Строительство деревянной стропильной фермы на пролёты крыши

Скрепление ферм

Соответсвующую конструкцию для скрепления любых стропильных ферм должен предоставить производитель или инженер. Крепления будут различаться в зависимости от многих факторов, таких как стиль ферм, пролет крыши, тип покрытия крыши и возможности землетрясения, снеговой нагрузки или сильных ветров. Не пытайтесь угадать способ.

Подкосы помогают держать крышу в вертикальном положении. Стропила ферм выравниваются в вертикальной плоскости и связываются как и обычные стропила на двускатной крыше.

У ферм, подкос из доски 5х идет от блока конька вниз к двойной верхней обвязке под углом 45о . Другой тип связи, сходни, связывают низ ферм вместе. Эта связь часто делается из длинной доски 5х прибитой поперек нижних хорд, держа фермы на правильном расстоянии друг от друга.

Изготовление стропильного изделия

При изготовлении системы из ЛСТК главные связки выполняют, прихватывая трубы двойными уголками.

К верхнему поясу перемычки и раскосы монтируют с помощью уголков с неравными сторонами, стыкуя их по короткой стороне.

Детали нижнего пояса тоже стыкуют уголками с неравными сторонами. Главные элементы соединяют с помощью накладных пластин.

Рассмотрим подробнее изготовление ферм из профильной трубы сварным методом.

Если вы не знаете, как сварить ферму из профильной трубы, потому что вообще никогда не имели дела со сваркой, то придется обратиться к специалисту, так как стропильная ферма — не та конструкция, на которой можно «набивать руку». От качества швов на стропильной ферме зависит прочность кровли.

Фермы лучше изготавливать из прямоугольных или квадратных труб, так как имеющиеся у них ребра обеспечат конструкции хорошую устойчивость.

Стропильную ферму нужно изготавливать только из стали, устойчивой к окислению и другим агрессивным атмосферным факторам.

Толщина металла и сечение трубы должны соответствовать параметрам, заложенным в проекте. Соблюдение этих условий обеспечит стропильной конструкции нужную несущую способность.

Каждый сварочный шов проверяют на качество, поскольку именно от него будет зависеть надежность будущей конструкции.

Видео:

Когда сварка ферм из профильной трубы закончится, останется только обработать швы антикоррозийным составом и покрыть их краской.

Этапы сваривания кровельной системы из металлических профильных труб:

1. выравнивают верхний и нижний пояс;
2. вваривают между поясами перемычки;
3. на конструкцию из двух поясов и расположенных к ним под углом 90о перемычек приваривают раскосы — отрезки трубы, срезанные под углом.

Первую ферму можно использовать как шаблон для изготовления остальных.

Совет: резать металлопрофиль под углом удобнее всего с помощью резочного станка. Такое устройство можно взять напрокат или сделать самостоятельно из болгарки.

При небольшом объеме работ, например, при изготовлении системы для навеса или ворот, резать металлопрофиль можно просто болгаркой.

После завершения сварки остается только поднять конструкцию наверх и закрепить по верхней обвязке согласно размеченным линиям.

Для подъема системы из профильных труб на высоту придется использовать подъемные механизмы: кран или лебедку. Стропы закрепляют в узлах верхнего пояса в 2 или 4 местах.

Для временного закрепления ставят парные расчалки под углом к горизонту не больше 45о. Затем трубы приваривают к колоннам, предварительно проверив вертикальность системы.

Сваривание труб из металлопрофиля – еще одна актуальная тема. Для соединения металлопластиковых труб можно использовать ручную, дуговую и газовую сварку.

Видео:

Так как профильные трубы делают из углеродистой и низколегированной стали (нержавейку используют редко), сваривать их можно по обычным технологиям.

Любые виды решетчатых конструкций, в том числе и кровельные фермы, изготавливают из стали толщиной не более 1 см. Длина соединений не должна превышать 40 см.

Сварные соединения фермы по-разному расположены в пространстве, поэтому сварку удобно выполнять полуавтоматом со шлангом, проволокой, заполненной флюсом, или проволокой с самозащитой.

В индивидуальном строительстве используют ручную сварку отдельными электродами. Автоматическое сваривание использовать не экономично.

В серийном изготовлении используют контактную точечную сварку с увеличением давления. Специалисты не рекомендуют выполнять соединение прерывистым способом.

Первым делом варят стыковочные швы, а затем угловые. Такой порядок позволяет избежать напряжения металла в узле.

Если швы расположены поблизости друг от друга, то перед выполнением второго шва нужно охладить металл для предупреждения пластических деформаций.

Узлы сваривают, начиная от середины. В начале накладывают швы большего сечения, затем меньшего. Каждый элемент системы прихватывают с двух сторон.

