Ферма для крыши из металла: Металлические фермы для крыши — Кровля и крыша – виды, расчет и чертежи, как правильно сварить своими руками

Ферма для крыши из металла

1. Утепление кровли
2. Преимущества фермы металлической
3. Минусы стропильных ферм из металла
4. Как подобрать материал для фермы металлической
5. Процесс изготовления металлических ферм
6. Изготовление стальных кровельных системы устройство фермы крыши
7. Монтаж фермы металлической

Стропила, выполненные из металла (ферма металлическая) намного прочней и надежнее, чем деревянные, потому что выносят очень большие нагрузки. Здесь вы получите информацию о достоинствах и недостатках металлических стропил, о том, как выбрать для них материал, а также узнаете о монтаже таких конструкций.

Предпочтение металлической системе стропил отдают потому, что она повышает жесткость кровли. Именно металлическая ферма используется в том случае, когда требуется монтаж бруса длиной свыше 10 м, тогда меняют не только стропильную систему, но мауэрлатный брус, прогоны и опору конька: укладывается стальной швеллер, а монтаж металлических ферм производят с помощью приварки уголков.

Зачастую практикуется применение комбинированных систем – металлические фермы комбинируют с деревянными конструкциями, но они имеют свои минусы. Очень важно не допустить взаимодействия металлических и деревянных деталей, так как при перепадах температур металл покрывается конденсатом, древесина, соприкасаясь с ним, начинает гнить.

Преимущества и недостатки металлических стропил

В таких случаях необходимо сделать изоляцию из рубероида и обработать деревянные поверхности конструкции влагоотталкивающими средствами.

Утепление кровли

Отдельно рассмотрим вопрос об утеплении помещения под кровлей. Если вы остановились на металлической стропильной системе, то утеплитель укладывается над- или под стропилами, а не между, как в случае со стропильными конструкциями из дерева. А для того, чтобы на материале не образовывался конденсат, между конструкцией и утеплителем оставляют просвет. 

Если утеплитель кладется под металлической фермой, то изоляционный материал, внутренняя обшивка, непосредственно само покрытие кровли и вентиляционный просвет располагаются над утеплителем. Благодаря такой укладке слоев сохраняется тепло в помещении чердака и предотвращается образование прослоек из холодного воздуха.

Преимущества фермы металлической

Другое дело фермы кровельные – если вы устанавливаете только металлическую конструкцию, без деревянных элементов, опасаться гниения не стоит. Этот вариант крыши долговечен, при его монтаже можно применять стропила длиной от 7 до 30 метров.

Металлические фермы можно купить, а можно изготовить самостоятельно, с помощью парных уголков и классических профилей. Узлы металлических ферм соединены наклонно, образуя треугольник. С помощью таких конструкций можно перекрывать помещения большой площади с высокими потолками, поэтому их активно используют при строительстве промышленных сооружений и ангаров.

Стропильные системы из металла используются при строительстве жилых сооружений с металлическим каркасом крыши – в этом случае они делаются под заказ и доставляются непосредственно к объекту строительства. Монтаж таких конструкций производится вместе с основой.

Минусы стропильных ферм из металла

Говоря о достоинствах стропильной конструкции из металла нужно упомянуть и их недостатки. 

В первую очередь – это сложность доставки и монтажа конструкций ферм металлических:

• фермы стропильные из металла обладают большой массой, соответственно, для того чтобы их поднять на необходимую высоту, а затем установить, требуется специальная техника;
• металлические фермы плохо сопротивляются повышенным температурам, поэтому в случае пожара, кровля провиснет, а затем обрушится уже в течение 15-30 минут;
• возведение стропильной металлической конструкции обходится далеко недешево.

Как подобрать материал для фермы металлической

При изготовлении элементов составляющих конструкцию фермы стропильной, как правило, применяют парный профиль, совмещение узлов делают с помощью косынки. Все элементы соединяются путем клепки или сварки. До того, как приступить к изготовлению стропильной металлической системы, нужно сделать строгие расчеты сечения деталей, количество швов сварки, нужное количество заклепок и прочее.

Процесс изготовления металлических ферм

Изготовление металлических ферм выполняется в несколько этапов:

• стыковка уголков с поперечным сечением, которые используются для изготовления верхнего пояса фермы, выполняется по их меньшей стороне;
• при изготовлении нижнего пояса используются равнобокие уголки;
• парные швеллеры применяются в случае переноса нагрузки фермы на панель;
• уголки с равными сторонами с тавровым или крестообразным сечением используют при изготовлении стоек и раскосов;
• полностью сварные металлические стропильные конструкции изготавливают, применяя тавровое сечение.

