Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Стальные стропильные и подстропильные фермы покрытий

Стальные, древесные и железобетонные стропильные фермы

Детали применяемой системы стропил делаются из разных материалов, это не только обычная древесина, но и металл, железобетон. Сами фермы могут принимать три формы: полигональную, с параллельными поясами, треугольную. Для мягких материалов для кровли достаточно полигональных и с параллельными поясами, а вот для листовых лучше проектировать треугольные фермы.

Стальные детали делают заводским вариантом, они имеют обычные размеры, рассчитанные на пролеты с длинами в тридцать шесть, тридцать, двадцать четыре, восемнадцать метров. Также в большинстве случаев все стальные детали имеют параллельный пояс, что выделяет их от прочих.

Схема крепежа опорного узла стропилин.

Для строительных работ частных строений применяются стальные стропильные фермы из профильной трубы, потому что они имеют небольшой вес. Фермы из тавра, швеллера, уголка более тяжёлые. Собирается система стропил конкретно на строительной площадке, для крепежа применяется сварка. Профильные трубы, какие используются для ферм, имеют толщину от полутора миллиметров до пяти, сам профиль может быть квадратным или прямоугольным.

Железобетонные фермы собой представляют несущие, весьма надежные решетчатые системы, какие часто применяются для перекрытий пролетов при огромный длине. Сейчас такие фермы делятся на треугольные безраскосной формы, сегментные раскосные и безраскосные для скатных кровель, специализированные фермы для кровель с маленьким уклоном.

При производстве железобетонных ферм расценивают такие признаки, как бетонную прочность, плотность, морозоустойчивость, марка стали, толщина бетона вокруг установленной арматуры, защита от ржавчины. Для частных строений такие фермы фактически не применяются, правда их прочность и крепость значительно выше, это связывают с большим весом и сложностями при установке.

Древесные фермы выполняют из бруска, они очень часто используются в приватном и строительстве малоэтажек. Такие фермы постоянно собирают на строительной площадке, на древесину перед этим наносят специализированный состав защиты, который защитит его от насекомых. Соеденения выполняются с помощью болтов, анкеров, пластин и скобок. Монтаж древесных ферм одновременно и более лёгкий, и больше тяжёлый, что связано со спецификами древесины.

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.

Выбор формы кровли


Помимо односкатного типа в частном строительстве спросом пользуются и другие формы крыши:

  • купольная;
  • шатровая;
  • арочная;
  • двускатная.

Односкатная крыша – простая конструкция, что позволяет строить ее своими силами. Выбирая в качестве материала металл, каркас будет состоять из таких элементов:

  • верхний пояс;
  • нижний пояс;
  • стойки;
  • раскосы;
  • шпренгели (раскосы);
  • крепежные детали (клепки, косынки, сварные швы).

Приобретает популярность односкатка под небольшие дачные постройки, гараж, летнюю кухню с фермой вида полонсо. Это треугольный каркас, где нижний пояс делают приподнятым, ломаным.

Советы по выбору формы

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

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

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

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

Обзор видов

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

Характеристики ферм позволяют классифицировать их по данным параметрам:

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

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

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

По признаку конструктивного оформления

По оформлению конструкции можно разделить все фермы:

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

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

Советы по выбору формы

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

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

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

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

Подстропильная стальная ферма

Изготавливаются с параллельными верхним и нижним поясами. Длина унифицирована и составляет 12 метров, 18 метров, 24 метра. В зависимости от вида стропильной фермы, высота подстропильной конструкции может быть 3,13 метра, 3,27 метра или 3,75 метра.

Крепление к колоннам производится при помощи надопорных стоек, на которые опирают стропильные фермы.

В настоящее время в промышленном строительстве стали применяться облегченные стальные варианты изготовления ферм. Например, трубчатые системы или балки с тонкими стенками. Благодаря такой конструкции фермы получаются более легкие, уменьшается расход стали на их изготовление, сокращается срок их монтажа.

Требования, предъявляемые к стропильной системе

Крыши большинства частных домов выполняются в виде сложного пространственного каркаса. Сборка кровли из штучных элементов позволяет добиться:

  • Снижения веса всей конструкции и соответственно – снижения нагрузок на несущие стены дома и на фундамент.
  • Каркасная технология позволяет утеплять крышу, закладывая изоляционный материал в имеющиеся между стропилами полости.
  • Благодаря явному преобладанию сухих работ, скатная кровельная конструкция монтируются в любое время года.
  • Используя «стандартные» общедоступные доски и брусья можно на месте собирать самые разные крыши по форме и по рабочим качествам.

Задачи, которые ставятся перед хорошей стропильной системой – всегда будут одни и те же:

  • Сформировать проектную конфигурацию крыши (общая геометрия по периметру, углы наклона…).
  • Обеспечить всестороннюю стойкость кровли к любым оказываемым нагрузкам (снег, ветер, вес кровельного покрытия и прочих рабочих прослоек).
  • Хорошо перераспределять нагрузки на стены и вообще снижать вес, который давит на несущие стены.
  • Обеспечить минимум необходимого ухода во время эксплуатации, способствовать экономии средств, сил и времени во время строительства.

Способы изготовления

В недалеком прошлом изготовление стропильных ферм из древесины производилось непосредственно на месте строительства вручную. Такой процесс отнимал много сил и времени, да и точность изготовления этих довольно сложных конструкций не всегда удовлетворяла предъявляемым требованиям. В настоящий момент многие строительные организации, обладающие собственными производственными мощностями, предлагают изготовление стропильных конструкций из древесины любой сложности.

размеры стропил

Изготовление стропил производится на прессовом оборудовании с точным соблюдением размеров, указанных в чертежах, и надежным скреплением всех узлов и деталей. Готовые стропила поставляются на строительную площадку, где при помощи крана монтируются в самые сжатые сроки.

  • Металлические конструкции стропил обычно изготавливаются на строительной площадке. Это необходимо из-за больших габаритных размеров готовых стропил, но некоторые элементы могут собираться и в промышленных условиях, и после этого монтироваться в готовую конструкцию. Такой подход обычно является экономически более оправданным.
  • Железобетонные стропила изготавливаются только на производственных мощностях, поскольку к качеству изготовления предъявляются очень строгие требования. Затем специальным автотранспортом они отправляются к месту установки и монтируются при помощи кранового оборудования.

Деревянная подстропильная ферма

Основными материалами для изготовления подстропильных деревянных ферм являются брусья, доски или бревна. Крепление элементов возможно при помощи металлических метизов, пластин. Большое распространение получили клееные деревянные подстропильные фермы. Пояса их изготавливаются сплошными по ширине. При таком способе изготовления на концах соединительных элементов выполняются нарезные зубчатые шипы и аналогичные им по форме пазы. Клей наносится на всю поверхность стыка, далее детали конструкции прессуются.

Обозначение

Для удобства предусмотрено, что в обозначении (маркировке) ферм прописываются все основные характеристики и технические нюансы. ГОСТ 23009 оговаривает применяемые маркировки, значения и аббревиатуры.

Группы букв и цифр в начале обозначает:

  1. Номер типоразмера фермы;
  2. Тип ж/б изделия;
  3. Общая длина, округленная до 1 метра.

Следующая группа, содержащая буквы и цифры, отделяется дефисом и обозначает:

  1. Несущая способность, выраженная цифровым индексом;
  2. Класс, если используется предварительно напряженная арматура;
  3. Марка используемого бетона (только для изделий из легкого бетона).

По необходимости отображается третья группа знаков и оговаривает она:

  1. Кислотную, щелочную и коррозионную стойкость;
  2. Сейсмоустойчивость;
  3. Информацию, об имеющихся закладных или технологических отверстиях.

Пример обозначения.

Изделие: ж\б ферма ЗФС длиной 18м, с шестой несущей способностью, напрягаемой арматурой А600 из легкого бетона, с закладными.

В соответствии с ГОСТ 20213-2015 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ «ФЕРМЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ», фермы следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта, а также рабочих чертежей и технологической документации, утвержденной в установленном порядке, по рабочим чертежам серий 1.063.1-4 [1], 1.463.1-16 [2], 1.463.1-3/87 [3], 1.463.1-1/87 [4], 1.463.1-17 [5], 1.463.1-19 [6], 1.463.1-4/87.

