сборные фермы для крыши
Стропильные фермы на металлозубчатых пластинах. Что нужно знать прежде, чем рассчитывать кровлю?
Партнерский материал
Требования к кровле собственного дома у любого застройщика понятны и просты: надежность, долговечность и выгодная стоимость. На неискушенный взгляд задача выглядит достаточно тривиально: рассчитать необходимую кубатуру древесины, пригласить бригаду, которая напилит доски в размер и смонтирует кровлю сообразно собственному опыту и представлениям о надежности. Это так называемая традиционная стропильная система, собираемая по месту. При кажущейся простоте и доступности, такой подход имеет ряд недостатков по сравнению с более современными кровельными системами, собираемыми из готовых ферм.
Во-первых, редко какая бригада имеет в своем составе человека с инженерным образованием, способного грамотно рассчитать нагрузки. Здесь всем рулит собственный опыт и «я всю жизнь так строю, и никто не жаловался». Даже наличие рабочего проекта не защитит вас от всевозможных «инноваций» или, наоборот, шаблонных решений, которые не во всякой ситуации оказываются правильными. При таком подходе вашу кровлю нельзя будет назвать оптимальной. В худшем случае, она не будет соответствовать требуемым нагрузкам, в лучшем – будет сделана с избыточным запасом прочности. Но избыточный запас – это всегда увеличение стоимости, вы просто своими деньгами оплачиваете некомпетентность исполнителей.
Во-вторых, сборка стропильной системы по месту в большинстве случаев оказывается более затратной, чем монтаж готовых ферм. В основном это обусловлено перерасходом древесины.
В-третьих, традиционный подход гораздо более трудозатратен. Всем самостройщикам известны эти «качели»: отмерил-отпилил-поднял-примерил по месту-опустил в низ-подрезал и т.д. Сборка стропильной системы по месту всегда имеет более долгий период исполнения и требует большее количество рабочих, чем монтаж готовых стропильных ферм.
В-четвертых, очевидным недостатком традиционных стропильных систем является ограничение по длине пиломатериала, соответственно, необходимость устанавливать дополнительные опоры при перекрытии больших проемов. Заводские фермы на МЗП же с легкостью перекрывают безопорные проемы шириной до 30 метров.
Как делают стропильные фермы на металлических зубчатых пластинах
Рассмотрим технологию производства стропильных ферм на МЗП на примере продукции компании «Карельский профиль». Но прежде, чем углубиться в технологические аспекты, расскажем, что собой представляет стропильная ферма.
Стропильная ферма представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из пояса фермы, диагоналей и металлозубчатых пластин. Современные фермы отличатся тем, что силы сжатия и растяжения, действующие на стропила, равномерно распределены по всему треугольнику конструкции при помощи диагоналей. По сути, ферма является цельным ребром жесткости. Такой подход минимизирует количество усиливающих элементов и существенно снижает расход древесины. Нижний пояс фермы – основание одновременно может служить и балками перекрытий. Благодаря именно этим особенностям готовые конструкции оказываются дешевле традиционных стропильных систем. Применение МЗП обеспечивает превосходные показатели жесткости, с их помощью производится связка деревянных элементов в единую систему.
Изготовление ферм под каждый конкретный проект начинается на производстве с индивидуального проектирования кровли с учетом всех нагрузок. Особенность изготовления стропильных систем заключается в компьютерном моделировании кровли дома, которое учитывает архитектуру постройки, а также ветровые и снеговые нагрузки для конкретного региона строительства. Лицензионное программное обеспечение в автоматическом режиме проектирует компоненты стропильной фермы, включая основные и дополнительные параметры.
Производство ферм в компании «Карельский профиль» осуществляется на высокоточном оборудовании из сухого строганого пиломатериала. Это не только обеспечивает идеальную геометрию конструкций, но и гарантирует отсутствие неравномерной усадки, характерной для традиционных стропильных систем из обрезной доски. После распила происходит предварительная сборка и соединение всех элементов МЗП. Металлозубчатая пластина — это самостоятельный крепежный элемент, для соединения деревянных частей конструкции в одной плоскости. МЗП представляет собой прямоугольную пластину из конструкционной стали с выпрессованными зубьями.
Справка: МЗП была запатентована в 1955 и стала применятся на рынке под торговой маркой Gang-Nail (ныне MiTek). Сегодня MiTek является собственником технологии и разработчиком лицензионного программного обеспечения для моделирования кровельных систем. Компания «Карельский профиль» официальный партнер MiTek и все ее проектировщики имеют соответствующие сертификаты обучения.
Запрессовки МЗП в древесину осуществляется при помощи гидравлического пресса с давлением от 30 тонн, что позволяет осуществить процесс равномерно, без перекосов и повреждений. Задание правильной геометрии производимых ферм и фиксация деревянных элементов в процессе запрессовки осуществляются при помощи системы кондукторов. В результате получается готовое изделие, полностью соответствующее заданным параметрам, с гарантийным сроком эксплуатации в 25 лет. А теперь задайте себе вопрос: какую гарантию вы сможете получить от нанятой бригады плотников, монтирующих кровлю традиционным способом? Даем подсказку: максимум 5 лет и то в силу закона.
Профессиональные застройщики уже давно по достоинству оценили стропильные фермы на металлических зубчатых пластинах. Их использование в частной застройке существенно повышает качество кровельных конструкций. Стропильные фермы отлично подходят для любых типов опорных стен: каркас, бревно, кирпич или газобетон, а также под любое кровельное покрытие. При этом монтаж готовых ферм осуществляется буквально за 1-3 дня силой двух-трех человек. Компания «Карельский профиль» обеспечит расчет и изготовление стропильных ферм любой конфигурации непосредственно под ваш проект и организует доставку готовых изделий в любой уголок России.
Строительство деревянного навеса с большим пролётом: конструкция и технические решения
В загородном строительстве иногда требуется перекрыть большой пролёт без использования промежуточных опор. Наш портал уже рассказывал, как с помощью деревянных двутавровых балок сделать безопорное перекрытие в загородном доме большой длины, а также рассчитать допустимые нагрузки и сечение деревянных балок. В этой статье речь пойдёт о самостоятельном изготовлении деревянной фермы для безопорного пролета длиной свыше 7 метров.
Деревянный навес для хранения двух автомобилей своими руками
У меня есть загородный участок, на котором построен коттедж из бруса, и я захотел сделать открытый навес для парковки двух автомобилей. Для этого отвёл площадку на въезде размером 8х8 м. Площадка под парковку замощена брусчаткой, делать размеры меньше — неудобно, т.к. машины должны въезжать под углом 90 градусов. Промежуточных опор нет. В итоге мне нужно перекрыть расстояние свыше 7 метров деревом. Поэтому я решил сделать фермы из досок сечением 15х5 см и вот, что из этого получилось.
По фото видно, что деревянные фермы не выглядят чрезмерно массивно и украшают участок.
Но при этом выдерживают снеговую нагрузку для МО.
Теперь расскажем, как пользователь пришел к данному конструктиву. По словам ДохтуР13, перед началом строительства он перебрал множество вариантов как перекрыть большой пролёт деревом, если стандартная длина пиломатериала 6 м. Также он консультировался на портале, и многие ему предлагали, при таких размерах площадки под автомобили, не связываться с досками, а построить навес из металла.
У меня деревянный дом с двускатной крышей, поэтому и навес, чтобы выдержать всё в едином архитектурном стиле, тоже должен быть деревянным с простой двускаткой. Кроме этого, я уже работал с древесиной и купил для этого весь необходимый инструмент. Ставить на деревянные опорные столбы сечением 15х15 см навес из металла тоже не хотел. Остановился на деревянных фермах, с помощью которых можно перекрыть большой пролёт. Осталось просчитать несущую нагрузку и выбрать конструктив, т.к. фермы открыты и являются дизайнерским элементом навеса.
Как сделать деревянную ферму для большого пролета
Чтобы не ошибиться, ДохтуР13 воспользовался мощью коллективного разума FORUMHOUSE. Он создал тему, где попросил опытных пользователей портала помочь ему рассчитать деревянную ферму для пролёта 7.5 м. Также ДохтуР13 показал, как он видит дизайн такой фермы.
Но такой вариант показался пользователю не очень надежным, и он представил ещё один вариант крыши.
Предполагаемые размеры навеса:
По мнению Konstantin11, конструктив крыши навеса как на картинке выше годится только для стран с жарким климатом без снеговой нагрузки. Т.к. нет затяжек и мауэрлата, а при угле наклона кровли около 20 градусов на крышу ляжет много снега, и нужен запас по прочности.
При длине стропил 4.5 м и размерах 8.5х9 м общая площадь крыши – 76.5 кв. м. При таком угле наклона и покрытии из металлочерепицы, конструктив нужно рассчитывать, исходя из нагрузки в 400 кг на 1 кв. м площади (например, выпал мокрый снег). Т.е. крыша должна выдержать нагрузку около 30 тонн, что немало. Советую сделать шатровую или крестовую крышу как существенно более прочную конструкцию.
Такая крыша мне не подходит. У меня дом с двухскатной крышей, навес будет стоять напротив дома, поэтому должен быть выдержан в одном стиле с коттеджем. Кроме этого, четырехскатную крышу, а тем более крестовую, намного сложнее сделать.
В случае двускатной крыши с большим пролетом (более 4-х м) оптимальный вариант — использовать фермы с полноценной нижней затяжкой на МЗП (металлических зубчатых пластинах).
В итоге ДохтуР13 решил делать деревянные фермы на болтовых соединениях, или стальных скрытых коннекторах, без использования МЗП или накладок из фанеры, т.к. конструкция открытая, а зубчатые пластины испортят внешний вид ферм.
Один из вариантов такой фермы представлен на фото ниже.
Фишка ферм — применение специального металлического крепежа, который одновременно является элементом декора, но есть ряд нюансов:
Выход – самостоятельно рассчитывать крепёж, затем заказывать плазменную или лазерную резку металла со сверлением отверстий или сделать «самопал» — коннектор из широкой металлической полосы, толщиной 3-4 мм, и спрятать между двух досок, собрав пакет доска-металлическая полоса-доска.
Коннектор делается из толстой металлической полосы. Металл режется УШМ, затем сверлится вручную. Все соединения на болтах. У такой конструкции много плюсов — снаружи металл закрыт деревом, и видны только болты и гайки. Крепёж выполнен по единому шаблону и смотрится эстетично. Я уже делал подобную ферму и доволен результатом.
Рекомендации SergeChe по изготовлению коннектора для деревянных ферм:
Вариант ферм, одновременно являющихся элементом декора в помещении, с использованием скрытого коннектора.
Изготовление навеса для легковых автомобилей из деревянных ферм
После определения конструктива ферм из дерева, ДохтуР13 приступил к строительству навеса для автомобилей.
Процесс разбили на ряд последовательных шагов:
Стены поднимали с помощью пятерых рабочих.
2. Из оставшихся после строительства дома деревянных поддонов сделали стапель-шаблон, на котором собрали первую ферму — образец для изготовления шести остальных.
На одну ферму ушло 6 досок 145х45, и оставались два остатка по 0.5 метра.
3. Разобрав мастер-ферму, пользователь напилил на её основе заготовки и приступил к сборке всех деревянных ферм.
Первичная сборка шла на «глухарях» 6х120 мм и ершеных гвоздях на 90 мм. Конечная — на шпильки диаметром 12 мм.
4. Фермы из дерева как следует покрасили.
Доски нарезались на торцовочной пиле.
Также покрасили брусовый каркас навеса.
5. Затем приступили к монтажу ферм.
Фермы ставили вручную с помощью четырех человек. Делали это так: брали деревянную ферму, переворачивали ее вверх «ногами». Закидывали сперва одну «ногу», потом другую. И в перевернутом виде выставляли по месту. Так проще, потому что центр тяжести внизу. Потом с помощью доски поднимали конек фермы и временно крепили её на 120-е уголки.
Что такое ферма для односкатных крыш и как ее правильно сконструировать?
Односкатная крыша становится популярным трендом в строительстве частных домов. Прямые линии и простота конструкции отлично вписывается в такие стилевые направления как скандинавский или хай-тек.
Справиться с возведением сможет и новичок, главное, правильно рассчитать и собрать ферму для односкатной крыши. От надежности ее соединений зависит прочность, срок службы кровли, безопасность жильцов.
Нужно ответственно подойти к выбору формы, материала для фермы, учесть действующие требования нормативно-технической документации.
Что это такое?
Стропильной фермой называют соединенные между собой элементы, которые выступают опорой для одного или нескольких скатов кровли.
Назначение конструкции – равномерное распределение нагрузки, которой подвержена крыша, стены постройки.
Чтобы получить такую жесткую конструкцию используют пиломатериал или металл. Причем элементы из древесины чаще применяются в малоэтажном строительстве жилых домов, дач, хозпостроек для домашних животных. Ферма из металла практикуется при сборке складских ангаров, навесов, беседок, гаражей, теплиц.
Ключевые требования к устройству
Прежде чем приступить к возведению фермы для односкатной крыши важно ознакомиться и учесть в расчетах данные из нормативной документации СНиП 2.01.07-85, СНиП II-23-81. Правильно выбрать форму, размеры конструкции.
Нужно точно определить:
При наличии затруднений в поиске исходных данных по конкретному региону, правильности проведенных расчетов стоит воспользоваться одним из вариантов строительных онлайн калькуляторов. Этот электронный помощник пригодится новичкам и опытным строителям.
Конструктивные особенности
Любая ферма для крыши состоит из ряда элементов, соединенных между собой. Среди основных:
Успешный опыт строительства показывает, что чем больше решеток стоит на каждом пролете фермы, тем прочнее выйдет крыша.
Если сборка деревянной фермы производится сразу сверху здания, то металлическую ферму лучше изготовить и собрать согласно разработанному чертежу на земле, а потом вместе с помощниками поднять наверх.
В зависимости от формы, сложности конструкции в частном строительстве применяются такие виды ферм:
Форма фермы напрямую взаимосвязана с видом кровельного покрытия. Для плоской односкатной крыши, покрытой рубероидом или ондулином, лучше всего выбрать трапециевидную или прямоугольную ферму. Под кровлю с крутым скатом, где будет настилаться металлочерепица, профнастил лучше выбрать треугольную ферму.
Выделяют 3 варианта возведения фермы, с учетом наклона крыши:
С наклоном до 15 градусов односкатную крышу лучше делать с фермой трапециевидной формы. При этом чем меньше будет вес кровли, тем выше должна быть ферма. При большем показателе наклона применяются более сложные конструкции стропильных систем. 
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:
Есть у такой конструкции и недостатки:
Для продления срока службы пиломатериалов их в обязательном порядке перед началом монтажа пропитывают антисептиками (от влаги, насекомых), антипиренами (для защиты от огня).
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.
Открытые фермы применяются при возведении промышленных зданий, складов. В частном строительстве стропильную систему делают закрытой, обшивают потолочными материалами.
Для строений больших размеров, где длина пролета может превышать 16 м, дерево в качестве материала для фермы не применяется. Только металлические стойки обеспечат прочность и надежность узлов конструкции.
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:
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:
От правильного выбора толщины металлопрофиля зависит жесткость и устойчивость всего каркаса. Попытка сэкономить в этом случае не оправдана.
Выбор формы кровли
Помимо односкатного типа в частном строительстве спросом пользуются и другие формы крыши:
Односкатная крыша – простая конструкция, что позволяет строить ее своими силами. Выбирая в качестве материала металл, каркас будет состоять из таких элементов:
Приобретает популярность односкатка под небольшие дачные постройки, гараж, летнюю кухню с фермой вида полонсо. Это треугольный каркас, где нижний пояс делают приподнятым, ломаным.
Виды нагрузок и нюансы проведения расчетов
Для точного расчета параметров фермы односкатной крыши нужно учесть воздействие на нее разных типов нагрузок:
Определение ветровой нагрузки предусматривает учет таких факторов:
Для вычисления снеговой нагрузки потребуется знать вес снега на 1 кв. метр кровли. Данные берутся из специальной таблицы по каждому конкретному региону. Эти цифры умножают на поправочный коэффициент (зависит от угла наклона ската).
При возведении односкатной крыши для частного дома чаще всего выбирается треугольная стропильная ферма, где стропила идут под наклоном.
Для расчета высоты треугольной фермы используют такую формулу:
1/5*L, где L – длина одного пролета каркаса.
Ферма-треугольник возводится под углом от 35 до 50 градусов. Оптимальный показатель – 45 градусов. Высоту прямоугольной фермы получают, умножив 1/6*L.
Для расчетов больших металлических ферм с длиной пролета от 30 м важен еще такой параметр как строительный подъем.
Особенности определения параметров деревянных конструкций:
Для определения размеров металлоконструкции следуют следующим данным:
При расчете шага нужно учитывать, что максимальное расстояние от одной опоры до другой равно 1,7 м. При нарушении этого параметра прочность и надежность конструкции будет под вопросом.
Для упрощения проведения расчетов лучше воспользоваться строительным онлайн калькулятором, который уже содержит табличные данные по каждому региону.
Остается только ввести исходную длину, ширину постройки, диаметр, толщину используемых труб для фермы и другие параметры.
Пример для кровли с длиной пролета 6 м
В качестве примера разберем особенности расчета металлической фермы для навеса 4*6 м.
Для усиления каркаса необходимо приварить треугольником перемычки косого типа. Допустимо использовать более тонкий профиль. Для 6 м пролета потребуется 5 перемычек. Размещают их с одинаковым шагом. Перемычки можно укрепить распорками, выставив их под прямым углом. Для распорок хватит профиля 20*20 мм, шаг между распорками 0,5 м.
Производство
Что касается металлических ферм, то строительный опыт показывает, что гораздо проще и быстрее заказать набор необходимых элементов каркаса для крыши на заводе, предоставив ранее разработанный чертеж.
Изготавливать детали для каркаса самостоятельно требует опыта, грамотной подготовки к процессу, что под силу не каждому хозяину частного дома.
При изготовлении деревянных конструкций их предварительно обрабатывают спецсоставами, предупреждающими гниение и поражение насекомыми.
Если же и вовсе нет времени заниматься проектированием, установкой каркаса, то можно заказать монтаж крыши под ключ у строительной компании.
Как усилить каркас?
Для деревянных ферм крепят вспомогательные связки из досок, которые располагают в одной плоскости со средней опорой. Это укрепит нижний и верхний пояс каркаса.
При разработке проекта металлического каркаса нужно добиться, чтобы нагрузка приходилась на узлы.
В этом случае верхний и нижний пояс, раскосы будут только сжиматься либо растягиваться. Это позволит взять детали меньшего сечения и сэкономить денежные средства.
Очень удобно собрать ферму на шарнирах при условии, что нее будет действовать равномерно распределенная нагрузка.
Монтаж
Порядок крепежа, сборки каркаса из разных материалов отличаются. Рассмотрим каждый из них по отдельности.
Металлической
Готовый каркас обезжиривается, обрабатывается антикоррозийным составом и красится в нужный цвет.
Для удобства сборки на земле лучше предусмотреть специальные опорные мостики, что будут шире, чем каркас. На них сваривать элементы конструкции будет проще.
Деревянной
Порядок монтажа проводится в следующем порядке:
Заключение
Ферма для односкатной крыши выступает опорной конструкцией и отвечает за равномерное распределение нагрузки, что приходится на кровлю и опорные стены. Для сборки используется дерево либо металл. По техническим характеристикам и сроку службы металл в разы превосходит дерево. Для начала монтажа необходимо провести расчеты ключевых параметров будущего каркаса, оценить степень снеговой, ветровой, постоянной нагрузки.
Для расчетов лучше воспользоваться строительным онлайн калькулятором. Разнообразие форм стропильного каркаса позволяет создавать крыши больших размеров, реализовывать нестандартные проекты. Детали для фермы лучше заказать на заводе, а вот монтаж получиться провести своими руками.