Полезная информация: при изготовлении металлических стропильных систем применяются трубы гнутые и горячей катки. Сечение горячекатаной трубы от 1.5 мм до 5 мм, используется лента прямоугольного сечения. Читайте также: «Как сделать фермы для навеса своими руками – выбор материала, расчет».

Изготовление стальных кровельных системы устройство фермы крыши

При изготовлении такой системы, как металлические фермы – гост и его соблюдение -обязательное требование. Стропильные фермы для стальных конструкций кровли имеют длинные пролеты. Изготавливаются металлические фермы пролетом 12 м, некоторые- до 30 м.

Ферма для односкатной крыши сделана из профиля с периодическим сечением или трубы квадратного и прямоугольного сечения, такой же профиль используют и для фермы из двух скатов, с углом ската меньше 20 градусов.Опорой им служат подушки или колонны из железобетона.

Прогонная балка, на уголки которой крепится обрешетка, монтируется путем сварки к стропилам из металла. Для повышения жесткости конструкции по поясу нижних ферм проходят связи из уголка.

Наиболее распространено применение металлических стропильных систем в строительстве общественных и промышленных объектов:

• складов;
• ангаров;
• производств;
• офисных многоэтажек.

При возведении индивидуальных построек используется легкий модульный каркас. Процесс производства стальных систем несложный, изготовить конструкцию можно на любом заводе.

Преимущества стальных модулей:

• прочность и надежность;
• перекрытие больших пролетов;
• жесткость.

Минусы стальных ферм:

• большая масса – до 30 килограммов на один квадратный метр, что требует использования спецтехники в процессе монтажа;
• слабые огнеупорные качества, деформируется примерно через 20 минут при пожаре;
• при отсутствии специальной обработки покрывается коррозией.

Монтаж фермы металлической

В качестве примера можно рассмотреть монтаж фермы для изготовления навесов из поликарбоната, железа, этернита или шифера, с углом ската от 22 до 30 градусов.

Треугольная ферма высотой в 20% длины пролета будет идеальным вариантом, это наглядно видно на фото. Благодаря ее невысокой массе рядом с опорами системы можно возводить стены до уровня чердака. Если пролет больше 14 метров, лучше остановить свой выбор на ферме с пологими раскосами, так как она будет иметь небольшой вес. Длину панели верхнего пояса нужно выбрать от 1.5 до 2.5 метров. При размерах пролета, приведенного в примере, нужно использовать 8 панелей.

При строительстве объекта промышленного назначения фермы стропильные металлические возводятся на подстропильных системах, которые соединяют опорные балки и являются основой при монтаже стропильных ферм.

В зданиях такого плана длина пролетов не бывает меньше 25 – 35 метров, поэтому целесообразней всего использовать определенные металлические конструкции (см. фото). Эти конструкции смонтированы путем соединения двух треугольных каркасов, которые соединяются с помощью затяжки. Такой монтаж дает возможность убрать длинные распорки, потому что их сечение приходится увеличивать для повышения сопротивления изгибу в длину, а это добавит вес всей системе фермы металлической.

Как изготовить ферму с помощью домкрата, подробно на видео:

Верхний пояс нужно разделить на панели, их должно быть 12 либо 16, длина каждой панели должна составлять от 2 до 2.75 метров. Если к ферме подшивается потолок, то узлы верхнего пояса крепятся затяжкой, длина затяжки колеблется от 4 до 6 панелей по их длине.

И хотя стропильные металлические конструкции сами по себе очень надежны и обладают высокой степенью жесткости по сравнению с деревянными, при возведении коттеджей, дачных домиков и загородных домов их применяют редко. Возведение таких конструкций не считается целесообразным по некоторым объективным причинам. Применение фермы из стропил металлических популярно при возведении строительных и промышленных объектов, так как в таких зданиях перекрытие монтируется из длинных пролетов. Читайте также: «Устройство металлической кровли: установка и монтаж».

Расчеты и нюансы изготовления металлоконструкций для ферм своими руками

Расчет фермы из профильной трубы программа

Фермы из профильной трубы: конструкции, расчет и изготовление

Когда площадь сооружения достаточно большая, вопрос обеспечения надежности и прочности конструкции приобретает особую важность. Появляется необходимость в усилении стропильной системы, стропила которой могли бы перекрыть довольно длинные пролеты.
Фермы из профильной трубы представляют собой металлоконструкции, собранные при помощи решетчатых стержней. Изготовление металлических ферм – процесс более трудоемкий, чем в случае сплошных балок, но более экономичный. В производстве используют парный материал, а в качестве соединяющей детали – косынки. Всю конструкцию собирают, используя сварку или клепки.

С их помощью можно перекрывать пролеты любой длины, однако, стоит отметить, что для правильного монтажа необходим грамотный расчет. Тогда при условии качественного выполнения сварочных работ остается только в дальнейшем перенести трубные сборки наверх и смонтировать по верхней обвязке, согласно разметке.

Несущие фермы из профильной трубы имеют немало неоспоримых преимуществ:

• минимальный вес;
• они долговечны;
• выносливы;
• узлы очень крепкие, поэтому способны противостоять высоким нагрузкам;
• с их помощью можно возводить конструкции со сложной геометрией;
• позволяют сэкономить финансовые средства, поскольку расценки на изготовление металлоконструкций из профильной трубы достаточно приемлемы для решения широкого круга задач.

Конструкции ферм из профильной трубы ↑

В основе деления этих конструкций на конкретные виды лежат разные параметры. Начнем с главного –

• Количества поясов.

Различают:

• опоры, компоненты которой расположены в единой плоскости;
• висячие, в их состав входят два пояса, по расположению их называют соответственно нижним, верхним.

• Форма и контуры

По первому параметру различают:

• арочные фермы из профильной трубы,
• бывают и прямыми;
• односкатные либо двухскатные.

В соответствии с контуром различают:

• имеющие параллельный пояс. Это оптимальный вариант для обустройства мягкой кровли. Такая опора собирается очень просто, поскольку ее компонентами являются идентичные детали и, что немаловажно, размеры решетки совпадают с размерами стержней для пояса;

• односкатные. Отличаются жесткими узлами, которые позволяют воспринять значительные внешние нагрузки. На их сооружение уходит небольшое количество материала, поэтому эти конструкции достаточно экономичны;
• полигональные. Хотя они в состоянии выдерживать большой вес, однако, их монтаж трудоемок и довольно сложен;
• треугольные. Они практически незаменимы при устройстве крыш с большим углом наклона. Единственный их минус в большом количестве отходов при сооружении.

• Угол наклона. Типовые фермы из профильной трубы делят на три группы:

• 22°- 30°. Высота и длина металлоконструкции в этом случае соотносятся, как один к пяти. Это оптимальный вариант для перекрытия небольших пролетов в бытовом строительстве. Главным их преимуществом является небольшой вес. Больше всего для подобного аналога подходят треугольные.

Для пролетов, имеющих длину более 14 м используют раскосы, которые устанавливаются сверху вниз. По верхнему поясу располагают панель (порядка 150 – 250 см в длину). Таким образом, при этих исходных данных мы имеем конструкцию, включающую два пояса. Количество панелей при этом четное.

Если пролет превышает 20 м, то возникает необходимость в подстропильной металлоконструкции, связанной опорными колоннами.

Совет

Отдельного упоминания стоит так называемая ферма Полонсо. В ее составе имеются две треугольные системы, соединенные одна с другой через затяжку. Такое конструктивное решение позволяет избежать установки в средних панелях длинных раскосов, что приводит к значительному снижению общего веса.

• 15°- 22°. Соотношение высоты и длины в этом случае равно один к семи. Наибольшая допустимая длина под подобный каркас составляет 20 м. Если по условиям эксплуатации необходимо увеличить ее высоту, то нижний пояс выполняют ломаным.
• меньше 15°. В подобный проектах рекомендуется использовать трапециевидные металлические стропила. Наличие в них коротких стоек способствует увеличению противодействия продольному изгибу.

Внимание!

Фермы из профильной трубы для односкатной крыши с углом наклона 6–10° должны иметь асимметричную форму.

Высоты определяют через деление длины пролета на семь, восемь либо девять частей, взяв за основу особенности заданной конструкции.

Расчет для навеса ↑

Проведение расчетов основывается на требованиях СниП:

Обязательным компонентом любого расчета и последующего монтажа конструкции является чертеж.

Подготавливается схема с указанием зависимости между длиной металлоконструкции и уклоном кровли.

• В ней также учитываются очертания поясов опоры. Контур пояса определяется назначением конструкции, типом покрытия кровли и углом наклона.
• При выборе размеров, как правило, следуют принципу экономии, если, конечно, ТТ не требуют иного. Высоту конструкции определяет тип перекрытия, минимальный общий вес, возможность перемещения, длину же – установленный уклон.

Рекомендуем

При длине фермы свыше 36 м дополнительно рассчитывают строительный подъем.

• Размеры панелей рассчитывают с учетом нагрузок, воспринимаемых конструкцией. При этом следует помнить, что углы раскосов у разных металлических стропил отличаются, панель же должна им соответствовать. Для треугольной решетки искомый угол равен 45°, для раскосой – 35°.
• Завершает расчет определение промежутка между узлами. Обычно он соответствует ширине панели.

Рекомендуем

Расчеты выполняют с учетом того, что увеличение высоты приводит к росту несущей способности. На подобном навесе снежный покров не будет задерживаться. Одним из способов усиления ферм из профильной трубы является установка нескольких прочных ребер жесткости.

Для определения размеров металлоконструкции для навесов следуют следующим данным:

• для сооружений шириной не более 4,5 м используют изделия размером 40 на 20 на 2 мм;
• менее 5,5 м – 40 на 40 на 2 мм;
• свыше 5,5 м оптимальными будут изделия размером 40 на 40 на 3 мм либо 60 на 30 на 2 мм.

При расчете шага необходимо учесть, наибольшее возможное расстояние от одной опоры навеса до другой равно 1,7 м. При нарушении этого ограничения прочность и надежность сооружения будет под вопросом.

Когда будут полностью получены необходимые параметры, при помощи формул и особых программ получают соответствующую схему конструкции. Теперь остается продумать, как сварить ферму правильно.

На заметку

При расчетах должны учитываться:

• закупочная стоимость одной тонны металла;
• расценки на изготовление металлоконструкций из профильной трубы (либо можно просуммировать взятые в отдельности расходы на сварку, антикоррозийную обработку, монтаж).

Рекомендации по правильному выбору и изготовлению металлоконструкций трубчатого типа ↑

• Выбирая типоразмер желательно остановить свой выбор на прямоугольных или квадратных изделиях, поскольку имеющиеся два ребра жесткости обеспечат готовой металлоконструкции наибольшую устойчивость.
• Используйте исключительно качественные изделия из высокоуглеродистой легированной стали, которая не корродирует и устойчива к агрессивным воздействиям внешней среды. Толщину стенок и диаметр подбирают в соответствии с заложенными в проекте. Таким образом будет обеспечена требуемая несущая способность металлических стропил.
• Для соединения основных компонентов фермы друг к другу используют прихватки и спаренные уголки.
• В верхнем поясе для смыкания каркаса необходимы разносторонние двутавровые уголки, причем стыковку выполняют по меньшей стороне.
• Для сопряжения деталей нижнего пояса применяют равносторонние уголки.
• Основные части длинных конструкций соединяют посредством накладных пластин.

• Раскосы устанавливаются под 45 градусов, а стойки – под прямым углом. Завершив сборку основной конструкции, переходят к сварке фермы из профильной трубы. Каждый из сварочных швов обязательно необходимо проверить на качество, поскольку именно они определяют надежность будущего сооружения. Металлические стропила после завершения сварки обрабатывают специальными антикоррозийными составами и покрывают краской.

Изготовление металлических ферм для навеса на видео.

© 2020 stylekrov.ru

Кровельные фермы | Металлические стропила

Кровельные фермы для домостроения выполняются в основном из дерева, которое подвержено воздействию окружающей среды. В местах соприкосновения дерева с другими материалам необходимо устройство прокладок, которые прослужат влагоизоляцией со стороны кровли, пароизоляцией со стороны жилых помещений. Обязательно устройство вентилируемых зазоров и обработка антипиренами и антисептиком.

Кровельная ферма несет на себе все конструктивные нагрузки крыши, вес кровли, обрешетки и противостоит внешним воздействиям.

Кровельная ферма из металлоконструкций наиболее долговечный, надежный и качественный материал, который подходит абсолютно всем типам зданий, имеют широкую область эксплуатации в различных климатических зонах и погодных условиях.

Компания «МСЛ Консалтинг групп» предлагает Вам кровельные фермы из металлоконструкций следующих типов:

Стропильная система из металла, где в основе лежит треугольник, как самая жесткая и максимально экономичная конструкция, способная равномерно распределить нагрузки на несущие стены дома и стать несущей кровельной частью. Создается на основе точных расчетов, исходя из требований к строительству крыши. Существует ряд конструктивных элементов, вариации, применение которых влияют на разнообразие видов конструкций подобных ферм. Есть различие по межопорным пролетам – висячие стропила опираются на крайние опоры, а наклонные имеют дополнительную опору на среднюю несущую стену.

Оригинальная стропильная конструкция из металла, где нижняя плоскость состоит из двух сегментов (затяжек), имеющих уклон. Нижний пояс фермы не заполняет подкровельное пространство. В промышленных зданиях и многих дизайнерских проектах не предусматривается межэтажное перекрытие. Это дает ряд преимуществ в эстетическом плане. Но для выполнения основной функции противостояния растяжке стропил необходимо обеспечить угол наклона сборной затяжки не более 2/3 угла стропил.

Используется для обустройства односкатной крыши или для зонообразной, где несколько скатов монтируются на разных уровнях. Желательное расположение нижней части с подветренной стороны. Как правило, угол наклона ниже, чем у многоскатных. При длине стропильной ноги более 4,5м необходимы подпоры (стойки, подкосы).

Используются на плоских или мало пологих односкатных кровлях, для обустройства мягкой кровли, для чердачных и межэтажных перекрытий или для их усиления. Решетка системы треугольников делает ферму неизменяемой при любой нагрузке. Подходит для перекрытия и больших пролетов, что делает ее наиболее востребованной в области промышленного строительства.

Применяется как мансардная ферма при обустройстве двускатной треугольной крыши. В данном случае, часть стропильной системы является каркасом мансарды. Металлические балки межэтажного перекрытия могут служить затяжкой. Имеет массу конструктивных решений, основанных на использовании дополнительных подкосов и прогонов.

Применяются в строительстве двускатной крыши для обустройства части подкровельного пространства в качестве жилого помещения, при необходимости создание дополнительной площади. Конструкция имеет две параллельные балки-стойки и горизонтальные схватки, которые формируют геометрию жилого помещения. Система подкосов выполнена за его пределами.

Ножницеобразная ферма, средний сегмент нижней плоскости которой не имеет уклона и выполнен горизонтально. Центральная стойка под коньковым прогоном передает горизонтальное напряжение на нижний пояс фермы, сводя его к нулю. Дополнительные стойки позволяют увеличить ширину прогона, подкосы формируют все те же углы – основу надежной конструкции и распределяют оставшуюся нагрузку. Стропила имеют две крайние опоры.

Конструкция с изломанными скатами для тех случаев, когда невозможно вписать мансардное помещение в простую треугольную крышу. При установке на однопролетный дом необходимо усиление схваток стояков нижнего и верхнего пояса (который служит межэтажным перекрытием). Если есть дополнительная опора из внутренней стены, это не обязательно. Жилое помещение здесь формируют параллельные схватки и стойки. Ферма без центральной опоры, и это дает простор для свободной планировки мансарды.

Изломанные скаты образуют два угла наклона – пологий и крутой, что идеально подходит для обустройства просторной мансарды. Отсутствует «глухая» зона. Конструктивная особенность фермы – нависающие стропила, за счет чего фермы опираются через угловые подкосы на продольные стены с закрепленным мауэрлатом. Сложная шпренгельная система в верхней  части стоек и подкосов, формирующих треугольники, требует точного расчета распределения напряжения и нагрузки. Высокое положение затяжки, соединяющей стропильные ноги, обуславливает высокие требования к креплениям и к мощности самой затяжки, так как она снижает распирающее усилие металлических стропил.

1. Универсальные кровельные фермы для промышленных зданий: односкатные и двускатные. Пролеты для них унифицированы, они принимаются кратными 3 м, могут быть на 18, 24, 30 метров. Угол наклона раскосов составляет обычно 45-50°, общая форма обеспечивает жесткость конструкции, способность выдержать большие нагрузки.
2. Металлические кровельные фермы, имеющие дополнительные шпренгели, используются в беспрогонных конструкциях для крупнопанельных железобетонных плит с шириной в 1,5 м. Это дает возможность на 4-6% уменьшить вес фермы.
3. Треугольные кровельные фермы применяются для жилых домов, когда уклон кровли планируется достаточно крутым.

Применяемые сегодня фермы из металла могут быть самыми различными, что сильно отличает их от прочих. Они отличаются по форме поясов, пролетов, размерами, схемами изготовления. Так, статические фермы могут быть рамными, балочными, вантовыми, арочными. Балочные в этом случае отличаются более экономным расходом материалов, меньшим весом, чем остальные, они могут применяться для изготовления конструкций, нуждающихся в устойчивости к большим, постоянным нагрузкам. Арочные используются для созданий необычных привлекательных форм кровли, но при их сооружении расход строительных материалов несколько увеличен.

Кроме того, применяются комбинированные схемы, полигональные, сегментированные, треугольные, трапециевидные, с параллельными поясами. Все они отличаются большой прочностью, небольшим весом, устойчивостью. Высокое качество монтажа стропильной системы обеспечивается тем, что любой расчет для подобной конструкции осуществляется при помощи специальных программ.

В качестве материалов для изготовления металлических ферм применяются облегченный металлический оцинкованный профиль (так называемые ЛСТК, то есть легкие стальные тонкостенные конструкции), скрепляемые саморезами и специальными болтами, либо специальные стальные балки, для которых используются сварные соединения.

Перед монтажом кровельная ферма из ЛСТК собирается на земле и поднимается на требуемую высоту в готовом виде, затем конструкция закрепляется на каркасе здания.

Монтаж выполняется в несколько этапов:

1. Установка раскосов верхней балки на земле (геометрически совмещается с линиями прогонов). Соединения выполняются при помощи саморезов.
2. Фиксация наземным раскосом первой фермы в заданном положении.
3. Установка всех последующих ферм аналогичным способом.
4. Монтаж раскосов и перемычек на балках.
5. Закрепление линейных связей между балками и раскосами.

Стропильная ферма: металлические, деревянные, расчет, монтаж

Устойчивость крыши напрямую зависит от прочности несущего каркаса, в основе которого находится стропильная ферма. Этот элемент конструкции должен выдерживать серьезные нагрузки.

К таким нагрузкам относится вес кровельного пирога, масса снега в зимний период, а также ветровые нагрузки. Как правило, стропильные фермы изготавливают из древесины, но есть и прочие варианты.

Для их сооружения используют бруски, рейки или лес- кругляк. Некоторые детали ферм из брусьев можно скреплять методом врубки. Изготовленные из реек элементы крепят болтами или гвоздями.

 

 

 Составные элементы стропильной конструкции

 

В состав стропильной системы   входят наслонные и висячие стропила, коньковые прогоны, мауэрлат, боковые подкосы, раскосы, диагональные связи. Связанные друг с другом элементы формируют стропильную ферму. Она имеет форму треугольника, зачастую собранного из нескольких треугольников.

Несущая часть крыши образуется стропильной системой. Угол, под которым их крепят, соответствует углу уклона крыши. Опорой для стропильных ног служит мауэрлат, уложенный на стену.

Вверху соединяются подконьковый брус и другие концы стропил.  В этом месте будет располагаться кровельный конек. Шаг между стропилами выбирают в зависимости от сечения стропил, от кровельного материала и прочего. Этот интервал, как правило, составляет 0,8 — 2 метра.

Расчет стропильного каркаса

При расчете стропильной системы необходимо учитывать все нагрузки, передаваемые на стропильные ноги.

Существуют следующие виды нагрузок:

1. Постоянные нагрузки, создаваемые весом кровельного пирога;
2. Временные. Это нагрузки, создаваемые слоем снега, ветром, а также людьми, которые находятся на крыше.
3. Особые (сейсмические нагрузки и т.д.).

Снеговую нагрузку следует определять исходя из климата в регионе строительства. При расчете ветровой нагрузки необходимо учитывать:

1. Нормативное значение ветровой нагрузки;
2. Тип местности;
3. Высоту конструкции.

В строительных нормах можно найти необходимые расчетные формулы и таблицы. Эти расчеты, как правило, выполняют проектировщики. При самостоятельном расчете стропильной фермы следует учитывать, что даже небольшие погрешности могут привести к тому, что стропильная система будет ненадежной.

Висячие и наслонные стропила

 

Висячие стропила опираются только на внешние стены постройка и не имеют промежуточной опоры. На стропильные ноги данной конструкции воздействует нагрузка на   сжатие и изгиб. Внешним стенам дома передается распирающее усилие.

Для его уменьшения стропильные ноги соединяют металлической или деревянной затяжкой.  Затяжка может находиться у основания стропил либо на определенном расстоянии от него.

Затяжка, расположенная у основания стропил выполняет роль балки перекрытия. Это нередко используется для возведения мансардных крыш. При увеличение высоты монтажа затяжки необходимо применять более толстый и прочный материал, а также усиливать его фиксацию к стропилам.

Наслонные стропила используют реже. Их применяют для зданий, имеющих среднюю несущую стену либо промежуточные опоры (колонны). Крайние концы наслонных стропил опираются на мауэрлат, зафиксированный на внешних стенах, а средние — на располагающуюся внутри опору. Данные стропила испытывают только нагрузки на изгиб.

Преимущество этой конструкции состоит в том, что она более дешевая и легкая, ведь для ее постройки следует меньше материалов. Архитектура здания зачастую допускает сочетание двух типов стропильных ферм. Наслонные стропила применяют в части постройки с промежуточными опорами, а висячие стропила — там, где нет подобных опор.

 

Особенности стропильных ферм из дерева и металла

При выборе стройматериала для изготовления стропильных ферм необходимо учитывать нагрузки, которые будут воздействовать на кровлю, а также назначение сооружения. На крыше постройки могут располагаться водяные баки, солнечные батареи, а также вентиляционные камеры.

Стропильные фермы из дерева

Стропильные фермы, изготовленные из дерева пользуются наибольшей популярностью. Они соответствуют большинству требований, предъявляемых к данной конструкции.

Фото стропильной системы из дерева

Деревянные фермы используются в следующих случаях:

• При возведении мансардных крыш;

• При строительстве спортивных, коммерческих, промышленных и сельскохозяйственных объектов;

• Для восстановления плоских крыш построек различного назначения.

Деревянные стропильные фермы обладают следующими достоинствами:

• Легкость и автоматизированность процесса изготовления;

• Работы по проектированию выполняются за довольно короткие сроки;

• Легкость монтажных работ;

• Небольшой вес;

• Возможность реализации дизайнерских идей в плане конфигурации;

• Легкость выполнения теплоизоляционных работ;

• Экологическая безопасность материала;

• Обладает высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками;

• Относится к первой категории пожарной безопасности (стройматериал обрабатывается в заводских условиях).

Конструкции, выполненные из дерева необходимо тщательно обрабатывать антисептиками и антипиренами. Они защитят конструкцию от огня, насекомых, грибков и гнили.

Металлические стропильные фермы

Стропильные фермы из металла используют в случаях, когда необходимо создать конструкцию повышенной жесткости. Такие стропильные системы прекрасно подойдут при обустройстве стропильных ферм длиной более десяти метров. В этом случае из стали должны быть выполнены не только стропила, но и коньковые опоры и мауэрлатный брус. Монтаж осуществляется с помощью швеллера. Стропильные ноги из металла крепят с помощью приваренных уголков.

Стальные стропильные фермы имеют следующие преимущества:

• Длительный срок эксплуатации;

• Высокая прочность конструкции;

• Не подвергается гниению и разрушению;

• Конструкцию удобно использовать в случаях, когда необходимо перекрыть высокие здания большой площади.

К недостаткам металлических ферм относят:

• Большой вес конструкции;

• Необходимость использования специальной техники для подъема металлической конструкции на необходимую высоту;

• Высокая стоимость;

• Неустойчивость материала;

• Достаточно высокая вероятность деформации металла при высоких температурах.

Какие материалы используются для изготовления стропил ?

 

Стропильные фермы могут быть деревянными, собранными при помощи болтовых соединений или металлическими сварными, монолитными железобетонными. При выборе стройматериала для конструирования стропил следует учитывать предназначение постройки, а также и нагрузки, которые будут воздействовать на кровлю.

На крышу также оказывает нагрузку различное оборудование, например, вентиляционные камеры, водяные баки, солнечные батареи. Стропильная ферма для крыши из дерева является наиболее распространенным вариантом. Если дом построен из бревен или брусьев, то мауэрлатом в таком случае может быть верхний венец.

Если же стены здания построены из пенобетонных блоков или кирпича, то деревянные стропильные фермы нужно опирать на брус, установленный вровень с внутренней поверхностью стенки.

Снаружи его нужно оградить дополнительными рядами кладки из кирпича. Под брус следует подложить гидроизоляционный материал. Это может быть рубероид, сложенный вдвое.

Стропильная система из дерева достаточно проста в изготовлении, ее без труда можно подогнать на месте монтажа. При надобности их несложно нарастить, укоротить или подтесать. Следует отметить, что деревянные стропила нужно обработать антипиренами и антисептическими препаратами. Это увеличивает срок службы всей кровельной конструкции.

Второй способ изготовления подразумевает соединение элементов методом «шип-паз». Также применяются гвозди, скобы, хомуты и болты. При высыхании древесины эти крепления слабеют, по этой причине нужно иногда проверять состояние стропильной конструкции и ее укрепление.

Третий способ заключается соединении деревянных частей при помощи стальных фасонных деталей и саморезов. Используя угловые соединительные элементы можно в сжатые сроки и без особых затруднений собрать любую конструкцию.

Стропильные балки из железобетона вообще не нужно обрабатывать. Следует отметить, что установить кровлю на подобных материалах намного сложнее, чем на стропилах из дерева.

Поэтому стальные и железобетонные стропильные фермы обычно применяют при возведении крупных зданий: монолитных железобетонных или больших кирпичных домов. К преимуществам такой кровли можно отнести долговечность и высокую прочность.

Металлические стропильные фермы довольно трудно «подогнать» по месту. Для этого необходим металлорежущий инструмент и сварка. Стальные конструкции можно изготовить двумя способами. Первый способ — заводской.  Специальные компании производят конструкции из оцинкованного тонкостенного проката, обладающего С и Z-образным сечением.

Такие профили в сравнении с черным прокатом значительно более легкие. Это позволяет выполнить установку с использованием маломощной грузоподъемной техники или даже ручным способом.

Части этих стропильных ферм соединяют саморезами, поскольку сварка может вызвать к повреждение защитного цинкового слоя. Собирать их можно в заводских условиях. Собранную конструкцию необходимо перевезти на место и выполнить монтаж с помощью специальных механизмов или грузоподъемной техники.

С помощью сварки можно выполнять конструкции из простого черного проката. В дальнейшем необходимо обработать его ортофосфорной кислотой, а затем покрыть атмосферостойкой эмалью. При изготовлении металлических стропильных систем используются уголки, двутавровые балки и швеллеры.

Похожие статьи :

3D Расчёт треугольной фермы — онлайн калькулятор

Инструкция для калькулятора расчета треугольной фермы

Введите значения размеров в миллиметрах:

 

X – Длина треугольной стропильной фермы зависит от размера пролета, который необходимо накрыть и способа ее крепления к стенам. Деревянные треугольные фермы применяют для пролетов длиной 6000-12000 мм. При выборе значения X нужно учитывать рекомендации СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-25-80).

Y – Высота треугольной фермы задается соотношением 1/5-1/6 длины X.

Z – Толщина, W – Ширина бруса для изготовления фермы. Искомое сечение бруса зависит от: нагрузок (постоянные – собственный вес конструкции и кровельного пирога, а также временно действующие – снеговые, ветровые), качества применяемого материала, длины перекрываемого пролета. Подробные рекомендации о выборе сечения бруса для изготовления фермы, наведены в СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции», также следует учитывать СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Древесина для несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям 1, 2 и 3-го сорта по ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия».

S – Количество стоек (внутренних вертикальных балок). Чем больше стоек, тем выше расход материала, вес и несущая способность фермы.

Если необходимы подкосы для фермы (актуально для ферм большой протяженности) и нумерация деталей отметьте соответствующие пункты.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите чертеж, приближенный к требованиям ГОСТ и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать».

Треугольные деревянные фермы применяют в основном для кровель из материалов требующих значительного уклона. Онлайн калькулятор для расчета деревянной треугольной фермы поможет определить необходимое количество материала, выполнит чертежи фермы с указанием размеров и нумерацией деталей для упрощения процесса сборки. Также с помощью данного калькулятора Вы сможете узнать общую длину и объем пиломатериалов для стропильной фермы.

преимущества и недостатки, материалы для строительства пролёта и расчёты

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

Виды конструкций

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

Классификация по назначению:

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

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

Классификация по форме:

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

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

Материалы изготовления

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

1. В целях закрепления элементов с большой массой используют комбинированный вариант. Так, основание фермы могут выполнить из стали, а остальную часть — из дерева. Это позволяет несколько снизить вес без потери прочности. Методы исполнения при этом могут меняться путём комбинирования материалов.
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.

Достоинства и недостатки

Преимущества использования стропильной и подстропильной фермы:

1. 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. Высокая 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.

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.

Особенности монтажа

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

Технологические решения монтажа:

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

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

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