Из чего строить стены фермы

Обновлено: 09.05.2024

Строительная ферма — это металлическая структура, состоящая из отдельных наклонных раскосов или вертикальных стоек, которые соединены между собой в отдельные узлы, расположенные на нижнем и верхнем поясе фермы с помощью сварных соединений, их совокупности образуют жесткую конструкцию. Связанные стойки равномерно распределяют нагрузку по всей конструкции фермы, которая передает ее через опорные колоны на фундамент. При этом верхний пояс работает на осевое сжатие, а нижний на растяжение.

Виды и разновидности

Соединенные между собой раскосы образуют треугольник, который считается самой прочной геометрической фигурой. Поэтому практически любая конструктивная схема фермы, независимо от ее вида, состоит из набора определенного количества не изменяющихся геометрических фигур в виде треугольников.

Элементы ферм

Фермы состоят из следующих элементов:

Верхний пояс. Состоит из горизонтальной, наклонной, радиусной или ломаной балки, к которой крепятся все верхние соединительные узлы стоек.
Нижний пояс. Горизонтальная продольная балка, на которой расположены нижние соединительные узлы стоек или раскосов.
Стойки. Элементы, расположенные вертикально между верхним и нижним поясом. Предназначены для восприятия и распределения основной нагрузки по всей конструкции фермы. Работают на сжатие.
Раскосы. Наклонные стойки, которые связывают узлы, расположенные на верхнем и нижнем поясе устройства. Устанавливаются в конструкции под углом 45 градусов и работают на сжатие и растяжение.
Узлы (панели). Точки, расположенные на поясах фермы, в которых соединяются диагональные раскосы или вертикальные стойки.

Узловые соединения могут быть:

Сварные — все элементы конструкции связаны между собой при помощи сварки.
Болтовые соединения или клепаные — элементы соединяются между собой с помощью болтов или заклепок на общей стальной закладной (фасонке), изготовленной из толстого прокатного листа.

Разновидности изделий

Стальная ферма, по сравнению с цельными балками, имеет более легкий вес, на ее изготовление уходит меньше металла, при этом она отличается высокой несущей способностью. А по своей конструкции и распределению вертикальных нагрузок фермы делятся на два вида:

Плоская ферма (легкая). Представляет собой структуру, где ее пояса, стойки и раскосы находятся в одной рабочей плоскости. При этом она несет только вертикальную нагрузку. Для устойчивости против боковых воздействий плоские сооружения дополнительно укрепляются между собой поперечными прогонами и диагональными связями.
Тяжелые пространственные (структурные) фермы. Монтируются из набора раскосов, которые расходятся из одного узлового соединения по трем или четырем сторонам и могут иметь несколько верхних и нижних поясов.

Структурные устройства намного сложнее при сборке, но благодаря своей конструкции, способны нести как вертикальную, так и боковую нагрузку. При этом для них не требуется монтировать дополнительных прогонов для связи с другими металлоконструкциями, поэтому их часто используют для одного цельного перекрытия больших и довольно широких пролетов с минимальным количеством опорных колонн.

Конструкционные особенности

Любые металлические устройства, независимо от их конструкции, контура и формы, имеют свои особенности и определенные параметры. Но все же по способу установки, кроме классической, когда структурное устройство опирается на опоры двумя концами, иногда встречаются конструктивные сооружения, у которых один край получается висячим, то есть без опоры. Обычно они монтируются для перекрытий зданий, у которых скат крыши выносится далеко за пределы наружных стен.

Контуры и формы ферм

В зависимости от конструкции, фермы могут быть прямой, одно или двухскатной формы. По контуру различаются на несколько видов:

Устройство, у которой оба пояса расположены параллельно друг к другу. Чаще всего используется для сооружения перекрытий промышленных зданий с плоской мягкой кровлей, а также под эстакады, мосты и так далее. Представляет собой самую простую конструкцию, в которой раскосы и стойки идентичны по своим размерам, поэтому их сборка производится довольно легко.
Односкатная трапецеидальная конструкция. Такая конструктивная структура имеет прямые пояса, но верхний расположен с уклоном в одну сторону под определенным углом. Используя такое сооружение совместно с колоннами, можно создать довольно жесткий каркас для строения. Не имеет средних длинных стоек и не требует большого уклона.
Полигональные фермы. Отличаются сложной конструкцией и самой продолжительной по времени сборкой, но при этом может, по сравнению со своими аналогами, выдерживать очень большую вертикальную нагрузку. Используются для перекрытия большепролетных тяжелых зданий.
Фермы треугольной формы. Используются как стропильная система при монтаже крутых крыш. Простая сборка, но имеются некоторые недостатки. У них острый опорный узел и большой расход материала при изготовлении из-за длинных стоек или раскосов в центре конструкции.

Виды решеток

Существуют следующие виды решеток:

Треугольная решетка. Является самой жесткой и эффективной системой в конструкциях с параллельными, треугольными и трапецеидальными очертаниями.
Раскосная решетка. Состоит из самых длинных раскосов, которые работают одновременно на сжатие и растяжение, а вот вертикальные стойки только на сжатие.

Существуют также специальные крестовые, шпренгельные и другие решетки.

Зависимость конструкции от угла наклона

Важным параметром конструкции ферм является их угол наклона, и в зависимости от него конструкции делятся на 3 группы:

К первой группе относятся конструкции, у которых угол наклона составляет 6−150 при соотношении высоты и длины от 1:7 — 1:9. Обычно это трапециевидные устройства с дополнительными короткими стойками, благодаря которым повышается противодействие прогибу при высоких вертикальных нагрузках. При этом верхние и нижние размеры панелей должны быть одного размера, а их количество зависит от длины пролета и особенности самой конструкции фермы.
Вторая группа состоит из структурных устройств с углом наклона в пределах 15−22° при этом соотношение высоты/длины должно быть 1:7, где максимальная длина должна составлять не больше 20 м/п. Часто такие конструкции изготавливаются с ломанными нижними поясами, что позволяет снизить вес в пределах 30% по сравнению с треугольной фермой.
У третьей группы угол наклона составляет 22−300, а их длина по отношению к высоте составляет соотношение 1 к 5. Эти фермы отличаются небольшим весом и чаще всего имеют форму треугольника. Могут монтироваться непосредственно на наружные стены дома. Длина перекрываемого ими пролета, может быть от 14 до 20 м/п, а число панелей должно быть четным с одинаковой длиной 1,5−2,5 м.

