Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Фермы или стропильная система? Что выгоднее

Для чего используются фермы, какими они бывают

Эти конструкции применяются в строительстве жилых коттеджей, малоэтажных зданий, хозяйственных построек. Фермы играют роль несущего каркаса во время настила кровли, при монтаже перекрытий между этажами.

Изделия подразделяются по форме, поскольку их профиль бывает:

  • треугольным — подходит для совместного использования с другими такими же конструкциями;

  • прямоугольным — решение для кровли с пологим скатом;

  • в виде трапеции — для крыши соответствующей формы.

В строительстве востребовано применение стропильных деревянных ферм с параллельными поясами. Они позволяют правильно распределить нагрузку при обустройстве перекрытий между этажами здания.

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:

  1. Соединения ног с мауэрлатом.
  2. Дополнительные связи для усиления жёсткости.
  3. 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.

Классификация:

  1. 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.
  2. 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.

Классификация стропильных ферм

При выборе конструкции и материала для стропил учитывается материал стен. Опоры для стропильных ферм могут быть представлены железобетонными или металлическими типами колонн, а также стенами из кирпича и подстропильными фермами.

Конструктивные особенности обуславливают классификацию таких конструкций на основе следующих признаков:

  • очертание поясов;
  • конструктивное оформление;
  • статическая схема;
  • тип решётки.

Самый значимый критерий, на основании которого про

Самый значимый критерий, на основании которого производится разделение ферм на различные типы, представлен очертанием поясов, что обуславливается не только различными кровельными конструкциями и параметрами перекрываемых пролётов, но и величиной нагрузки.

Область промышленного строительства характеризуется обустройством кровель плоского вида и применением стропильных ферм с параллельным вариантом поясов. Оптимальным вариантом под кровельный материал из асбестоцемента или стали является трапециевидные разновидности несущих конструкций. В области жилого домостроения наиболее востребовано использование стропильных ферм с треугольной формой.

Любая разновидность требует применения оптимального варианта системы решёток. Обустройство ферм с наличием параллельных поясов или обладающих трапециевидной формой нуждается в выполнении решётки треугольной формы с укреплением дополнительными стойками. Кроме того, довольно популярны разрезной тип балочной схемы или решётки, оснащённые шпренгелями.

Монтаж

В качестве примера ниже описан наиболее простой процесс монтажа стропильных конструкций при возведении односкатной кровли.

  • Сначала в соответствии с приведенной формулой рассчитывается величина перепада стен: Ш х tgL

Буквой Ш обозначено расстояние между двумя опорными стенами, а tgL– это тангенс угла уклона кровли.

  • После этого заготавливается необходимое количество деревянных стропил, предварительно обработанных антисептическими составами.
  • Следующим шагом является установка мауэрлата. Балка по толщине должна соответствовать величине толщины стен. Ее необходимо прикрепить по возможности более жестко и провести качественную гидроизоляцию. В процессе монтажа опорной балки надо следить за соблюдением строго горизонтального расположения.
  • После окончания монтажа мауэрлата на нем должны быть обозначены точки установки стропильных ног и вырезаны выемки для них.
  • Заранее подготовленные фермы укладываются таким образом, чтобы они выступали на поверхность опорной балки на 30 см. Закрепление осуществляется с помощью болтов и скоб.
  • Процесс завершается установкой подпорок и монтажом обрешетки. В тех случаях, когда стропильные ноги имеют длину более 4,5 м, подпоры являются обязательным элементом. Поверх смонтированных стропил устраиваются планки обрешетки.

Изготовление своими руками

Чтобы правильно изготовить, необходимо обратить особое внимание на разметку стропил. Все без исключения детали будущей кровельной конструкции изготавливаются на земле, для удобства формирования фермы целесообразно использовать специальные козлы.

Стропильные фермы рекомендуется предварительно собирать «наживую». Это правило в первую очередь касается торцевых ферм. Готовая конструкция должна устанавливаться параллельно устанавливаемой стене и иметь строго вертикальное положение. Правильность сборки и установки проверяется временным креплением и натягиванием шнура от нижнего угла каждой фермы к вершине противоположной конструкции.

Методика проведения работ

Если вы решили изготовить деревянные фермы, то сле

Если вы решили изготовить деревянные фермы, то следует быть внимательным при создании шаблона, даже если он будет иметь минимальные отклонения, вся конструкция покосится. На следующем этапе нужно выполнить новый шаблон для подготовки нарезов на элементах системы. При этом следует запастись 0,5-см фанерой, для фиксации следует использовать доску, толщина которой равна 2,5 см.

Как усилить каркас?


Для деревянных ферм крепят вспомогательные связки из досок, которые располагают в одной плоскости со средней опорой. Это укрепит нижний и верхний пояс каркаса.

При разработке проекта металлического каркаса нужно добиться, чтобы нагрузка приходилась на узлы.

В этом случае верхний и нижний пояс, раскосы будут только сжиматься либо растягиваться. Это позволит взять детали меньшего сечения и сэкономить денежные средства. 

Очень удобно собрать ферму на шарнирах при условии, что нее будет действовать равномерно распределенная нагрузка.

Достоинства и недостатки

Преимущества использования стропильной и подстропильной фермы:

  1. Высокая жёсткость.Не требуется устанавливать дополнительные опоры при больших пролётах.
  2. Высокая жёсткость.
  3. Малый вес, который позволяет организовать сборку на земле, а затем поднять на место крепления.
  4. Деформация практически отсутствует. Прогибы не заметить можно только с высокоточным инструментом.
  5. В пространстве между элементами фермы можно провести коммуникации или уложить утеплитель.
  6. Можно создать фигурные детали, которые будут служить элементом декора.
  7. 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:

  1. Фермы имеют большие размеры, поэтому подкровельноеВысокая стоимость готового изделия заводского изготовления.
  2. Фермы имеют большие размеры, поэтому подкровельное пространство будет несколько съедено.
  3. 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.

Опора для стропильной системыnbsp;

При создании опоры для фермы предпочтительно использовать не стены постройки, а специально для этого предназначенный брус, который называют мауэрлатом. В нем нет необходимости только при строительстве бревенчатых домов, поскольку тогда функцию опоры возлагают на верхний венец деревянного сруба.
 
Что касается возведения дома из кирпича или других стройматериалов, то ферма подстропильная является неотъемлемым элементом обустройства кровли. Она необходима для равномерной передачи нагрузок на стены. Фермы подстропильные обычно представляют собой прочные фермы металлические стропильные или железобетонные конструкции, элементы которых соединяют между собой, используя сварку или болты (прочтите также: «Стропильная кровля — строим вместе«). 

Цены на стропильные деревянные фермы

Деревянные фермы перекрытия, изготовляемые из высушенной древесины, выдержат ветровые нагрузки и вес кровельного материала. При расчете учтем толщину обрешеточного слоя, наличие утеплителя и угол наклона крыши. Определим оптимальный шаг укладки лежней и других элементов.

Что такое стропильные фермы? 

Стропильная ферма представляет собой используемую для устройства скатных крыш жесткую конструкцию. Она необходима, чтобы перераспределить нагрузку, которой подвергается кровля, на стены здания. Материалы изготовления ферм бывают разные, но чаще всего используется древесина.  Деревянная ферма для крыши как на фото выполняется из досок, бруса или леса-кругляка. Чтобы соединить в одну конструкцию все элементы, произведенные из бруса и бревен, применяют такой метод как врубка, а если задействованы доски, то металлические крепления – гвозди, болты, анкеры, зубчато-кольцевые шпонки и прочее.  
В малоэтажном строительстве при изготовлении деревянных стропильных ферм применяют обычно пиломатериалы хвойных пород по причине их дешевизны и простоты подгонки. При установке стропильных брусьев надо в обязательном порядке исключить возможность их провисания по длине под весом кровли и собственным весом. Делается это одним из двух способов: устанавливают средний прогон – толстый несущий брусок поперек стропила или поперечные балки и распорки.   Когда возводится строение, имеющее большую площадь, а соответственно и пролет длиной более 16 метров, в строительной отрасли используют фермы с растянутыми металлическими стойками, поскольку если сделать их из дерева, то надежное соединение узлов обеспечить практически невозможно (подробнее: «Узлы деревянных крыш: особенности крепления»). 

В настоящее время, чтобы избежать значительных трудозатрат при сборке фермы, применяют комбинированные конструкции из металла и дерева, и тогда установка стропильной системы занимает гораздо меньше времени. Вариант создания кровли с открытыми фермами при строительстве жилых домов не используют – систему закрывают потолочными перекрытиями. В промышленном строительстве наоборот — обычно используют открытую конструкцию. 

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.

Деревянные фермы для крыши и их применение

Применение деревянных ферм становится все более популярным. Ферма — это сборная конструкция из крепежных деревянных узлов и балок, которая может выдерживать серьезные нагрузки.

Несущие способности древесины творят чудеса по гибкости и по эксплуатационной надежности конструкций.

Расчет ведется исходя из максимальной нагрузки на конструкцию фермы. Промежуточные пустоты в несущих балках фермы, делают конструкцию легкой и очень прочной.

Область применения нашей деревянной фермовой конструкции огромен:

  • Спортивные залы
  • Склады
  • Выставочные павильоны
  • Ангары
  • Ледовые катки
  • Ангары
  • Левада для лошадей

Изготовление стропильных фермnbsp;

В последние годы при строительстве частных домов стропильным фермам, сделанным прямо на строительных площадках, стали предпочитать конструкции, произведенные в заводских условиях. Их изготавливают на монтажно-прессовом оборудовании. При производстве деревянных элементов их предварительно обрабатывают специальными составами, предупреждающими гниение и поражение насекомыми. 
  					 Современные технологии позволяют выпускать
Современные технологии позволяют выпускать стропильные и подстропильные фермы и элементы к ним для крыш разной конструкции и не только для жилых строений. Например, это может быть стропильная система двухскатной крыши бани, гаража и других хозяйственных построек (прочтите: «Как сделать стропильную систему своими руками«). 
 

Советы по выбору материала для стропильной фермы

Деревянные фермыСамым главным моментом выбора стропильной конструкции является подбор строительного материала, который может обеспечить требуемую степень прочности, жесткости, надежности. Значение имеет и ценовая категория, к которой относится материал.

Деревянные фермы

Стропильные фермы на основе дерева являются наиболее популярным вариантом, который соответствует большинству предъявляемых к конструкции требований.

Их применяют в следующих случаях:

  • при устройстве кровель мансардного типа;
  • при возведении коммерческих, сельскохозяйственных, спортивных, промышленных объектов;
  • во время восстановления плоских кровель сооружений разного назначения;

Основными достоинствами деревянных стропильных ферм по отношению к другим разновидностям таких конструкций являются:

  • простота процесса производства и его автоматизированность;
  • короткие сроки выполнения работ по проектированию;
  • легкость осуществления монтажа (благодаря наличию готовых элементов конструкции);
  • широкая перспектива реализации самых необычных дизайнерских решений в плане формы, конфигурации и т.д.;
  • сравнительно небольшой вес;
  • возможность применения в случае пролетов больших размеров (наибольшая длина может составлять 18 м);
  • возможность утепления и простота его осуществления;
  • отличные эксплуатационные качества и технологические характеристики;
  • принадлежность к первой категории пожаробезопасности (материал проходит соответствующую обработку в заводских условиях);
  • соответствие требованиям экологической безопасности.

В случае выбора конструкций на основе дерева необходимо обращать внимание на качественное проведение обработки материала антисептическими и антипиретическими составами, обеспечивающими защиту конструкции от разрушительного воздействия гнили, грибов, насекомых и от огня.

Специфика металлических стропильных ферм

Основными преимуществами стальных стропильных фермДля обеспечения повышенной жесткости применяют стропильные системы на основе металла. Этот вариант максимально подходит при устройстве стропильных ферм значительной длины (более 10 м). В таких случаях из стали изготавливаются не только стропила, но также брус мауэрлата и коньковые опоры. Укладка производится не с помощью деревянной соединительной детали, а посредством швеллера. Для крепления стропильных ног используются приваренные уголки.

Основными преимуществами стальных стропильных ферм являются:

  • повышенный уровень прочности;
  • стойкость;
  • неподверженность разрушению и гниению;
  • значительный срок службы;
  • удобство применения при необходимости перекрытия сооружений большой площади и высоты.

Следует указать также недостатки металлических ферм:

  • значительный вес создаваемой конструкции;
  • применение специальной техники для подъема конструкции на требуемую высоту;
  • неустойчивость материала и высокая вероятность его деформации в условиях высокого температурного фона;
  • дороговизна.

Стальные стропильные фермы бывают трех типов:

  • спараллельными поясами;
  • треугольные;
  • полигональные.

При планировании мягкой кровли оптимально подходят фермы с параллельными поясами или полигональные. В случае применения листовых материалов лучше выбрать треугольные конструкции.

Промышленность выпускает стропильные фермы унифицированных размеров, которые рассчитаны на пролеты, длина которых составляет 18, 24, 30 и 36 метров.

Для изготовления поясов и решеток ферм в большинстве случаев применяются уголки, а скрепление отдельных элементов осуществляется посредством сварки. Наиболее рациональной считаются конструкции, для изготовления поясов которых были использованы тавровые широкополочные балки. Процесс изготовления подобных конструкций довольно простой, к тому же на них уходит меньше материала, но надежность и прочность конструкции от этого не страдают.

Отличительной особенностью стальной подстропильной фермы от стропильной является наличие параллельного пояса. Их выпускают в аналогичных унифицированных размерах.

Во время строительства частных домов во многих случаях используются стальные стропильные фермы, материалом для которых служит профильная труба. По сравнению с фермами на основе уголков, швеллеров или тавра подобные конструкции обладают меньшим весом.

Такие конструкции могут собираться прямо на строительной площадке. При этом используется сварочный аппарат.

Фермы изготавливаются на основе гнутых или горячекатаных профильных труб. При этом используется сталь толщиной от полутора до пяти миллиметров. Сечение профиля трубы может быть квадратным или прямоугольным.

В настоящее время в строительстве нередко применяют также железобетонные стропильные фермы. Они представляют собой очень прочные решетчатые конструкции для перекрытия значительных по длине пролетов.

Подобные фермы целесообразно монтировать на кровлях одноэтажных строений, покрытие которых испытывает очень большие нагрузки.

Материалы изготовления

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

  1. Фанерные трубы. Такой вариант обладает преимуществВ 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.
  2. 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.
  3. 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.

Производство

Что касается металлических ферм, то строительный опыт показывает, что гораздо проще и быстрее заказать набор необходимых элементов каркаса для крыши на заводе, предоставив ранее разработанный чертеж.

Изготавливать детали для каркаса самостоятельно требует опыта, грамотной подготовки к процессу, что под силу не каждому хозяину частного дома.

При изготовлении деревянных конструкций их предварительно обрабатывают спецсоставами, предупреждающими гниение и поражение насекомыми.

Если же и вовсе нет времени заниматься проектированием, установкой каркаса, то можно заказать монтаж крыши под ключ у строительной компании.

Конструктивные особенности

Среди основныхЛюбая ферма для крыши состоит из ряда элементов, соединенных между собой. Среди основных:

  1. Верхний пояс.
  2. Нижний пояс.
  3. Решетки. Размещаются между верхним и нижним поясом. Служат усилением конструкции.
  4. Стойки. Они же ребра жесткости, которые фиксируются под прямым углом к верхнему и нижнему поясу.
  5. Раскосы. Также добавляют ферме жесткости. Монтируются к поверхности под углом. Один из видов раскосов – шпренгеля.
  6. Узел. Так принято называть точку, где сходятся несколько ребер.
  7. Панель – расстояние между расположенными рядом узлами.
  8. Пролет. Часть фермы между опорами (стойками).

Успешный опыт строительства показывает, что чем больше решеток стоит на каждом пролете фермы, тем прочнее выйдет крыша.  

Если сборка деревянной фермы производится сразу сверху здания, то металлическую ферму лучше изготовить и собрать согласно разработанному чертежу на земле, а потом вместе с помощниками поднять наверх.

Архитектура металлической фермы: элементы, узлы и напряжение

Итак, металлическая ферма – это сварная или сборная система труб и жестких крепежных узлов. Состоит такая конструкция из определенных элементов:

  • Пояса, верхний и нижний, которые служат каркасом.
  • Решетки, которая связывает оба уровня.
  • Стоек, которые смонтированы перпендикулярно к поясу.
  • Раскосов, которые присоединены под углом к нижнему и верхнему уровню.
  • Шпренгеля – вспомогательного раскоса.
  • Узел – это точка, в которой сходится сразу несколько стержней. Здесь трубы соединяют при помощи фасонки – специального металлического листа.
  • Панель – это расстояние между соседними узлами, а пролет – расстояние между опорами стропильных систем.

Верхний пояс металлической фермы изготавливают из профильной трубы или двутавровых балок, с применением фланцевого соединения. Нижний – из этих же материалов.

Только, если ферма станет подвергаться нагрузке на уровне панелей, тогда дополнительно необходимо установить парные швеллеры. А внутренние стойки и раскосы изготавливают из круглой трубы, уголка или профильной трубы.

Решетки внутри фермы располагают по самым разным схемам, и все они продиктованы исключительно практическими соображениями. Чем больше поперечных элементов, тем прочнее сама конструкция, и тем дороже она обходится (материала-то уходит больше!). Например, вот в каких вариантах изготавливают треугольную ферму:

Внутренний рисунок металлической фермы подбирают в

Внутренний рисунок металлической фермы подбирают в зависимости от конструктивных требований и планируемого уровня нагрузок. И выбранный тип обрешетки влияет на вес конструкции, ее внешний вид, трудоемкость и бюджет на изготовление самой металлической фермы.

Давайте рассмотрим стандартные виды внутренних решеток металлических ферм:

  • Меньше всего узлов в треугольной решетке, которая чаще всего встречается в параллельной и трапециевидной ферме. Причем такая решетка считается наиболее экономной, т.к. у нее минимальная суммарная длина стержней.
  • Шпренгельная решетка нужна там, где основная нагрузка приходится на верхний пояс. А потому ее используют, когда нужно сохранить расстояние между прогонами.
  • Раскосную ферму делают, когда стойкам приходится противостоять большим усилиям.
  • Крестовая разновидность нужна для каркасов, в которых расчетная нагрузка идет сразу в обоих направлениях.
  • Перекрестная решетка нужна для ферм, которые делают из тавров.
  • Полураскосная и ромбическая решетка нужна для ферм с такой большой высотой, как при создании мостов и мачт. Такие рамы получаются с высокой жесткостью благодаря двум системам раскосов.

В жизни выглядят все эти фермы так:

Вот, например, как выглядит не так часто встречающ

Вот, например, как выглядит не так часто встречающаяся шпренгельная ферма:

Кровельные металлические фермы, в свою очередь, бывают двускатные, односкатные и прямые. За счет ребер жесткости металлические фермы не деформируются даже на больших пролетах, хотя с виду довольно хрупкие.

Также металлические фермы делят на виды по количеству поясов. Это плоские фермы, где узлы и стержни находятся в одной плоскости, и пространственные, более сложные, в которых пояса находятся в параллельных плоскостях.

Чердачная ферма с прямыми стойками

Подобные фермы в строительстве двускатной крыши применяются для будущего обустройства части подкровельного пространства в качестве жилого или при необходимости создания дополнительной полезной площади. Данная конструкция имеет две параллельные балки-стойки и горизонтальные схватки, которые формируют геометрию жилого помещения. Система подкосов выполняется за его пределами.

Технология монтажа

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

  1. 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».
  2. После проведения расчёта следует подготовить нужное число стропил из досок, обработав древесину антисептиком.
  3. 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.
  4. Затем обозначаются участки для укладки стропильных оснований (после обозначения таких участков врезаются выемки).
  5. 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.
  6. 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 стропиль

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