Длина соединения не должна быть меньше 3 см, катет соединения — не меньше 0,5 см. Прихваты и сварной шов должны быть выполнены из одного материала — это нужно для постоянства напряжения металла в шве.

Видео:

Строительные технологии быстро развиваются. Еще недавно здания строили только из камня или дерева, сейчас же востребованы сооружения, которые можно возвести максимально быстро.

Это можно сделать, используя профилированные трубы из металла и современные материалы: поликарбонат, пластик, профилированный лист, плитные утеплители.

Выбор материалов

По стандарту применяется древесина твердых пород либо металл в виде профильных труб разного сечения. Довольно популярны комбинированные типы стропильных систем. Разберем особенности, плюсы и минусы каждого из материалов подробнее.

Дерево

Популярное сырье в малоэтажном строительстве. Наиболее востребованы обрезные доски, брус хвойных пород. Причины тому – низкая цена, простота обработки, подгонки.

Допустимо применять 2 типа древесины:

1. Клееный брус. Получается путем склеивания нескольких досок между собой в заводских условиях. Стоит дорого. Но даже со временем не трескается, не дает усадки. Показатель влажности колеблется от 8% до 12 %.
2. Доски, брус естественной влажности. Стоит дешево. Но зачастую, высыхая, начинает деформироваться, давать усадку или трескаться.  

К преимуществам возведения стропильной системы из дерева стоит отнести

• доступность сырья;
• низкая цена;
• экологическая безопасность;
• удобство, легкость обработки (резка, сверление, подгонка размеров);
• самобытный внешний вид (отлично впишется в стиль кантри, фахверк, шале);
• возможность сборки своими силами.

Есть у такой конструкции и недостатки:

• ограниченный срок эксплуатации;
• необходимость периодического ухода;
• поддерживает процесс горения.

Установка стропильных элементов из дерева подразумевает точность расчетов, благодаря которым будет исключен риск провисания бруса под весом крыши.

Для этого важно продумать размещение поперечных балок либо распорок, поместить средний прогон из толстого куска бруса поперек идущим стропилам. Деревянные элементы могут соединяться между собой способом врубка или металлическими крепежами (болты, анкера, шпонки, гвозди). . Для экономии времени и продления срока службы фермы для односкатной крыши популярной практикой стало использование деревянных и металлических элементов

Для экономии времени и продления срока службы фермы для односкатной крыши популярной практикой стало использование деревянных и металлических элементов.

Открытые фермы применяются при возведении промышленных зданий, складов. В частном строительстве стропильную систему делают закрытой, обшивают потолочными материалами.

Профильные трубы из металла

Для изготовления ферм применяются профильные трубы квадратного либо прямоугольного сечения. Выбор диаметра, толщины стенок металлопрофиля зависит от размеров постройки, нагрузки.

При подборе габаритов профильных труб стоит учесть такие моменты:

1. Для небольших зданий хватит труб длиной до 4,5 м размерами 40*20*2 мм. 
2. Когда нужно собрать ферму длиной от 5 м, то размеры профиля должны быть 40*40*2 мм.
3. Если это крыша большого дома, офиса, производственного цеха, то габариты профильных труб для фермы должны быть 40*60*3 мм.

Для самостоятельного изготовления ферм лучше брать трубы квадратного сечения толщиной от 3 до 5 мм. С ними будет проще работать. 

Основные преимущества металлического каркаса для кровли:

1. Имеет высокую несущую способность, за счет чего не деформируется под действием больших нагрузок. 
2. Возможность использования любого типа кровельного материала.
3. В отличие от дерева металл не горит, не подвержен гниению.
4. Создание сложных по конструкции каркасов без риска потери прочности.
5. Длительный срок службы.
6. Не нуждаются в периодическом уходе.
7. Готовые металлические фермы имеют небольшой вес. 
8. Доступная цена металлопрофиля.
9. Изготовление каркасов нестандартных форм.
10. Экономный расход материала.

Выбор схемы фермы

Рисунок 1. Схема треугольной стропильной фермы.

Выбор формы конструкции нужно делать исходя из таких факторов:

• материал, который используется для покрытия;
• тип скрепления деталей фермы;
• схема расположения деталей.

Если будет устраиваться плоская кровля, уклон которой не превышает 12°, то ферма должна быть прямоугольной или трапециевидной.

При более существенных уклонах крыши и покрытиях с большим весом нужно использовать изделия треугольной формы.

Высоту фермы можно рассчитать по такой формуле:

• для треугольной конструкции — 1/5*L;
• для прямоугольной постройки — 1/6*L, где L — длина пролета фермы.

В большинстве случаев в строительстве используется стропильная ферма в форме треугольника. Выбор формы стропил будет зависеть от того, каким способом фермы будут закрепляться к стенкам здания. Если скомбинировать строительную ферму со стропилами под наклоном, то будет возможность создать односкатные или двускатные постройки с различным уклоном.

Чтобы добиться нужной устойчивости односкатной фермы, понадобится установить связывающие приспособления для нескольких поясов. Связки можно сделать из деревянных реек, их надо разместить в основании центральной стойки. Обыкновенная ферма треугольной формы изображена на рис. 1.

Рисунок 2. Варианты установки стропильных ферм.

Элементы, которые нужно будет подготовить:

• металлические стойки;
• деревянные бруски;
• болты;
• отвес;
• устройство для сварки;
• металлические уголки;
• антисептические средства;
• профильные трубки;
• скобы.

Материалы изготовления

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

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

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

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

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

Существуют также и другие варианты ферм:

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

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

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

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

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

Инженерные коммуникации частной постройки внутри фермы Источник fdak.ru

Советы по выбору материала для стропильной фермы

Самым 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.

Специфика металлических стропильных ферм

Для 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.

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.

Стропильные фермы для односкатной кровли

Порядок проведения работ при установке фермы на односкатную кровлю следующий:

• рассчитывается величина перепада несущих стен по формуле H = Ш х tg L, где H – это искомый результат, Ш – расстояние между противоположными стенами, а tg L – тангенс угла, под которым возводится кровля;
• в зависимости от того, какие бывают стропила из дерева и какие необходимы, производится их заготовка и обработка специальными пропитками (читайте: «Деревянные стропила — виды и особенности»);
• далее выполняется монтаж мауэрлата, толщина которого должна соответствовать толщине опорных стен. Эту балку необходимо жестко закрепить и качественно гидроизолировать, соблюдая строго горизонтальное расположение;
• затем на мауэрлате делают разметку, согласно которой будет произведена установка стропильных ног и вырезают для них выемки;
• в ряде случаев при сборке конструкции производится сращивание стропил по длине (читайте: «Стропила для крыши: проектировка»);
• готовые фермы укладывают таким способом, чтобы они выступали за поверхность балки для опоры на 30 сантиметров, закрепляют их с использованием болтов и скоб;
• потом производится монтаж подпор и выполняется обрешетка. Подпоры необходимы, когда длина стропильных ног превышает 4,5 метра. Сверху стропил для обрешетки набивают планки. Часто для создания стропильной фермы необходима стыковка стропил по длине – ее осуществляют на участке, где изгибающий момент минимален.

Выполнять работы на крыше самостоятельно надо исключительно в простых случаях, таких как, к примеру, строительство крыши гаража, бани или хозяйственных построек, а также когда производится замена стропил крыши, во всех других случаях работу следует доверить профессионалам. Интересная статья: «Тесовые крыши — устройство».

Особенности скатных крыш

Скаты устанавливаются с уклоном, направленным к внешним стенам здания, чтобы естественным путем направлять в сторону осадочные и талые воды, тем самым выполняя функции водоотводов и снегосбросов. Стекающая с крыши по скатам влага попадает в водоприемные желоба и воронки, от них – в водосточные трубы, далее – в систему ливневой канализации. Наклон ската к условной горизонтальной плоскости называется уклоном крыши. Уклоны крыши могут быть от 5 до 90º, оптимальными с точки зрения равномерности распределения нагрузок по периметру несущих стен считаются уклоны скатов в пределах 35-45º. Форма скатной крыши зависит от конфигурации постройки в архитектурном проекте, при этом необходимо подобрать оптимальный уклон ската, обеспечивающий:

наиболее быстрое стекание воды;

минимальное скопление выпадающего снега;

снижение снеговых и ветровых нагрузок (на крутом скате снег сползает, на малом уклоне его сдувает ветром).

На рис. ниже показаны основные виды скатных конструкций крыш жилых построек.

Дополнительная информация.

В индивидуальном домостроении наиболее популярными являются двускатные крыши, имеющие два ската, опирающиеся на стены одинаковой высоты. Двускатные виды крыш называют также «щипцовыми» из-за образующегося между скатами фронтонного треугольного пространства – щипцов.

Двускатные системы отличаются разнообразием современных дизайнерских вариантов и своеобразной креативностью исполнения.

На скатную крышу здания воздействуют два вида нагрузок:

внутренние нагрузки постоянного характера, к которым относятся вес материала кровли и вес собственных элементов;

внешние нагрузки временного характера, к которым относят тяжесть снегового покрова, вес возможных скоплений дождевой или талой воды, давление воздушных потоков ветров.

Наклонная конфигурация скатной крыши предполагает установку ограждающих и несущих конструкций, призванных обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию крыши в экстремальных погодных условиях, присущих данному региону. Несущая система скатной крыши состоит из двух групп конструктивных элементов:

Обрешетки, на которую непосредственно укладывается кровельное покрытие. Для большинства покрытий обрешетку сооружают из деревянных брусков размерами 40х40 или 50х50 мм и досок 25х100 или 25х150 мм.

Стропильной фермы, воспринимающей нагрузки и передающей их на несущие стены и опоры здания. При изготовлении стропильных ферм наиболее часто используют доски сечением 50х150 и 50х200 мм.

На рис. ниже показан каркас строящегося дома с двускатной крышей, на которой ведутся работы по установке стропильной и кровельных систем.

Основное отличие функций обрешеток и стропильных конструкций состоит в следующем:

Функции обрешетки:

на обрешетке крепятся кровельные и утеплительные материалы, поэтому наиболее подходящий материал для элементов обрешетки – дерево;

обрешетка скрепляет наклонные стропильные ноги между собой, придавая фермам дополнительную жесткость;

обрешетка передает тяжесть кровельной системы стропильным ногам, которые перераспределяют нагрузку по стропильным фермам.

Функции стропильных конструкций:

формирование кровельной конфигурации и крутизны скатов в соответствии с архитектурным и художественным экстерьером здания;

крепление финишного покрытия и компонентов кровельного «пирога»;

восприятие и распределение нагрузок по несущим стенам и опорам здания;

обеспечение прочности и жесткости верхней части всей строительной конструкции дома.

На рис. ниже отображены задачи, которые возложены строителями на стропильные системы.

Что такое металлическая ферма

Прочные фермы, выполненные из металла, в наше время часто используются для строительства промышленных зданий и частных домов. Данная система считается надёжной и удобной в применении. Она незаменима при возведении складских построек, торговых комплексов и выставочных павильонов. Конструкция используется и для строительства многоэтажных зданий, в которых будут находиться офисы. Примечательно то, что металлические фермы отлично подходят для тех случаев, когда нужно перекрыть крупные пролёты.

Если говорить о конструкции данных деталей, то они предпочтительнее, чем балки. Имея меньший вес, отлично выдерживают большие нагрузки, чего нельзя сказать о швеллерах и двутаврах. Следует отметить, что фермы менее металлоёмкие, что тоже можно отнести к их преимуществам.

Конструкция считается аналогом стальных балок, но она более экономичная, если говорить о расходе материала. От этого не уменьшается их эффективность, не ухудшаются свойства. Главное отличие фермы из металла от собранных вместе стропил заключается в том, что она превосходно работает на сжатие и растяжение.

Материал, который используется для изготовления изделия, значительно превосходит древесину. Металл не подвергается гниению, не разрушается из-за насекомых и грибков. Также он не покроется плесенью и не сломается под тонной снега.

Можно выделить и другие преимущества, которыми обладает ферма для крыши из металла:

• Пажаробезопасность. Металл не подвергается горению и выдерживает высокую температуру.
• Отличается устойчивостью к деформациям, выдерживает большие нагрузки.
• Возможность строить сложные конструкции без утраты прочности.
• Долговечность – срок эксплуатации составляет больше 10 лет.
• Маленький вес, который достигается за счёт использования полых конструкций.
• Надёжность и высокая прочность. Фермы изготовлены из металла, который не подвергается деформации.
• Изделия отличаются высокой стойкостью к прогибам. Также ферма из металла 6 метров отличается способностью удерживать динамические и статические нагрузки.

Изготовление ферм из металла – популярная услуга, так как данное изделие сейчас часто применяется в строительной сфере. Рекомендуется разобраться, в каких случаях используется данная деталь, а когда обходятся без неё.

Отдельно рекомендуется рассмотреть, из чего состоит кровельная ферма из металла. Конструкция имеет определённые детали, например, верхний пояс. Он образуется из наклонной, горизонтальной и радиусной балки. К ней покреплены узлы стоек, которые используются для соединения.

Есть нижний пояс, представляющий собой продольную балку, расположенную горизонтально. На ней расположены соединительные узлы раскосов.

Стойки – это элементы, которые располагаются вертикально между нижним и верхним поясом. Они нужны для того, чтобы правильно распределить нагрузку по конструкции.

Панели – точки, которые находятся на поясах. В них соединяются диагональные раскосы, связывающие узлы.

Фермы для односкатной крыши из металла изготавливаются по одной технологии. Они оснащены узловыми соединениями, которые в свою очередь бывают сварными и болтовыми. В первом случае элементы связаны между собой с использованием сварки. При болтовом креплении используются заклёпки, созданные из прокатного листа.

Ферма метал двухскатная, а также другие разновидности отличаются высокой прочностью и долговечностью. Данные конструкции выбирают по причине простого монтажа, а также экономии материала.