Типы ферм в строительстве

Содержание

Крыша без прочного каркаса не может обладать высокой надежностью. Именно наличие фермы обеспечивает необходимую надежность. При строительстве крыши могут создаваться стропильные, и даже подстропильны и. От их качества напрямую зависит прочность кровли. Конструкции обязаны обладать устойчивостью к воздействию ветра, снега и других осадков. Они должны выдерживать вес покрывного материала кровли.

Итак, что такое ферма в строительстве – это жесткая конструкция, которая создается во время монтажа кровли со скатами. После ее возведения нагрузка с крыши равномерно распределяется по опорным стенам.

Ранее фермы из пиломатериала повсеместно использовались при строительстве мостовых конструкций. Однако на древесину отрицательно воздействуют осадки. Кроме того, ее повреждают различные насекомые даже после обработки специальными пропитывающими составами. Поэтому такие конструкции из древесины сейчас используют только при строительстве крыш. Из них формируют основания.

На заметку! При возведении частных домов иногда деревянная ферма еще может применяться в качестве балки межэтажного перекрытия.

Пример деревянной фермы-балки

Строительная механика. Фермы основные понятия и гипотезы, Строймех для чайников.

Пример деревянной фермы-балки Источник goldkryshi.ru

Какой материал лучше всего выбрать?

Одной из главной задач при выборе фермы является подбор материала, из которого она изготовлена. Таким образом, можно подобрать необходимые характеристики, устойчивость, требуемую степень прочность и т.д.

Деревянные конструкции

Самый популярный и часто используемый вариант. Конструкции изготавливаются по стандартам ГОСТ, поэтому все характеристики всегда в норме. Чаще всего их эксплуатируют для частных имений, а также в сельскохозяйственной и промышленной сфере.

Рассмотрим основные достоинства и преимущества продукции из дерева:

Легкая, не затратная установка;
Монтирование производится буквально за несколько дней;
При установке отпадает надобность в изготовлении дополнительных деталей, так как используются уже готовые элементы;
Существует возможность «включить» фантазию и при помощи дизайнеров создать необычный потолок;
Относительно небольшой вес конструкции позволяет эксплуатировать ее на любом виде стен;
Износоустойчивость, высокий уровень выдержки влаги (при необходимости, по инициативе заказчика на поверхность изделия наносят специальный водоотталкивающий слой);
Каждый элемент будущей фермы проходит специальную обработку от воспламенения;
Экологически чистое изделие.

Выбирая конструкцию из дерева необходимо обращать внимание, прежде всего, на внешний вид. Явные дефекты, которые примечательны невооруженным глазом, торчащие сучки или поврежденная поверхность говорит о том, что у фермы достаточно небольшой эксплуатационный срок, а также отсутствует противопожарная обработка.

Классификация ферм

В первую очередь фермы классифицируются по назначению. Их конструкция может включать наслонные или висячие стропила. Первый вариант представляет собой распорные конструкции. Наслонные стропила позволяют сформировать перекрытия длиной максимум 18 м.

Фермы с висячими элементами включают несколько узлов. Поэтому конструкции могут иметь разные исполнение. Их даже создают ассиметричными. При возможности лучше в качестве основания для крыши применять именно фермы, у которых висячие стропила. Если же конструкция будет иметь существенную длину, тогда обязательно монтируют дополнительные распорки, которые позволят сделать более прочную крышу.

Перечисленные виды ферм отличаются друг от друга не только стропилами. Они также изготавливаются разной формы. Другими словами, конструкции отличаются друг от друга очертанием поясов, на которых закрепляются все остальные элементы крыши.

Фермы изготавливают разной формы

Фермы изготавливают разной формы с учетом особенностей определенной крыши Источник upload.wikimedia.org

Различаются фермы по форме следующим образом:

Фермы, у которых пояса параллельны между собой. Такие конструкции часто используются в качестве межэтажных перекрытий. Их также применяют, когда выполняют строительство крыш, у которых маленький угол ската.
Фермы треугольной формы. Эти конструкции создают для частных малоэтажных построек. Каркас таких ферм состоит из нескольких треугольников. Они часто соединяются между собой деревянными брусками.
Фермы трапециевидной формы или с кривым верхним поясом. Они редко используются во время возведения крыш, потому что отличаются сложной конструкцией.
Прямоугольные фермы. Их создают, когда необходимо построить кровлю с незначительным уклоном.

Все виды ферм в строительстве обеспечивают необходимый запас прочности крыши. Однако его формирование осуществляется с учетом длины конструкции. Если крыша короткая, тогда в основном создают конструкции треугольной формы. Трапециевидная ферма – это сложный вариант. Он может создаваться при строительстве, например, длинных и несимметричных крыш.

Часто при возведении домов приходится импровизировать и изготавливать нестандартные конструкции.

Фермы для крыш

Фермы для крыш могут иметь самые разные очертания поясов Источник enerstal.ru

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на кровельных работах

Основные виды металлических ферм

Соединенные друг с другом раскосы создают треугольник, считающийся наиболее надежной геометрической фигуркой. По этой причине почти каждая конструктивная схема ферм, несмотря на ее вид, основан из перечне некого числа постоянных геометрических фигурок как треугольники.

Треугольная металлическая ферма основана из таких элементов, как:

Верхний пояс основан из горизонтальных, наклонных, радиусных либо ломаных балок, к которой прикрепляется все верхние объединенные узелки стойки.
Нижний пояс. По горизонтали продольная балка, где находятся нижние соединяющиеся детали стойки.
Стойки. Детали, которые находятся вертикальным образом друг к другу верхним и нижним поясам.
Раскос. Монтируются под углом около 45 градусов.
Узелки. Точки, находящиеся на поясе ферм, где объединяются диагонального типа раскосы.

производство и монтаж металлических ферм

Любое узловое соединение бывает:

Сварным — все конструктивные детали связываются друг с другом благодаря сварке.

Болтовое соединение либо клепаное является элементами, соединяющиеся друг с другом болтами либо заклепками на единой закладной из стали, произведенной из толстых прокатных листов.

Ферма металлическая треугольная, сравнивая с цельной балкой, отличается легким весом, на ее производство затрачивается минимум металлов, к тому же она имеет высокую несущую способность. А по собственным конструктивным особенностям и распределению вертикальной нагрузки фермы стропильные металлические принято делить на следующие категории:

Плоская является структурой, в которой ее пояс, стойка и раскосы располагаются в единственной рабочей области. К тому же она способна нести лишь нагрузку вертикально. Для надежности против бокового воздействия плоские постройки к тому же крепятся друг с другом с помощью поперечных прогонов.

Тяжелые стропильные металлические фермы устраиваются из раскосов, расходящиеся из единственного узлового соединения по 3 либо 4 областям и обычно имеют пару поясов сверху и снизу.

Структурные характеристики очень труднее во время сборки, однако с помощью собственным конструктивным способностям, могут носить и вертикальные, и боковые нагрузки. К тому же для них не нужно обустраивать дополнительные прогоны, чтобы связать с иными металлоконструкциями, по этой причине их в основном применяют для единственного перекрытия огромных и очень обширных пролетов, где мало колонн для опор.

Металлические стропила

Материалы изготовления

Дерево является не единственным материалом, из которого изготавливают фермы. Их еще создают из стали. Ведь металлические конструкции тоже часто используют в частном домостроении, когда крышу покрывают листовым прокатом.

Стальные фермы стропильные изготавливают не только на месте строительства дома, но и в заводских условиях. Предприятия выпускают конструкции с унифицированными размерами. Длина таких конструкций составляет 18, 24, 30 и 36 м.

Металлические фермы создаются из стальных уголков и профилированных труб с прямоугольным и квадратным сечением. Все элементы свариваются между собой. Для их изготовления также используют тавровые широкополочные балки. Специалисты считают такие конструкции оптимальным решением, которое отличается высокой надежностью.

На заметку! При большой длине пролетов могут даже применяться железобетонные фермы. Эта разновидность решетчатых конструкций в основном используется при строительстве одноэтажных построек.

Железобетонные фермы-балки перекрытия

Железобетонные фермы-балки перекрытия Источник ointeres.ru
Производители выпускают железобетонные фермы для крыш с небольшим уклоном. Изготавливаются также треугольные безраскосные конструкции и сегментные раскосные изделия. Железобетонные фермы обладают высокой прочностью и большим весом. Поэтому при их монтаже всегда используют строительную спецтехнику.

Несмотря на возможность использования металлических и железобетонных конструкций, чаще все-таки применяют деревянные фермы перекрытия при строительстве частных домов. В основном их изготавливают из брусьев. Если на конструкцию воздействуют большие нагрузки в вертикальном направлении, тогда она может быть создана из широкой доски. Конкретный материал для изготовления фермы выбирается в зависимости от выделенного бюджета на строительство и требуемой прочности итогового изделия.

Существуют также и другие варианты ферм:

Комбинированные конструкции со стальным основанием и деревянными другими частями, использующиеся для закрепления очень тяжелых элементов. Применение двух разных материалов позволяет снизить общий вес фермы. При этом ее прочность остается на прежнем уровне.

Фермы из дерева и с основанием из металла

Фермы из дерева и с основанием из металла Источник newvilla.ru

Конструкции из фанерных труб, которые отличаются маленьким весом. Они даже легче изделий из досок. Однако фермы из фанерных труб не отличаются высокой прочностью.
Конструкции из стеклопластика и дерева – очень редкий вариант. Однако его преимуществом является небольшой вес и высокие прочностные характеристики.

Любая ферма – строительная конструкция, использование которой позволяет не устанавливать дополнительные опоры, если перекрывается большой пролет. Ведь такое изделие обладает высокой жесткостью, прочностью и надежностью. Если конструкция изготавливается из дерева, тогда ее сборку можно осуществить на земле, а потом поднять на нужный уровень дома даже без использования спецтехники.

Кроме того, фермы не прогибаются. Их несущественную деформацию можно определить, если воспользоваться специальным инструментом. Помимо этого, внутри конструкций удобно прокладывать инженерные коммуникации дома.

Инженерные коммуникации частной постройки

Инженерные коммуникации частной постройки внутри фермы Источник fdak.ru

Важно! Ферма – конструкция, которая всегда должна изготавливаться с высокой точностью. Исключительно так удастся обеспечить прочную основу для крыши. Поэтому рекомендуется обращаться за помощью к профессионалам, хорошо знающим все тонкости создания таких конструкций.

Основные требования к конструкции

Чтобы сооружение прослужило долгую и надежную службу, выбирая ферму необходимо учитывать основные требования к ней:

Вне зависимости от материалов, из которых была изготовлена конструкция, она должна быть прочной, устойчивой и без внешних деформаций;
Сбор конструкции осуществляется точно по инструкции (сама ферма имеет вид равнобедренного треугольника, скрепленного внутри балками и крепежами). Только при таком условии, может быть обеспечен длительный эксплуатационный срок, а также устойчивость к нагрузкам;
Выбирать конструкцию нужно отталкиваясь от трех основных характеристик: прочность, надежность и устойчивость к механическим, а также природным проявлениям (к примеру, шквальный ветер).

Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод, что выбор фермы должен основываться, прежде всего, на ее эксплуатационных данных, а также надежности материалов, из которых она была изготовлена. Эстетичный вид – лишь финальный аспект.

Особенности ферм

Конструкция фермы состоит из целого ряда взаимосвязанных деталей: раскосы, стойки, обрешеток, балки различных диаметров и т.д. Все эти элементы образуют своеобразный «скелет» сооружения, при этом обеспечивая надежность и устойчивость к любому механическому воздействию.

Главной задачей фермы является распределение нагрузки оказываемой на крышу и стены дома. Как правило, конструкцию фермы изготавливают из различных сортов древесины, но в качестве аналога рассматриваются иные материалы (железобетон, металлопрокатная продукция и т.д.). Стоит отметить, что конструкции из дерева зачастую эксплуатируются для домов, чья квадратура не превышает 50-70 кв.м. Если площадь помещения больше 80 кв.м., рекомендуется использовать ферму, изготовленную из металла.

При не состыковке или несоответствии размерного ряда некоторых деталей, в ход идет метод врубки. Иными словами, это крепление досок при помощи гвоздей, саморезов и зубчатых кольцевых шпонок. В случае с использованием металлической основы или деталей, все манипуляции производятся при помощи сварочного аппарата.

Стоит заметить, что сбор конструкции фермы весьма простой, но трудоемкий процесс. Особую сложность представляет монтаж комбинированного вида сооружения, с одновременным использованием металлических и деревянных элементов.

Что касается вида изнутри помещения, то в жилых домах ферма отгораживается настилом из досок, а в складских помещениях – не всегда. Ранее было упомянуто о том, что применяются фермы в качестве кровли к жилым и складским постройкам. Дело в том, что скатная крыша обеспечивает максимальную защиту от влаги, а в совокупности с грамотной герметизацией и гидроизоляцией можно получить идеальное складское помещение, защищенное от сквозняков, капель дождя и снега, тумана, а также удерживающее внутри себя необходимую температуру. С экономической точки зрения, ферма довольно дешевое сооружение, что и обусловливает ее актуальность при проведении строительных работ.

Разновидности ферм

Ранее в статье было отмечено, что выбор кровли необходимо осуществлять, основываясь на материале из которого изготовлены стены. В противном случае, ферма может оказаться слишком тяжелой для стен, что приведет к проседанию фундамента, а также деформации постройки. Для легковесной конструкции фермы лучшим решением будет использования кирпичных стен. Для тяжеловесных – железобетонные или металлические опоры, колонны. Рекомендуется использовать стальные горячекатаные круги, диаметром 40-60 сантиметров.

Особенности сооружения позволяют классифицировать фермы по следующим характеристикам:

Видом крыши;
Дизайном, внешним видом;
Схемой крепежных элементов и их размещений.

Помимо этого, стоит рассмотреть для какого вида помещения рекомендуется использовать те или иные типы ферм:

Промышленные помещения лучше всего перекрывать стропильной фермой с параллельными поясами. Они обладают высокой износоустойчивостью и не пропускают тепло, а также мелких сквозняки (со внешней стороны);
Для жилых домов оптимальным вариантом служат фермы в виде равнобедренного треугольника (скатные крыши);
Некоторые строители используют разрезную балочную схему.

Для каждого здания можно подобрать конструкцию в индивидуальном порядке, основывая на его дальнейшем предназначении. У инженеров сложилось мнение, что заводские и промышленные склады лучше перекрывать трапециевидной фермой, а для жилых домов использовать плоскую конструкцию. Это обусловлено, в первую очередь эксплуатационными характеристиками данных сооружений, а лишь в последнюю – внешним видом здания.

С применением ферм окончено. Теперь необходимо понять, какими бывают эти сооружения по конструктивному оформлению:

Лекие (одностенные). Характеризуются небольшим весом, простотой в эксплуатации, а также отсутствием в необходимости использования специальной техники, для их установки. Имеют лишь одну фасонку в углах;
Тяжеловесные (фермы, с несколькими стенами). Зачастую представляют собой комбинированную разновидность, с применением нескольких материалов. Характеризуется наличием нескольких узлов в двух фасонных листах.

Стоит подметить, что при постройке помещений с длинным и широким пролетом, для установки фермы используется тяжелый рамный «скелет». Это обеспечивает устойчивость конструкции, а также предубеждает ситуацию, в которой кровля может начать проседать. Для установки необходимо тяжелая грузовая спецтехника.

И последняя классификация ферм – материал изготовления. Как уже неоднократно упоминалось ранее, фермы производят из:

Твердых сортов древесины (дуб, бук, иногда орех);
Металла (используют готовую металлопрокатную продукцию);
Комбинированный типаж. Характеризуется одновременным применением элементов из разных материалов.

Выбор схемы фермы

Обычно форма фермы выбирается еще на стадии проектирования дома. Во время решения этого вопроса учитывают:

уклон крыши;
способ соединения отдельных элементов конструкции;
используемый покрывной кровельный материал;
наличие или отсутствие в доме потолочного перекрытия между этажом и чердачным пространством.

Так, если выполняется строительство постройки с плоской кровлей, которая будет отделываться легкими рулонными материалами, тогда чаще создают или монтируют заводские прямоугольные или трапециевидные конструкции. Треугольная ферма в нужном количестве устанавливается, когда необходимо возвести крышу с крутыми скатами. При этом для ее покрытия можно будет использовать тяжелые покрывные материалы.

Фермы, у которых треугольная форма

Фермы, у которых треугольная форма, используются для крутых крыш Источник glavstroy365.ru

Важно! Высота прямоугольной фермы определяется по формуле 1/6*L, В ней L – это длина изделия. При вычислении этого же параметра у конструкции с треугольной формой используют 1/5*L.

Треугольные изделия очень часто применяются при возведении частных жилых построек. Такие фермы позволяют построить скатные крыши. При этом они могут иметь различные углы наклона.

На заметку! Ферма будет обладать максимальной надежностью, если ее нижний и верхний пояс укрепить дополнительными связями. Для этого используют доски, которые закрепляются в одной плоскости со средним опорным элементом.

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

Особенности несложных ферм в виде треугольника

Длина пролета дома влияет, каким образом будет выполнена раскладка стропил. При определении формы конструкции также учитывают наличие или отсутствие дополнительных опор в виде внутренних стен. Если у постройки их нет, а длина пролета не более 6 м, тогда монтируют простую ферму. Ведь она будет опираться исключительно на внешние стены.

Важно! В состав фермы в виде треугольника входит две стропилы. Конструкция также имеет подкосы в количестве 2 штук и затяжку.

Крыша из ферм треугольной формы

Крыша из ферм треугольной формы Источник renovacija.lt
Если длина пролета превышает 6 м, тогда обязательно дополнительно создается опорная конструкция по центру фермы. Кроме того, монтируется еще несколько подкосов, а затяжки закрепляют посередине стропильных ног. Данное исполнение позволяет беспрепятственно передвигаться по чердачному пространству. Ведь затяжки не будут мешать движению людей.

Важно! Опорная балка, которую используют для жесткого или шарнирного соединения вертикально расположенных деталей, представляет собой ригель.

Стропильные фермы деревянные с ригельным элементом устанавливаются исключительно на стенах с высокой прочностью. Помимо этого, они обязаны быть связаны между собой балками перекрытия. Причиной такого использования ферм является действие в конструкциях распорного напряжения. Оно возникает из-за изгиба стропильных элементов в точках, где закрепляется ригель.

Опоры и узлы ферм

Стропильные системы опирают не на стены дома, а на специальный брус. Он равномерно распределяет нагрузку. Поэтому она действует не точечно на стену, где с ней соприкасается каждая стропильная нога.

Специальный брус называется мауэрлатом. Он не используется при строительстве крыши, если стены дома созданы из бревен. Его функцию выполняет верхний венец. Если у дома кирпичные стены, тогда при возведении кровли обязательно монтируются подстропильные фермы. С их помощью осуществляется равномерная передача нагрузок на несущие стены здания.

В качестве таких конструкций могут использоваться фермы из металла. Ведь они обладают наибольшей прочностью.

Каждая ферма строительная состоит из узлов. Они представляют собой места, где соединяются минимум 2-а элемента. Узлы являются слабыми участками конструкций. Их обязательно собирают без зазоров. Иначе ферма не будет иметь требуемый уровень жесткости.

К узлам относится:

места, где стропильные ноги опираются на мауэрлат;
точки крепления дополнительных усиливающих элементов;
места соединения двух стропил при необходимости увеличения их длины.

Вариант удлинения стропильной ноги

Вариант удлинения стропильной ноги Источник m-strana.ru
Элементы фермы соединяются между собой разными способами. Имеется возможность выполнить скользящий или жесткий узел. При создании второго варианта необходимо учитывать, что дереву свойственно расширяться и сжиматься в зависимости от погоды. Поэтому при жестком креплении деревянные элементы могут деформироваться.

При таком варианте детали намертво соединяются между собой. Из-за этого для ферм используют пиломатериал, изготовленный исключительно из высококачественной древесины. Дополнительно его обязательно обрабатывают специальными водоотталкивающими составами.

Если для жесткой состыковки использовать элементы из некачественного пиломатериала, тогда соединение может разорваться в результате деформации деталей. Такой вариант выполняют путем врубки, глубина которой не должна превышать 1/3 высоты детали. Жестко стыковаться элементы также могут путем нашивки подпорных брусков на стропильные ноги.

Несущие стены дома воспринимают все нагрузки, которые действуют на крышу. Поэтому они должны иметь усиленную конструкцию. При этом рекомендуется покрывать крышу максимально легким материалом.

Стены дома воспринимают все нагрузки

Стены дома воспринимают все нагрузки, действующие на крышу Источник wixstatic.com

Важно! Скользящие узлы создают исключительно при монтаже наслонных стропильных ног.

Что такое ферма?

Инженеры называют фермы стержневыми системами, которые остаются в прежней форме и состоянии после замены стандартных узлов на шарнирные. Чаще всего, изготовители производят сооружения с жесткими узлами, но редко кто делает шарнирные соединения.

В принципе, любую конструкцию можно воспринять как сквозную балку для перекрытия. Изготавливают их из металла, дерева, железобетона и иных материалов, в зависимости от места и условий эксплуатации. Один из важнейших расчетов – вес фермы, так как она надевается как «колпак» на готовый дом. Если сделать сооружение слишком тяжелым, то со временем фундамент и стены постройки начнут проседать, что приведет к полному разрушению конструкции.

Особенности расчета крышных ферм

Нагрузки, действующие на кровлю, обязательно учитывают, когда определяют форму и выполняют расчет деревянной фермы. Без этого не удастся создать надежную конструкцию. Нагрузки, действующие на крышу, делят условно на три категории:

Временные нагрузки, возникающие из-за скопления снежной массы, воздействия ветра, передвижения людей во время выполнения каких-либо работ.
Постоянные нагрузки, причиной появления которых является вес материалов, используемых для покрытия конструкции.
Особые нагрузки, включая силы, возникающие в результате движение пластов Земли.

Для расчета нагрузки от снега применяют формулу S=Sg*μ. Для определения Sg используют специальные таблицы и карты. В них указаны величины снеговой нагрузки для конкретных регионов. Они имеют условные значения. При определении коэффициента μ учитывают угол наклона конструкции.

Специальная карта для определения снеговой нагрузки

Специальная карта для определения снеговой нагрузки в разных регионах России Источник konspekta.net

Расчет ветровой нагрузки тоже имеет свои нюансы. При ее определении учитывают:

высоту дома;
нормативное значение нагрузки от ветра для конкретного региона;
место, где возводится постройка (открытая территория или участок между зданиями).

Важно! Расчет ферм должны выполнять исключительно специалисты. Ведь им хорошо известны все нюансы проектирования. Помощь профессионалов позволит избежать ошибок.

Для чего нужен расчет металлической фермы?

Быстровозводимое здание с металлической фермой

Нужно понять, что выполнять отличного качества расчет несущих устройств вы можете лишь при присутствии особых умений, принимая во внимание требования СНиП и большинство иных важнейших факторов. Для того чтобы тщательно выполнять подсчет, проектировщики применяют особые программы.

Подсчитывая проект инженерных устройств, непременно все имеющиеся значения непременно наносят в проектные чертежи.

Вначале перед подготовкой чертежных проектов составляется схема фермы с пометкой главной зависимости уклонов. К тому же необходимо учитывать и такие моменты, как:

Контур опорных поверхностей для обустройства будущих кровель. Это может помочь подсчитать угол наклонов верхних поясов несущих устройств.

Экономия сырья на производство конструкций.

строительство металлических крыш зданий

Грамотный расчет, принимая во внимание максимальную нагрузку, предполагающая для этого изделия. К тому же необходимо запомнить, что угол раскоса в одной конструкции бывает разный, однако ширина панелей постоянно должна быть идентичной для всех.

Расстояние среди крепежных узлов подсчитывается в конце, однако в основном оно подбирается по ширине панели.

Как только главные характеристики рассчитываются, необходимо узнать схему конструкций. Рекомендуется для этого использовать специальные программы.

Изготовление и сборка ферм

Ранее фермы из дерева для крыш в большинстве случаев изготавливали на строительной площадке. Сейчас многие домовладельцы отдают предпочтение заводским конструкциям. Их изготовление осуществляется при использовании специального оборудования. Это монтажно-прессовые устройства.

Заводские конструкции всегда собирают из элементов, которые предварительно защищают специальными составами. Такие вещества предотвращают гниение древесины. После обработки деревянные элементы также становятся неинтересны для насекомых.

Для соединения отдельных деталей ферм могут использоваться болты. Так, с их помощью закрепляются состыкованные в полдерева на коньке элементы. Для повышения жесткости дополнительно могут использоваться накладки из металла.

На заметку! Большой популярностью пользуются специальные металлические пластины, у которых с одной стороны имеются зубцы. Их применение позволяет надежно зафиксировать узел, где соединяется несколько деталей конструкции. Ведь ферма – это в строительстве крыши самый важный элемент, от которого зависит вся прочность кровли.

Применение зубчатых пластин из металла

Применение зубчатых пластин из металла Источник tildacdn.com
Для соединения отдельных элементов также применяются гвозди. После использования их острый конец обязательно загибают. Саморезы тоже используются для сборки узлов ферм. Их нередко применяют вместе с гвоздями.

Фермы для крыш изготавливают различной конструкции. Это удается сделать благодаря современным используемым технологиям и оборудованию. Поэтому лучшим вариантом является обращение в специализированную компанию.

Особенности монтажа ферм

Во время монтажных работ обязательно учитывают определенные особенности как местности, так и самой постройки. Если установка ферм осуществляется после их предварительной сборки на земле, тогда не всегда обходятся только одной физической силой. Ведь конструкции могут иметь внушительные размеры и вес. Такие изделия устанавливаются с помощью строительной спецтехники.

Важно! Независимо от места сборки всегда предварительно выполняется расчет ферм. Этот процесс осуществляется еще на стадии проектирования дома.

Во время изготовления и монтажа учитывают следующие правила:

Стропильные ноги всегда должны опираться на мауэрлат, который предварительно монтируют сверху несущих стен.
Если между опорными стенами расстояние не более 6 м, тогда разрешается не закреплять дополнительные подпорки. Однако это зависит от особенностей конкретной крыши.

Ферма для пролета длиной не более 6 м

Ферму для пролета длиной не более 6 м можно монтировать без дополнительных подпорок Источник wixstatic.com

Стойки устанавливаются строго вертикально. Для их фиксации используют специальные раскрепления.
Сначала всегда монтируют промежуточные подпорки. Только после этого размещают лежни и дополнительные доски, которые используются в качестве подкладок.
Если пролет между опорными стенами не превышает 12 м, тогда обязательно устанавливается хотя бы одна промежуточная подпорка. Когда его длина более 12 м, в этом случае подпорок должно быть минимум 2 штуки.

Ферма в строительстве – это важный несущий элемент крыши. Правильно ее построить удается только после тщательной разметки. Этот процесс удобно выполнять на земле. Поэтому в большинстве случаев изготовление и сборка ферм осуществляется возле дома или в заводских цехах. Только после этого они поднимаются и закрепляются на здании.

При этом обычно сначала выполняется их временная фиксация. Это позволяет проверить точность изготовления ферм и только потом осуществить капитальное крепление конструкций.

Виды нагрузок и нюансы проведения расчетов

Для точного расчета параметров фермы односкатной крыши нужно учесть воздействие на нее разных типов нагрузок:

Постоянная. Сюда относят вес самой кровельной конструкции, дымоход, телевизионные антенны.
Временная. Воздействие снега, ветра и другого внешнего воздействия.
Особая. Учитывается в исключительных случаях. К примеру, когда постройка находится на сейсмическом участке, вблизи вулкана.

Определение ветровой нагрузки предусматривает учет таких факторов:

высота постройки;
преобладающее направление ветра в определенном регионе;
плотно застроенная местность или открытая местность.

Для вычисления снеговой нагрузки потребуется знать вес снега на 1 кв. метр кровли. Данные берутся из специальной таблицы по каждому конкретному региону. Эти цифры умножают на поправочный коэффициент (зависит от угла наклона ската).
При возведении односкатной крыши для частного дома чаще всего выбирается треугольная стропильная ферма, где стропила идут под наклоном.

Для расчета высоты треугольной фермы используют такую формулу:

1/5*L, где L – длина одного пролета каркаса.

Ферма-треугольник возводится под углом от 35 до 50 градусов. Оптимальный показатель – 45 градусов. Высоту прямоугольной фермы получают, умножив 1/6*L.

Для расчетов больших металлических ферм с длиной пролета от 30 м важен еще такой параметр как строительный подъем.

Особенности определения параметров деревянных конструкций:

При пролете до 4,5 м используются цельные стропила с рекомендуемым сечением 50х150 мм при шаге 0,6 м, 75х175 мм при шаге 1,1 м.
При пролете до 6 м. При большом уклоне нужно стыковать стропила по длине и использовать подкосы. Рекомендуемое сечение 50х200 мм при шаге 0,6 м, 100х200 мм при шаге 1,1 м.
При пролете больше 6 м. Здесь все стропила будут составными, понадобятся промежуточные стойки для перераспределения на себя части нагрузки и уменьшения провисание балки. Сечение будет как и для длины пролета до 6 м.

Для определения размеров металлоконструкции следуют следующим данным:

при ширине до 4,5 м — размер изделий 40*20*2 мм;
при ширине 4,5 — 5,5 м – размер изделий 40*40*2 мм;
при ширине более 5,5 м — размер изделий 40*40*3 мм либо 60*30*2 мм.

При расчете шага нужно учитывать, что максимальное расстояние от одной опоры до другой равно 1,7 м. При нарушении этого параметра прочность и надежность конструкции будет под вопросом.
Для упрощения проведения расчетов лучше воспользоваться строительным онлайн калькулятором, который уже содержит табличные данные по каждому региону.

Остается только ввести исходную длину, ширину постройки, диаметр, толщину используемых труб для фермы и другие параметры.

Пример для кровли с длиной пролета 6 м

В качестве примера разберем особенности расчета металлической фермы для навеса 4*6 м.

Материал – металлопрофиль квадратного сечения 3*3 см с толщиной стенок 1,2 мм.
В схеме устройства длина нижнего прогона будет 3,1 м, верхнего – 3,9 м.
Со стороны узкой перпендикулярной части каркаса выставляются вертикальные опоры высотой 0,6 м.

Для усиления каркаса необходимо приварить треугольником перемычки косого типа. Допустимо использовать более тонкий профиль. Для 6 м пролета потребуется 5 перемычек. Размещают их с одинаковым шагом. Перемычки можно укрепить распорками, выставив их под прямым углом. Для распорок хватит профиля 20*20 мм, шаг между распорками 0,5 м.

Коротко о главном

Ферма – это строительная конструкция с повышенной жесткостью. Ее производят из древесины, стали, железобетона и даже в комбинированном исполнении. Конструкция может иметь висячие и наслонные стропильные ноги. Такие изделия еще изготавливают с кривым верхним или параллельными поясами. Они могут иметь форму в виде треугольника, трапеции или прямоугольника.

В узлах конструкции стыкуется минимум 2 элемента. Часто выполняется их жесткое крепление. Скользящие узлы создаются только при монтаже наслонных стропил. Схема фермы подбирается с учетом способа соединения деталей, уклона крыши, используемого кровельного материала.

Расчет конструкций осуществляется после определения ветровой и снеговой нагрузки. Монтаж ферм из дерева на доме выполняется в основном после их сборки на земле при использовании гвоздей, саморезов, зубчатых пластин из металла.

Источник: toolprokat43.ru

Что такое строительные фермы в металлоконструкциях. Виды, характеристики, особенности применения и изготовления

Под строительной фермой понимают конструкцию из металла, состоящую из стоек вертикального порядка и раскосов, расположенных под определенным углом наклона. Все детали обязательно скрепляются узлами. Об особенностях строительных ферм, условиях и правилах их изготовления, а также необходимом расчёте и сборке расскажем далее.

Общие сведения о строительных фермах

Ферма состоит из сборных стержней прямолинейного характера, реже округлого. Все они соединяются в узлы, которые образуют в целом виде геометрическую фигуру с шарнирными узлами, которая неизменна при любых обстоятельствах. Если возникает узловая нагрузка, то жесткость узлов не оказывает воздействие на функциональность и прочность конструкции в целом. При первом осмотре их можно классифицировать к шарнирным. При осевых усилиях на сжатие и растяжение также не меняется функциональность.

По расходу стали фермы экономичнее, но трудоемки в производстве. Намного эффективнее конструкций со сплошными балками, которые образуют стеновую поверхность.

Использование строительных ферм в металлоконструкциях

Схема и очертание ферм выполняется на первом этапе конструирования металлоконструкций. В покрытиях мостов, сооружений широко используются балочные разрезные системы. Их легко изготовить и вмонтировать, не требуется применять сложные опорные узлы для крепления опор. Большие же пролеты (свыше 40 м) при разрезных фермах габаритными назвать нельзя. Их собирают из отдельных элементов при монтаже.

Особенности конструкций строительных металлических ферм

Конструкция имеет важную особенность. Дело в том, что стойки связываются таким образом, чтобы создать равномерную нагрузку по всем фронтам. Особенно важно учесть самую сложную точку опоры – это колонны на фундаменте. Верхний пояс призван осуществлять функцию осевого сжатия, а нижний – на растяжение.

Виды и разновидности

Раскосы располагают так, чтобы по итогу вышел треугольник. Это главная конструкцияонная особенность таких сооружений. Поэтому любую схему конструкции стараются выполнять треугольником вне зависимости от вида и назначения.

Элементы ферм

Перечислим что относится к элементам:

Верхний пояс. В него входит наклонная, ломаная или радиусная балка. Существуют горизонтальные варианты. К ней сприкрепляются остальные узловые соединения по стойке, которая находится сверху.

Нижний пояс. Узлы соединения раскосов, стоек находятся внизу. Нижний пояс располагается горизонтально в продольной балке.

Стойки. Нижний, верхний пояс вертикально включает детали. Сосредоточенные элементы, которые принимают и распределяют поступающую нагрузку по всем составным частям равномерно. Стойки выполняют работу на сжатие.

Узлы или панели.

Разновидности изделий

Изделия могут быть сварными и болтовыми. Первая разновидность соединяет все элементы сваркой, а вторая – болтами или заклепками на стальной фасонке, которая выполняется из прокатного листа. Также выделяют легкую или плоскую ферму и тяжелую пространственную. Первая состоит из стоек и раскосов по одной плоскости друг к другу, а вторая – монтируются из набора раскосов, которые могут иметь три или четыре стороны расхождения.

Конструкционные особенности

При сборке структурные элементы очень сложно соединить между собой без навыков и знаний. Они должны выполнять роль осевой нагрузки как по вертикали, так и по горизонтали. Не нужны прогоны дополнительного толка, если все расчеты производятся строго по плану и соответствуют стандартам. Часто используются для разных вариантов покрытий цельного плана. Можно использовать для пролетов широкого формата с небольшим количеством колонн для опоры.

Типы сечений стержней металлических ферм

Сечений стержней много видов, но главными, которые применяются при возведении конструкций такого плана, являются:

с использованием прокатных уголков.