Устройство деревянной кровли по металлическим фермам

Обновлено: 28.03.2024

Общественное здание (танцевальная студия), 2 этажа. Кровля по металлическим треугольным фермам. Какую кровлю холодную (с чердаком или только с настилом-но в любом случае с утеплением по нижнему поясу ферм) или тёплую (с утеплением по верхним поясам ферм) выбрать?
С 1 стороны, вариант с чердаком будет более комфортным для занимающихся в зале, т.к. будет буферная зона в виде чердака между раскалённой летом кровлей и залом.
С другой стороны, делают-ли утепление по нижнему поясу металлических ферм и вообще чердак по металлическим фермам?
В любом случае, чем устройство кровли по металлическим фермам отличается от кровли по деревянным стропилам?
Как располагать утеплитель-между поясами ферм, по аналогии со стропилами, когда между стропил укладывается?
Можно-ли сделать металлочерепицу по металлическим прогонам?
Ситуация осложняется ещё тем, что 2 стены (продольная и торцевая) являются противопожарными 1 типа, а это значит, что все элементы крыши желательно сделать НГ
Выписка: "СП 2.13130.2012 5.4.10 Противопожарные стены должны возвышаться над кровлей: не менее
чем на 60 см, если хотя бы один из элементов чердачного или бесчердачного
покрытия, за исключением кровли, выполнен из материалов групп Г3, Г4; не
менее чем на 30 см, если элементы чердачного или бесчердачного покрытия,
за исключением кровли, выполнены из материалов групп Г1, Г2.
Противопожарные стены могут не возвышаться над кровлей, если все
элементы чердачного или бесчердачного покрытия, за исключением
водоизоляционного ковра, выполнены из материалов НГ."

Обычно в таких залах не заморачиваются, а делают бесчердачную кровлю (дешевле, легче обслуживать). Комфортная температура обеспечивается вентиляцией с охлаждением. Наличие же чердака только добавит лишней головной боли ОВ-шникам и эксплуатации.

С другой стороны, делают-ли утепление по нижнему поясу металлических ферм и вообще чердак по металлическим фермам?

Можно, но зачем? Будет дикий перерасход металла. Шаг прогонов под металлочерепицу 300-400 мм - это материал, в основном, для мелких зданий и коттеджей. Гораздо проще и эстетичней крашеный профнастил (в варианте сборного сэндвича), или, вообще, кровельные сэндвич-панели. Вот там и металлические прогоны уместны. А можно и верхний слой из полимерной мембраны вместо профнастила.

Обычно в таких залах не заморачиваются, а делают бесчердачную кровлю (дешевле, легче обслуживать). Комфортная температура обеспечивается вентиляцией с охлаждением. Наличие же чердака только добавит лишней головной боли ОВ-шникам и эксплуатации.

Сомнения оттого, что в жилом мансардном этаже летом бывает не очень комфортно, чердачный вариант в жилье выигрышней, на кондёры можно не тратиться, или тратиться, но меньше. Вот и думаю, что в зале будет аналогичная ситуация. Почему вариант с чердаком будет доставлять головную боль ОВ-шникам и эксплуатации? Насчёт дешевле, в варианте с бесчердачной кровлей утеплитель укладывается на большей площади, чем в чердачной, что менее экономно. Или устройство основания для утеплителя на чердаке и настила над ним для доступа по чердаку перекроет эту экономию?

Можно, но зачем? Будет дикий перерасход металла. Шаг прогонов под металлочерепицу 300-400 мм - это материал, в основном, для мелких зданий и коттеджей. Гораздо проще и эстетичней крашеный профнастил (в варианте сборного сэндвича), или, вообще, кровельные сэндвич-панели. Вот там и металлические прогоны уместны. А можно и верхний слой из полимерной мембраны вместо профнастила.

Задача в том, чтобы сделать кровлю по металлическим фермам, и по возможности, сделать все элементы чердачного/бесчердачного покрытия НГ, чтобы не возвышать стены над кровлей. Кроме того, наличие открытой лестницы 2 типа диктует общий класс конструктивной пожароопасности С0, значит перекрытия и бесчердачные покрытия должны иметь класс К0, отсюда имеем следующие варианты:
1. если делать металлочерепицу, то делать её по металлической обрешётке с перерасходом металла из-за небольшого шага обрешётки, либо по деревянной обрешётке (а значит, поднимать стену 1 типа выше кровли). Тогда контробрешётку и настил тоже нужно делать деревянными? Можно для деревянных конструкций кровли добиться класса К0?
2. Если профнастил, то шаг обрешётки будет больше, соответственно экономия металла. Не факт, правда, что заказчику понравится профнастил.
3. кровельные сэндвич- панели
Может, есть типовые решения (в СП, других нормах), как устроить пирог кровли по металлическим фермам? желательно, с металлочерепицей (заказчик хочет)

Разновидности металлических стропильных конструкций

Система стропил составляет основу для скатной крыши. Чаще всего для них используется дерево. Металлические стропила применяются в тех случаях, когда требуется придать несущей конструкции повышенную прочность. Рассмотрим подробно достоинства, недостатки, правила выбора материала и особенности монтажа конструкции, а также необходимые условия предпочтения именно металла для каркаса.

Роль стропил в постройке

Стропильный каркас представляет собой основу формирования ската крыши. Для того чтобы эта система выдерживала нагрузки, должны быть проведены соответствующие расчеты.

Каркас кровли выполняет следующие функции:

  • придание крыше требуемого уклона для лучшего стока дождевой воды;
  • формирование формы ската;
  • создание основы для монтажа кровли;
  • распределение нагрузки, которое зависит от расстояний между стропилами и их сечения.

Несущая конструкция каркаса должна выдерживать общий вес:

Кроме этого, следует учитывать нагрузки, которые могут возникать периодически. Например, сильный ураганный ветер, сейсмическая нестабильность.

Какие бывают стропила

Существует несколько видов стропильных систем, включающих каркас и обрешетку. Чаще всего для этих целей применяется древесина, но при большой нагрузке и значительных площадях наклонных поверхностей этот материал не подходит.

Металлические конструкции

В качестве материала изготовления выбирается профиль из оцинкованной стали. Обрешетка и стропила из данного материала влагоустойчивы, прочны и достаточно легки.

Допустимый шаг может составлять до 200 см. Применяется этот вариант для скатов от 7 м. Кровля по металлическим балкам крепится при помощи специальных дополнительных деталей, сварки. Применение гнутого профиля позволяет минимизировать расход материала.

Деревянные стропила

Древесина подходит для скатов до 7-10 м.

Крепеж может выполняться при помощи металлических элементов, саморезов и гвоздей.

Допустимый шаг – порядка 0,8 м.

Комбинированные системы

Сочетание деревянных и металлических элементов позволяет построить стропильную систему, которая дешевле металлической. И имеет шаг стропил шире, чем у деревянной системы.


Комбинированная система монтируется с соблюдением определенных условий: специальной обработки используемых деревянных элементов и применения гидроизоляции. Это необходимо для увеличения эксплуатационных качеств древесины при ее близости к металлу.

Достоинства металлического каркаса

Металлоконструкции для кровли имеют следующие плюсы:

  1. Большой срок службы. При правильном подборе материала и качественном монтаже конструкция прослужит более века.
  2. Пожаробезопасность. Изготовление производится с применением негорючих материалов.
  3. При локальных возгораниях подобная система дольше сохраняет форму и удерживает крышу, чем дерево.
  4. Минимум отходов при монтаже.
  5. Простое обслуживание. Специальное покрытие стали выполняет защитную функцию, что предотвращает разрушение материала, и приводит к отсутствию необходимости ежегодной обработки.
  6. Отсутствует серьезная нагрузка на несущие стены и основание здания.
  7. Экологичность сооружения, отсутствие необходимости обработки химическими реагентами.

Недостатки применения металлоконструкций

Несмотря на большое число достоинств, каркас крыши из металла используется реже, чем деревянный. Минусы металлических стропил:

  1. Сложность монтажа, при котором зачастую требуется задействовать специальную технику для поднятия тяжелых элементов.
  2. Необходимы слесарные навыки для выполнения работ.
  3. Высокая цена, в сравнении с деревом.
  4. Неудобство транспортировки.
  5. Большая теплопроводность.
  6. При высоких температурах металл деформируется. Это может представлять опасность обрушения во время пожара.
  7. Возможно промерзание при низких температурах.

Разновидности металлических стропильных конструкций

Существует большое количество стропильных конструкций (ферм), которые отличаются друг от друга по качественным характеристикам:

Стропила подразделяются на следующие группы:

  • арочные (отличаются высокой эстетикой, с ними возможно создание сложных форм, что влияет на увеличении расходности материала);
  • винтовые;
  • балочные (имеют небольшой вес и требуют минимального расхода материала);
  • рамные.

Основные элементы конструкции

Существует определенный перечень конструкционных элементов стропильных систем. К нему относятся пояса, которые и образуют контур, а также решетка, собираемая из роскосов.

Металлические стропила для крыши изготовляются из таких элементов:


Все элементы должны хорошо примыкать друг к другу. Решетка крепится к поясам при помощи специальных элементов.Для опоры несущих сооружений служат подстропильные элементы. Их применяют в тех случаях, когда балки имеют неравномерный шаг.

К сведению! Правильный подбор конструкционных элементов и особенности монтажа должны учитывать временные и постоянные нагрузки.

Пояса

По форме поясов фермы бывают:

  1. Треугольные. Они оптимальны для большого угла наклона. Требуют значительного расхода материалов.
  2. Полигональные. Ориентированы на мощные строения и большие пролеты. Для небольших построек подобный вариант будет излишне усложненным и нерентабельным.
  3. Односкатные (трапециевидные). Имеют высокие показатели прочности с узлами рам высокой жесткости.
  4. Параллельно расположенные. Этот вариант подходит для мягкой кровли в качестве универсального варианта, включающего повторяющиеся узлы.

Решетки

Системы решеток подразделяются на 3 вида:

  1. Раскосные, требующие значительного расхода материала.
  2. Треугольные, применяемые чаще всего при монтаже параллельных или поясов-трапеций.
  3. Прочие специальные, например, крестовые.

Обоснованность выбора металла

Стропила из металла – это основательная конструкция, которая обладает повышенной прочностью к нагрузкам. Металл применяется в тех случаях, когда каркасу нужна высокая жесткость, используется брус от 7 или 10 метров, уклон ската от 1º.

Металлические стропила требуют наличия навыков и подходящих инструментов для монтажа. Крепление стропил должно быть особенно тщательным, с привариванием уголков.

Конструкция металлической кровли будет оправдана экономически только в том случае, когда проведены расчеты нагрузки, и она составляет не менее 450 кг. И скат имеет длину более 10 метров.

Материалом изготовления служит оцинкованный металл. Чаще всего это парный профиль. Для крепежа применяется:

При расчете металлоконструкции учитываются сечения элементов, просчитывается количество сварочных швов и количество дополнительных расходных материалов.

Профильные трубы – наиболее частый выбор для организации стропил частного дома. В сравнении с другими системами, эта выигрывает за счет более простого монтажа и меньшего веса. Размер сечения подбирается в зависимости от конкретной системы стропил, размера крыши, угла наклона ската, расчетной нагрузки и других параметров.

Видео описание

В видео можно увидеть стропильную систему с применением металлического каркаса:


Заключение

Если от каркаса крыши требуется повышенная прочность, то металл – именно тот материал, который способен выполнить это требование. Но надо помнить, что монтажные работы требуют определенных навыков и квалификации. При изготовлении каркасов из металла лучшим выходом будет доверить эту работу специалистам.

Требования к кровле собственного дома у любого застройщика понятны и просты: надежность, долговечность и выгодная стоимость. На неискушенный взгляд задача выглядит достаточно тривиально: рассчитать необходимую кубатуру древесины, пригласить бригаду, которая напилит доски в размер и смонтирует кровлю сообразно собственному опыту и представлениям о надежности. Это так называемая традиционная стропильная система, собираемая по месту. При кажущейся простоте и доступности, такой подход имеет ряд недостатков по сравнению с более современными кровельными системами, собираемыми из готовых ферм.


Во-первых, редко какая бригада имеет в своем составе человека с инженерным образованием, способного грамотно рассчитать нагрузки. Здесь всем рулит собственный опыт и «я всю жизнь так строю, и никто не жаловался». Даже наличие рабочего проекта не защитит вас от всевозможных «инноваций» или, наоборот, шаблонных решений, которые не во всякой ситуации оказываются правильными. При таком подходе вашу кровлю нельзя будет назвать оптимальной. В худшем случае, она не будет соответствовать требуемым нагрузкам, в лучшем – будет сделана с избыточным запасом прочности. Но избыточный запас – это всегда увеличение стоимости, вы просто своими деньгами оплачиваете некомпетентность исполнителей.

Во-вторых, сборка стропильной системы по месту в большинстве случаев оказывается более затратной, чем монтаж готовых ферм. В основном это обусловлено перерасходом древесины.

В-третьих, традиционный подход гораздо более трудозатратен. Всем самостройщикам известны эти «качели»: отмерил-отпилил-поднял-примерил по месту-опустил в низ-подрезал и т.д. Сборка стропильной системы по месту всегда имеет более долгий период исполнения и требует большее количество рабочих, чем монтаж готовых стропильных ферм.

В-четвертых, очевидным недостатком традиционных стропильных систем является ограничение по длине пиломатериала, соответственно, необходимость устанавливать дополнительные опоры при перекрытии больших проемов. Заводские фермы на МЗП же с легкостью перекрывают безопорные проемы шириной до 30 метров.


Как делают стропильные фермы на металлических зубчатых пластинах

Рассмотрим технологию производства стропильных ферм на МЗП на примере продукции компании «Карельский профиль». Но прежде, чем углубиться в технологические аспекты, расскажем, что собой представляет стропильная ферма.

Стропильная ферма представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из пояса фермы, диагоналей и металлозубчатых пластин. Современные фермы отличатся тем, что силы сжатия и растяжения, действующие на стропила, равномерно распределены по всему треугольнику конструкции при помощи диагоналей. По сути, ферма является цельным ребром жесткости. Такой подход минимизирует количество усиливающих элементов и существенно снижает расход древесины. Нижний пояс фермы – основание одновременно может служить и балками перекрытий. Благодаря именно этим особенностям готовые конструкции оказываются дешевле традиционных стропильных систем. Применение МЗП обеспечивает превосходные показатели жесткости, с их помощью производится связка деревянных элементов в единую систему.


Изготовление ферм под каждый конкретный проект начинается на производстве с индивидуального проектирования кровли с учетом всех нагрузок. Особенность изготовления стропильных систем заключается в компьютерном моделировании кровли дома, которое учитывает архитектуру постройки, а также ветровые и снеговые нагрузки для конкретного региона строительства. Лицензионное программное обеспечение в автоматическом режиме проектирует компоненты стропильной фермы, включая основные и дополнительные параметры.

Производство ферм в компании «Карельский профиль» осуществляется на высокоточном оборудовании из сухого строганого пиломатериала. Это не только обеспечивает идеальную геометрию конструкций, но и гарантирует отсутствие неравномерной усадки, характерной для традиционных стропильных систем из обрезной доски. После распила происходит предварительная сборка и соединение всех элементов МЗП. Металлозубчатая пластина — это самостоятельный крепежный элемент, для соединения деревянных частей конструкции в одной плоскости. МЗП представляет собой прямоугольную пластину из конструкционной стали с выпрессованными зубьями.

Справка: МЗП была запатентована в 1955 и стала применятся на рынке под торговой маркой Gang-Nail (ныне MiTek). Сегодня MiTek является собственником технологии и разработчиком лицензионного программного обеспечения для моделирования кровельных систем. Компания «Карельский профиль» официальный партнер MiTek и все ее проектировщики имеют соответствующие сертификаты обучения.


Запрессовки МЗП в древесину осуществляется при помощи гидравлического пресса с давлением от 30 тонн, что позволяет осуществить процесс равномерно, без перекосов и повреждений. Задание правильной геометрии производимых ферм и фиксация деревянных элементов в процессе запрессовки осуществляются при помощи системы кондукторов. В результате получается готовое изделие, полностью соответствующее заданным параметрам, с гарантийным сроком эксплуатации в 25 лет. А теперь задайте себе вопрос: какую гарантию вы сможете получить от нанятой бригады плотников, монтирующих кровлю традиционным способом? Даем подсказку: максимум 5 лет и то в силу закона.

Профессиональные застройщики уже давно по достоинству оценили стропильные фермы на металлических зубчатых пластинах. Их использование в частной застройке существенно повышает качество кровельных конструкций. Стропильные фермы отлично подходят для любых типов опорных стен: каркас, бревно, кирпич или газобетон, а также под любое кровельное покрытие. При этом монтаж готовых ферм осуществляется буквально за 1-3 дня силой двух-трех человек. Компания «Карельский профиль» обеспечит расчет и изготовление стропильных ферм любой конфигурации непосредственно под ваш проект и организует доставку готовых изделий в любой уголок России.

Пользователь портала делится опытом самостоятельного изготовления деревянных ферм длиной более 7 метров.

В загородном строительстве иногда требуется перекрыть большой пролёт без использования промежуточных опор. Наш портал уже рассказывал, как с помощью деревянных двутавровых балок сделать безопорное перекрытие в загородном доме большой длины, а также рассчитать допустимые нагрузки и сечение деревянных балок. В этой статье речь пойдёт о самостоятельном изготовлении деревянной фермы для безопорного пролета длиной свыше 7 метров.

  • Как сделать деревянный навес для автомобиля.
  • Чем перекрыть большой пролет без использования промежуточных опор.
  • Как самостоятельно изготовить деревянную ферму.
  • Какие инструменты для этого нужны.

Деревянный навес для хранения двух автомобилей своими руками


У меня есть загородный участок, на котором построен коттедж из бруса, и я захотел сделать открытый навес для парковки двух автомобилей. Для этого отвёл площадку на въезде размером 8х8 м. Площадка под парковку замощена брусчаткой, делать размеры меньше — неудобно, т.к. машины должны въезжать под углом 90 градусов. Промежуточных опор нет. В итоге мне нужно перекрыть расстояние свыше 7 метров деревом. Поэтому я решил сделать фермы из досок сечением 15х5 см и вот, что из этого получилось.


По фото видно, что деревянные фермы не выглядят чрезмерно массивно и украшают участок.


Но при этом выдерживают снеговую нагрузку для МО.


Теперь расскажем, как пользователь пришел к данному конструктиву. По словам ДохтуР13, перед началом строительства он перебрал множество вариантов как перекрыть большой пролёт деревом, если стандартная длина пиломатериала 6 м. Также он консультировался на портале, и многие ему предлагали, при таких размерах площадки под автомобили, не связываться с досками, а построить навес из металла.


У меня деревянный дом с двускатной крышей, поэтому и навес, чтобы выдержать всё в едином архитектурном стиле, тоже должен быть деревянным с простой двускаткой. Кроме этого, я уже работал с древесиной и купил для этого весь необходимый инструмент. Ставить на деревянные опорные столбы сечением 15х15 см навес из металла тоже не хотел. Остановился на деревянных фермах, с помощью которых можно перекрыть большой пролёт. Осталось просчитать несущую нагрузку и выбрать конструктив, т.к. фермы открыты и являются дизайнерским элементом навеса.



Как сделать деревянную ферму для большого пролета

Чтобы не ошибиться, ДохтуР13 воспользовался мощью коллективного разума FORUMHOUSE. Он создал тему, где попросил опытных пользователей портала помочь ему рассчитать деревянную ферму для пролёта 7.5 м. Также ДохтуР13 показал, как он видит дизайн такой фермы.


Но такой вариант показался пользователю не очень надежным, и он представил ещё один вариант крыши.


Предполагаемые размеры навеса:

  • Ширина и длина по столбам – 7.5х7.5 м.
  • Свес крыши – 50 см.
  • Высота столбов – 2.5 м.
  • Нижняя обвязка – брус сечением 15х15 см.
  • Верхняя обвязка – брус сечением 15х15 см или спаренная доска 15х5 см.
  • Обрешетка – сплошная из доски сечением 10х2.5 см.
  • Высота конька 1.3-1.5 метра, т. е. угол наклона кровли 17-20°.
  • Покрытие крыши – металлочерепица или профнастил.

По мнению Konstantin11, конструктив крыши навеса как на картинке выше годится только для стран с жарким климатом без снеговой нагрузки. Т.к. нет затяжек и мауэрлата, а при угле наклона кровли около 20 градусов на крышу ляжет много снега, и нужен запас по прочности.


При длине стропил 4.5 м и размерах 8.5х9 м общая площадь крыши – 76.5 кв. м. При таком угле наклона и покрытии из металлочерепицы, конструктив нужно рассчитывать, исходя из нагрузки в 400 кг на 1 кв. м площади (например, выпал мокрый снег). Т.е. крыша должна выдержать нагрузку около 30 тонн, что немало. Советую сделать шатровую или крестовую крышу как существенно более прочную конструкцию.



Такая крыша мне не подходит. У меня дом с двухскатной крышей, навес будет стоять напротив дома, поэтому должен быть выдержан в одном стиле с коттеджем. Кроме этого, четырехскатную крышу, а тем более крестовую, намного сложнее сделать.

В случае двускатной крыши с большим пролетом (более 4-х м) оптимальный вариант — использовать фермы с полноценной нижней затяжкой на МЗП (металлических зубчатых пластинах).


В итоге ДохтуР13 решил делать деревянные фермы на болтовых соединениях, или стальных скрытых коннекторах, без использования МЗП или накладок из фанеры, т.к. конструкция открытая, а зубчатые пластины испортят внешний вид ферм.


Один из вариантов такой фермы представлен на фото ниже.


Фишка ферм — применение специального металлического крепежа, который одновременно является элементом декора, но есть ряд нюансов:

  • Где купить такой крепёж.
  • Крепёж, как на картинке выше, рассчитан на конкретную крышу, включая угол раскрытия «лепестков», которые соответствуют углу наклона кровли.

Выход – самостоятельно рассчитывать крепёж, затем заказывать плазменную или лазерную резку металла со сверлением отверстий или сделать «самопал» — коннектор из широкой металлической полосы, толщиной 3-4 мм, и спрятать между двух досок, собрав пакет доска-металлическая полоса-доска.



Коннектор делается из толстой металлической полосы. Металл режется УШМ, затем сверлится вручную. Все соединения на болтах. У такой конструкции много плюсов — снаружи металл закрыт деревом, и видны только болты и гайки. Крепёж выполнен по единому шаблону и смотрится эстетично. Я уже делал подобную ферму и доволен результатом.


Рекомендации SergeChe по изготовлению коннектора для деревянных ферм:

  • За основу берём уже рассчитанную на портале ферму под МЗП из доски 5х15 см.


Конструкция универсальной фермы рассчитана для пролётов длиной до 10 м и нагрузки до 300 кг на 1 кв. м под шаг установки 60 см. Меняя шаг и угол или величину свеса, можно оптимизировать конструкцию деревянной фермы под свои нужды.

  • Металлические коннекторы могут быть вырезаны из цельного металлического листа или собраны из металлических полос шириной 12 см. Болты одновременно стягивают доски и соединяют элементы коннектора


Вариант ферм, одновременно являющихся элементом декора в помещении, с использованием скрытого коннектора.


Изготовление навеса для легковых автомобилей из деревянных ферм

После определения конструктива ферм из дерева, ДохтуР13 приступил к строительству навеса для автомобилей.


Процесс разбили на ряд последовательных шагов:



Стены поднимали с помощью пятерых рабочих.


2. Из оставшихся после строительства дома деревянных поддонов сделали стапель-шаблон, на котором собрали первую ферму — образец для изготовления шести остальных.




На одну ферму ушло 6 досок 145х45, и оставались два остатка по 0.5 метра.


3. Разобрав мастер-ферму, пользователь напилил на её основе заготовки и приступил к сборке всех деревянных ферм.


Первичная сборка шла на «глухарях» 6х120 мм и ершеных гвоздях на 90 мм. Конечная — на шпильки диаметром 12 мм.



4. Фермы из дерева как следует покрасили.


Доски нарезались на торцовочной пиле.


Также покрасили брусовый каркас навеса.


5. Затем приступили к монтажу ферм.


Фермы ставили вручную с помощью четырех человек. Делали это так: брали деревянную ферму, переворачивали ее вверх «ногами». Закидывали сперва одну «ногу», потом другую. И в перевернутом виде выставляли по месту. Так проще, потому что центр тяжести внизу. Потом с помощью доски поднимали конек фермы и временно крепили её на 120-е уголки.

Фото 46479-2

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.

Фото 46479-3

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.

Фото 46479-4

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:

Фото 46479-5
Фото 46479-6


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:

  1. Постоянному, куда входит вес фермы вместе с системой.
  2. Временному – усилия подвесных устройств.
  3. 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.

Фото 46479-9

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.

Читайте также: