Cum construiesc un acoperiș Gambrel?

Puteți utiliza un program pentru a calcula unghiurile pentru forma dorită de gambrel. Iată un astfel de exemplu:

http://www.easyrafters.com/gambrel.htm

După cum spune @Skaperen, un joc de bază nu este nimic mai mult de 1/2 dintr-un octogon.

Tipuri Gambrel Easy Rafters grupează acoperișurile de gambrel în două categorii, jambiere obișnuite și jambiere personalizate.

Un gambrel obișnuit este unul care se potrivește în interiorul unui semicerc circumscris așa cum se arată mai jos (forma acoperișului este în esență o jumătate a unui octogon obișnuit). Pârtiile pentru un acoperiș regulat sunt fixate la 28 31/32 peste 12 pentru căpriorii inferiori și 4 31/32 peste 12 pentru căpriorii superiori (aceste pante sunt rotunjite la 29/12 și 5/12 pentru afișare) și lungimea fiecare parte sau față va fi întotdeauna egală. Ori de câte ori dimensiunea intervalului inferior este modificată, celelalte dimensiuni sunt recalculate automat pentru a menține aceleași proporții regulate.

Gambelurile personalizate, pe de altă parte, permit flexibilitatea completă a designului, fără constrângerile opțiunii obisnuite. >

Gambrels regulate

Un Gambrel regulat se potrivește într-un semicerc circumscris.

Gambrels personalizați

Nu există dimensiuni specifice. Folosiți orice credeți că va fi plăcut și practic. Din punct de vedere istoric, este doar un acoperiș peste un acoperiș parțial, unde bara transversală din partea superioară a acoperișului inferior este „gambrelul” dintr-un hambar folosit pentru a atârna scule mari, material, vânat care trebuie jupuit etc.

Dacă vrei să fii geek despre asta, începe cu un octogon și folosește acele unghiuri.

Când partea superioară iar căpriorii inferiori sunt de dimensiuni egale, echilibrul static al sarcinii necesită ca panta căpriorului inferior S2 să fie de 3 ori mai mare decât panta căpriorului superior S1. Apoi, forța căpriorului superior care împinge punctul de îmbinare spre exterior va fi exact egală cu forța căpriorului inferior care împinge articulația spre interior.

Acesta este cazul pantei de 30 și 60 de grade a căpriorului superior și inferior, care oferă raportul între înălțime și lățime între unitate și gambrel se potrivește unui semicerc. Cea mai apropiată aproximare a numărului rațional al pantei pentru aceste unghiuri este 7/12 și 21/12 (corespunzând la 1 / sqrt (3) și sqrt (3)).

Dacă doriți înălțime diferită la latime ra tios, puteți schimba panta căpriorului superior și, din nou, pentru a avea un echilibru de sarcină static, panta căpriorului inferior ar trebui să fie de 3 ori mai mare.

În general, pentru căpriorii de lungime diferită L1, L2 (și, prin urmare, masa), echilibrul static al sarcinii este satisfăcut atunci când pantele S1, S2 sunt date de formula S2 = S1 * (2 + L2 / L1)

Analiza stresului static pe acoperiș Gambrel

Fig 1 . Schiță: forțele care acționează asupra segmentelor de acoperiș de gambrel.

Echilibrul impulsului pentru fiecare căprior de-a lungul axelor x și y (a se vedea figura 1). Stresurile la articulații sunt opuse, fără cupluri.

Y0 = 0
fără suport de creastă

X0 este forța orizontală de pe creastă.

X1 = X0
echilibrul x-impuls pentru căpriorul 1

Y1 = m1 * g
Y-echilibrul de impuls pentru căpriorul 1 cu masa m1: forța verticală la articulația 1 = greutatea căpriorului 1

X2 = X1
echilibrul x-momentum pentru căpriorul 2: forță orizontală pe placa frontală = forță orizontală la creastă

Y2 = Y1 + m2 * g
y-momentum balanța pentru căpriorul 2 de masă m2: forța verticală pe placa frontală = greutatea totală a căpriorii 1 și 2

Balanța momentului unghiular pentru fiecare căprior în raport cu centrul fiecărei căpriori. Lungimile căpriorilor sunt arbitrare, se anulează deoarece echilibrul este în raport cu centrul.

pentru căpriorul 1:

X0 * sin (A1) + X1 * sin (A1) = Y1 * cos (A1)

pentru căpriorul 2:

X1 * sin (A2) + X2 * sin (A2) = Y1 * cos (A2) + Y2 * cos (A2 )

unde A1, A2 sunt unghiurile de înclinare.Înlocuind expresiile pentru X1, Y1, X2, Y2 din balanța de impuls pe care o obținem pentru pantele căpriorilor

S1 = tan (A1) = ½ * X0 / (m1 * g)

S2 = tan (A2) = ½ * X0 / (2 * m1 * g + m2 * g)

Sistemul este supradeterminat. Unghiurile nu pot fi specificate în mod arbitrar. Pentru ca cuplul de la îmbinarea 1 (între cele două căpriori) să dispară, trebuie îndeplinită următoarea condiție

S2 = S1 * (2 * m1 + m2) / m1 (Eq 1)

ceea ce înseamnă fizic că greutatea căpriorului superior care împinge articulația spre exterior este în echilibru cu greutatea căpriorului inferior care împinge articulația spre interior.

Pentru căpriori (segmente de acoperiș) cu masă egală (lungime) condiția simplifică la

S2 = 3 * S1 sau tan (A2) = 3 * tan (A1) (Eq 2)

Acest lucru nu determină încă configurația gambrel. Prin variația pantei (sub rezerva restricției de mai sus) putem schimba raportul înălțime (H) la jumătate de lățime (W) al acoperișului:

H = L1 * sin (A1) + L2 * sin ( A2)

W = L1 * cos (A1) + L2 * cos (A2)

unde L1, L2 sunt lungimile căpriorilor.

Pentru căpriori cu lungime și masă egale, în ceea ce privește panta superioară a căpriorului S1

H / W = (sin (arctan (S1)) + sin (arctan (3 * S1) )) / (cos (arctan (S1)) + cos (arctan (3 * S1))) (Eq 3)

Fig 2. Acoperiș „ideal” echilibrat (S2 = 3 * S1) cu H / W = 1 (stânga) și cu H / W = 4/3 (dreapta).

Configurația „ideală” a acoperișului este (L1 = L2) cu un raport între înălțime și lățime de unul (Fig. 2, stânga) A1 = 30 grade, S1 = 1 / sqrt (3) = 0,577350, A2 = 60 grade, S2 = sqrt (3) = 1.732050, H / W = 1

Cea mai apropiată aproximare a dulgherului este S1 = 7/12 = 0.583333, S2 = 3 * S1 = 21/12 = 1.75, deci A1 = 30,25 grade, A2 = 60,25 grade, H / W = 1,008968.

Pentru a face acoperișul mai înalt, de exemplu, cu H / W = 4/3 (vezi Fig. 2 dreapta), S1 = 0,8036585 (conform la Eq ~ 3), S2 = 3 * S2 = 2.410975, A1 = 38.7874 deg, A2 = 67.4728 deg.

Analiza de mai sus consideră tensiunile cauzate de acoperișul de gambel doar greutatea sa. Sarcina de zăpadă, suportul de creastă sau alte armături nu sunt incluse. Acesta este pur un exercițiu academic și nu înlocuiește un plan de construcție certificat.

Comentarii

• Unele diagrame adnotate care să însoțească postarea dvs. ar crește considerabil claritatea sa.
• Această analiză nu ' nu ia în considerare membrii interni prezenți de obicei într-un Gambrel Truss . Un acoperiș lat de 32 ' va avea probabil nevoie de suporturi interne. ' aș recomanda utilizarea metodei secțiunii pentru analiză, mai degrabă decât metoda comună. Vedeți răspunsul meu la această întrebare .