Деревянная ферма 8 метров

Деревянная ферма 8 метров

Применение деревянных балок и ферм пролета перекрытий

Возможность перекрытия больших площадей открывает максимум архитектурных возможностей перед застройщиком. Можно делать просторные комнаты, панорамные окна и многое другое. Если перекрыть помещение длиной в четыре-шесть метров не составит труда, то конструкция фермы 12 метров требует специальных знаний и умений.

Особенности длинных перекрытий

Для возведения деревянных конструкций с большими пролетами необходимо точно рассчитать все нагрузки на балки, а также их сечение. В индивидуальном строительстве основой большинства крыш выступает стропильная система из дерева. Кровля каждого строения имеет свои особенности и конфигурацию, поэтому и опорные балки могут быть нестандартных размеров и изготавливаются из досок и бруса. Немаловажны и параметры пиломатериала. Древесина должна быть хорошо просушена и иметь минимальное количество сучков. Зачастую применяют хвойные породы, которые предварительно обрабатываются антисептиками и другими пропитками, что увеличивает их срок эксплуатации и делает огнеустойчивыми.

Каждый элемент фермы, будь то подкос или стропило, тщательно рассчитывается, его длина и сечение имеют важное значение. На эти параметры влияют и наклон крыши, геометрические особенности ската, дистанция между мауэрлатом и коньком, расстояние между стропилами и нагрузка на них, с учетом массы обрешетки, кровели и нагрузки от ветра и снега. Только грамотный профессиональный расчет может учесть все эти нюансы.

Позвоните нам: +8 (985) 447-61-61

Какие способы соединения применяются для наращивания длины

Если деревянная ферма больше 6 метров стропила для нее изготавливаются на заказ в производственных условиях. В этом случае увеличивают не только длину, но и толщину. Этот способ не всегда оправдывает себя. Во-первых, он влечет за собой лишние финансовые затраты, во-вторых, увеличенная толщина образует лишний вес, а это может негативно отразиться на всей конструкции.

Альтернативным способом является соединение стропил. Состыковка стропил не дает необходимой жесткости, поэтому точку соединения элементов располагают максимально близко к опоре, на дистанции не больше от пятнадцати процентов всей длины пролета. Стропильные ноги удлиняются при помощи трех методов.

  • Встык. Торцы соединяемых элементов должны быть ровно обрезанными, чтобы в соединяемой области не было щелей, которые могут привести к прогибу. По обе стороны балки делаются накладки, которые прибивают гвоздями. Также допускается применение пластины из стали с шипами. В этом случае поверхность обрабатывается антикоррозийным составом, чтобы не допустить гниения конструкции. Широко распространен и косой прируб, кода торцы обрезаются под углом сорок пять градусов. Здесь тоже важна максимально точная подгонка соединяемых поверхностей. В центре соединения просверливают отверстие для болта диаметром 12-14 миллиметров, с помощью которого фиксируют стык.
  • Внахлест. Один из самых простых способов, так как в нем не требуется идеально ровных срезов на торцах. Брус накладывается один на другой, чтобы нахлест между ними был не меньше одного метра. Фиксация осуществляется с помощью гвоздей, забиваемых в шахматном порядке или с использованием шпилек. Последние закрепляются шайбами и гайками и отличаются большей надежностью.
  • Спаренные доски. Для холодных чердаков можно использовать доски место брусьев. Они намного легче и дешевле. Составные стропила получают следующим способом: две доски ставят на ребро, и между ними устанавливают третью. Конструкция соединяется с использованием гвоздей, а просветы заполняются обрезками. Однако такие элементы нельзя использовать в качестве диагональных.
  • Деревянные фермы для крыши длиной до 12 метров обладают достаточной прочностью и способны выдерживать нагрузки, так же, как и стропильные системы меньшего размера. Монтаж таких систем должен осуществляться квалифицированными специалистами, которые учитывают множество факторов, перед тем, как приступить к сборке конструкции.

    Расчет прямоугольной деревянной фермы 8 метров

    Немного строительной механики

    Нагрузка на покрытие, как правило, равномерна. Эпюра моментов на любой однопролетной конструкции, будет квадратичной параболой:

    Мировой опыт проектирования накопил немало различных вариантов очертаний ферм – с параллельными поясами, полигональные, трапециевидными – они перечислены в любом учебнике металлоконструкций, по ним разработаны десятки типовых серий.

