Come funzionano le capriate per tetti

Quando si tratta di progettazione strutturale residenziale, le capriate possono offrire una serie di vantaggi per le applicazioni di intelaiatura della casa. Ma cos'è esattamente un traliccio e come funziona? Come sanno ingegneri strutturali, architetti e altri professionisti del settore, comprendere le strutture a traliccio è la chiave per progettare con successo case sicure e resistenti.

Questo articolo del blog fornisce una panoramica delle capriate, esplora i loro diversi tipi, spiega come funzionano e ne discute i vantaggi e i limiti nella progettazione di telai sicuri e protetti per le case.

Che cos'è una capriata?

Una

capriata è un sistema strutturale costituito interamente da elementi caricati assialmente che consiste in un insieme di elementi collegati a giunti a perno o nodi.

Le caratteristiche di una capriata includono quanto segue:

• Tutti i membri eterosessuali
• Membri sono collegati tra loro con giunti a perno
• Collegati solo alle estremità delle aste
• Tutte le forze esterne (carichi e reazioni) devono essere applicate solo ai giunti

In teoria, i giunti a perno non forniscono resistenza alla rotazione e si comportano come cerniere.

Quali sono i diversi tipi di capriate?

Le capriate sono capriate piane o capriate spaziali.

Una trave reticolare piana è una trave reticolare in cui tutti i membri giacciono su un unico piano. Di conseguenza, le capriate piane sono trattate come sistemi bidimensionali. Le capriate piane sono comunemente utilizzate in diverse strutture a livello globale.

Alcuni esempi di capriate piane comunemente note come Flat Warren Truss, Flat Howe Truss, Fink Roof Truss e Howe Roof Truss sono illustrati nella Figura 1 (dai un'occhiata a questo articolo per saperne di più sui diversi tipi di travi reticolari per strutture residenziali).

Figura 1: Alcuni esempi di comuni Travi reticolari piane ( Riferimento )

Al contrario, le capriate spaziali hanno membri non limitati a un singolo piano. Ciò significa che le capriate spaziali devono essere analizzate come un sistema tridimensionale.

Figura 2: Un esempio di telaio a traliccio spaziale ( Riferimento )

Terminologia del traliccio

La

terminologia comune relativa alle capriate in legno è dimostrata dall'estratto sottostante dello standard australiano AS 4440 (2004) - Installazione di capriate per tetti in legno inchiodati per strutture residenziali e commerciali leggere.

Figura 3: Componenti comuni e terminologia della capriata in legno del tetto ( Riferimento )

• Capriata in legno: Una struttura costruita con legno di spessore uniforme e fissata insieme su un piano da connettori come chiodi metallici, bulloni, tasselli in compensato o altri dispositivi simili.
• Sporgenza della capriata: La parte della corda superiore che si estende oltre il corpo della trave reticolare per fornire grondaie.
• Grondaia: La parte dell'edificio principale al di fuori della linea del muro esterno. Generalmente, include lo sbalzo del traliccio e anche le porzioni a sbalzo, se presenti.
• Sporgenza della capriata: La parte della corda superiore che si estende oltre il corpo della trave reticolare per fornire grondaie.
• Grondaia: La parte dell'edificio principale al di fuori della linea del muro esterno. Generalmente, include lo sbalzo del traliccio e anche le porzioni a sbalzo, se presenti.
• Punto di beccheggio: L'intersezione della parte inferiore della corda superiore e della parte inferiore della corda inferiore.
• Piastre di chiodi: Connettori della piastra metallica realizzati prevalentemente in acciaio zincato di calibro leggero con denti distanziati e formati all'interno del metallo genitore. Le piastre di chiodi vengono normalmente premute nelle facce opposte degli elementi in legno per formare un tipo di giunto giuntato o a soffietto.

Materiali del traliccio

Le capriate sono tipicamente realizzate in legno e/o acciaio. L'acciaio viene utilizzato per le capriate di più lunga portata, in particolare quelle degli edifici commerciali o dei ponti, mentre le capriate in legno sono tipicamente utilizzate nell'edilizia residenziale. Le capriate in legno di provenienza sostenibile sono più rispettose dell'ambiente.

Figura 4: Esempi di capriate in legno e acciaio ( Riferimento )

Approvvigionamento e costo delle capriate La

maggior parte delle capriate del tetto e tutte le capriate in acciaio sono prefabbricate e consegnate al sito, il che garantisce una lavorazione di qualità e sinergie grazie alle economie di scala. Di conseguenza, la minore quantità di manodopera e di impianti necessari in loco riduce notevolmente i costi di costruzione.

Tipicamente, capriata in legno I fornitori e i produttori di acciaio hanno bisogno di almeno 4 settimane di tempo di consegna per produrre e consegnare le capriate al sito.

Le capriate in legno sono in genere più economiche e hanno meno resistenza, ma hanno tempi di approvvigionamento più brevi grazie alle dimensioni standard e alla lavorazione più semplice.

I costi delle capriate in legno variano in modo significativo. Le variabili possono includere dove li acquisti o se opti per capriate prefabbricate rispetto a capriate costruite in loco. In Australia e negli Stati Uniti, ci si può aspettare di pagare da 200 a 200-700 USD per traliccio (si noti che la maggior parte delle case avrà bisogno di diverse capriate, di solito tra 20 e 40 come stima approssimativa). Le capriate del tetto in legno per la tua casa costeranno circa 9.000 U S D t o 9.000 USD a 9.000 USD a 20.000 USD.

Può essere difficile prevedere con precisione il costo delle capriate in legno in Australia e negli Stati Uniti poiché variano notevolmente a seconda di diversi fattori, tra cui le dimensioni e il design delle capriate, il tipo di legname utilizzato e condizioni del mercato locale. Inoltre, il costo può essere calcolato in diversi modi, ad esempio per metro cubo o per tonnellata.

Le capriate in acciaio sono più costose, di solito a causa del prezzo dell'acciaio e della maggiore manodopera necessaria per costruire le connessioni (bulloni o saldature) rispetto alle connessioni chiodate di una capriata in legno.

Le capriate in acciaio sono in genere due volte più costose delle capriate in legno, poiché sono in genere progettate su misura, ma il prezzo dipende fortemente dai prezzi dell'acciaio.

Tralicci in acciaio Tech Australia, Aussteel e Australian Steel Framing sono i fornitori di tralicci in acciaio più comuni in Australia, mentre le capriate in legno possono essere acquistate da Timbertruss & Australian Timber and Trusses. Negli Stati Uniti, le capriate in legno strutturale e American Truss sono fornitori industriali di lunga data di tralicci in legno, mentre le capriate in acciaio possono essere acquistate da US Steel Truss e Adams Truss.

Vantaggi del traliccio Sistema

Il vantaggio di un traliccio è che gli elementi sono caricati assialmente, quindi non c'è taglio o flessione. Ciò significa che sono in compressione o in tensione o non hanno forza (elementi a forza zero). Questo rende le capriate un componente strutturale molto efficiente.

Come ogni struttura, una capriata trasmette le forze applicate esternamente attraverso i suoi elementi e torna nei supporti o nelle fondamenta di quella struttura. A causa dell'efficienza della loro meccanica strutturale, le capriate possono coprire distanze molto grandi con sezioni di dimensioni relativamente ridotte. Questa natura leggera del membro lo rende più veloce, più facile e, in definitiva, più economico da costruire o installare in loco. Questa efficienza li rende adatti ai tetti dell'edilizia residenziale e ai ponti delle infrastrutture civili.

Le capriate possono coprire distanze maggiori rispetto alle travi o ai telai tradizionali, con il risultato di progetti di costruzione che dipendono meno dalle strutture di supporto interne come muri portanti, travi e colonne. Di conseguenza, è possibile ottenere spazi aperti più ampi migliorando l'estetica di una casa. Gli edifici possono anche essere a prova di futuro per diversi casi d'uso, dato che ci sono meno pareti e colonne portanti.

Quando ci sono meno elementi verticali portanti (pareti e colonne), c'è più potenziale per future ristrutturazioni per trasformare la struttura esistente in un edificio con diversi casi d'uso. Ad esempio, un edificio che utilizza capriate con grandi campate per portare colonne o muri sul perimetro della proprietà può avere solo pareti non portanti internamente. Questi muri possono essere demoliti con facilità e una struttura residenziale potrebbe essere trasformata in una palestra, in un centro educativo o in qualsiasi altro tipo di edificio che richieda ampi spazi aperti.

Le capriate possono anche essere prefabbricate per ridurre al minimo la manodopera e l'impianto in loco, riducendo i costi di costruzione. L'efficacia di Le capriate sono dimostrate dal loro uso frequente per sostenere lunghe campate e pesi elevati.

Limitazioni delle capriate Gli

elementi di una capriata sono sottili e non in grado di sostenere grandi carichi laterali e di solito devono essere utilizzati in combinazione con filo di acciaio o intelaiatura rinforzata per fornire supporto laterale come da Figura 4.1 in AS 4440.

Figura 5: Un esempio di sistema di controvento per capriate del tetto ( Riferimento )

Fortunatamente, gli elementi di stabilità laterale sono semplici da progettare e possono essere realizzati utilizzando l'analisi dei travi reticolari ClearCalcs e i calcolatori di acciaio e CFS.

Conclusione

Per ricapitolare, le capriate possono essere un'opzione conveniente nella progettazione dell'intelaiatura della casa. Comprendendo i loro diversi tipi e materiali, nonché i loro vantaggi e limiti; I progettisti hanno a disposizione un'ampia gamma di opzioni per la progettazione di tralicci per strutture a telaio.

Capriate sono un'ottima opzione quando l'architetto o il costruttore sta cercando di avere una campata orizzontale dell'asta superiore a 8 metri. Le capriate che si estendono fino a 16 metri possono essere progettate in conformità con lo standard australiano AS 4440 (2004), installazione di capriate per tetti in legno inchiodato per strutture residenziali e commerciali leggere.

Tuttavia, le capriate possono essere progettate per estendersi molto più di 16 metri utilizzando l'analisi degli elementi finiti, che è convenientemente integrata nel calcolatore Truss Analysis Wizard. Inoltre, le capriate in legno possono essere preferibili per campate inferiori a 8 metri quando i prezzi dell'acciaio sono elevati.

Se

stai pensando di intraprendere un progetto che includa l'intelaiatura di case utilizzando un sistema di travi reticolari o sei curioso di sapere cosa significa, ClearCalcs è disponibile per aiutarti! La nostra procedura guidata di analisi delle capriate rende il design del telaio strutturalmente solido senza calcoli o congetture, in modo che tu possa Stai tranquillo sapendo che il tuo progetto sarà sempre fatto correttamente!