Преимущества строительных ферм

Практически все строительные фермы имеют немалые преимущества перед цельнометаллическими балками, среди которых основными являются:

Небольшой вес при большой длине.
Способность удерживать огромные статистические и динамические нагрузки.
Долговечность при интенсивной эксплуатации.
Высокая стойкость к прогибам.
Возможность самостоятельного изготовления ферм непосредственно на строительной площадке

Изготовление конструкций

Как правило, конструкции ферм, изготавливаемых из металла, подбираются в зависимости от проектируемого угла наклона их верхнего пояса, ширины перекрываемого пролета и назначения. Если принимать во внимание перекрытия промышленных зданий, мостовых и эстакадных пролетов, где они чаще всего используются, то для этого изготавливаются фермы строительные со стандартной длиной 12, 18, и 24 м/п.

Общие требования

Для более тяжелых и ответственных конструкций (мостов и путепроводов) применяются двутавровые балки и швеллера. Все гидротехнические сооружения собираются из элементов круглого сечения или профильных труб.

Чаще всего для сборки стандартных строительных ферм используется усиленный прокатный уголок. При этом для изготовления всех ее элементов применяется спаренный уголок, заготовки которого соединяются между собой с помощью сварки специальными, вставленными между ними металлическими пластинами (рыбками). Уголки спариваются таким образом, чтобы их поперечное сечение напоминало тавровое сечение.

Правда, в последнее время металлические конструкции этой конфигурации стали пользоваться меньшим спросом из-за трудоемкости сборки, сварки и покраски. Альтернативой таким сооружениям все больше становятся стальные профильные или круглые трубы.

Правильный расчет

Необходимо понимать, что сделать качественный расчет несущего устройства можно только при наличии специальных знаний с учетом требований СНиП и многих других многочисленных факторов. Для того чтобы грамотно сделать расчет, проектировщики используют специальные программы.

Рассчитывая проект инженерного устройства, обязательно все полученные значения должны наноситься в проектный чертеж, без которого сборка конструкции будет практически невозможной.

Изначально перед составлением чертежного проекта подготавливается схема фермы с указанием основной зависимости уклона верхнего пояса и общей длиной будущего изделия. Также следует принимать во внимание и такие факторы, как:

Контур опорной поверхности для монтажа будущей кровли или перекрытия. Это поможет высчитать угол наклона верхнего пояса несущего устройства.
Экономия материала на изготовление конструкции (если требование заказчика не будет противоположным к этой экономии).
Правильный расчет с учетом максимальной нагрузки, которая предполагается для этого изделия. При этом следует помнить, что углы раскосов в одной конструкции могут быть разными, но ширина панелей всегда должна оставаться одинаковой для всех.
Расстояние между крепежными узлами рассчитывается в последнюю очередь, но обычно оно выбирается по ширине панели.

Как только основные параметры будут рассчитаны, следует определиться со схемой конструкции. Лучше всего для этого воспользоваться специальными программами, которые можно свободно найти в интернете. Например, можно воспользоваться программой «Расчет ферм».

Сборка конструкции

Все элементы ферм для перекрытия длинных пролетов изготавливаются и подгоняются в заводских условиях, там же производится и часть сборки конструкции. Полный ее монтаж выполняется непосредственно на строительной площадке строго по детализированным чертежам, которые идут в комплекте с изделием. На чертеже обозначены отдельные маркировки всех деталей конструкции и предоставлена инструкция, поясняющая весь процесс сборки.

Обычно на заготовках изделия имеются специальные монтажные отверстия, с помощью которых можно собрать и временно закрепить без использования струбцин и специальных крепежных хомутов все детали конструкции при подготовке ее к сварочным работам.

Если таких отверстий нет, временная фиксация заготовок производится при помощи струбцин и короткими сварными швами.

Большинство деталей устройств из металла сваривается электросваркой или соединяется с помощью болтовых соединений. Степень надежности таких соединений зависит от усилия, с которым затягивались болты. Обычно такая работа производится двумя монтажниками, которые затягивают гайки с помощью ключей с удлиненными рукоятками или пневматическими гайковертами.

Полное соединение элементов конструкции ферм электросваркой производятся в случаях, когда требуется получить максимально прочное соединение. Особо важные крепления деталей могут производиться с помощью толстых стальных заклепок.

Монтаж собранных конструкций производиться при помощи крана, а тяжелые конструктивные структуры могут устанавливаться двумя кранами. После монтажа полностью собранной конструкции на колонны, она приваривается к закладной пластине, жестко зафиксированной на оголовнике колонны.

Для надёжной установки кровли на любую постройку требуется основание. В его качестве служат стропила, которые обычно укладываются на несущую балку. Но это не всегда надёжное и эффективное решение, особенно для длинных крыш. В качестве альтернативы получила широкое применение стропильная ферма, которая отличается низкой стоимостью, повышенной прочностью и простотой установки. Такая конструкция способна перекрыть до 30 метров крыши.

Виды конструкций

Фермы из древесины ранее использовали в строительстве при возведении мостов. Но дерево восприимчиво к воздействию атмосферных осадков, и его повреждают насекомые, невзирая на многочисленные пропитки. На сегодняшний день активное использование деревянных ферм продолжается только для формирования основания крыши. В некоторых случаях индивидуальной жилой застройки применяют фермы из дерева в качестве перекрытий между этажами.

Классификация по назначению:

С наслонными стропилами. Это распорные конструкции, которые имеют незначительные параметры. Применяют для формирования перекрытий длинной не более 18 метров.
С висячими стропилами. Это система, которая состоит из нескольких стропил и соединяющих узлов. Ферму такого вида можно выполнять в различных вариантах, даже с асимметрией. Этот вид предпочтительнее для формирования основания для крыши. При большой длине этой фермы требуется установка дополнительных распорок, чтобы усилить конструкцию.

Конструкции различаются не только типом стропил, но и по своей форме. Отличия заключаются в очертаниях поясов. Что такое ферма в строительстве — это пространственная конструкция, которая служит основанием для закрепления вспомогательных элементов.

Классификация по форме:

Параллельные пояса. Применяют для формирования перекрытий между этажами. Однако конструкцию можно использовать на крышах с малым углом ската.
Треугольные. Используется в небольших индивидуальных домах. Каркас выполняют из нескольких треугольников, которые соединяют при помощи нескольких деревянных брусков.
Прямоугольные. Используют на крышах с небольшим уклоном.
Существуют варианты соединений с трапециевидным очертанием, а также искривлённым верхним поясом. Широкое распространение они не получили по причине сложности изготовления.

Форма элементов обусловлена запасом прочности, который формируется исходя из длины крыши. Для короткой крыши достаточно простой треугольной конструкции. Длинную же ферму требуется оснащать дополнительными элементами или выбирать более сложный вариант — например, трапециевидный. Часто приходится импровизировать в процессе изготовления из-за несимметричных крыш.

Материалы изготовления

Брус из дерева применяется чаще всего. При большой вертикальной нагрузке используют широкую доску. Существуют иные варианты:

В целях закрепления элементов с большой массой используют комбинированный вариант. Так, основание фермы могут выполнить из стали, а остальную часть — из дерева. Это позволяет несколько снизить вес без потери прочности. Методы исполнения при этом могут меняться путём комбинирования материалов.
Фанерные трубы. Такой вариант обладает преимуществом в виде малого веса. Фанерные трубы даже легче досок. Это позволяет сформировать низкую стоимость на изделие. Однако в качестве несущей конструкции ферму из фанерных труб используют редко по причине меньшей прочности.
Фермы из стеклопластика в сочетании с деревом встречаются крайне редко. Стеклопластик имеет малый вес и высокую прочность.

Сооружения из цельного бруса или клееных досок наиболее распространены. Конечный выбор зависит от требуемых показателей прочности и бюджета. В строительстве индивидуальных жилых домов выгоднее применять только древесину.

Достоинства и недостатки

Преимущества использования стропильной и подстропильной фермы:

Не требуется устанавливать дополнительные опоры при больших пролётах.
Высокая жёсткость.
Малый вес, который позволяет организовать сборку на земле, а затем поднять на место крепления.
Деформация практически отсутствует. Прогибы не заметить можно только с высокоточным инструментом.
В пространстве между элементами фермы можно провести коммуникации или уложить утеплитель.
Можно создать фигурные детали, которые будут служить элементом декора.
Возможность собрать ферму на земле, а затем поднять её на крышу для установки.

Малый вес и высокая жёсткость — это определяющие параметры при выборе стропильной фермы в качестве основания кровли. Плюсом является возможность сборки на земле с последующей установкой.

Недостатки системе тоже присущи:

Высокая стоимость готового изделия заводского изготовления.
Фермы имеют большие размеры, поэтому подкровельное пространство будет несколько съедено.
При самостоятельном изготовлении нужно уделить внимание качеству узлов. Да и сборка должна быть в целом на высоком уровне — идеально, без зазоров и щелей. Поэтому за неимением навыков и инструментов качественную ферму сделать не получится.

Сложность заключается в самостоятельной сборке — её нельзя проводить спустя рукава. Высокая точность соединения узлов гарантирует качество основания крыши. За неимением строительного опыта ферму лучше купить, но придётся переплатить.

Правильные узлы — надёжная стыковка

Узел деревянной фермы — это место стыковки дух и более элементов. Является слабым местом сооружения. Если сборка выполнена некачественно, с зазорами, то ферма не получит требуемую высокую жёсткость.

Варианты исполнения узлов:

Соединения ног с мауэрлатом.
Дополнительные связи для усиления жёсткости.
Соединения стропил для увеличения их длинны.

Существуют разные способы монтажа деталей, которые позволяют получить жёсткое или скользящее соединения. В первом случае нужно внимательно подходить к работе, поскольку из-за переменчивых погодных условий древесина может сжиматься и расширяться. В результате может появиться деформация.

Жёсткие соединения

Детали при этом способе соединяются намертво. По этой причине древесина должна быть высокого качества и обработана специальными составами для отталкивания влаги. При некачественном материале возможен разрыв соединения из-за деформации.

Врубка в стропильную ногу. Её глубина не должна быть больше трети высоты доски. Стропила при этом должны упираться в мауэрлат. Фиксировать их нужно под углом, гвоздями или саморезами.
Нашивка подпорных брусков на стропила. Закрепляются бруски при помощи металлических уголков.

Вся нагрузка ложится на несущие стены. Поэтому они должны быть усиленными, а материал крыши лёгким.

Скользящий вариант

Соединение скользящего типа используют только для наслонных стропил. Висящие стропила упираются на коньковый прогон, в результате несущие стены не принимают нагрузку. Для установки крыши такой вариант установки неприемлем.

Особенности монтажа

Установку на крышу здания нужно выполнять с учётом некоторых особенностей. Если сборка будет проводиться на земле, то расчёт деревянной фермы нужно провести до начала процесса сборки — на стадии проектирования.

Технологические решения монтажа:

Мауэрлат — располагается сверху несущих стен. На него должны опираться «ноги» стропильной фермы.
При расстоянии пролёта между стенами менее 6 метров можно не устанавливать дополнительные промежуточные подпорки.
Для деревянных ферм пролётом 12 метров требуется устанавливать промежуточную подпорку. При большей длине пролётов подпорок должно быть 2.
Начинают монтаж с установки промежуточных подпорок. Затем монтируют лежни и подкладные доски.
Стойки выверяют отвесом перед тем, как закрепить. Фиксировать их нужно специальными раскреплениями.
Монтаж подпорок и обрешётки — это завершающий этап.

Конечные эксплуатационные характеристики зависят от типа деревянной стропильной фермы и качества монтажных работ.

Разметка стропил — это тот элемент, на который требуется обратить повышенное внимание при самостоятельном изготовлении. Все работы нужно проводить на земле, чтобы было удобно работать. Элементы опирают на специальные козлы, которые позволяют удобно размещать конструкцию. Перед закреплением готовой фермы на крыше следует использовать временное крепление для проверки точности изготовления.

В переводе с латинского термин «ферма» означает прочный, а фактически, это прямолинейные стержни, соединенные в узлах, куда прикладывается совокупность сил.

Точное понятие о предмете, расчетах и нагрузках дает сопромат и строительная механика.

Особенность стержневой системы в ее геометрической неизменности, когда при необходимости заменяют жесткие узлы на шарнирные. Если отсутствует расцентровка и вне узловая нагрузка, в элементах создается усилие на растяжение и сжатие.

Применялись фермы с древних времен, сейчас выпускают в основном для строительной индустрии, элементы отличаются по материалам изготовления, конструктивным особенностям и назначению.

Что это за балки?

Историки считают, что первым инженерным сооружением у древнего человека была ферма. Сейчас даже дети могут создать, эту уникальную по сути строительную конструкцию в виде шалаша. Более ценным примером служит скатная крыша со стропилами, стойками и раскосами.

Получается, что собрать подобного вида сооружение смогут все, но не многим дано делать расчет сечения стержней по заданным нагрузкам. Здесь главенствует сложная наука сопромат. Среди студентов даже ходит поверье, кто сдаст этот предмет без проблем, может создавать семью. А потребность в сквозных стержневых конструкциях увеличивается. В состав которых входит:

верхний и нижний пояс;
решетки;
вертикальные стойки;
наклонные раскосы.

Фермы отличаются от строительных балок постоянным сечением и прочностными свойствами материалов изготовления, на них будут воздействовать максимальные нагрузки. Эти строительные элементы могут менять только высоту.

Размер параметра зависит от пролетов. Хотя фермы, это те же балки перекрытия только не сплошные, а сквозные, которыми также перекрывают расстояние между опорами здания. Для производства применяют материал:

древесину;
металл;
железобетон;
пластик.

Справка. При изготовлении изделий используют в основном только жесткие узлы. На шарнирные происходит условная замена, чтобы максимально упростить расчеты.

Определение номинального напряжения конструкции, показанной на рисунке происходит по стандартным уравнениям равновесия. С жесткими узлами сооружение становится статистически неопределимой системой. А условная замена на шарнирные позволяет получить близкий по значению результат.

Классификация по разным направлениям

Конструкторы создали в большом количестве, разные по формам и видам строительные фермы перекрытия. Конструктивным элементам понадобилась сортировка. В общую классификацию входят описание основных параметров.

По признакам определяют:

назначение;
материал изготовления;
конструктивные особенности – тип поясов, решеток и способ опирания.

Конструкции бывают:

обычными;
комбинированными;
с напряжением.

Элементы отличаются величиной усилий, их выпускают:

легкими, одностенчатыми;
тяжелыми, двустенчатыми, применяют для крупных сооружений.

Балку характеризует назначение:

башенное;
крановое;
мостовое;
опорное;
стропильное;
гидротехническое;
транспортное.

Конструктивные особенности отличаются поясами двухпоясными и трехпоясными, которые имеют высокое сопротивление на изгиб горизонтальных плоскостей с повышенной устойчивостью на сжатие по периметру. Внешний контур наделен определенными габаритами, длиной, высотой и уклоном, имеет тип:

вспарушный;
параллельный;
рыбчатый;
многоугольный;
параболический;
трапецеидальный;
треугольный.

Обратите внимание. На общественных зданиях применяют установку вспарушных и рыбчатых конструкций. В промышленном строительстве используют параллельные пояса.

Внешним контуром воспринимаются продольные силы, на решетки приходятся поперечные нагрузки.

Решетки тоже устанавливают разные:

крестовые;
раскосные;
ромбические;
треугольные.

Сооружения опираются на опоры в виде колонн, стен, подстропильных балок. Отсюда произошло разделение на тип:

балочный;
двух или многоопорный;
арочный;
вантовый;
рамный;
комбинированный.

Поперечное сечение стальных конструкций определяется по виду прокатного профиля:

уголка;
трубы;
швеллера;
тавра или двутавра.

У металлических ферм крепят прогоны, устанавливают уголки с резьбой для болтов.
Односкатные кровли строят с деревянными фермами, опирание стропильных ног осуществляется на стены строения.

У двускатных кровель висячих, наслонных и арочных, стропила ставят на мауэрлат, внутреннюю стену, поддерживают прогоном.

Открытые профили при парном соединении больших по длине элементов, могут функционировать по отдельности.

Когда происходит сжатие, чтобы они не сгибались в разные стороны, необходима установка соединительных прокладок. Если соединение осуществляют встык, применяют фасонку, уровень толщины которой зависит от нагрузок.

Требования к материалам

Конструкция должны быть надежной, крепкой и устойчивой, так как на ферму приходятся основные нагрузки. Чтобы в узлах или точках крепления, самого слабого звена был надлежащий уровень жесткости, сборку выполняют без зазоров в местах соединения. Изготовление происходит в соответствии с нормативными документами:

– нормы на подстропильные сооружения, действует с 01.01.2017 г. – регулирует производство стальных ферм. – указывает на технические условия железобетонных конструкций. – ГОСТ 7566-94 – установлены размеры, правила по маркировкам для двутавровых балок.

Стандарты разработаны для конкретизации общих строительных правил:

Характеристики

В зависимости от типа пояса, конструктивных форм, выпускают разные по размерам балки (6, 8, 12 метров). Стандартные параметры указаны в таблице:

Решетки тоже имеют характерные особенности:

Расчет

Ученые из сферы математики, механики разработали и применяют простые и сложные методы для расчета нагрузок.

Справка. При использовании аналитического способа строят графики сил, рассекают конструкцию. Сквозное сечение с вырезкой узлов подойдет для расчета статически определяемой фермы.

Для этого нагрузки на балку сводят к слабым точкам соприкосновений со стеной. Находят реакцию опор по аксиоме из теоретической механики. Где говорится, что несвободные тела можно принять за свободные, если их связи заменить действием реакций сил, которые ограничивают движение тел.

В данном случае используют уравнения равновесия. Берут узел с 2 стержнями, условно убирают его, заменяют, разрезанные стержни на их реакции, направленные из элемента. По правилу знаков у растянутого стержня положительная сила.

Расчет сооружений выполняют специалисты на стадии проектирования объекта, правильность которых влияет на безопасность эксплуатации сооружения. Самостоятельно можно определить нагрузки, которые выдержит конструкция в узлах. Основные силы распределяются по типу:

Постоянному, куда входит вес фермы вместе с системой.
Временному – усилия подвесных устройств.
Кратковременному – атмосферные осадки и ветра.

Постоянное расчетное усилие определяют с учетом площади, где будет собираться груз. К примеру, чтобы рассчитать кровельную нагрузку применяют формулу:

S = (m + m1 : cos a) x c

m – вес конструкции вместе со связями;
m1 – масса объекта;
a – горизонтальный наклон в верхнем поясе;
c – расстояние между балками.

Грамотное проектирование стропил делает строительство крыши на порядок дешевле.

Расчет фермы на видео:

Процесс монтажа своими руками

Монтаж сооружений из любого материала происходит в соответствии с чертежами. Крупные элементы поднимают стреловыми кранами, используют оттяжки, чтобы снизить раскачивание конструкции.

Справка. Для крепления к железобетонным колоннам и кирпичным стенам используют анкерные болты. Устройство начинают с того участка, где предусмотрено расположение связей.

Первые балки крепят с расчалками, их снимают после закручивания болтов, сваривания стыков.

Плюсы и минусы применения

Каждая конструкция вне зависимости от характеристик имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с аналогичными продуктами, но из другого материала.

Плюсы деревянных устройств:

легкие для обустройства;
отличный уровень несущей способности;
хорошая звукоизоляция;
сравнительно небольшой вес.

Недостатки:

у стандартных балок меньше толщина перекрытия;
сложное производство высококачественных изделий;
высокая стоимость.

Металлические сооружения отличаются:

длительным сроком эксплуатации;
низкими транспортировочными расходами;
высокой прочностью.

Но металлический каркас трудно установить из-за значительного веса конструкции.

Средние расценки

Стоимость изделий нужно уточнять непосредственно у продавца или производителя. Для примерной ориентации можно ознакомиться с расценками из разного временного периода.

Прайс лист на фермы из металла:

В Москве изготовят изделие для навесов из профильных труб, конструкцию для коттеджа за 5500 руб. Любой вид продукции – профильный, арочный, для ангаров и гаражей предлагают купить в Михеево за 4300 руб. В Омске можно приобрести стропильную ферму за 1200 руб. В Тюмени продают железобетонные балки по 2500 руб.

Заключение

Ферма сооружение серьезное, поэтому не стоит самостоятельно приступать к изготовлению или монтажу, если на это нет профессиональных навыков.

И расчет лучше доверить проектировщику, так как для этого используют сложные формулы, нужны специальные знания. Цены постоянно меняются, их необходимо уточнить ближе к началу строительства.

При строительстве любой кровли самое важное – безопасность и надёжная защита от негативного влияния окружающей среды. Чтобы добиться этого, необходимо использовать деревянные или металлические системы стропил.

Что это такое?

Стропильной фермой называют целый комплекс элементов конструкции, куда входят обрешётка, раскосы, стойки. После сборки конструкция станет надёжным «скелетом» будущей крыши.

Под стропильной фермой прежде всего понимается жёсткая конструкция, актуальная при постройке скатных кровель. Главная задача фермы состоит в распределении основной нагрузки, которую оказывают стены строения. Изготавливаются чаще всего такие конструкции из древесины, но возможна установка из аналогичных материалов.

Основой при возведении деревянной типовой конструкции выступают закруглённые брусья, обычные доски. Дополнительные элементы присоединяются к основной конструкции, буквально врубаясь в необходимые участки. Если детали созданы из досок, то в присоединении участвуют болты, кольцевые шпонки, а также гвозди.

Фермы, имеющие металлические основания растянутой формы, задействуются при возведении крупномасштабных построек, когда пролёт имеет протяжённость свыше 16 метров. Если речь идёт о возведении конструкции при помощи растянутых стоек из досок, то сложно добиться надёжности закрепления узлов. Однако если использовать элементы из металла, то прочно закрепить узлы довольно легко.

Чтобы собрать деревянную ферму, нужно приложить много усилий. Гораздо быстрее процесс пойдёт, если использовать не только деревянные детали, но и металлические. Такой тип сборки называется комбинированным.

При постройке жилых домов крайне редко планировщики прибегают к варианту крыши с открытыми фермами. Чаще всего фермы просто закрываются специальными перекрытиями для потолка. При возведении построек производственной направленности на кровле оставляют открытые фермы.

Несущими частями такой конструкции часто становятся балки. Строительные балки производятся на основе железобетона, укладываются под стропила и перекрывают шаги колонн длиной 12, 18 м. Эти части конструкции выполняют роль промежуточной опоры.

Основные требования

Вне зависимости от вида строительных материалов перед основной отделкой необходимо построить крепкую и надёжную конструкцию, чьей главной задачей станет устойчивость и прочность крыши.

Если конструкция с элементами из подстропильных и стропильных комплексов была возведена правильно, то её надёжность гарантирована. Конструкция с лёгкостью выдержит нагрузки любого типа, будь они временными или постоянными.

От материала и конструкции фермы требуется максимальная прочность, безопасность и устойчивость.

Обзор видов

При выборе типа конструкции и материала, из которого будет изготовлен костяк кровли, следует учесть материал самих стен. Колонны из металла или железобетонного полотна, подстропильные системы и стены из кирпича станут надёжной опорой для несущих основ.

Характеристики ферм позволяют классифицировать их по данным параметрам:

архитектурное оформление конструкции;
схема в статике;
вид решётки;
очертания стропильных поясов.

Самым важным критерием для классификации ферм считается очертание поясов. Оно рассчитывается при учёте параметров пролёта, конструкционных особенностей кровли, а также при учёте уровня возможной нагрузки. Выбор материала также напрямую зависит от уклона (в расчёт берётся уклон пояса на максимальной высоте).

При возведении плоских крыш чаще всего задействуются фермы, оснащённые параллельными поясами.
Если материалом для строительства крыши стали стальные или асбестоцементные листовые перекрытия, то лучшим вариантом станет несущая система в виде трапеции.
В частном строительстве чаще всего можно встретить конструкции треугольных конфигураций.
При учёте варианта очертаний проводится и выбор решётки. Если задействуются системы в форме трапеции или разновидности с параллельными поясами, то лучшим вариантом становятся решётки треугольных форм. Решётка укрепляется при помощи дополнительных стоек.
Часто используются решётки, оснащённые шпренгелями

По признаку конструктивного оформления

По оформлению конструкции можно разделить все фермы:

на тяжёлые (двустенные), с двумя фасонными листами в узлах конструкции;
лёгкие (одностенные), в конструкции которых только один лист.

При строительстве зданий, имеющих длинный пролёт (промышленные постройки), используются конструкции большого веса. При возведении огромных промышленных помещений «скелет» кровли выполняет роль рамы, на которую опираются несущие системы.

По материалу

По разновидностям материала системы ферм могут создаваться:

из древесины;
из стали;
комбинированные.

Советы по выбору формы

Рассмотрим, как правильно сделать выбор формовой конфигурации конструкции. Чтобы подбор формы был правильным, важными считаются следующие критерии:

тип материала покрытия крыши;
есть или нет перекрытия на потолке;
угол наклона кровли;
особенности соединений стропильных элементов.

При постройке плоской крыши, покрытой битумными рулонами, лучше использовать конструкции в виде прямоугольника или трапеции.

Если уклон угла по величине составляет выше 12 градусов, и если покрытия являются тяжёлыми, то лучше использовать конструкции в треугольном формате.

Выбор материала

Самым ответственным и важным всегда считается выбор материала для строительства. К материалу предъявляются особые требования: он должен обеспечивать высочайшую прочность, быть достаточно жёстким и не деформироваться. Актуален и ценовой показатель, поскольку стоимость — довольно ощутимый фактор, особенно в частном строительстве.

Дерево

Древесина считается одним из самых популярных и недорогих строительных материалов.

Конструкции из дерева актуальны для следующих случаев:

при возведении крыш по типу мансарды;
при установке объектов как промышленной, так и других направленностей;
при реставрации плоских крыш различных построек.

Главными особенностями ферм из древесины, по сравнению с аналогичными конструкциями, можно назвать следующие:

скорость проектирования увеличена в несколько раз;
автоматизированность установки и простота всех этапов строительства;
простота при проведении монтажных работ (элементы уже готовы, их остаётся только правильно установить);
возможность реализовать даже самые смелые дизайнерские задумки в отношении конфигурации, формы и других аспектов;
конструкция весит сравнительно немного;
возможность монтажа в ситуациях, когда пролёты имеют большие размеры (максимальная длина – 18 м);
возможность провести утепление, общая простота этой процедуры;
прекрасные технические и эксплуатационные качества;
материал считается пригодным для обработки в промышленных условиях, а значит, относится к первой категории материалов по пожаробезопасности;
экологичность.

Металл

Стальные конструкции из профильной трубы могут похвастаться повышенной жёсткостью, в отличие от деревянных конкурентов. За счёт этого качества металлические системы стропил часто используются в случае, если конструкции нужно придать дополнительную жёсткость. Это хороший вариант, если устанавливаются фермы большой длины, свыше 10 метров. В этой ситуации не только стропила должны быть выполнены из стали, но и опоры конька, и брус мауэрлата.

Установка должна производиться не при помощи соединяющихся частей из древесины, а при использовании специальных швеллерных профилей.

Для крепежа оснований стропил необходимы уголки, которые были предварительно приварены.

Главные плюсы ферм из стали:

более высокая прочность по сравнению с другими вариантами;
стойкость к различным коррозионным явлениям и физическому влиянию;
материал не способен гнить и имеет особую устойчивость к деформации;
длительный срок службы;
если требуется перекрыть периметр крупногабаритного здания, сделать это очень просто при помощи стальных элементов.

Некоторые минусы металлических конструкций:

сама конструкция весит немало, использование таких элементов даёт дополнительную нагрузку на кровлю;
при установке необходимо использовать специальную технику (чтобы поднимать изделия на определённую высоту);
детали не выдерживают слишком резкие температурные перепады и могут деформироваться;
достаточно высокая стоимость.

Фермы из стали подразделяются на три вида:

имеющие параллельные пояса;
в форме треугольника;
полигональные.

Для постройки мягкой крыши отлично подходят стропильные конструкции, имеющие параллельные пояса. Также можно использовать полигональные модели.

Если будут использоваться материалы в виде листов, то лучшим вариантом станут конструкции треугольной формы.

Фермы, которые выпускаются на фабриках, подходят под универсальные размеры пролётов – 18, 24, 30 и 36 метров в длину.

При создании решёток конструкций и поясов чаще всего используются уголки. Отдельные элементы скрепляются через приваривание. Самой надёжной можно назвать конструкцию, при обустройстве поясов которой были задействованы балки с широкими полками (тавровые).

Само изготовление не слишком сложное, такой способ работы требует меньшего количества материала. При этом прочность и надёжность конструкции остаются на высоте.

Особенности расчёта нагрузок

При установке стропильной системы важно не только верно определить наилучший вариант формы и материала, но и провести расчёт планируемой нагруженности.

Нагрузки можно подразделить на три вида:

неизменные: к этому типу относится общий вес крыши;
временные: вес снежного покрова или наледи, сильный ветровой поток;
особый тип нагрузки: возможность землетрясения.

Система стропил, созданная при помощи балок и ферм, становится несущей. Состоит такая система из множества элементов. При установке конкретного типа конструкции и её формы важно понимать, что это всегда очень ответственный процесс. Каждый этап имеет своё значение, но особое место отводится проектированию. Все расчёты должны быть произведены правильно, учтены многие факторы, ведь от этого зависит безопасность будущей постройки.

Расчёт базируется на сложнейших вычислениях, произвести которые может только профессионал.

Технология монтажа

Как пример, ниже представлен наиболее простой вариант монтажных работ стропильной системы (использован при постройке односкатной крыши). Конструирование можно выполнить своими руками.

Вначале нужно на чертеже рассчитать уровень перепада между стенами: tgL х Ш. Значок «Ш» обозначает расстояние между двумя стенками-опорами. Тангенс угла (кровельный уклон) обозначается значком «tgL».
После проведения расчёта следует подготовить нужное число стропил из досок, обработав древесину антисептиком.
Дальше следует постройка мауэрлата. Доска должна быть соизмерима с величиной диаметра стенок. Балку нужно укрепить очень крепко и жёстко, нелишней будет хорошая гидроизоляция. При монтаже необходимо соблюдать горизонтальное положение конструкции.
Затем обозначаются участки для укладки стропильных оснований (после обозначения таких участков врезаются выемки).
Фермы должны так располагаться, чтобы они шли на выступ по опорной конструкции примерно на 30 см. Закреп можно произвести при помощи строительных скоб и специальных болтов.
Итогом работ станет укладка обрешётки и подпорок. Если основание стропил превышает 4,5 метра в длину, то подпорки просто необходимы. Сверху установленных конструкций прокладываются обрешёточные планки.

О том, как происходит сборка девевянной стропильной фермы, вы можете узнать из видео ниже.

Ферма для навеса – это конструкция, которую вполне можно соорудить своими руками. Однако при этом следует тщательно соблюдать технологию изготовления, чтобы в итоге получить желаемый результат. Сегодня в нашей статье мы подробнее рассмотрим сферы использования ферм для навесов, существующие виды таких конструкций, а также правила установки каркасов своими руками.

Описание и назначение

По сути, фермы для навесов представляют собой каркас, который состоит из нескольких элементов. Так, основой данной конструкции являются два пояса (один верхний и один нижний). Эти пояса являются укрепительными установками по отношению к вертикально расположенным стойкам.

Кроме того, основа усиливает раскосы, которые имеют диагональное расположение. Объединение всех элементов фермы осуществляется путем процесса сварки. Если данная конструкция создана по всем правилам, то она отличается высоким уровнем надежности, безопасностью и длительным сроком службы.

Фермы для навесов используются для осуществления самых разных целей. Рассмотрим некоторые из них.

Организация и обустройство стоянок для автомобильного транспорта. В данном случае фермы для навесов могут стать более бюджетным аналогом капитальных построек гаражного типа. Кроме того, их возведение потребует у вас значительно меньше времени и усилий.
Устройство козырьков. Фермы для навесов можно использовать для создания козырьков для торговых предприятий, остановок и т. д. Кроме того, конструкции активно используются для создания козырьков над порогом в частных постройках.
Возведение беседок. Обустройство беседок посредством ферм – один из самых популярных способов использования данных конструкций. Так, вы можете создать беседку как у себя в саду и на даче, так и в рамках общественной парковой зоны.
Создание навесов для бассейна. Такие конструкции обезопасят ваш бассейн от попадания в него лишнего мусора, а также от осадков, которые могут загрязнить обработанную воду в бассейне.
Организация навесов в хозяйственных целях. Посредством данных конструкций вы можете обустраивать различные загоны для домашнего скота: например, для куриц или свиней.

Как вы можете убедиться, сфера использования ферм для навесов довольно широка – благодаря этому конструкции распространены и популярны среди хозяев частных домовладений, а также часто используются для обустройства общественных территорий. Вообще говоря, фермы для навесов могут изготавливать из самых разных материалов. Однако наиболее подходящим сырьем считается металл. Именно он обеспечивает высокую прочность, безопасность и надежность конструкций.

Так, чаще всего используют металлическую трубную продукцию, для которой характерно прямоугольное или квадратное сечение. Это связано с тем, что данный материал обладает большим количеством преимуществ.

К основным из них следует отнести следующие характеристики.

Высокий уровень прочности. Данная характеристика обеспечивается благодаря наличию специально предназначенных ребер жесткости. На это в большой степени влияет тот факт, что сечение металлических труб является квадратным или прямоугольным, а не круглым (последний вариант при желании можно легко согнуть).
Доступная стоимость. Благодаря тому, что данный материал является относительно бюджетным (что обусловлено достаточно простой технологией его производства), его покупка доступна практически каждому человеку даже с небольшим доходом. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение горячекатаным изделиям.
Комфорт использования. В связи с тем, что сечение металлических труб является квадратным или прямоугольным, оно отличается высоким уровнем удобства в процессе эксплуатации. Это связано, в первую очередь, с использованием соединительных болтов и специализированного сварочного оборудования. Помимо металлических труб, для создания ферм для навесов можно использовать пиломатериалы. Несмотря на то что данный вариант имеет безусловные преимущества (среди них – простата изготовления), он используется на практике достаточно редко.

Обзор видов

Деревянные фермы или конструкции, изготовленные из металлических дуг (или просто из металла), бывают самых разных видов. Так, например, популярными являются кованые фермы для навесов, а вот сооружения из дерева обычно используются реже. Следует иметь в виду, что фермы для навесов могут обладать различными размерами. Рассмотрим самые популярные из них.

Прямоугольные

Они актуальны в том случае, если на металлический каркас будет оказываться довольно большая нагрузка. Для того чтобы соорудить подобное сооружение, необходимо будет соединить 4 трубы. При этом между трубами в обязательном порядке необходимо расположить распорки. В качестве объединяющего материала могут использоваться болтовые соединения или специальные коннекторы. Также может использоваться сварка.

Как было сказано выше, прямоугольная конструкция рассчитана на большие нагрузки. В связи с этим фермы могут объединяться, например, в трибуны. Для создания прямоугольных ферм можно использовать как обычные металлические трубы, так и надежный нержавеющий материал.

Арочные

Арочный тип конструкции считается самым удобным. Благодаря форме сооружения существует возможность скрывать изгибающие линии в поперечных сечениях каркаса.

Если вы решили строить подобную ферму для навеса, то должны учесть тот факт, что материал арки подвергается сжатию, в связи с чем все расчеты нужно будет производить по особенному принципу.

Вес кровли, обрешетки и снежной нагрузки будет одинаково распределяться по всему навесу.

Плоские

Плоские фермы для навесов являются одними из самых бюджетных в производстве. Максимальная нагрузка по площади составляет 50 квадратных метров, соответственно, подобная конструкция предназначается исключительно для домашнего использования.

Треугольные

Обустраивая треугольную ферму для навеса, необходимо помнить о том, что данная конструкция по своим характеристикам является двускатной, при этом уклон сторон составляет 22-30 градусов. Установка подобной фермы актуальна в тех регионах, где выпадает большое количество снеговых осадков.

В то же время стоит помнить о том, что для данной конструкции свойственны некоторые недостатки, а именно – наличие острого узла, который расположен в основании, а также присутствие длинных центральных опор. Данные элементы значительно усложняют составление чертежа и схемы постройки.

Таким образом, при обустройстве собственной фермы для навеса следует внимательно подойти к выбору оптимальной формы конструкции.

Расчет

Перед тем как начинать обустраивать ферму для навеса, следует внимательно рассчитать все необходимые расстояния (например, высоту и длину сооружения). Следует действовать по стандартной инструкции.

Стоит удостовериться в том, что длина каркаса фермы для навеса является такой же, как и длина пролета, который перекрывает профиль.
Высота конструкции определяется на основании выбранного вами угла и формы фермы. Так, например, если вы хотите построить треугольный тип сооружения, то его высота должна находиться в диапазоне от 1/5 до ¼ от длины, для прямоугольного типа данный показатель должен составлять 1/8.
Решетка по отношению к поясу должна устанавливаться под углом, причем этот угол может составлять от 35 до 50 градусов.
Для того чтобы корректно рассчитать промежуток между узлами, необходимо учитывать ширину панели. Данные показатели в обязательном порядке должны быть одинаковыми.
Если ферма является весьма длинной (более 25 метров), вам придется соорудить специальный строительный подъем. Для него необходимо осуществлять отдельные расчеты для того, чтобы определить уровень нагрузки и подобрать наиболее подходящую величину профильных труб.

При этом следует иметь в виду, что в некоторых случаях вам придется проводить не только стандартные, но и специальные расчеты, которые основаны на ваших индивидуальных проектах.

Как сделать своими руками?

Правильно сварить ферму для навеса из профильной трубы, из арматуры или других материалов можно попробовать своими руками (причем размер фермы может быть разным: например, 4, 5, 6 или даже 8 метров). При этом главное, чтобы процесс изготовления соответствовал заранее составленным чертежам и схемам.

Если вы решили создать навес самостоятельно и в домашних условиях, то вам следует внимательно ознакомиться с таким документом, как СНиП 2.01.07-85. В нем подробно освещены и урегулированы все вопросы, которые касаются создания навеса. Для того чтобы получить удовлетворительный итоговый результат, нельзя пренебрегать правилами приведенного выше официального документа – это может привести к неточностям и дефектам.

Кроме того, перед тем как переходить к практическим действиям, следует произвести предварительную теоретическую подготовку. Так, например, следует определиться с формой фермы, а также с размером сечения трубы. При этом специалисты рекомендуют обязательно ориентироваться на климатические условия того региона, в котором вы проживаете.

Также следует определиться с размерами (длиной, высотой, шириной и т. д.), показателями наклонов и углов и т. д. После того как предварительная работа окончена, а также проведены все необходимые расчеты, следует заняться составлением чертежа и схем, которые станут основой вашего будущего сооружения.

При этом документацию нужно составить максимально тщательно и внимательно, чтобы потом не переделывать конструкцию.

В процессе постройки фермы для навеса своими руками нужно следовать простой инструкции, составленной специалистами. Для примера приведем поэтапный план постройки прямоугольной фермы размером 4 на 6 метра.

В первую очередь, вам следует нарезать стойки, которые будут являться основой и удерживать всю конструкцию. Так как длина фермы составляет 6 метров, то вам понадобится и 6 стоек (по 1 стойке на 1 метр). При этом специалисты рекомендуют отдавать предпочтение профильной трубе размером 80 на 80 мм или 100 на 100 мм.
На данном этапе подготовленные опоры необходимо поместить в почву (приблизительно на глубину в 80 сантиметров). Также их нужно укрепить посредством бетона. Что касается непосредственного расположения стоек, то 4 из них должны располагаться по краям, а оставшиеся 2 нужно поставить в центре длинных балок. При этом следует позаботиться о том, чтобы нагрузка распределялась максимально равномерно. Так, для достижения данного результата стойки рекомендуется устанавливать не на самых углах, а предварительно немного отступив.
Что касается высоты стоек, то она зависит от ваших индивидуальных потребностей. В первую очередь, необходимо учитывать то, для каких целей вы будете использовать навес в дальнейшем. В процессе установки опорных стоек важно выставить их на одинаковом уровне – только так в итоге вы получите максимально ровную крышу навеса.
В некоторых случаях уместно установить навес рядом с кирпичной стеной дома. В таком случае функцию опор со стороны данной стены могут выполнять закладные, которые располагаются в несущей конструкции на том же уровне, что и забетонированные опоры с другой стороны.
Непосредственно ферма должна собираться на земле. Так, объединяются такие элементы, как нижняя и верхняя балки, а также вертикальные стойки, которые необходимо закрепить путем сварки. Также важно приварить раскосые перемычки.
Так как навес является шестиметровым, он должен состоять из 6 ферм. После того как все конструкции созданы, между их опорами нужно протянуть длинные продольные балки, которые объединяют три стойки в ряд.
Фермы поднимаются и привариваются на расстоянии 1,5 метров друг от друга.
Следующим этапом необходимо произвести скрепление ферм с помощью специально предназначенных поперечных перемычек. Их следует закреплять через каждые 0,5 метра по всей длине верхнего пояса.
В конце необходимо аккуратно зачистить швы – это нужно сделать посредством болгарки.
Далее всю конструкцию нужно покрасить.

В следующем видео вас ждет изготовление фермы для навеса.

Читайте также: