовж краю отвору ставляться вузли, сітка повторює край, і в отворі не залишається ні трикутників, ні навантаження від покрівлі. Для отвору, що перетинає межу плити (наприклад, вежа, що перетинає лінію опирання), межа сітки отримує виріз уздовж краю отвору. Не вилучається лише отвір, що охоплює кут багатокутника плити; вікно результату попереджає про це, і для такого отвору проведіть багатокутник плити в обхід отвору або скористайтеся варіантом лінійного навантаження на крокви.

Підсумок підраховує розрізані елементи, наприклад: «3 отвори: розрізано 7 крокв, 2 бічні крокви обрамлення; розрізано 1 прогін, його навантаження несе рама обрамлення отвору; розрізано 1 лінію коника/діагонального ребра/ендови/фронтону».

10.3. Види отворів

Отвір	Розташування	Передача навантаження
Отвір у межах одного ската (мансардне вікно, невеликий димар)	Усередині одного ската, щонайменше на 10 см від його меж.	З обох боків отвору вздовж схилу на всю довжину проходять бічні крокви обрамлення (з перерізом балки обрамлення). Балки обрамлення шарнірно з’єднуються з ними, а розрізані крокви та прогони спираються на цю раму. Звичайна кроква, розташована ближче ніж на 10 см до бічної крокви обрамлення, не ставиться, і її навантаження несе бічна кроква обрамлення. Дах несе сам себе; стіна в отворі не потрібна.
Загальний отвір (вежа, шахта, великий димар)	Перетинає лінію коника, діагонального ребра, ендови, фронтону або карниза чи перекривається з іншим отвором уздовж схилу.	Бічних крокв обрамлення немає. Балка обрамлення розбивається там, де перетинає межу ската, і кожна її частина лежить у площині свого ската; кути жорсткі. Балки обрамлення мають спиратися на стіни, стіни жорсткості або раму, накреслені в отворі (Розділ 10.4); підсумок попереджає про це.

Рисунок 10 – Той самий дах у попередньому 3D-перегляді: балки обрамлення лежать у площинах скатів; в отворі на конику (O2) балка обрамлення заломлюється на конику

10.4. Стіни, стіни жорсткості або рами в отворі

У загальному отворі елементи, що несуть балки обрамлення, креслите ви самі: муровані стіни, залізобетонні стіни жорсткості або раму з балок і колон. Щоб в аналізі вузли балок обрамлення з’єдналися з ними:

1. Вісь: кресліть стіну або стіну жорсткості по краю отвору; її вісь у розрахунковій моделі має лежати на лінії балки обрамлення. Якщо вісь віддалена від балки обрамлення більше, ніж на допуск вузлів скінченних елементів (за замовчуванням 5 см), вузли не об’єднуються. Якщо осі стін відомі, найпростіше накреслити отвір саме на цих осях.
2. Верхня відмітка: верхній край стіни має бути на відмітці балки обрамлення. Якщо балка обрамлення похила, верхні відмітки двох кінців стіни різні; замість того щоб вводити їх вручну, скористайтеся командою Макроси › Прирівняти верхні відмітки вибраних стін до відміток балок (Розділ 11).
3. Рама: якщо балки обрамлення спираються на колони, поставте колони в кутах отвору й доведіть їхній верх до балок обрамлення командою Макроси › Прирівняти верхні відмітки вибраних стійок/колон до відміток балок.

Приклад: коли по краях отвору в межах одного ската та отвору на конику накреслено муровані стіни, а їхні верхні відмітки прирівняно макросом (стіни, що перетинають коник, макрос розділяє на конику), усі вузли даху на краях отворів з’єднуються зі стінами як в оболонковій, так і в стрижневій моделі стін, і аналіз не показує елементів, що висять у повітрі.

Рисунок 11 – Скінченноелементна модель (з аналізу): (a) отвір у межах одного ската, верх стін іде за ухилом балки обрамлення; (b) отвір на конику, стіни розділено на конику. Сірим — оболонки стін, пурпуровим — балки обрамлення та бічні крокви обрамлення, коричневим — інші елементи даху, зеленим — вузли на краях отвору, з’єднані зі стінами

11. Прирівнювання верхніх відміток стін до відміток балок

Макроси › Прирівняти верхні відмітки вибраних стін до відміток балок (Macros › Match top elevations of selected walls to beam elevations; одразу під макросом для стійок/колон) прирівнює верхню відмітку вибраних стін і стін жорсткості до відмітки балки, що проходить уздовж їхньої осі. Основне застосування — стіни на краях отвору в даху: верхній край стіни повторює похилу балку обрамлення, і в аналізі балка обрамлення спирається на стіну. Макрос доступний в усіх версіях.

11.1. Використання

1. Зробіть активним поверх стін і виділіть стіни та стіни жорсткості, відмітки яких потрібно змінити. Якщо нічого не виділено, макрос запитує підтвердження для обробки всіх стін активного поверху.
2. Запустіть макрос. Для кожної стіни він шукає балки того самого поверху вздовж осі стіни в розрахунковій моделі: паралельні стіні в плані, з обома кінцями поблизу осі (у межах половини товщини стіни, але не менше допуску вузлів) і такі, що перекриваються зі стіною. Враховуються балки обрамлення, крокви, прогони й залізобетонні балки.
3. Верхні відмітки лівого та правого кінців стіни прирівнюються до відмітки балки в цих точках. Якщо на осі лежить кілька балок, береться найвища; серед балок на однаковій відмітці перевага надається найближчій до осі (балці обрамлення, а не крокві, що проходить поруч з отвором у тій самій площині). Відмітки задаються відносно верху поверху, як і в полях верхньої відмітки стіни.
4. Вікно результату показує старі та нові відмітки кожної стіни й балки, на які вона спирається (Рисунок 12). Скасувати повертає операцію одним кроком.

Рисунок 12 – 8 стін на краях O1 та O2 у даху з Рисунка 9: стіни O1 (WB05–WB08) тепер повторюють балки обрамлення; на O2 стіни, паралельні конику (WB09, WB11), доведено до 122,5 см, стіни, що перетинають коник (WB10, WB12), розділено надвоє на конику (нові частини WB13, WB14), і кожна частина повторює балку обрамлення у площині свого ската

небезпека

Введення похилого верху вручну: «Лівий» кінець стіни — це перший кінець, який програма зберігає для неї (на горизонтальній стіні — кінець із меншим x, на вертикальній — кінець із більшим y); він не залежить від напрямку креслення. Якщо переплутати кінці, стіна будується з протилежним ухилом, і частина вузлів балки обрамлення з нею не з’єднується. Макрос зіставляє кінці сам.

11.2. Стіни, які не змінюються

У вікні результату	Що означає	Що робити
уже дорівнюють	Верхні відмітки вже на відмітці балки.	—
без балки на осі	Уздовж осі стіни балку не знайдено; такі стіни перелічуються за назвами наприкінці вікна.	Перевірте, чи лежить стіна на лінії балки обрамлення і чи побудовано дах на тому самому поверсі.
опинилася б нижче нижнього рівня	Відмітка балки нижча за низ стіни.	Перевірте поверх стіни та даху.
відмітка балки має злам уздовж стіни	Уздовж стіни балка має два різні ухили: отвір перетинає коник або діагональне ребро. Таку стіну макрос сам розділяє в точці зламу (Розділ 11.3); цей рядок з’являється лише для стіни, яку не можна розділити, бо одна з частин була б коротшою за 10 см.	Змініть стіну або отвір так, щоб точка зламу не припадала на кінець стіни.
балка лише над частиною стіни	Балка охоплює лише частину довжини стіни (напр., 25 %); указується точка, де балка закінчується.	Розділіть стіну в цій точці й запустіть макрос для частини під балкою.

У рядку стіни, відмітки якої змінено, у квадратних дужках можуть з’явитися дві примітки:

• на осі є й нижча балка, взято найвищу: нижче балки обрамлення на тій самій лінії лежить інша балка (напр., балка поверху або армопояс); стіну подовжено до найвищої балки.
• вісь балки на … см від FEM-лінії стіни: відмітку прирівняно, але вісь балки віддалена від осі стіни більше, ніж на допуск вузлів, і вузли не об’єднуються. Перенесіть стіну або отвір на одну лінію.

11.3. Розділення стін на конику

В отворі, що перетинає коник або діагональне ребро, балка обрамлення переходить на два скати, тому на перпендикулярних до коника стінах відмітка заломлюється на конику. Оскільки прямий верхній край не може повторювати два ухили, макрос розділяє таку стіну на дві стіни в точці зламу (на конику) і прирівнює верх кожної частини до балки обрамлення у площині свого ската. Вікно результату показує обидві частини з приміткою «розділено» та точкою розділення (WB10 і WB12 на Рисунку 12).

• Розділення виконується тим самим способом, що й кнопка програми Duv.Böl (Wall div.; розділення стін поверху в точках перетину): нова частина переймає всі властивості стіни (матеріал, товщину, навантаження, армування) і отримує назву як остання стіна поверху. Подовження кінців частин у точці розділення обнуляються.
• Стіна, що має злам у кількох точках (напр., отвір перетинає і коник, і діагональне ребро), розділяється в кожній точці.
• Скасувати одним кроком повертає розділення та зміни відміток.
• Якщо балка охоплює лише частину стіни, макрос її не розділяє; він повідомляє точку, де закінчується балка.

Модель на Рисунку 11(b) побудовано саме так: верхні краї частин сходяться на конику.

12. Примітки щодо аналізу

• Для прикладів вальмового та двосхилого дахів аналіз завершився без попереджень: групи елементів, що висять у повітрі, немає, матриця жорсткості не сингулярна, модальний аналіз проходить нормально.
• Частка «виявлено часткову похибку при передачі навантажень» може змінитися після додавання даху: це перевірка сумарних значень на класичному шляху передачі навантажень (сумарне навантаження поверху порівнюється з навантаженням, що доходить до вертикальних елементів першого поверху). Оскільки стійки спираються на балки, навантаження від даху на класичному шляху не відстежується; на скінченноелементний розв’язок це не впливає.
• Інформаційне повідомлення «розрахункові осі, де виявлено дерев’яну сітку, але немає визначення вібрації» з’являється через дерев’яні балки над плитами перекриття верхнього поверху; для даху перевірка на вібрацію не потрібна.
• Крокви, прогони та інші елементи перевіряються розрахунком дерев’яних балок і колон; коригуйте перерізи за результатами.

13. Обмеження

• Налаштування зберігаються разом із проєктом (V10.0.7.1 і пізніші версії). Оскільки під час кожного оновлення дах генерується заново з налаштувань, ручні зміни його елементів не зберігаються. Дахи, побудовані в попередній версії, не мають налаштувань у файлі.
• Слухових вікон, решетування, ригелів (безпрогонний висячий дах) і в’язей між стійками поки немає.
• Сталеві дахи та дахи з легкої сталі: перевірка з’єднань (фасонки, зварні шви, болти; у легкій сталі — гвинти) не виконується; в’язі стійкості в площині даху та зв’язувальні балки не створюються. Для даху з легкої сталі з масиву ферм використовуйте майстри ферм і прогонів.
• Отвори в даху: сітка плити настилу (Розділ 7) не вилучає отвір, що охоплює кут багатокутника плити (проведіть багатокутник плити в обхід отвору). Край отвору не прив’язується сам до осі стіни, накресленої пізніше; кресліть отвір на осях стін.
• При окремому розрахунку даху колона ставиться під кожною п’ятою крокви; рідше розташованих колон, що несуть обв’язувальну балку, поки немає.
• Криволінійні сторони багатокутника не підтримуються; якщо дуже коротка сторона в поєднанні з великим карнизним звисом призводить до самоперетину лінії карниза, майстер видає попередження.