Железобетонные подстропильные балки

Железобетонные изделия применяются для устройства кровельных покрытий с небольшим уклоном, а также скатных крыш. Изготавливаются они на заводах ЖБИ, где сразу применяется предварительное напряжение балок стальной арматурой. Виды используемой арматуры:

  • Стержни с периодическим профилем упрочненные.
  • Проволочные пучки из особо прочной проволоки.
  • Витые проволочные пряди.
  • Струнная арматура.

По форме различают балки подстропильные с параллельными и не параллельными поясами. Их расчет производится исходя из нагрузки, которую оказывает стропильная балка, опирающаяся точечно на середину подстропильного элемента, и нагрузки от веса самой балки, распределяемого по ее длине. Изделия изготавливаются со строповочными отверстиями, предназначенными для монтажа и подъема, иногда вместо них используются монтажные петли.

Устанавливаются в средних рядах сооружений для опоры стропильных балок и ферм, если ширина их шага 6 метров, а ширина установки средних колонн – 12 метров. Установка подстропильных балок производится на колонны, закрепляются они методом сваривания закладных деталей. В середине балок подстропильных и по их концам выполнены специальные опорные площади с закладными листами и анкерными болтами для установки стропильных конструкций.

Имеют тавровое или двутавровое поперечное сечение с нижней полкой и форму трапеции. Нижняя полка усиливается в местах, где предполагается установка стропильных балок.

По длине балки подстропильные в основном бывают 12-метровые, иногда применяются 18-метровые или 24-метровые изделия. Высота по центру составляет 1,5 метра, в местах опор – 0,6 метра. Ширина нижней полки – 0,7 метра. Должна иметь определенные двутавровая балка размеры. ГОСТ 19425-74.

Деревянные подстропильные системы

Конструкции из дерева, предназначенные для опоры на них стропильной системы, обладают достаточно большой прочностью и стойкостью ко многим агрессивным воздействиям. Они долговечны при применении их в сооружениях с нормальными режимами по температуре и влажности. В промышленном строительстве они используются в зданиях, где присутствуют неблагоприятные для железобетона и металла среды.

По конструктивному виду различают подстропильные элементы в виде:

Если длина пролетов в здании до 18 метров, то применяется подстропильная балка деревянная. В зданиях, где пролеты достаточно большие – до 30 метров, целесообразнее использование деревянных подстропильных ферм. Арки и рамы из дерева в качестве подстропильных элементов используются не часто.

Монтаж стропильной системы для односкатной крыши

Как правило, монтаж стропильных систем поручают специалистам, так как дело это очень ответственное, требующее наличия специальных знаний. От надежности стропильной системы будет зависеть устойчивость всей кровли и строения, поэтому приступать к этому делу самостоятельно не советуется.

Рассмотрим монтаж простейшей схемы устройства стропильных ферм для простой односкатной крыши. На первом этапе необходимо правильно рассчитать имеющуюся величину перепада стен, что можно сделать по формуле:

H = Ш * tg L.

Варианты обрешетки кровли.

Варианты обрешетки кровли.

Тут Н принимается за перепад стен, Ш – это расстояние между отдельными опорными стенами, tg L – это тангенс угла наклона односкатной крыши.

При изготовлении стропил из дерева необходимо предварительно обработать их при помощи специальных антисептиков и антипиренов, что поможет максимально защитить дерево от влияния насекомых, плесени, высоких температур.

На следующем этапе монтируется мауэрлат, то есть опорные балки, толщина которых должна полностью соответствовать толщине стены, так как необходима жесткая привязка, отличная гидроизоляция конструкции. При установке надо следить, чтобы балка шла строго горизонтально, после монтажа на поверхности надо разметить места, где будут крепиться стропильные ноги, вырезать специальные выемки под них.