    Общая черта большинства стальных ферм – пояса в них имеют постоянное сечение. Это удобно в технологическом плане, в плане унификации сечений. Примем это за аксиому. В таком случае, несущая способность сечения фермы на изгиб будет характеризоваться в первую очередь расстоянием между поясами.

    Жирной линией на верхних рисунках выделены основные несущие элементы фермы – пояса и опорные раскосы.

    На нижних синим цветом показана эпюра несущей способности фермы на изгиб – пропорционально расстоянию между поясами. Чем ближе эта эпюра к эпюре изгибающих моментов, тем более равномерными будут усилия в поясах и тем более рациональным будет использование материала.

    Красные заштрихованные области – «излишек» материала – в этих областях пояса имеют низкий коэффициент использования, что выливается, по сути, в перерасход материала и увеличение металлоемкости покрытия.

    Теперь рассмотрим «треугольный» вариант:

    Выглядит устрашающе, не правда ли? На опорах эпюра M и эпюра несущей способности фермы на изгиб, равны нулю. Вот только при приближении к опорам они стремятся к нулю с разной скоростью. Приходится поднимать синюю линию так, чтобы она не оказалась «ниже» касательной к параболе эпюры моментов.

    Именно приопорные панели являются для треугольной фермы решающими и определяющими сечения поясов фермы. Именно они заставляют назначать поясам фермы «завышенные» сечения, что приводит к нерациональному использованию материала на большей части фермы – по сути, мы просто тратим лишний металл и увеличиваем вес и стоимость покрытия.

    Про решения с шарнирно-опертым прямоугольным треугольником, я думаю, говорить смысла нет – все итак очевидно.

    Проблема №2 – конструирование опорного узла

    Да, проблема нерациональности – не единственная. Обычно, начинающий проектировщик подбирает сечения для фермы в SCAD’е, ЛИРе или любом другом программном комплексе (а иногда даже ручным расчетом), открывает автокад, начинает вычерчивать и вдруг сталкивается с опорным узлом.

    Стропильные фермы

    Опорный узел получается… не получается опорный узел, на самом деле. Невозможно привести два мощных пояса в одну точку под острым углом – они начинают накладываться друг на друга еще за полметра от опоры. И именно в этом месте их сечения используются по максимуму.

    Проблема №3 – решетка

    Из-за больших размеров фермы по центру раскосы и стойки получаются очень длинными, их приходится подбирать по гибкости, а значит в очередной раз использовать материал нерационально. Но эта проблема решается проще всего – можно использовать шпренгельные раскосы, сокращая расчетную длину элементов решетки в плоскости фермы или использовать хитрые системы решеток.

    Об уклонах кровли

    Очень часто «необходимость» треугольной фермы диктуется неграмотностью заказчика, который думает, что на его складе/гараже/ангаре непременно необходимо организовывать уклон в 20-25%.

    Довод заказчика «чтоб снег на крыше не лежал» легко оспаривается таблицей Г.1 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»:

    То есть «не лежать» снег будет только на крыше с уклоном более 60 градусов. На покрытиях с уклоном меньше 30 градусов лежать будет практически весь выпадающий снег, как если бы крыша была плоской, по крайней мере в расчетах. Да, есть коэффициент сноса и он чуточку уменьшит количество расчетного снега, но его учитывать очень часто просто нельзя по п. 10.9 того же СП.

    Для стока воды 20 градусов не нужны. И 15 не нужны. Минимальные уклоны кровли для различных покрытий расписаны в таблице 1 СП 17.13330.2011 «Кровли». Там дается цифра в 12 градусов для покрытия из профнастила.

    Если не треугольная ферма, то что?

    Конечно, зачастую уклон действительно необходим и диктуется в первую очередь архитектурным решением. Не нужно думать, что в этом случае единственное решение – треугольная ферма.

    Возможно, в каких-то случаях придется пойти на компромиссы с архитектором и заказчиком – уменьшить высоту потолка, увеличить общую высоту здания, изменить уклон, поставить дополнительные опоры или изменить характер работы конструкций. Но ведь на то мы и инженеры, чтоб находить рациональные выходы?

    Деревянные фермы – прочные и легкие конструкции для перекрытия больших пролетов

    Стропильная ферма — это совокупность элементов конструкции (раскосов, стоек, контробрешетки, обрешетки и так далее), составляющих скелет (остов) кровли.

    Стропильная ферма представляет собой целый ряд конструктивных особенностей, которые необходимо учитывать для того, чтобы не совершать ошибок при сборке и монтаже кровли.

    Ферменная кровля может быть выполнена в виде решетки, основная часть которой превосходит ее высоту в разы. По форме она представляет собой многоугольник, чаще всего – треугольник или полусферу.

    Висячая стропильная ферма опирается лишь на две точки упора, находящиеся по краям без опор промежуточных. Опорой ее нижним концам служат стены, верхние же концы сходятся друг с другом на коньке кровли. И верхние и нижние концы работают на изгиб и сжатие.

    Читать еще:  Беседка с плоской крышей своими руками

    Стропильные фермы чаще всего устанавливаются в помещениях, имеющих большие пролеты и там, где отсутствует дополнительный упор. В итоге получается довольное большое распирающее горизонтальное усилие, передающееся стенам. Способ соединения ног стропильной фермы зависит от того, какой ширины перекрываемое пространство, каково его назначение, а также какова величина нагрузки, действующей на ноги стропильной фермы. Для того чтобы устранить прогибы применяется ригель.

    Стропильная ферма может быть оснащена бабкой и подкосами. Обычно такую ферму сооружают для перекрытия пролета, ширина которого составляет 9-10 м. Если же ширина пролета превышает 12 м, то подкосы вводятся дополнительно. Данные конструктивные элементы нужны для того, чтобы обеспечить надежность и жесткость всего строения.

    Стропильные фермы очень часто изготавливаются в виде треугольника. Это объясняется тем, что треугольник обеспечивает необходимую неизменяемость и жесткость конструкции. Подобные фермы представляют собой набор треугольников (стрежней) в решетчатой связке. Они применяются в тех случаях, когда необходимо произвести перекрытие пролетов большой ширины.

    Стержни стропильной системы, находящиеся в верхней ее части, называются верхним поясом. Стержень, расположенный в нижней части фермы, называется нижним поясом.

    Стропильные фермы со свесом

    Внутренние стержни, расположенные вертикально, называются стойками, наклонные стержни — раскосами. В совокупности эти стержни образуют решетку.

    При монтаже фермы необходимо рассчитывать нагрузки на монтажные углы и стены отдельно. Чаще всего, часть нагрузки передается на перегородки стен как распирающее усилие. Использование ферм допускает лишь возникновение нагрузки, передающейся на опоры.

    Деревянные фермы – прочные и легкие конструкции для перекрытия больших пролетов

    Несмотря на то, что в арсенале строителей помимо дерева есть немало других строительных материалов (бетон, металл), древесина продолжает пользоваться популярностью. Причины этого кроются в ее доступности, легкости обработки и достаточно высокой прочности. Причем с помощью дерева можно перекрывать даже достаточно большие пролеты – деревянные фермы для крыши позволяют без проблем перекрыть пролет около 30 м.

    Основа для крыши

    Виды деревянных ферм

    Подобные конструкции могут использоваться не только при строительстве крыш, раньше, например, они использовались при строительстве мостов. Но, учитывая восприимчивость дерева к влаге и воздействию насекомых (несмотря на все защитные пропитки), в последнее время они используются главным образом именно для устройства крыши, или в качестве перекрытий между этажами в частном строительстве.

    Что же касается классификации, то по назначению можно выделить:

    • деревянные стропильные фермы – их можно собрать на земле, а потом просто поднять и закрепить на уже почти готовом доме. Это очень удобно и сокращает время строительства;
    • фермы-перекрытия – в этом случае они используются в роли перекрытия между этажами.

    На фото – заготовки для перекрытия

    Есть определенные отличие и в форме конструкции, можно выделить такие типы как:

    • с параллельными поясами – используются для устройства перекрытия между этажами;

    Обратите внимание! Этот тип может использоваться и при сооружении крыши с небольшим уклоном.

    • треугольные – при строительстве частных домов каркас крыши состоит из нескольких треугольных ферм, соединенных поверху деревянным брусом;
    • прямоугольные фермы могут использоваться для устройства крыши с небольшим уклоном;
    • возможны варианты с трапециевидным очертанием, а также с искривленным верхним поясом.

    На схеме представлены разные варианты очертания верхнего пояса

    Как правило, ферма из дерева изготавливается либо из деревянного бруса, либо из достаточно широких досок (если нагрузка будет главным образом вертикальной).

    Но возможны и другие варианты:

    • при необходимости восприятия больших нагрузок могут использоваться комбинированные конструкции. В них, например, нижний пояс может быть изготовлен из стали, а остальные элементы – быть деревянными. Это позволит максимально снизить вес, а металл без проблем выдержит эксплуатационную нагрузку;
    • встречаются и фермы, изготовленные из фанерных труб. Главным преимуществом такого вида можно считать малый вес (даже по сравнению с аналогом из бруса или доски). Небольшая цена также может считаться преимуществом. Конечно, прочность таких сооружений несколько меньше, чем у аналогов, изготовленных из толстых брусьев, поэтому и используют их главным образом не в качестве несущих конструкций;

    Схема узла из фанерных труб

    • фермы, в которых сочетается стеклопластик и дерево можно считать экзотикой, но они существуют. Стеклопластик довольно прочный, к тому же обладает малым весом, так что конструкция получается довольно прочной и легкой;
    • но чаще всего встречаются обычные конструкции, изготовленные из цельного либо клееного бруса, а также досок.

    Подробнее о деревянных фермах

    Человеку, далекому от строительства, использование ферм из дерева может показаться нелогичным – к чему тратить время на сборку такой конструкции, если можно просто перекрыть пролет деревянной балкой (читайте также статью «Деревянные панели для стен: выбор и установка»).

    На самом деле – это не больше чем заблуждение и эти конструкции в некоторых случаях просто незаменимы. Например, балка пролетом 12 м только под действием собственного веса даст немалый прогиб и не может использоваться без дополнительных опор.

    Преимущества и недостатки использования ферм из пиломатериалов

    Использование подобных конструкций имеет ряд преимуществ:

    • можно без труда перекрывать большие пролеты без установки дополнительных опор. Никакая балка не сможет составить им конкуренцию при пролете в несколько десятков метров;

    Длина этой конструкции превышает 30 метров

    • благодаря жесткости и невысокому весу их сборку можно организовать на земле, а потом уже доставлять на место установки;
    • по сравнению с балками деформации намного меньше, прогибы настолько малы, что это никак не сказывается на состоянии потолков нижних этажей в случаях, когда используются деревянные перекрытия фермы;
    • в просветах между элементами можно спрятать коммуникации, что положительно повлияет на интерьер помещения;
    • при должной сноровке такие конструкции можно использовать и как элемент дизайна.

    Конечно, не обошлось и без недостатков:

    • по сравнению с балками толщина ферм все-таки намного больше, соответственно и толщина перекрытий между этажами велика;
    • покупные конструкции стоят немало;
    • если попытаться изготовить такую конструкцию самостоятельно, то особое внимание придется уделять узлам и качеству сборки в целом. Желательно, чтобы даже простенькая деревянная ферма 8 метров должна быть собрана идеально, без зазоров и щелей.

    Узлы ферм

    Узлы деревянных ферм – места соединения 2 и более элементов, именно его можно считать слабым местом всей конструкции. При небрежной сборке, некачественном соединении о жесткости конструкции можно забыть.

    Соединение отдельных элементов в одно целое может выполняться несколькими способами, рассмотрим простейшую стропильную ферму:

    • в коньковом узле стропила соединяются вполдерева и закрепляются болтами. Допускается использование металлических либо деревянных накладок для большей жесткости;

    Коньковый и опорный узлы

    • для жесткости необходима затяжка, соединяющая оба стропильных бруса. В этом случае в стропилах делается паз по размеру затяжки, и она фиксируется болтами;
    • деревянная ферма 6 метров и большей длины (до 12) требует установки дополнительных связей (вертикальных и наклонных брусков) для обеспечения жесткости. Схема соединения будет выглядеть так – в вертикальной связи делаются небольшие пазы, в которые упираются наклонные связи. Дополнительно узел укрепляется металлической пластиной;
    • также конструкция фермы крыши из дерева потребует надежного соединения со стеной. Самый простой способ сделать это – просто уложить деревянные брусья на стену и установить стропила в пазы, закрепив болтами.

    На схеме – различные варианты стропильных ферм

    Обратите внимание! Возможны варианты опорного узла с использованием потолочных балок, в таком случае они будут выполнять еще и роль затяжки. Правда, конструкция узла несколько усложнится.

    Конструкции с параллельными поясами создаются, как правило с использованием специальных металлических пластин. Такие пластины для соединения деревянных ферм с одной стороны имеют ряд зубцов, которые надежно фиксируют узел.

    Схема крепления с использованием потолочной балки

    Самодельные фермы из дерева

    Классификация конструкции и расчет деревянных ферм – это скорее забота специализированных организаций. Когда возникает необходимость в ее постройке своими силами, то чаще всего просто пользуются готовыми чертежами, тем более, что частные дома, как правило строятся типовыми.

    Чаще всего фермы в частном строительстве используются при строительстве крыши. В этом случае можно посоветовать классическую конструкцию в виде треугольника с затяжкой, расположенной посередине либо внизу.

    Точнее говоря, понадобится не 1, а несколько одинаковых конструкций, собрать которые можно на земле своими руками, а потом уже поднять наверх. Причем понадобится минимум инструментов – пила, молоток, накладки для узлов, болты либо гвозди.

    Металлическая пластины для узлов

    Обратите внимание! Исключением можно считать крыши сложной конфигурации с обилием скатов. В этом случае понадобится индивидуальный подход и лучше обратиться в проектную организацию.

    В случае с такой крышей лучше не заниматься самодеятельностью

    В принципе можно изготовить и перекрытия своими руками. Достаточно знать простейшую зависимость – для поясов опасное сечение находится в середине пролета, а для наклонных связей – у опор. Некоторые сложности может представлять точная разметка и обрезка брусков и досок, но это проблема решаемая.

    Читать еще:  Сырая резина для герметизации, жидкая гидроизоляция кровли

    В завершение

    Фермы из дерева позволяют значительно расширить область применения пиломатериалов. Если обычные балки вряд ли получится использовать для перекрытия больших пролетов, то фермы такого недостатка лишены. Важно и то, что при небольшой сноровке изготовить такую конструкцию можно своими силами (см.также статью «Как в домашних условиях сделать состаренное дерево»).

    На видео в этой статье показана сборка и установка стропильных ферм.

    Стропильные фермы деревянные: отличное качество и надежность

    Стропильные фермы деревянные, через жесткие конструкции которых нагрузка передается на несущие стены строения, пришли к нам из Европы. Расчет и конструирование под каждое здание производится индивидуально. Это не только упрощает устройство крыши и значительно ускоряет процесс, но обеспечивает также отличное качество и прочность.

    Решетчатые деревянные фермы сегодня нередко изготавливаются в заводских условиях на деревообрабатывающих предприятиях. Материалом для них служит древесина, соответствующим образом высушенная и заранее обработанная специальными средствами.

    Стропильные фермы и балки: что лучше ↑

    Основой крыши любой конфигурации является опорная конструкция, состоящая из прямых сплошных балок, стропил либо стропильных ферм. Первыми можно перекрывать лишь ограниченное по величине пространство, примером могут послужить наслонные стропила в малых постройках. Если же необходимо перекрыть большие пролеты, то приходится использовать либо составные балки, либо различного типа. Обыкновенные фермы образуют размещенные с расчетным шагом (1,5–3,5 м) ребра, поддерживающие обрешетку, поверх которой настилают кровлю. Подъем стропил, равный отношению высоты фермы к ее длине, зависит от таких параметров, как материал покрытия и условия устройства сооружения. Из дерева обыкновенно устраивают для пролетов малых и средних размеров. Их устройство с увеличением пролета значительно усложняется и в подобных случаях более предпочтительны стальные.

    Преимущества использования ↑

    • их расчет и проектирование сложнее стропильных или балочных опор, однако они предполагают рациональный расход стройматериалов, поэтому экономически выгодны;
    • использование клееного бруса, обеспечивающий им небольшой вес, позволяет применять конструкции в строениях с легким фундаментом, что приводит к снижению затрат и существенному сокращению сроков возведения дома;
    • в отличие от балочных опорных систем, которые можно использовать на пролетах до 4,5 м, фермы приемлемы для перекрытия пролетов до 30 м;
    • они универсальны и подходят для любого типа крыши, бесчердачного или с чердаком.

    Виды стропильных ферм ↑

    Визуально они похожи на решетку, в которой основная часть в разы больше высоты. По форме это многоугольники, чаще треугольник, или полусфера. Выбор треугольной формы не случаен – она обеспечивает необходимую для конструкции жесткость и неизменяемость. Выполненные в виде набора стержневых треугольников в решетчатой связке они особо эффективны для перекрытия пролетов с большой шириной.

    Стропильная ферма висячего типа имеет только две, без промежуточных, точки упора, расположенных по краям на стенах. Верхние концы при этом сходятся на коньке кровли. Все концы, и верхние, и нижние работают на сжатие и изгиб. Они практически рассчитаны на пролет между внешними стенами без дополнительных опор на внутренние стены. Это дает возможность после их монтажа использовать пространство под крышей в качестве одной большой сборочной площадки.

    Таким образом, внутренние перегородки можно устанавливать, не учитывая местонахождение несущих стен, то есть появляется полная свобода в планировке внутренней части дома. Однако горизонтальное распирающее усиление, которое передается стенам, получается в итоге достаточно большим. Для устранения прогибов и облегчения пояса (перекрытие в 6–9 м) дополнительно используют ригель. Для больших пролетов обычно оснащают бабкой и подкосами.

    Параметры расчета ↑

    Ни один из элементов такой конструкции не являются случайным. Каждый из них определяется точными инженерными расчетами с учетом всевозможных нагрузок, постоянных, временных и особых.

    К первым относят вес самой кровли, обрешетки, к временным, соответственно, нагрузку на стропила от снега, ветра и полезную, если есть таковая. В СниП оговорены определенные положения, касающиеся временных нагрузок:

    • снеговая нагрузка – ее величину принимают из расчета 180 кг/кв.м в горизонтальной проекции. Снеговой мешок, образовавшийся на крыше, может увеличить снеговую нагрузку до 400-500 кг/кв.м. Для кровель с уклоном больше 60° при расчетах во внимание не принимают.
    • ветровая нагрузка – нормативно ее величина определена как 35 кг/кв. м. Рассчитывают ее для кровель с уклоном больше 30°.

    Все указанные величины подлежат корректировке с поправкой на климатические условия местности.

    Что же касается полезной нагрузки на стропила, ее учитывают, если установлены баки, вентиляционные камеры, подвешены потолки и т. д.

    Особенности крепления узлов ↑

    Несущую способность конструкций во многом определяют узлы, их надежность. Рассмотрим варианты креплений некоторых узлов в треугольных фермах пролетом:

    Коньковый узел . Стропильные ноги скрепляют скобами или накладками при помощи гвоздей, в половину дерева.

    Соединение ноги и ригеля. Ригель ставят на высоте, равной половине высоты фермы и скрепляют с ногами при помощи болтов и гвоздей.

    Опорный узел . Строительные ноги опираются прямо на стены.

    Подобная конструкция больше подходит для малых строений с достаточно прочными стенами.

    Коньковый узел . Крепление ног проводят аналогично, только между ними по середине дополнительно врезают бабку.

    Срединный стык. Лучший вариант – закрепление за нижний пояс.

    Оси элементов должны пересечься точно над центром подкладки.

    Узел необходимо укрепить с помощью стяжного болта.

    Должна быть усилена стойками и откосами.

    Коньковый узел выполняют аналогично, а стык нижнего пояса перекрывают при помощи двух накладок на болтах.

    Монтаж под- и стропильных каркасов ↑

    Эти элементы стропильной системы обычно укладывают на весь пролет. Чаще всего их собирают либо на складе, либо прямо у места подъема. В любом случае к подъему их необходимо подготовить, в частности, потребуется временное усиление на время подъема. Дело в том, что элементы конструкции в нормальных условиях и при подъеме или кантовке испытывают противоположные нагрузки. Например, обычно нижний пояс бывает растянут, а при подъеме он сжимается. Чтобы этого избежать проводят усиление при помощи пластин и деревянных бревен, и выполнить его можно двумя способами.

    • Защита от деформации и излома. Поперек к поясам крепят несколько бревен. Рекомендуется устанавливать их в плоскости подвесок и стоек. Подняв ферму из горизонтального в вертикальное положение,усиление снимают.
    • Защита поясов от выпучивания в сторону . Усиление выполняют из горизонтальных труб или бревен. Их попарно прикрепляют к обоим поясам при помощи скруток из отожженной мягкой проволоки или специальных стяжных хомутов. Такое усиление оставляют пока ферма не будет установлена в проектное положение и закреплена прогонами и связями.

    Непосредственно монтаж проводят в следующей последовательности.

    Первыми ставят фронтонные. Их фиксируют при помощи крепежей или гвоздей. Для облегчения выравнивания промежуточных конструкций между торцевыми натягивают веревку.

    После установки, каждую промежуточную конструкцию фиксируют к предыдущей ферме при помощи наклонных временных связок, которые необходимы для стабилизации и сохранения интервала между ними. Для этих целей подойдут доски 20х100 мм.

    Для большей устойчивости по диагонали скрепляют металлической лентой, соединяя нижний край свеса первой и конек последней.

    Деревянные фермы. Выбор схемы фермы и её расчет

    Страницы работы

    Содержание работы

    1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

    В современном промышленном и гражданском строительстве применяют деревянные фермы – однопролетные балочные. В отдельных случаях находят применение также трехшарнирные арки, составленные из балочных ферм или клееных блоков. Деревянные фермы изготовляют из круглого леса или пиломатериалов — брусьев и досок. Фермы имеют следующие элементы: верхний пояс, нижний пояс, решетку (стойки и раскосы).

    Взаимное сопряжение указанных элементов в узлах осуществляют при помощи различных соединений (врубки, нагели, хомуты, шпонки).

    Верхний пояс балочных ферм при вертикальной нагрузке, направленной сверху вниз, работает на сжатие, а нижний — на растяжение. Усилия в стойках и раскосах зависят как от направления этих стержней, так и от расположения нагрузок.

    Самыми ответственными элементами деревянных ферм являются стержни нижнего растянутого пояса, на работе которых в большой мере сказывается вредное влияние неизбежных в строительной древесине пороков (сучков, косослоя, трещин), поэтому при конструировании, отборе лесоматериалов, изготовлении и наблюдении за фермами во время их эксплуатации, стержням нижнего пояса нужно уделять особое внимание.

    С целью наиболее рационального использования достоинств конструктивных материалов, растянутые элементы деревянных ферм часто выполняют из стали. Такие фермы называют металлодеревянными.

    По очертанию наружного контура фермы подразделяют на: треугольные, прямоугольные (с параллельными поясами), трапецивидные или полигональные с наклонным (двускатным или односкатным) прямолинейным верхним поясом[1], сегментные и многоугольные (рис.1).

    При равномерной загрузке всей фермы вертикальной нагрузкой, усилия в стержнях решетки прямоугольных и пологих (уклон

    1/10) полигональных ферм возрастают от середины пролета к опорам, а в треугольных от опор к середине. Характер изменения усилий в поясах и решетке треугольных, прямоугольных и полигональных ферм представлен на рис.2.

    Читать еще:  Откатные ворота из профлиста

    Экономичность ферм определяется прежде всего расходом древесины и металла, а также трудоемкостью изготовления и монтажа конструкции.

    При оценке типов деревянных ферм в отношении расхода древесины необходимо иметь в виду, что стоимость древесины в большой мере зависит от степени обработки и сортамента применяемых лесоматериалов. Так стоимость окантованных брусьев почти в полтора раза, досок в 2 раза и чистообрезных брусьев примерно в 2,5–3 раза выше стоимости круглых лесоматериалов.

    Существенное влияние на расход древесины и металла может оказать очертание наружного контура фермы. Теоретически наивыгоднейшим очертанием контура является такое, при котором контур фермы приближается к очертанию эпюры моментов.

    При одних и тех же нагрузках, качестве лесоматериалов, пролетах и высотах ферм наиболее легкими, а следовательно, и требующими наименьшего расхода древесины, будут сегментные фермы и трехшарнирные арки из них. Простота конструкции и экономичность, обусловленные статическими свойствами сегментных ферм, обеспечивают широкое распространение этих ферм в строительстве.

    Многоугольные фермы с ломаным очертанием верхнего пояса также имеют относительно небольшой вес и отличаются простотой узловых сопряжений и экономичностью.

    Полигональные фермы с наклоном верхнего пояса в 1/10-1/5 получаются более тяжелыми, чем сегментные фермы, но все же значительно более экономичными, чем фермы прямоугольного и треугольного очертания.

    Наиболее тяжелыми из всех типов ферм оказываются треугольные фермы. Их применяют, как правило, для кровель из материалов, требующих значительного уклона (черепица, шифер и т.д.).

    2. ВЫБОР СХЕМЫ ФЕРМЫ. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ.

    В студенческом курсовом проектировании обычно используются два типа ферм – треугольная ферма и пологая полигональная ферма (рис.3).

    Строительство деревянной стропильной фермы на пролёты крыши

    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.

    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.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector