Металлические стропила для крыши: соединение дерева с металлом

Секреты монтажа металлической стропильной системы

Прочные стропила — основа надежной крыши. В жилых домах практически всегда стропильную систему, как и прочие элементы кровельного «скелета», выполняют из древесины. Но бывают случаи, когда проще и удобнее использовать металлические стропила.

Содержание

Применение металлических стропил ↑

Металл — материал достаточно дорогой и тяжелый, но при этом ему можно придать любую форму, а его прочность хорошо известна. В некоторых ситуациях при создании кровельной конструкции металл удобнее, чем привычная и дешевая древесина. Чаще всего металлические конструкции для кровли используют, если:

• при монтаже стропильной системы необходим длинный брус, более десяти метров;
• если необходимо придать кровле дополнительную жесткость.

Стропильные системы из металла чаще всего применяют не в частном жилищном строительстве (хотя случается и такое), а при возведении промышленных объектов: ангаров, складов, цехов и т. п. Известно, что почти двести лет назад при возведении знаменитого Зимнего Дворца использовались металлические балки. Однако, что хорошо для царственных особ, не всегда подходит для частных домов рядовых граждан Российской Федерации. У металлических стропил есть коварный враг — конденсат.

Конденсат водяных паров и другие проблемы ↑

В жилом помещении стропильная система испытывает переменное воздействие горячего и холодного воздуха. Поэтому появление конденсата водяных паров на поверхности металлической стропильной системы практически неизбежно. В результате начинаются коррозионные процессы и металл ржавеет. Без правильной обработки и надлежащего ухода уже через несколько лет понадобится серьезный ремонт кровли, поэтому при монтаже стропильных систем из металла следует строго придерживаться технологического процесса. Все металлические части нужно обработать антикоррозийной грунтовкой и покрасить.

Кроме того, металлическая стропильная система — удовольствие достаточно дорогое. Помимо стоимости собственно конструкции следует учесть расходы на ее доставку к месту строительства, подъем довольно тяжелых элементов к месту монтажа, расходы на обработку металла защитными составами, покраску и т. п. Наконец, необходимо просчитать, выдержит ли основание дома нагрузку в виде металлических стропил.

Тяжелый вес металлических ферм, из которых делают стропила, может сыграть злую шутку с владельцами строения в случае пожара. Уже через четверть часа после возгорания в здании тяжелые кровельные балки могут обрушиться, после чего понадобятся масштабные восстановительные работы.

Монтаж стропильной системы из металла ↑

Если возникает необходимость применения металлических стропил, то обычно все остальные элементы кровельной конструкции выполняют из металла:

• мауэрлат;
• прогоны;
• коньковые опоры и т. п.

В качестве мауэрлата обычно используется мощный швеллер, который укладывают на стены. К швеллеру уголками приваривают металлические стропильные ноги. Длина металлических стропил может составлять от семи до тридцати метров, поэтому их обычно используют для длинных строений. Такую кровельную систему можно изготовить самостоятельно или приобрести уже готовую. Кроме того, выполняются стропильные системы из металла по индивидуальному проекту для конкретного дома.

Совет:
При самостоятельном изготовлении металлической кровельной конструкции следует особое внимание уделить качеству сварочных работ. Все швы необходимо старательно зачистить, поскольку даже небольшое количество шлака приведет к быстрому началу коррозионных процессов.

В верхней части стропильного «треугольника» следует обязательно предусмотреть крепление ригелем, чтобы предотвратить распирающее воздействие на стены дома. Значительные снеговые нагрузки без такого дополнительного крепления могут даже обрушить стены дома. Обязательны также специальные подпорки, которые укрепят кровельную конструкцию и позволят перенести часть нагрузки с наружных стен дома на внутренние несущие стены.

При монтаже металлических стропил на каменном строении рекомендуется залить железобетонный антисейсмический пояс поверх бетонной кладки. В тело пояса монолитно устанавливаются анкеры для крепления стропильных ног. Сверху на анкеры приваривают анкерные площадки. В качестве крепления используют гайки, которые позволят при необходимости демонтировать систему. Однако допускается и крепление с помощью сварки.

Альтернативой железобетонному антисейсмическому поясу может стать монтаж анкерных креплений прямо в кладке. В просверленные отверстия заливается цементно-песчаный раствор, затем в них фиксируют анкерные крепления.

Союз дерева и металла ↑

Использовать металлические стропильные системы для деревянных строений обычно не рекомендуется, но иногда такая необходимость все же возникает. В этом случае просверливают отверстия на всю ширину мауэрлата и еще на один или два венца сруба. В отверстия вставляют анкерные крепления, затем к ним приваривают анкерные площадки.

В местах соединения металла с деревом следует тщательно обработать природный материал гидроизоляционными материалами. Можно использовать рубероид в несколько слоев. Это делается для того, чтобы конденсат с металла не повредил древесину.

Совет:
Если предполагается проведение сварочных работ, помимо гидроизоляции следует укрыть деревянные поверхности листом асбеста.

Другой вариант монтажа металлических стропил на деревянный сруб предполагает монтаж швеллера поверх сруба с помощью анкерных креплений. Швеллер следует уложить полками вниз и соединить в общую систему. Предварительно в швеллере просверливают отверстия для болтов крепления стропильных ног. Чтобы анкерные болты не прокручивались, их прихватывают сваркой в процессе монтажа.

Теплоизоляция металлической стропильной системы ↑

Конденсат представляет опасность не только для стропильной системы, но и для утеплителя. При намокании большинство теплоизоляционных материалов теряют свои полезные свойства, поэтому утеплитель кладут не между стропилами, а под металлическими элементами или же над ними.

Если утеплитель размещают под стропилами, следует все элементы кровельного пирога размещать выше утеплителя, чтобы избежать образования мостиков холода.

Качественно провести работы с металлом может только специалист. При создании металлической кровельной конструкции следует обратиться к профессиональным кровельщикам, имеющим соответствующий опыт.

Металлические стропила для крыши

Металлические стропила: преимущества и недостатки

Всю массу крыши и дополнительные снеговые нагрузки принимают на себя стропила с обрешеткой. Поэтому важно, чтобы конструкция имела высокую несущую способность и была прочной. Обычно для этого используют деревянные материалы, но если скат больше 10 метров целесообразнее применить металл. В прошлом стальные стропила устанавливали только на промышленных зданиях, сейчас ситуация стала меняться. Предлагаем узнать где применяют металлические стропильные системы, как разновидности бывают, а также достоинства и недостатки изделий.

Область применения металлических стропил

Как материал, металл отпугивает строителей своей дороговизной и большим весом. Вручную выполнить монтаж такой крыши очень сложно. Однако, у него высокая прочность и гибкость, что позволяет изготовить кровлю любой формы.

Обычно металлические стропильные системы применяют в следующих случаях:

• когда требуется сделать слишком длинный скат и деревянный брус будет прогибаться под собственным весом;
• создать жесткую, сложную по форме конструкцию.

Как правило, металлическая стропильная система на крышах применяется в коммерческом строительстве: склады, магазины, бассейны и так далее. Стропильная система в частном строительстве редкость, так как сам материал дорогой. Кроме того, доставить длинные стальные балки на объект в черте города сложно.

В строительстве применяют стропила из металлических прогонов, особые опоры для конька и мауэрлатный брус из швеллера. Крепление скатов происходит через уголки, закрепленные сваркой.

Разновидности металлических систем

Несмотря на то что в статье обсуждаются металлические стропильные системы, их можно разделить по применяемым материалам. Существует две разновидности:

В первом варианте каркас изготавливают из стальных профилей с оцинковкой, благодаря чему изделия не боятся влаги. Благодаря повышенной прочности как стропил, так и обрешетки, шаг можно увеличить до двух метров. Детали крепят между собой либо сваркой, либо специального крепежа. Максимальная длина металлической стропильной ноги составляет 30 метров. Срок службы таких конструкций значительно выше деревянных.

Металлические стропильные балки можно сделать самостоятельно, сварив несколько уголков вместе.

Цельно металлические стропила редко производят отдельно, обычно они собираются в готовые фермы в форме треугольника. Их можно встретить на промышленных и спортивных объектах, так конструкция дает возможность перекрывать большие пролеты. Иногда такие фермы используют и при жилом строительстве, когда само здание имеет металлический каркас.

Второй вариант подразумевает комбинацию металла и древесины. При этом прямого контакта материалов нет, так как на стальных деталях при низких температурах образуется конденсат. Лишняя влага разрушает дерево и приводит к гниению, что снижает прочность конструкции.

Для безопасности поверхность древесины обрабатывают влагостойкими средствами и антисептиками. Гарантировать отсутствие воздействия конденсата химическая пропитка не может, поэтому в дополнение используют прокладку из рубероида.

Особенности крепления

Стропила из металла собирают в готовые фермы, они могут треугольные, арочные или трапециевидные. Внутри конструкции к балкам под углом приваривают ребра жесткости, образующие уголки. Благодаря этому система получает дополнительную прочность. Крепление готовых объектов производят одним из двух способов:

1. Сварка. Работа со сварочным аппаратом придает особую прочность конструкции, благодаря чему увеличивается несущая способность. При грамотном расчете крыши из металлических стропил снижается нагрузка на фундамент. Единственным сварочного соединения является потребность в квалифицированных специалистах.
2. Болты. Это довольно быстрый вариант сборки стропильного каркаса. Однако он не отличается особой прочностью и жесткостью конструкции. Его допускается использовать в частном строительстве и на объектах со скатом крыши не больше 10 метров.

В магазинах продаются сварные фермы, рассчитанные на определенные климатические зоны и сделанные по нормативным размерам. Такие изделия подойдут для стандартных домов.

Достоинства металлической стропильной системы

Стропильная система из металла не имеет ограничений по минимальному углу наклона, он может быть вплоть до 1°. Материал позволяет сделать конструкцию любой формы и сложности. Сами балки могут быть собраны из уголков, тавров, профильных труб прямоугольного сечения. Перед тем как собрать готовую стропильную систему проводят точный расчет, учитывающий все возникающие нагрузки: постоянные и временные. Сильные стороны стропильных ног из металла следующие:

• Высокая пожарная безопасность. Металлические фермы и каркасы не горят, что очень важно для крыши. Даже если вспыхнет пламя, такие конструкции не обрушатся.
• Обслуживание. Деревянные детали ежегодно нужно обрабатывать антисептиками и антипиренами. Оцинкованный слой на стальных деталях защищает поверхность от коррозии на протяжении всего срока эксплуатации.
• Отсутствие остаточных материалов. Перед тем как смонтировать крышу все детали подготавливают либо на заводе, либо на специальной площадке. После доставки останется собрать конструкцию и крыша готова. При строительстве из дерева остается много мусора в виде обрезков, опилок и так далее.
• Продолжительный срок службы. Грамотно спроектированная и профессионально собранная крыша из металлических стропильных ног простоит 100 лет. Даже самые прочные деревянные каркасы рассчитаны на меньшее время жизни.
• Экологичность. Металлические конструкции не выделяют токсинов и поддаются переработке. Если понадобится переделка крыши, то старые профили можно продать, а вырученные деньги вложить на реконструкцию.

Для стропильных систем из металла с длиной ската от 10 до 12 метров целесообразнее использовать сварное соединение.

Недостатки стропильной системы из металла

Все вышеописанные достоинства больше подходят для промышленного и коммерческого строительства. Такие решения редко применяют при возведении жилых частных домов. Несмотря на повышенную прочность, большой шаг между стропилам и разряженную обрешетку стоимость конструкции выше деревянной. Помимо этого, к недостаткам относят следующие пункты:

• Теплопроводность. Металл является отличным проводником тепла, поэтому он становится мостиком, передающим холод внутрь здания. В этом отношении дерево лучший вариант. Для решения этой проблемы увеличивают толщину кровли за счет применения слоя утеплителя.
• Транспортировка и монтаж. Часто фермы доставляют уже в собранном виде, а так как они имеют большие габариты, перевозка создает определенные трудности. Кроме того, если деревянный каркас можно собрать вручную, то металлические стропила тяжелые и подаются краном.
• Термическая деформация. При высоких температурах, например, при пожаре, металл деформируется из-за чего дальнейшая эксплуатация становится невозможной.

Применение металлических стропил целесообразно только в том случае, если длина ската больше 10 метров. Еще одно важное условие — нагрузка на квадратный метр 450—600 кг.

Рассчитывая стропильную систему крыши на собственном доме, руководствуйтесь не только затратами на разовое возведение конструкции. Просчитайте будущие расходы на обслуживание стропильной системы, безопасность и срок эксплуатации. Возможно, получится так, что однажды сделанная металлическая крыша будет выгоднее регулярной замены деревянной.

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Металлические стропила для крыши – особенности устройства и монтажа

Стропила и обрешетка – каркас крыши, который несет на себе всю тяжесть кровельного пирога, термоизоляции, снеговую нагрузку, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, прочностью. Идея использовать металлические стропила, чтобы конструкция кровли получилась более жесткой, не нова, но ранее она применялась в основном для перекрытия промышленных или хозяйственных сооружений. Сейчас стропильный каркас и обрешетка из металлопрофиля считаются реальной альтернативой деревянным элементам крыши, если длина ската превышает 10 метров.

Функции стропил

Конструкция стропильного каркаса крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые образуют фермы. Шаг, величину сечения между стропилами и другими опорами определяет расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации. Кровельный каркас выполняет следующие функции:

1. Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные уголками, равномерно распределяют вес кровли, который может достигать с учетом снеговой нагрузки до 500-600 кг. Чем больше сечение стропил и меньше шаг между ними, тем большую несущую способность имеет конструкция.
2. Придание уклона и формы. Стропила, расположенные под углом к основанию крыши, формируют наклонную плоскость скатов, благодаря чему на поверхности кровли не скапливается снег и вода.
3. Формирование основания для фиксации кровельного материала. Крепление финишного покрытия кровельного пирога происходит к каркасу кровли. Обрешетка выступает как основа для фиксации покрытия, распределяющая его вес равномерно по стропильным балкам.

Обратите внимание! Какими должны быть все узлы, стропила и обрешетка кровельной конструкции определяет инженерный расчет. Чтобы определить необходимую несущую способность каркаса, необходимо вычислить суммарную нагрузку, которой он будет подвергаться. Для этого складывают вес кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку с весом стропильной системы.

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

• Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
• Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
• Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Учтите, что металлические и деревянные элементы каркаса нельзя соединять между собой без прокладки из гидроизоляционного материала или обработки антисептическим препаратом. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, его соседство с деревом приводит к образованию конденсата и загниванию стропил.

Методы крепления

Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:

1. Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
2. Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.

Опытные мастера делают расчет на то, что металлическая обрешетка и стропила могут выдержать больший вес, чем деревянные, поэтому можно увеличить шаг между ними и уменьшить толщину сечения элементов. Более того, в строительных магазинах продаются готовые стропильные фермы, крепление которых выполнялось методом сварки, пригодные для перекрытия построек стандартной ширины.

Преимущества

Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:

• Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
• Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
• Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
• Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.

Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.

Недостатки

Несмотря на очевидные достоинства, металлические стропильные системы – не самое популярное конструктивное решение в частном домостроении. Даже большой шаг между стропилами и разреженная обрешетка при высокой стоимости метала не могут сделать конструкцию дешевле деревянной. Недостатками металлических стропил считают:

1. Высокая теплопроводность. Металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому стропила и обрешетка крыши образуют мостики холодна. С точки зрения энергоэффектвности, каркас из металлопрофиля – не лучшее решение.
2. Проблематичность транспортировки и монтажа. Выбирая металлическую стропильную систему, принимайте в расчет, что перевозить, поднимать на высоту и осуществлять крепление длинных и тяжелых элементов сложнее, чем стропила пиломатериалов стандартной длины.
3. Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
4. Деформация под действием высокой температуры. Хотя металл считают негорючим материалов, во время пожара он сильно деформируется, что обычно приводит к обрушению кровли.

Чтобы определить имеет ли смысл использовать более дорогие стропильные элементы из металлопрофиля, нужно выполнить расчет каркаса крыши. Если длина ската превышает 10 метров, а нагрузка более 450-600 кг, то монтаж металлического каркаса экономически целесообразен.

Видео-инструкция

Преимущества и недостатки металлических стропил

Стропильная система выполняет роль основы любой скатной кровли. Ее элементы, как правило, изготавливают из древесины. Этот материал является экологичным, имеет малый вес, что облегчает процесс монтажа.

Возводить стропильную систему дерева можно без привлечения специальной техники. Однако использование деревянных стропил не всегда целесообразно. Если длина кровельного ската превышает десять метров, то лучше использовать металлические стропила.

Применение металлических стропил

Металл представляет собой тяжелый и довольно дорогой материал. Но в то же время он обладает высокой прочностью и ему можно придать практически любую форму.

В некоторых случаях при возведении каркаса крыши намного удобнее использовать металлические элементы вместо традиционных деревянных.

Стропильная система из металла применяется в следующих случаях:

• Для изготовления стропильной системы требуется длинный брус (более 10 метров);
• Для придания крыше дополнительной жёсткости.

Металлическая стропильная система применяется в основном при строительстве промышленных зданий, таких, как вокзалы, супермаркеты, бассейны, склады и т.д. В частном строительстве металлические стропила для крыши применяются достаточно редко, поскольку эти элементы имеют высокую стоимость. К тому же выполнить их транспортировку и монтаж довольно трудно.

Стропила из металла используются в случаях, когда длина ската кровли превышает 10 метров. В таких случаях уместно использовать выполненные из металла прогоны, опоры конька и мауэрлат. Мауэрлатный брус заменяется на мощный швеллер. Металлические стропила закрепляются к нему посредством приваренных уголков.

Преимущества и недостатки

Технология с применением легкого стального каркаса является передовой технологией использования металлических элементов. Элементы металлических ферм изготавливают из парного облегченного оцинкованного профиля.

Конструкции из металла обладают следующими преимуществами:

• Пожаробезопасность. Стропильная система не содержит элементы из горючих материалов. За счет этого исключается вероятность возгорания постройки с крыши.
• Не нужно выполнять ежегодную обработку конструкции с помощью антипиренов и антисептиков.
• Длительный срок службы. Изготовители дают гарантию на сто лет. Такая конструкция не подвергается воздействию плесени, грибка и гнили. Защита металла от коррозии обеспечивается нанесением цинкового покрытия.
• При выполнении работ полностью отсутствуют отходы. Это связано с высокой точностью параметров конструкции из металла. Выполнять монтаж подобной конструкции можно круглый год.
• Экологичность. Конструкции состоят из экологически чистых материалов, которые легко поддаются утилизации. Важно отметить, что детали конструкции не нужно обрабатывать химическими реагентами, которые оказывают негативное влияние на организм человека.

Металлические стропила будут хорошим вариантом для многоэтажных зданий. Их также применяют в качестве основы под керамическую черепицу, так как этот материал оказывает существенную нагрузку на стропильную систему.

Однако в других случаях использование стропил из металла нецелесообразно, так как они имеют следующие минусы:

• Выполнить транспортировку и монтаж таких стропил достаточно трудно.
• Металлические стропила имеют большой вес. Потребуется специальная техника для их подъема и последующей установки.
• При высоких температурах стропильные фермы из металла достаточно быстро деформируются. При пожаре они очень быстро провисают, в результате чего происходит обрушение всей крыши.
• Высокая стоимость кровельной конструкции из металла.

Комбинированные стропильные системы

При возведении крыш достаточно часто применяются комбинированные стропильные системы. В них используются не только деревянные, но и металлические элементы.

У данного способа есть определенные нюансы, которые следует учитывать. Деревянные и металлические элементы не должны контактировать, так как при резком изменении температуры на металлических деталях образуется конденсат, который вызывает гниение частей из дерева.

Этого можно избежать, если предварительно обработать деревянные элементы влагостойкими составами и антисептиками. Также можно изолировать дерево от металла с помощью рубероида.

Виды металлических ферм

Классификация стропильных ферм из металла по поясам:

• с параллельным поясом.Этот вариант имеет множество однотипных деталей, одинаковую длину пояса и стержней решетки, малое количество стыков, а также полную унификацию конструкции. Все это делает процесс монтажа металлических ферм достаточно легким. Стропильные фермы этого типа можно применять под мягкое покрытие кровли.

• трапецеидальная(односкатная). Ее характеризует устройство узлов повышенной жесткости, а также отсутствие в средней части фермы длинных стержней. Такая конструкция является достаточно экономичной.

• ферма полигональной конструкции. Этот вариант является достаточно сложным и обычно применяется при строительстве зданий с большим пролетом и весом. Использование ферм этого типа позволяет сэкономить большое количество стали. Применять подобную конструкцию для небольших построек нецелесообразно, поскольку экономия будет небольшой.

• треугольная конструкция фермы.К преимуществам этого типа можно отнести легкость изготовления, а также возможность использования для крыш, имеющих большой угол уклона. Следует отметить, что большинство опорных узлов имеют сложное устройство. Для изготовления длинных стержней в центральной части фермы требуется значительное количество материала.

Что нужно учитывать при расчете металлических конструкций

Для выполнения расчета металлических ферм нужны определенные знания. Обычно расчеты выполняются специальных компьютерных программах. Расчеты должны быть точными, поскольку от этого будет зависеть прочность и надежность конструкции. При этом необходимо брать в расчет следующие факторы:

• Постоянные нагрузки на конструкцию (вес кровельного покрытия и стропильной системы);
• Дополнительные нагрузки (ветровые, снеговые, вес людей, находящихся на кровле);
• Периодически возникающие нагрузки (ураганные, сейсмические).

Теплоизоляция металлических стропильных ферм

Важно отметить, что конденсат опасен не только для стропильного каркаса, но и для теплоизоляционного материала. Большая часть утеплителей утрачивают полезные качества при намокании. По этой причине его следует укладывать над стропильными ногами из металла или под ними.

При укладке теплоизоляционного материала под стропилами все остальные элементы кровельного пирога должны располагаться выше слоя утеплителя. Это делают для того, чтобы не допустить появление мостиков холода.

При возведении металлического каркаса крыши необходимо обратиться к кровельщикам, имеющим подобный опыт.

Выводы

• Металлические стропила применяются в основном при строительстве промышленных и общественных зданий.
• Конструкции из металла очень прочные. Они способны выдерживать огромные нагрузки.
• Достаточно часто применяются стропильные конструкции комбинированного типа. В их состав входят металлические и деревянные элементы.
• Основными элементами стропильных ферм из металла являются решетка, нижний и верхний пояс.
• Прочность и надежность возводимой конструкции напрямую зависит от точности расчетов. На выбор вида металлических систем влияет величина уклона кровли.

Металлические стропила: их преимущества и недостатки

Металлические стропила надежнее и прочнее деревянных, поскольку способны выдерживать более существенные нагрузки. В данной статье речь пойдет об их основных плюсах и минусах, а также о выборе материала для металлических стропил и их монтаже.

Стропильная система из металла чаще всего выбирается с целью повысить жесткость кровли, а также используется при создании систем стропил, требующих монтажа бруса, длина которого превышает 10 метров.

В таком случае следует заменять не только стропила, прогоны и опоры коньков из древесины, но и брус мауэрлата. Вместо него производят укладку мощного швеллера, крепление металлических стропильных ног к которому производится при помощи приваренных уголков.

На практике также применяются комбинированные стропильные системы — деревянные с металлом, обладающие рядом недостатков.

Наиболее важным является недопустимость контакта металла и дерева, поскольку при резком изменении температуры на поверхности металла образуется конденсат, вызывающий гниение прилегающей к нему древесины.

Во избежание этого следует обрабатывать элементы из дерева специальными антисептическими и влагостойкими средствами. Кроме того, следует изолировать древесину от металла при помощи рубероида.

Отдельного рассмотрения заслуживает также утепление помещения чердака.

В случае металлической системы стропил требуется укладка материала не между стропилами, как требуют деревянные стропильные системы, а под или над ними.

Кроме того, между металлом и утеплителем для кровли следует оставить зазор, предотвращающий намокание утепляющего материала от конденсата.

В случае укладки утеплителя под стропилами из металла, остальные слои пирога кровли, такие как внутренняя обшивка, материал пароизоляции, покрытие кровли и зазор вентиляции, располагаются выше слоя утеплителя.

Это предотвращает потери тепла чердачным помещением и возникновение мостиков холода.

Другим вариантом являются металлические стропильные системы без использования древесины. В данном случае отсутствие деревянных элементов позволяет не опасаться гниения.

Данный вариант крыши является довольно выгодным с учетом длительного срока службы и возможности применения цельных стропил довольно большой длины (от 7 до 30 метров).

Стропила из металла, которые также называют фермами, могут быть как изготовлены самостоятельно, так и приобретены в готовом виде. Для их изготовления используют периодические классические профили, спаренные уголки и т.д.

Фермы состоят из двух наклонных плеч, образующих в совокупности треугольник. Возможность перекрывать помещения большой площади и высоты делает их наиболее пригодными для строительства ангаров и промышленных зданий.

В строительстве жилых зданий с металлическим каркасом также применяются стропильные металлические фермы, которые изготавливаются в данном случае по индивидуальному заказу под конкретный каркас, доставляются на место строительства.

Их монтаж производится вместе с основой.

Помимо перечисленных выше преимуществ металлических стропил следует рассмотреть также и их недостатки, к которым в первую очередь относятся доставка и монтаж металлических конструкций:

• Стропила металлические обладают довольно большим весом, поэтому для их подъема на нужную высоту и установки требуется использование специальной техники;
• Стальные фермы обладают плохим сопротивлением высоким температурам, поэтому при пожаре уже через 15-30 минут происходит их провисание и обрушение кровли;
• Наконец, строительство металлической системы стропил является довольно дорогостоящим мероприятием.

Выбор материала для металлических ферм

Для изготовления элементов ферм обычно применяется парный профиль, а для выполнения сопряжений узлов используются косынки. Соединение элементов выполняется путем сваривания или клепки.

Перед изготовлением металлической конструкции следует рассчитать сечение используемых элементов, количество сварных швов, необходимое количество заклепок и т.д.

Изготовление фермы выполняют следующим образом:

• Для изготовления верхних поясов ферм используют два неравнобоких уголка с тавровым сечением, стыковку которых выполняют по меньшим сторонам.
• Нижние пояса изготавливают, используя два уголка равнобоких.
• В случае нагрузок на ферму, возникающих в пределах ее панелей, применяют парные швеллеры.
• Для изготовления раскосов и стоек используют равнобокие уголки, сечение которых тавровое или крестообразное.
• Для изготовления полностью сварных ферм применяют тавры.

Наибольшую популярность в индивидуальном строительстве получила ферма стропильная, изготавливаемая из профильных труб.

Данная ферма обладает значительно более низким весом, чем конструкции, изготовленные из швеллера, тавра или уголка, а ее сборка может быть выполнена непосредственно на площадке при помощи сварки.

Полезно: для изготовления ферм применяют гнутые или горячекатаные трубы. Горячекатаные трубы производят, используя стальную ленту прямоугольного или квадратного сечения, толщина которой составляет 1,5-5 мм.

Стальные конструкции крыши

Стальные кровельные конструкции изготавливаются из стропильных ферм, предназначенных для довольно длинных пролетов – от 6 до 30 метров.

Фермы являются конструкциями из профилей с периодическим сечением, таких как спаренные уголки или гнутосварные трубы квадратного или прямоугольного сечения.

Стропильные фермы состоят из двух скатов, уклона которых равны и составляют не мене 20 градусов. Для их опирания на стены используются специальные колонны или железобетонные распределительные подушки с закладными.

Прогоны из деревянного бруса и уголков, на которые будет набиваться обрешетка, крепятся к фермам методом сварки. Для того, чтобы повысить жесткость данной системы, вдоль нижних поясов ферм изготавливают из уголка горизонтальные связи.

При строительстве частных домов металлические фермы используются довольно редко, более часто они применяются в гражданском и промышленном строительстве для таких зданий, как:

• Фабрики;
• Заводы;
• Склады;
• Ангары;
• Многоэтажные общественные здания и т.д.

При строительстве жилых частных домов фермы применяются обычно с легким модульным стальным каркасом.

Производство стальных ферм является довольно простым процессом, который может быть выполнен на любом промышленном заводе.

Основными преимуществами данных конструкций являются:

• Высокая прочность;
• Возможность перекрытия длинных пролетов;
• Хорошая жесткость.

К недостаткам стальных ферм относятся:

• Большой вес (20-30 кг/м 2 ), требующий использования специальной техники при монтаже;
• Низкая огнестойкость кровельной конструкции (15-30 минут);
• Образование коррозии при отсутствии специальной обработки.

Пример монтажа металлических стропил

Рассмотрим в качестве примера монтаж металлической стропильной конструкции для крыши, угол наклона которой составляет 22-30º, материал покрытия кровли – железо, шифер или этернит:

• Наиболее подходящим вариантом в данном случае будет треугольная стропильная ферма, высота которой составляет 20% от длины пролета (фиг. 1 на схеме). Ее небольшой вес позволяет возводить стены возле ее опор на сравнительно небольшую высоту в пределах чердачного помещения;
• В случае, когда длина пролета составляет 14-20 метров, рекомендуется выбирать ферму с нисходящими раскосами в связи с наименьшим весом данной конструкции;
• Длина панели, расположенной в верхнем поясе фермы, следует выбрать в диапазоне 1,5-2,5 м;
• Количество панелей в обеих частях фермы должно быть четным, в соответствии с указанным размером пролета число панелей составляет 8.

В случае строительства промышленного сооружения стропильные фермы монтируют на подстропильных фермах, связывающих опорные колонны между собой и являющихся основанием для монтажа ферм.

Длина пролетов в подобных зданиях достигает 20-35 метров, в связи с чем следует применять фермы Полонсо (фиг. 2). Это конструкция, составленная из двух треугольников, соединенных между собой при помощи затяжки.

Это позволяет ликвидировать в средних панелях длинные раскосы, сечение которое необходимо увеличивать для сопротивления изгибу вдоль, что приведет к повышению веса конструкции фермы.

Верхний пояс разбивают на 12 или 16 панелей длиной 2-2,75 метров каждая. В случае подшивания к фермам потолка к узлам верхнего пояса производят крепление затяжки, длина которой составляет 4-6 длин панелей.

Несмотря на то, что металлические стропильные системы обладают большей жесткостью и надежностью, чем деревянные, их применение при строительстве загородных домов и коттеджей чаще всего не является оправданным в силу ряда причин.

Наиболее целесообразным является применение металлических стропил при строительстве промышленных зданий, где требуется перекрытие достаточно длинных пролетов.