Установка стропил осуществляется таким образом, чтобы подготовленные фермы на тридцать сантиметров выступали за опорные балки, крепеж при этом осуществляется болтами и скобами. Подпорки ставятся только в том случае, когда длина стропильных ног больше, чем четыре с половиной метра. Планки обрешетки набиваются поверх поставленных стропил.

Технология проведения монтажа

Монтаж деревянных стропильных ферм имеет некоторые особенности и выполняется в соответствии с определённой технологией:

    • концы ног деревянных ферм должны опираться на мауэрлат, который расположен сверху несущих наружных стен;
      • при показателях ширины пролёта между стенами меньше шести метров для монтажа систем наслонного типа допускается не выполнять установку промежуточных подпорок;если показатель ширины пролёта находится в диапазоне от десяти до двенадцати метров, требуется монтировать одну промежуточную подпорку, а при больших размерах пролёта устанавливаются две такие подпорки;
      • монтаж ферм следует выполнять снизу вверх, а отправной точкой служит установка промежуточных подпорок, лежней и подкладных досок;
  • следующим этапом самостоятельного монтажа ферм является установка стоек, выверить которые можно отвесом, а фиксируются эти элементы парой специальных раскреплений;
  • далее подготовленные деревянные фермы укладываются с выступом на опорную балку в тридцать сантиметров и фиксируются болтами и скобами.

Установка ферм завершается монтажом подпорок и обрешётки. Следует помнить, что эксплуатационные и технические характеристики готовой кровли полностью зависят от типа деревянных ферм и качества их монтажа.

Установка, монтаж

До начала монтажных работ на колоннах монтируются люльки или лестницы, в которых будут размещаться монтажники, осуществляющие контроль за процессом установки. С помощью специальных траверс, подъемный кран поднимает ферму (для изделий длинной 18 метров зацеп осуществляется в 2 узлах, а для 24-метровых в 4 узлах). Чтобы ферму было легче и удобней направлять  на опорные колонны – снизу крепятся специальные канаты.

Пять монтажников – именно столько необходимо людей, для быстрого и качественного монтажа фермы на опоры. Из пяти двое располагаются у оголовков колонн на лестницах (люльках), двое на уже смонтированном покрытии и один на земле. Монтажники с колонн подают команду, после которой крановщик медленно подает ферму к оголовкам колонн. Между верхними поясами, рядом расположенных ферм, ставится фиксирующая распорка. Ферма опускается, одновременным совмещением отметок на колонне и на ней, ход этого процесса контролируется и управляется при помощи канат с земли и монтажников на колоннах.

Нормативы, регулирующие процесс установки ж/б ферм, отображены в СП 63.13330.2018. С целью равномерного распределения нагрузок и центра тяжести, в процессе установки, нужно строго соблюдать взаимное размещение рисок (отметок) на колоннах и фермах. Только после того, как внизу закончены все работы по монтажу конструктивных элементов, можно приступать к установке ферм. В случае, если до этого были установлены подстропильные элементы, то установка производится на утолщенные участки.

Схема монтажа подстропильных ферм
Схема монтажа подстропильных ферм

Во время монтажа ферм, они выставляются и фиксируются между собою, при помощи специальных временных связей, это означает, что за один рабочий день следует обязательно смонтировать хотя бы две фермы и часть перекрытий между ними. В дальнейшем балки, плиты монтируются уже после установки следующей фермы, чтобы крепко связать всю конструкцию. Вносить изменения в очередность монтажа возможно, только в случае, если это оговорено проектом.

Допускается смещение осей ферм и колонн относительно друг друга не более чем на 5 мм, а смещение опорных узлов возможно только до 20мм. Оси поясов в вертикальной плоскости могут отклоняться не более чем на 25м.

Качественная кровля возможна только в случае правильно и профессионального монтажа ферм. Каждый просчет в установке ферм может в будущем отозваться появлением трещин и даже обрушением кровли. Фермы следует приобретать только у производителей ЖБИ и монтажные работы доверять только специалистам.

На заводах ЖБИ изделия выпускаются согласно нормативной документации и соответствующего качества.

Виды, особенности железобетонных ригелей в строительстве, смотрите здесь.

Видео: Стальной каркас промздания. Подстропильная ферма: