Кровля с деревянными фермами

Деревянные фермы – прочные и легкие конструкции для перекрытия больших пролетов

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

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

Основа для крыши

Виды деревянных ферм

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

Что же касается классификации, то по назначению можно выделить:

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

На фото – заготовки для перекрытия

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

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

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

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

На схеме представлены разные варианты очертания верхнего пояса

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

Но возможны и другие варианты:

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

Схема узла из фанерных труб

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

Подробнее о деревянных фермах

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

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

Преимущества и недостатки использования ферм из пиломатериалов

Использование подобных конструкций имеет ряд преимуществ:

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

Длина этой конструкции превышает 30 метров

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

Конечно, не обошлось и без недостатков:

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

Узлы ферм

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

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

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

Коньковый и опорный узлы

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

На схеме – различные варианты стропильных ферм

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

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

Схема крепления с использованием потолочной балки

Самодельные фермы из дерева

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

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

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

Металлическая пластины для узлов

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

В случае с такой крышей лучше не заниматься самодеятельностью

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

В завершение

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

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

Источник

Стропильная ферма: классификация, выбор схемы, расчет, изготовление и монтаж

Чтобы крыша представляла собой надежную конструкцию, она должна иметь прочную основу. Добиться этого путем монтажа только одних стропил не всегда удается. Повысить надежность помогает стропильная ферма, которая идеально подходит для перекрытия даже 30-метровых крыш. Рассмотрим, что она представляет собой. Расскажем о классификации, выборе ее схемы, особенностях узлов и используемых материалах. Читайте и узнаете, как рассчитываются, изготавливаются и монтируются фермы.

Общие сведения

Крыша без прочного каркаса не может обладать высокой надежностью. Именно наличие фермы обеспечивает необходимую надежность. При строительстве крыши могут создаваться стропильные, и даже подстропильны и. От их качества напрямую зависит прочность кровли. Конструкции обязаны обладать устойчивостью к воздействию ветра, снега и других осадков. Они должны выдерживать вес покрывного материала кровли.

Итак, что такое ферма в строительстве – это жесткая конструкция, которая создается во время монтажа кровли со скатами. После ее возведения нагрузка с крыши равномерно распределяется по опорным стенам.

Ранее фермы из пиломатериала повсеместно использовались при строительстве мостовых конструкций. Однако на древесину отрицательно воздействуют осадки. Кроме того, ее повреждают различные насекомые даже после обработки специальными пропитывающими составами. Поэтому такие конструкции из древесины сейчас используют только при строительстве крыш. Из них формируют основания.

На заметку! При возведении частных домов иногда деревянная ферма еще может применяться в качестве балки межэтажного перекрытия.

Классификация ферм

В первую очередь фермы классифицируются по назначению. Их конструкция может включать наслонные или висячие стропила. Первый вариант представляет собой распорные конструкции. Наслонные стропила позволяют сформировать перекрытия длиной максимум 18 м.

Фермы с висячими элементами включают несколько узлов. Поэтому конструкции могут иметь разные исполнение. Их даже создают ассиметричными. При возможности лучше в качестве основания для крыши применять именно фермы, у которых висячие стропила. Если же конструкция будет иметь существенную длину, тогда обязательно монтируют дополнительные распорки, которые позволят сделать более прочную крышу.

Перечисленные виды ферм отличаются друг от друга не только стропилами. Они также изготавливаются разной формы. Другими словами, конструкции отличаются друг от друга очертанием поясов, на которых закрепляются все остальные элементы крыши.

Различаются фермы по форме следующим образом:

1. Фермы, у которых пояса параллельны между собой. Такие конструкции часто используются в качестве межэтажных перекрытий. Их также применяют, когда выполняют строительство крыш, у которых маленький угол ската.
2. Фермы треугольной формы. Эти конструкции создают для частных малоэтажных построек. Каркас таких ферм состоит из нескольких треугольников. Они часто соединяются между собой деревянными брусками.
3. Фермы трапециевидной формы или с кривым верхним поясом. Они редко используются во время возведения крыш, потому что отличаются сложной конструкцией.
4. Прямоугольные фермы. Их создают, когда необходимо построить кровлю с незначительным уклоном.

Все виды ферм в строительстве обеспечивают необходимый запас прочности крыши. Однако его формирование осуществляется с учетом длины конструкции. Если крыша короткая, тогда в основном создают конструкции треугольной формы. Трапециевидная ферма – это сложный вариант. Он может создаваться при строительстве, например, длинных и несимметричных крыш. Часто при возведении домов приходится импровизировать и изготавливать нестандартные конструкции.

Материалы изготовления

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

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

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

На заметку! При большой длине пролетов могут даже применяться железобетонные фермы. Эта разновидность решетчатых конструкций в основном используется при строительстве одноэтажных построек.

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

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

Существуют также и другие варианты ферм:

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

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

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

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

Важно! Ферма – конструкция, которая всегда должна изготавливаться с высокой точностью. Исключительно так удастся обеспечить прочную основу для крыши. Поэтому рекомендуется обращаться за помощью к профессионалам, хорошо знающим все тонкости создания таких конструкций.

Выбор схемы фермы

Обычно форма фермы выбирается еще на стадии проектирования дома. Во время решения этого вопроса учитывают:

• уклон крыши;
• способ соединения отдельных элементов конструкции;
• используемый покрывной кровельный материал;
• наличие или отсутствие в доме потолочного перекрытия между этажом и чердачным пространством.

Так, если выполняется строительство постройки с плоской кровлей, которая будет отделываться легкими рулонными материалами, тогда чаще создают или монтируют заводские прямоугольные или трапециевидные конструкции. Треугольная ферма в нужном количестве устанавливается, когда необходимо возвести крышу с крутыми скатами. При этом для ее покрытия можно будет использовать тяжелые покрывные материалы.

Важно! Высота прямоугольной фермы определяется по формуле 1/6*L, В ней L – это длина изделия. При вычислении этого же параметра у конструкции с треугольной формой используют 1/5*L.

Треугольные изделия очень часто применяются при возведении частных жилых построек. Такие фермы позволяют построить скатные крыши. При этом они могут иметь различные углы наклона.

На заметку! Ферма будет обладать максимальной надежностью, если ее нижний и верхний пояс укрепить дополнительными связями. Для этого используют доски, которые закрепляются в одной плоскости со средним опорным элементом.

Особенности несложных ферм в виде треугольника

Длина пролета дома влияет, каким образом будет выполнена раскладка стропил. При определении формы конструкции также учитывают наличие или отсутствие дополнительных опор в виде внутренних стен. Если у постройки их нет, а длина пролета не более 6 м, тогда монтируют простую ферму. Ведь она будет опираться исключительно на внешние стены.

Важно! В состав фермы в виде треугольника входит две стропилы. Конструкция также имеет подкосы в количестве 2 штук и затяжку.

Если длина пролета превышает 6 м, тогда обязательно дополнительно создается опорная конструкция по центру фермы. Кроме того, монтируется еще несколько подкосов, а затяжки закрепляют посередине стропильных ног. Данное исполнение позволяет беспрепятственно передвигаться по чердачному пространству. Ведь затяжки не будут мешать движению людей.

Важно! Опорная балка, которую используют для жесткого или шарнирного соединения вертикально расположенных деталей, представляет собой ригель.

Стропильные фермы деревянные с ригельным элементом устанавливаются исключительно на стенах с высокой прочностью. Помимо этого, они обязаны быть связаны между собой балками перекрытия. Причиной такого использования ферм является действие в конструкциях распорного напряжения. Оно возникает из-за изгиба стропильных элементов в точках, где закрепляется ригель.

Видео описание

О сборке ферм в виде треугольника рассказано в следующем видео:

Сборка стропильных ферм

Опоры и узлы ферм

Стропильные системы опирают не на стены дома, а на специальный брус. Он равномерно распределяет нагрузку. Поэтому она действует не точечно на стену, где с ней соприкасается каждая стропильная нога.

Специальный брус называется мауэрлатом. Он не используется при строительстве крыши, если стены дома созданы из бревен. Его функцию выполняет верхний венец. Если у дома кирпичные стены, тогда при возведении кровли обязательно монтируются подстропильные фермы. С их помощью осуществляется равномерная передача нагрузок на несущие стены здания. В качестве таких конструкций могут использоваться фермы из металла. Ведь они обладают наибольшей прочностью.

Каждая ферма строительная состоит из узлов. Они представляют собой места, где соединяются минимум 2-а элемента. Узлы являются слабыми участками конструкций. Их обязательно собирают без зазоров. Иначе ферма не будет иметь требуемый уровень жесткости.

К узлам относится:

• места, где стропильные ноги опираются на мауэрлат;
• точки крепления дополнительных усиливающих элементов;
• места соединения двух стропил при необходимости увеличения их длины.

Элементы фермы соединяются между собой разными способами. Имеется возможность выполнить скользящий или жесткий узел. При создании второго варианта необходимо учитывать, что дереву свойственно расширяться и сжиматься в зависимости от погоды. Поэтому при жестком креплении деревянные элементы могут деформироваться.

При таком варианте детали намертво соединяются между собой. Из-за этого для ферм используют пиломатериал, изготовленный исключительно из высококачественной древесины. Дополнительно его обязательно обрабатывают специальными водоотталкивающими составами. Если для жесткой состыковки использовать элементы из некачественного пиломатериала, тогда соединение может разорваться в результате деформации деталей. Такой вариант выполняют путем врубки, глубина которой не должна превышать 1/3 высоты детали. Жестко стыковаться элементы также могут путем нашивки подпорных брусков на стропильные ноги.

Несущие стены дома воспринимают все нагрузки, которые действуют на крышу. Поэтому они должны иметь усиленную конструкцию. При этом рекомендуется покрывать крышу максимально легким материалом.

Важно! Скользящие узлы создают исключительно при монтаже наслонных стропильных ног.

Особенности расчета крышных ферм

Нагрузки, действующие на кровлю, обязательно учитывают, когда определяют форму и выполняют расчет деревянной фермы. Без этого не удастся создать надежную конструкцию. Нагрузки, действующие на крышу, делят условно на три категории:

1. Временные нагрузки, возникающие из-за скопления снежной массы, воздействия ветра, передвижения людей во время выполнения каких-либо работ.
2. Постоянные нагрузки, причиной появления которых является вес материалов, используемых для покрытия конструкции.
3. Особые нагрузки, включая силы, возникающие в результате движение пластов Земли.

Для расчета нагрузки от снега применяют формулу S=Sg*μ. Для определения Sg используют специальные таблицы и карты. В них указаны величины снеговой нагрузки для конкретных регионов. Они имеют условные значения. При определении коэффициента μ учитывают угол наклона конструкции.

Расчет ветровой нагрузки тоже имеет свои нюансы. При ее определении учитывают:

• высоту дома;
• нормативное значение нагрузки от ветра для конкретного региона;
• место, где возводится постройка (открытая территория или участок между зданиями).

Важно! Расчет ферм должны выполнять исключительно специалисты. Ведь им хорошо известны все нюансы проектирования. Помощь профессионалов позволит избежать ошибок.

Видео описание

Об особенностях расчета фермы при использовании специального программного обеспечения рассказывает специалист в следующем видеоматериале:

Изготовление и сборка ферм

Ранее фермы из дерева для крыш в большинстве случаев изготавливали на строительной площадке. Сейчас многие домовладельцы отдают предпочтение заводским конструкциям. Их изготовление осуществляется при использовании специального оборудования. Это монтажно-прессовые устройства.

Заводские конструкции всегда собирают из элементов, которые предварительно защищают специальными составами. Такие вещества предотвращают гниение древесины. После обработки деревянные элементы также становятся неинтересны для насекомых.

Для соединения отдельных деталей ферм могут использоваться болты. Так, с их помощью закрепляются состыкованные в полдерева на коньке элементы. Для повышения жесткости дополнительно могут использоваться накладки из металла.

На заметку! Большой популярностью пользуются специальные металлические пластины, у которых с одной стороны имеются зубцы. Их применение позволяет надежно зафиксировать узел, где соединяется несколько деталей конструкции. Ведь ферма – это в строительстве крыши самый важный элемент, от которого зависит вся прочность кровли.

Для соединения отдельных элементов также применяются гвозди. После использования их острый конец обязательно загибают. Саморезы тоже используются для сборки узлов ферм. Их нередко применяют вместе с гвоздями.

Фермы для крыш изготавливают различной конструкции. Это удается сделать благодаря современным используемым технологиям и оборудованию. Поэтому лучшим вариантом является обращение в специализированную компанию.

Видео описание

Как выполняется изготовление ферм для крыши можно посмотреть в следующем видеоролике:

Изготовление деревянных ферм под ключ!

Особенности монтажа ферм

Во время монтажных работ обязательно учитывают определенные особенности как местности, так и самой постройки. Если установка ферм осуществляется после их предварительной сборки на земле, тогда не всегда обходятся только одной физической силой. Ведь конструкции могут иметь внушительные размеры и вес. Такие изделия устанавливаются с помощью строительной спецтехники.

Важно! Независимо от места сборки всегда предварительно выполняется расчет ферм. Этот процесс осуществляется еще на стадии проектирования дома.

Во время изготовления и монтажа учитывают следующие правила:

• Стропильные ноги всегда должны опираться на мауэрлат, который предварительно монтируют сверху несущих стен.
• Если между опорными стенами расстояние не более 6 м, тогда разрешается не закреплять дополнительные подпорки. Однако это зависит от особенностей конкретной крыши.

• Стойки устанавливаются строго вертикально. Для их фиксации используют специальные раскрепления.
• Сначала всегда монтируют промежуточные подпорки. Только после этого размещают лежни и дополнительные доски, которые используются в качестве подкладок.
• Если пролет между опорными стенами не превышает 12 м, тогда обязательно устанавливается хотя бы одна промежуточная подпорка. Когда его длина более 12 м, в этом случае подпорок должно быть минимум 2 штуки.

Ферма в строительстве – это важный несущий элемент крыши. Правильно ее построить удается только после тщательной разметки. Этот процесс удобно выполнять на земле. Поэтому в большинстве случаев изготовление и сборка ферм осуществляется возле дома или в заводских цехах. Только после этого они поднимаются и закрепляются на здании. При этом обычно сначала выполняется их временная фиксация. Это позволяет проверить точность изготовления ферм и только потом осуществить капитальное крепление конструкций.

Видео описание

Чтобы наглядно увидеть процесс монтажа ферм, рекомендуется посмотреть следующие видео:

Монтаж стропильных ферм

Коротко о главном

Ферма – это строительная конструкция с повышенной жесткостью. Ее производят из древесины, стали, железобетона и даже в комбинированном исполнении. Конструкция может иметь висячие и наслонные стропильные ноги. Такие изделия еще изготавливают с кривым верхним или параллельными поясами. Они могут иметь форму в виде треугольника, трапеции или прямоугольника.

В узлах конструкции стыкуется минимум 2 элемента. Часто выполняется их жесткое крепление. Скользящие узлы создаются только при монтаже наслонных стропил. Схема фермы подбирается с учетом способа соединения деталей, уклона крыши, используемого кровельного материала.

Расчет конструкций осуществляется после определения ветровой и снеговой нагрузки. Монтаж ферм из дерева на доме выполняется в основном после их сборки на земле при использовании гвоздей, саморезов, зубчатых пластин из металла.

Источник