Ферма стропильная

Комбинированные системы ↑

В некоторых случаях для повышения жесткости и стабилизации геометрических параметров стропильных конструкций из дерева на определенных участках используют элементы из металла

Это важно, например, для изготовления опор под коньковые прогоны, испытывающие наибольшие нагрузки. Пролеты между деталями из металла также часто заменяют на деревянные детали

Такие комбинации позволяют получить конструкцию, прочность которой гораздо выше деревянной, кроме того, это дает возможность использовать деревянные стропила для создания безраспорно-наслонной системы.

Однако, в данном случае необходимо либо хорошо изолировать металл от дерева, либо периодически обрабатывать деревянные детали противогнилостными средствами. На поверхности металлических деталей при отрицательной температуре воздуха появляется конденсат, который является причиной порчи древесины.

При использовании комбинированных систем необходимо изолировать древесину от металла при помощи рубероида

Качественное изготовление стропил имеет очень большое значение для безопасности дома и его надежной защиты от непогоды. Эта работа требует теоретической подготовки и серьезных практических навыков. Кроме того, это тяжелая, ответственная и опасная работа, связанная с подъемом и монтажом тяжелых грузов на высоте. Правильным решением будет привлечение для установки стропильных ферм специалистов, обладающих достаточным опытом.

Какие материалы используются для изготовления стропил?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Производство железобетонных ферм

Арочные безраскосные, они удобны в изготовлении. Армирование узлов у них проще. Пространство в ферме можно удобно использовать для коммуникаций и технических этажей. Они широко применяются при покрытии зданий со скатной, с плоской крышей или кровлей с малым уклонном. Готовят данные конструкции из высокопрочных бетонов класса B30-B60 с армирующим поясом. Для нижнего пояса используется стержневая арматура класс АIV-АтV, высокопрочная проволока ВрII, арматурные канаты К7, К19. Для предотвращения появления продольных трещин, возникающих по технологическим причинам, окаймляется напрягаемая арматура легкими проволочными каркасами. Длина таких каркасов принимается до 3 м, для беспрепятственного равномерного обжатия нижнего пояса.

С помощью сварных каркасов из арматуры армируется верхний пояс и элементы решетки. В опорных узлах устанавливаются, согласно расчету, по 2 плоских с поперечной рабочей арматурой каркаса. Такие каркасы дают прочность по наклонным сечениям. Промежуточные узлы нижнего и верхнего поясов армируются с помощью сварных каркасов, которые состоят из поперечных стержней 6-10 мм диаметром и шагом 100 мм, а также благодаря окаймляющему цельногнутому стержню диаметром 10-18 A-III. Готовую стропильную конструкцию фермы перевозят на специальных транспортных средствах, таких как фермовоз ФКП-16. Из-за того что все большее применение получает употребление стальных облегченных конструкций, железобетонные фермы нес­колько теряют спрос. Однако необходимость применения желе­зобетонных конструкций по противопожарным требованиям потребует дополнительных объемов производства железобетонных стропил в ближайшее время.

Мансардная ферма с высоким положением затяжки и не формирующая перекрытие

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

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.

Монтаж двускатной кровли

Опираясь на расчеты, стропильные брусья делают одинаковой длины и монтируют симметрично (парами). Необходимо точно соблюдать последовательность возведения каркаса крыши. Сначала крепят мауэрлат, затем устанавливают стропильные брусья и монтируют конек крыши. После связки ног выполняют обрешетку.

Для деревянных домов мауэрлат необязателен. Его с успехом может заменить верхнее бревно. Исключение составляет случай, когда крышу нужно поднять повыше. В том случае, если мауэрлат все же используют, его обязательно гидроизолируют рубероидом

Важно, чтобы брусья на противоположных стенах были строго параллельны друг другу

Перед монтажом стропильных ног необходимо сделать точную разметку, используя сделанные ранее расчеты и схему. Затем подготавливают сами ноги, делая с нижнего края распил на 1/3 ширины. Угол наклона стропил рассчитывают, опираясь на метеорологические характеристики региона. Так, если для местности характерны сильные ветры, то угол крыши делают меньше 20°.

А если повышена норма осадков, рекомендуемый уклон — 35-40°. При таком угле ската крыша будет самоочищаться. Затем установленные стропила связывают коньком и скрепляют металлическими скобами.

Метод сбора стропильной конструкции различается в зависимости от вида стропил. Для висячей конструкции брусья собирают еще на земле, скрепляя болтами. Сначала устанавливают две крайние позиции, затем переходят к следующей паре. На промежуточном этапе каркас закрепляют временными укосинами, которые затем убирают.

Закончив операцию, к нижнему краю балок-ног крепят кобылки, определяющие размер свеса

Это значение особенно важно для деревянного брусового дома: чем длиннее кобылка, тем лучше крыша будет защищать стены от осадков

Наслонную конструкцию монтируют несколько иначе. Работа начинается с установки лежня, на который затем устанавливают две опоры. Сверху крепят конек, не забывая про укосины. И только затем к коньку начинают монтировать стропильные ноги.

Когда каркас будет завершен, сверху на него прибивают обрешетку. На коньке крыши крепят две широкие доски и продолжают двигаться с одинаковым шагом сверху вниз.

Устройство связей по фермам

Устойчивость ферм обеспечивают постановкой между ними связей. В здании, где каменные продольные наружные стены жестко расперты поперечными и при числе ферм не более четырех-пяти, достаточной связью являются прогоны, заанкеренные в торцовые стены.

При большем числе ферм необходимы специальные связи. Вертикальные связи ставят между средними или двумя симметрично расположенными стойками двух ферм, ближайших к торцовой стене. Связи образуют панели, в состав которых входят стойки ферм и вводимые между ними распорки и раскосы. Число панелей в связях зависит от отношения высоты ферм к расстоянию Между ними. Распорки делают из парных уголков 60 х 60 до 80 х 80 мм, раскосы — из таких же уголков, но одиночных.

Фермы, не связанные вертикально

Фермы, не связанные вертикально, соединяют по нижнему поясу распорками из парных уголков. По верхним поясам между теми же фермами устраивают связи: верхние пояса, прогоны и вводимые между ними раскосы, образующие ферму BDEF’.
В здании с колоннами такие вертикальные и горизонтальные связи ставятся по периферии здания. Верхние части колонн связывают, кроме того, вертикальными связями.
При висячих стропилах фронтонные стропила можно устраивать так же, как указано для стропил наслонных, если они приходятся над каменными торцовыми стенами.

Изготовление своими руками

Чтобы правильно изготовить, необходимо обратить особое внимание на разметку стропил. Все без исключения детали будущей кровельной конструкции изготавливаются на земле, для удобства формирования фермы целесообразно использовать специальные козлы

Стропильные фермы рекомендуется предварительно собирать «наживую». Это правило в первую очередь касается торцевых ферм. Готовая конструкция должна устанавливаться параллельно устанавливаемой стене и иметь строго вертикальное положение. Правильность сборки и установки проверяется временным креплением и натягиванием шнура от нижнего угла каждой фермы к вершине противоположной конструкции.

Инструкция по возведению стропил

Несущие элементы кровли должны надежно крепиться к обвязке, для чего используется несколько способов. Если обустраивается крыша деревянного дома своими руками, то стропила могут быть исключительно наслонными.

Все дело в двух взаимоисключающих правилах:

• Стропила деревянных домов могут фиксироваться исключительно шарнирно;
• Фиксация висячих стропил может осуществляться только жестким образом.

Именно поэтому при обустройстве зданий, выполненных из дерева, может использоваться только наслонная стропильная система, установленная на шарнирах. Для монтажа такой крыши придется приобрести специальные элементы (обычно их называют салазками), которые обеспечат самостоятельное выравнивание кровли при усадке дома.

Создаваемая своими руками крыша одноэтажного дома, стены которого выполнены из кирпича или камня, может обустраиваться по любой схеме, но наибольшая эффективность достигается при жесткой фиксации стропильных ног. Установка каркасной системы может выполняться как с врубкой, так и без нее.

Для создания крыши с врубкой нужно сначала подрубить стропила таким образом, чтобы он плотно прилегли к мауэрлату. Выносить карниз в таком случае придется посредством кобылок, которые крепятся к стропильным ногам хотя бы с метровым нахлестом. Фиксация элементов конструкции может выполняться при помощи любых крепежей, но лучшим вариантом будут металлические уголки, закрепленные саморезами.

Дерево-стальные фермы

Пример дерево-стальной фермы системы Полонсо пролетом в 18 м представлен на, рис. 1—4. Верхний пояс ее состоит из двух брусьев сечением 145 х 125 мм, сплоченных на дубовых пластинчатых нагепях, сжатый раскос (распорка) из парных брусков, а растянутые раскосы и затяжки из круглой стали. Пластинчатые нагели толщиной q=12 мм, шириной 60 мм, расстояние между осями нагелей S = 3,5 hвp +q, где hвр — глубина врезки в брус. Длина нагеля L= 4,5 q.

Устройство узлов этой фермы

см. рис. 2. 4. Над верхним поясом фермы показана деталь устройства теплой кровли по дощатому настилу, уложенному непосредственно на верхний брус верхнего пояса, от которого настил изолирован прокладкой антисептированного картона.
При больших пролетах между фермами по ним укладывают продольные брусья на расстояниях, соответствующих сечению настила; настил делается по этим брусьям.

Крепление подвесного потолка к фермам

При висячих стропилах чердачное перекрытие обычно делается по прогонам, подвешенным к затяжкам ферм. На листе рис.2, даны примеры крепления прогонов к затяжкам деревянных ферм. Крепление делают под растянутыми стойками. Нагрузка от подвешиваемого потолка распределяется на элементы фермы,

Как сделать фермы самостоятельно?

Инструменты для установки стропильных ферм. Раньше фермы подобного типа сооружались на стройплощадках, однако сегодня подобные конструкции изготавливаются в заводских условиях.

Изготовление ферм выполняется на специальном оборудовании.

Если выполняются конструкции из дерева, то они должны пройти обработку защитными средствами, которые способны предотвратить гниение.

Благодаря применению новейших технологий можно соорудить изделия подобного типа для крыш различных форм.

Можно изготовить как фермы полностью, так и их отдельные детали, которые в дальнейшем будут собраны в единую конструкцию на стройплощадке.

Постройки из стали и железобетона

В приватном строительстве достаточно часто применяются и постройки из стали. Типы ферм могут быть следующими:

• треугольные;
• полигональные;
• с несколькими поясами.

Если в планах сооружение мягкой крыши, то можно использовать фермы двух последних типов. Для листовых материалов подходят изделия треугольной формы. В индустриальных условиях изготавливаются конструкции из стали стандартных размеров, которые подходят для пролетов, длина которых составляет 18, 24 и 36 м.

Пояса ферм и решетки изготавливаются из металлических уголков. Рациональной является постройка, пояса которой сооружаются из широкополочных балок. Подобные конструкции легко изготавливать. Чтобы соорудить такие элементы, понадобится лишь небольшое количество материалов. Однако изделия являются прочными и надежными.

Схема устройства фермы из профильной трубы.

Подстропильная ферма из стали отличается от стропильной наличием дополнительного пояса. Они имеют стандартные размеры. В процессе возведения частных домов в большинстве случаев используются стальные изделия, которые сооружаются из профильных трубок прямоугольного сечения. Подобные конструкции имеют меньший вес, чем изделия, которые сооружаются из металлического уголка.

Подобную конструкцию можно соорудить на стройплощадке с помощью сварочного устройства.

Чтобы сделать фермы, рекомендуется использовать гнутые трубки. Сталь должна иметь толщину приблизительно 2-4 мм.

В современных строительных работах используются и железобетонные фермы. Подобные фермы лучше всего монтировать на крыши построек небольшой высоты, которые испытывают существенные нагрузки на покрытия. Фермы из данного материала можно разделить на:

1. Раскосные и безраскосные изделия.
2. Конструкции для кровель с небольшим уклоном.
3. Треугольные конструкции.

При возведении жилых построек изделия из железобетона используются редко. К недостаткам таких ферм можно отнести немалый вес и сложность установки.

Производство железобетонных ферм

Арочные безраскосные, они удобны в изготовлении. Армирование узлов у них проще. Пространство в ферме можно удобно использовать для коммуникаций и технических этажей. Они широко применяются при покрытии зданий со скатной, с плоской крышей или кровлей с малым уклонном. Готовят данные конструкции из высокопрочных бетонов класса B30-B60 с армирующим поясом. Для нижнего пояса используется стержневая арматура класс АIV-АтV, высокопрочная проволока ВрII, арматурные канаты К7, К19. Для предотвращения появления продольных трещин, возникающих по технологическим причинам, окаймляется напрягаемая арматура легкими проволочными каркасами. Длина таких каркасов принимается до 3 м, для беспрепятственного равномерного обжатия нижнего пояса.

С помощью сварных каркасов из арматуры армируется верхний пояс и элементы решетки. В опорных узлах устанавливаются, согласно расчету, по 2 плоских с поперечной рабочей арматурой каркаса. Такие каркасы дают прочность по наклонным сечениям. Промежуточные узлы нижнего и верхнего поясов армируются с помощью сварных каркасов, которые состоят из поперечных стержней 6-10 мм диаметром и шагом 100 мм, а также благодаря окаймляющему цельногнутому стержню диаметром 10-18 A-III. Готовую стропильную конструкцию фермы перевозят на специальных транспортных средствах, таких как фермовоз ФКП-16. Из-за того что все большее применение получает употребление стальных облегченных конструкций, железобетонные фермы нес­колько теряют спрос. Однако необходимость применения желе­зобетонных конструкций по противопожарным требованиям потребует дополнительных объемов производства железобетонных стропил в ближайшее время.

Металлические и стальные стропильные конструкции

В частном домостроении нередко используют стальные фермы стропильные, которые бывают треугольными, с параллельными поясами и полигональные. Два последних типа применяют при обустройстве крыши при помощи листовой кровельной продукции. При этом выбирается треугольная форма фермы. В заводских условиях производят стальные стропильные системы, имеющие унифицированные размеры — на 18, 24, 30 и 36-метровые пролеты (подробнее: «Ферма металлическая, минусы и преимущества «).

Чтобы изготовить пояса и решетки используют уголки для стропильной системы, а отдельные элементы соединяют сваркой. Оптимальным решением, отличающимся надежностью, специалисты считают конструкцию, для которой пояса делают из тавровых широкополочных балок. Отличие между стальными подстропильными фермами и стропильными заключается в наличии параллельного пояса. Их размеры соответствуют параметрам стропильных конструкций.

Для постройки частных домов, как правило, применяют фермы, для производства которых используют профильные горячекатаные или гнутые трубы прямоугольные или с квадратным сечением. Это объясняется просто: их вес меньше, чем у изделий, изготовленных из уголка, тавра или швеллера. Такую систему можно легко собрать из отдельных готовых элементов на стройплощадке перед началом монтажа при помощи сварки.

Нередко для создания кровли, если перекрытие пролетов имеет большую длину, задействуют железобетонные стропильные фермы, представляющие собой прочные решетчатые конструкции. Их рекомендуют монтировать на крыши одноэтажных строений, на покрытия которых будут оказываться повышенные нагрузки.

Железобетонные фермы делятся на следующие категории:

• безраскосные изделия треугольной формы;
• системы для малоуклонных кровель;
• на сегментные раскосные и безраскосные конструкции (для скатных крыш).

Критериями для оценки железобетонных ферм, которые выпускают согласно требованиям ГОСТа, являются:

• прочность и морозостойкость бетона;
• средняя плотность бетона;
• степень защиты от коррозии;
• марки стали для армирования;
• толщина бетонного слоя около арматуры.

Основным недостатком железобетонных конструкций считается их большой вес и необходимость задействовать при монтаже строительную технику.

Монтаж деревянной стропильной системы, смотрите на видео:

Конструкция стальных стропильных ферм из стержней углового профиля

Расчет стропильных стальных ферм ведется по первому предельному состоянию и имеет целью обеспечение необходимой несущей способности стержней и соединений. Определение усилий в элементах поясов и решетки стальных ферм производится обычно графоаналитическим методом путем построения диаграммы Кремоны

Наибольшее распространение в покрытиях зданий имеют сварные фермы из стержней углового профиля.

Используются 5-6 профилей различного размера. Стержни обычно состоят из двух ветвей, соединенных прокладками.
Участки фермы, в которых пересекаются ее стержни, носят название узлов.

Конструкция узлов сварной стропильной фермы показана

Она характеризуется наличием плоского листа — фасонки, заведенного в зазор между ветвями стержней и предназначенного для их крепления. Различают промежуточные и опорные узлы. Наиболее простая конструкция промежуточного узла соответствует целому прямолинейному поясу; более сложное решение получается в узле, в котором пояс имеет стык или перелом оси.

Конструкция стропильных ферма — сечения поясов; б — сечения стержней решетки; в — сечения слабо работающих стержней решетки; г — рядовой узел верхнего пояса; д — коньковый узел; е — опорный узел; ж — центральный узел нижнего пояса

Стыки поясов образуются вследствие изгиба их в соответствии с контуром фермы из-за ограниченной длины профильной стали и в связи с членением фермы на отправочные единицы.

Если угол между осями соединяемых частей пояса близок к 180 градусам, то стыковые накладки выполняются из угловой стали; такие решения применяются в фермах, несущих кровли с уклоном 1/8-1/12.

При более крутых уклонах накладки выполняются из листового металла, для каждой полки стыкуемого уголка отдельно. Опорные узлы характерны наличием горизонтальной плиты, с помощью которой передается давление на стену или колонну.

Расчет стропильных стальных ферм

Расчет стропильных стальных ферм ведется по первому предельному состоянию и имеет целью обеспечение необходимой несущей способности стержней и соединений. Определение усилий в элементах поясов и решетки ферм производится обычно графоаналитическим методом путем построения диаграммы Кремоны.

К расчету узлов стропильных ферма -прикрепление элемента решетки; б — прикрепление пояса;- в — проверка узла на поперечный изгиб

При расчете сварных швов или заклепок, соединяющих стержни с фасонками, определяются силы, действующие на соединение, и подбирается несущая способность элементов соединения по формулам.

Стержень, прикрепленный к фасонке, передает на каждый из двух сварных швов усилия, обратно пропорциональные расстояниям zо и zx и равные в сумме усилию, действующему в стержне.
Усилие, передаваемое на соединение пояса с фасонкой, определяется как геометрическая сумма сил, приложенных к поясу в узле

Опорные узлы стальных ферм, имеющие сильно вытянутые вдоль верхнего пояса узловые фасонки, необходимо проверить на изгиб, как консоль, загруженную опорной реакцией и заделанную в конструкцию фермы.

Виды стропильных ферм

Выбирая конструкцию и материал для создания кровельного скелета, необходимо учитывать, на основе какого материала построены стены. Опорами для несущих конструкций могут являться железобетонные, металлические колонны, кирпичные стены или подстропильные фермы.

Особенности ферм дают возможность их классификации в соответствии со следующими признаками:

• очертанием поясов;
• конструктивным оформлением;
• статической схемой;
• типом решетки.

• С области промышленного строительства при устройстве кровель плоского типа используются стропильные фермы с параллельными поясами.
• В случае использования в качестве кровельного материала асбестоцементных или стальных листов устраивается трапециевидная разновидность несущих конструкций.
• В сфере гражданского строительства наиболее популярными являются остовы треугольной формы.
• При любой разновидности очертаний применяют разные системы решеток. При устройстве ферм с параллельными поясами или трапециевидной формы оптимальным вариантом является решетка треугольной формы, укрепленная посредством устройства дополнительных стоек.
• Помимо этого типа, широкое распространение получили разрезная балочная схема или решетки со шпренгелями.

По признаку конструктивного оформления фермы делятся на следующие виды:

• легкие, или одностенные – отличаются наличием одной фасонки в узлах;
• тяжелые, или двустенные – их особенностью является наличие в узлах двух фасонных листов.

При возведении зданий со значительной длиной пролета (сборочных цехов, ангаров) применяются тяжелые конструкции. В подобных строениях промышленного назначения скелет выполняет функции ригелей рамных систем.

В соответствии с материалом изготовления стропильные фермы бывают:

• деревянными;
• металлическими;
• смешанными (или комбинированными).

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.