1
Изготовление стропильных ферм своими руками.
В предыдущих статьях мы рассматривали различные конструкции стропильных систем, выполненных из дерева, например стропильные системы четырехскатных крыш. Но во многих случаях при возведении дома для крыш используют готовые деревянные, стальные или металлические стропильные фермы. Подобное решение вполне понятно, далеко не каждый способен рассчитать правильно нагрузку на все элементы стропильных систем и не ошибиться с выбором материала. И это еще полдела, поскольку далее из этого материала нужно грамотно и качественно стропильную систему смонтировать, чтобы крыша простояла столько, сколько ей положено.
Понятие стропильной фермы.
Металлическая стропильная ферма.
Прежде чем мы будем разбирать достоинства и недостатки различных готовых стропильных конструкций, нужно разобраться с терминологией. В технической литературе имеется два определения стропильной фермы.
Согласно первому фермой называется конструкция из стропильных ног, ригелей, стоек, распорок и подкосов, которые соединены между собой и лежат в одной плоскости. Согласно второму ферма – это висячая конструкция, которая состоит из нижнего и верхнего пояса, стоек и раскосов. Второе определение считается более правильным, и наше описание мы будем строить исходя из него.
После ответа на вопрос, что такое ферма, можно переходить к рассмотрению различных вариантов готовых ферм. Выбор конструкции ферм для каждой конкретной крыши зависит от того, как расположено чердачное перекрытие, каков уклон кровли, необходимая длина пролета.
Уклон кровли 22-30?.
Металлическая ферма для уклонов 22-30.
Если по проекту вашего дома уклон кровли должен составлять от 22 до 30?, а кровельным материалом вы выбрали шифер, железо или этернит, то самый лучший выбор – треугольная ферма высотой 1/5 длины пролета (фиг. 1). Поскольку она будет иметь наименьший вес, а наружные стены можно возводить на небольшую высоту в пределах чердака у опор такой фермы. Если пролет составляет от 14 до 20 м, лучше всего выбрать ферму с нисходящими раскосами, также потому что такая конструкция имеет наименьший вес. Длина панели в верхнем поясе фермы должна составлять от 1,5 до 2,5 м. В обеих половинах фермы должно быть четное число панелей, поэтому для вышеуказанных размеров пролета число панелей будет равно 8. Если строится сооружение промышленного типа, то монтаж стропильных ферм ведут на подстропильные фермы, которые связывают между собой опорные колонны и служат основанием для ферм. В таких зданиях длина пролетов может составлять от 20 до 35 м. В этом случае используются фермы Полонсо (фиг. 2). Это конструкция из двух треугольных ферм, которые соединяются затяжкой. Подобное сооружение позволяет убрать длинные раскосы в средних панелях, так как для сопротивления продольному изгибу их сечение нужно всерьез увеличивать, а это утяжелит конструкцию фермы. Верхний пояс разбивается на 12 или 16 панелей, каждая из которых имеет длину от 2 до 2,75 м. Если к фермам подшивается потолок, то затяжка длиной в 4-6 панелей должна крепиться в узлах верхнего пояса.
Металлические фермы со стержнем.
Одна из разновидностей ферм, которые применяются при таком уклоне кровли, изображена на рисунке – фиг. 4. Здесь для увеличения угла между верхним и нижним поясами используется стержень в первой панели, который имеет наклон вниз. Таким образом уменьшаются усилия в поясах и упрощаются опорные узлы.
Уклон кровли 15-22?.
Металлическая ферма для уклонов 15-22.
Если уклон кровли составляет от 15 до 22?, то расчет стропильной фермы определяет необходимую высоту, равную 1/7 длины пролета. Чтобы увеличить высоту до 0,16-0,23 длины пролета, нижний пояс делают ломаным (фиг. 9). Это позволяет снизить вес фермы по сравнению с простой треугольной формой на 30%. При использовании таких ферм с 8-ю панелями потребуется небольшое увеличение стен чердака. Длина пролетов для использования таких ферм должна составлять не более 20 м. Для пролетов длиной от 20 м используют ферму Полонсо с ломаным нижним поясом (фиг.10.
Уклон кровли 6-15?.
Металлические фермы для уклонов 6-10.
Для таких небольших уклонов используются фермы трапециевидной формы (фиг.11). Наименьший вес трапециевидные фермы имеют при высоте 1/7 или 1/9 длины пролета. Если к ферме потолок не подвешивается, то можно использовать раскосы в виде простой треугольной решетки. Число панелей рассчитывается так же, как и для треугольных ферм. Для установки таких ферм нужно, чтобы стены чердака у опор фермы имели достаточную высоту. Либо проектируется крыша с переломом у опор. Если потолок подвешивается, то панели нижнего пояса должны быть равны панелям верхнего пояса по длине. В таком случае длина панелей составляет 1,5-2,5 м и к раскосам добавляются стойки. Чтобы не утяжелять конструкцию, применяется решетка, изображенная на рисунке, – фиг.12. Здесь сжимающее усилие принимают короткие стойки, на которые меньше действует продольный изгиб.
Металлические многоугольные фермы.
Если у помещения запроектирован потолок сложной геометрии, когда его середина должна быть поднята относительно опор фермы, используются фермы Полонсо. Для проектов, где потолок здания должен быть поднят на большую высоту относительно опор фермы, заказывают изготовление стропильных ферм многоугольного типа, у которых поднят нижний пояс (фиг. 5, 6). Высота таких конструкций составляет 1/6 или 1/7 длины пролета. Кровля в таком случае может быть прямолинейной или мансардной.
При устройстве односкатной крыши с уклоном в 6-10? используют асимметричную ферму (фиг. 13). Дополнительную информацию о моделировании металлических ферм можно почерпнуть из видео.
Материал для металлических ферм.
Все элементы ферм чаще всего изготавливаются из парного профиля, сопряжения в узлах делают с помощью косынок. Конструкция сваривается или клепается. Каково должно быть сечение элементов, сколько нужно сварных швов, какое количество заклепок понадобится, определяют с помощью расчетов. Верхние пояса ферм делают из двух неравнобоких уголков в виде таврового сечения. Стыкуют уголки по меньшей стороне. Нижние пояса выполняются из двух равнобоких уголков. Если ферма подвергается нагрузке в пределах панелей, используют парные швеллеры. Раскосы и стойки делаются из равнобоких уголков так, чтобы они имели крестообразное или тавровое сечение. Если ферма полностью сварная, то для ее изготовления используются тавры.
Фермы, изготовленные из профильных труб.
В индивидуальном строительстве большое распространение получила стропильная ферма из профильной трубы, поскольку такие фермы значительно легче конструкций выполненных из уголка, тавра или швеллера. Кроме того, их можно собрать с помощью сварки непосредственно на стройплощадке. Любая из приведенных выше конструкций может быть изготовлена из труб. Профильные трубы для ферм могут быть горячекатаными или гнутыми. Горячекатаные трубы изготавливают из стальной ленты от 1,5 до 5 мм толщиной квадратного или прямоугольного сечения. Если посмотреть отзывы и сравнить, что чаще монтируют своими руками, деревянные фермы или металлические из трубы, то можно сделать некоторые выводы.
для кровли из тяжелых материалов — шифер, железо, металлочерепица, черепица — чаще всего используют деревянные конструкции.
для легких кровельных материалов — ондулин, рулонный кровельный материал. битумные гонты, поликарбонат, прозрачный шифер — чаще монтируют фермы из труб.
*