Устройство стропильной фермы. Подстропильные металлические фермы
Стропильная ферма: металлические, деревянные, расчет, монтаж
Устойчивость крыши напрямую зависит от прочности несущего каркаса, в основе которого находится стропильная ферма. Этот элемент конструкции должен выдерживать серьезные нагрузки.
К таким нагрузкам относится вес кровельного пирога, масса снега в зимний период, а также ветровые нагрузки. Как правило, стропильные фермы изготавливают из древесины, но есть и прочие варианты.
Для их сооружения используют бруски, рейки или лес- кругляк. Некоторые детали ферм из брусьев можно скреплять методом врубки. Изготовленные из реек элементы крепят болтами или гвоздями.
Составные элементы стропильной конструкции
В состав стропильной системы входят наслонные и висячие стропила, коньковые прогоны, мауэрлат, боковые подкосы, раскосы, диагональные связи. Связанные друг с другом элементы формируют стропильную ферму. Она имеет форму треугольника, зачастую собранного из нескольких треугольников.
Несущая часть крыши образуется стропильной системой. Угол, под которым их крепят, соответствует углу уклона крыши. Опорой для стропильных ног служит мауэрлат, уложенный на стену.
Вверху соединяются подконьковый брус и другие концы стропил. В этом месте будет располагаться кровельный конек. Шаг между стропилами выбирают в зависимости от сечения стропил, от кровельного материала и прочего. Этот интервал, как правило, составляет 0,8 — 2 метра.
Расчет стропильного каркаса
При расчете стропильной системы необходимо учитывать все нагрузки, передаваемые на стропильные ноги.
Существуют следующие виды нагрузок:
- Постоянные нагрузки, создаваемые весом кровельного пирога;
- Временные. Это нагрузки, создаваемые слоем снега, ветром, а также людьми, которые находятся на крыше.
- Особые (сейсмические нагрузки и т.д.).
Снеговую нагрузку следует определять исходя из климата в регионе строительства. При расчете ветровой нагрузки необходимо учитывать:
- Нормативное значение ветровой нагрузки;
- Тип местности;
- Высоту конструкции.
В строительных нормах можно найти необходимые расчетные формулы и таблицы. Эти расчеты, как правило, выполняют проектировщики. При самостоятельном расчете стропильной фермы следует учитывать, что даже небольшие погрешности могут привести к тому, что стропильная система будет ненадежной.
Висячие и наслонные стропила
Висячие стропила опираются только на внешние стены постройка и не имеют промежуточной опоры. На стропильные ноги данной конструкции воздействует нагрузка на сжатие и изгиб. Внешним стенам дома передается распирающее усилие.
Для его уменьшения стропильные ноги соединяют металлической или деревянной затяжкой. Затяжка может находиться у основания стропил либо на определенном расстоянии от него.
Затяжка, расположенная у основания стропил выполняет роль балки перекрытия. Это нередко используется для возведения мансардных крыш. При увеличение высоты монтажа затяжки необходимо применять более толстый и прочный материал, а также усиливать его фиксацию к стропилам.
Наслонные стропила используют реже. Их применяют для зданий, имеющих среднюю несущую стену либо промежуточные опоры (колонны). Крайние концы наслонных стропил опираются на мауэрлат, зафиксированный на внешних стенах, а средние — на располагающуюся внутри опору. Данные стропила испытывают только нагрузки на изгиб.
Преимущество этой конструкции состоит в том, что она более дешевая и легкая, ведь для ее постройки следует меньше материалов. Архитектура здания зачастую допускает сочетание двух типов стропильных ферм. Наслонные стропила применяют в части постройки с промежуточными опорами, а висячие стропила — там, где нет подобных опор.
Особенности стропильных ферм из дерева и металла
При выборе стройматериала для изготовления стропильных ферм необходимо учитывать нагрузки, которые будут воздействовать на кровлю, а также назначение сооружения. На крыше постройки могут располагаться водяные баки, солнечные батареи, а также вентиляционные камеры.
Стропильные фермы из дерева
Стропильные фермы, изготовленные из дерева пользуются наибольшей популярностью. Они соответствуют большинству требований, предъявляемых к данной конструкции.
Фото стропильной системы из дерева
Деревянные фермы используются в следующих случаях:
- При возведении мансардных крыш;
- При строительстве спортивных, коммерческих, промышленных и сельскохозяйственных объектов;
- Для восстановления плоских крыш построек различного назначения.
Деревянные стропильные фермы обладают следующими достоинствами:
- Легкость и автоматизированность процесса изготовления;
- Работы по проектированию выполняются за довольно короткие сроки;
- Легкость монтажных работ;
- Небольшой вес;
- Возможность реализации дизайнерских идей в плане конфигурации;
- Легкость выполнения теплоизоляционных работ;
- Экологическая безопасность материала;
- Обладает высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками;
- Относится к первой категории пожарной безопасности (стройматериал обрабатывается в заводских условиях).
Конструкции, выполненные из дерева необходимо тщательно обрабатывать антисептиками и антипиренами. Они защитят конструкцию от огня, насекомых, грибков и гнили.
Металлические стропильные фермы
Стропильные фермы из металла используют в случаях, когда необходимо создать конструкцию повышенной жесткости. Такие стропильные системы прекрасно подойдут при обустройстве стропильных ферм длиной более десяти метров. В этом случае из стали должны быть выполнены не только стропила, но и коньковые опоры и мауэрлатный брус. Монтаж осуществляется с помощью швеллера. Стропильные ноги из металла крепят с помощью приваренных уголков.
Стальные стропильные фермы имеют следующие преимущества:
- Длительный срок эксплуатации;
- Высокая прочность конструкции;
- Не подвергается гниению и разрушению;
- Конструкцию удобно использовать в случаях, когда необходимо перекрыть высокие здания большой площади.
К недостаткам металлических ферм относят:
- Большой вес конструкции;
- Необходимость использования специальной техники для подъема металлической конструкции на необходимую высоту;
- Высокая стоимость;
- Неустойчивость материала;
- Достаточно высокая вероятность деформации металла при высоких температурах.
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.
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: монолитных железобетонных или больших кирпичных домов. К преимуществам такой кровли можно отнести долговечность и высокую прочность.
Металлические стропильные фермы 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.
Похожие статьи :
info-krovlya.ru
Металлическая несущая система скатной крыши
Металлические стропила — не новое решение в обустройстве кровли. Фермы из металла гораздо прочнее деревянных, долговечнее, надежнее. Такие конструкции выбирают при необходимости повысить жесткость крыши и создания стропильных систем с длиной бруса от 10 метров. Деревянный брус в конструкции замещается мощным швеллером с закрепленными в приваренных уголках ногами.
Возможно заводское и самостоятельное изготовление ферм из металла. Для выполнения их используется классический периодический профиль, спаренные уголки и др. Ферма состоит из образующих треугольник двух наклонных плеч.
Монтаж металлических стропильных систем
При использовании металлических стропил из металла обычно изготавливают и другие кровельные элементы:
Монтаж любых металлоконструкций — целая наука, на постижение которой можно отвести целую жизнь. Технология установки металлических ферм предполагает установку в проектное положение стропильной и подстропильной фермы.
Подстропильная ферма обычно изготавливается в производственных условиях. Это элемент, опирающийся на колонны и являющийся опорной конструкцией для стропильных ферм в том случае, когда шаг стропильных ферм меньше, чем шаг опорных колонн. Стропильные фермы опираются на подстропильные и являются основой для перекрытия или покрытия здания.
Подстропильная ферма опирается на устанавливаемый на макушке колонны налокотник. Крепление налокотника преимущественно болтовое с использованием высококачественных болтов, которые могут выдерживать колоссальные нагрузки.
Такая технология монтажа обеспечивает передачу нагрузки от кровли на стропильные фермы, а далее — на подстропильные. Нагрузки от подстропильных ферм распределяются на колонны и далее переходят на фундамент.
Перед изготовлением металлоконструкции производится расчет сечений отдельных элементов, количество заклепок, высота сварных швов. Для соединения используется сварка. Сопряжения узлов выполняются с использованием металлических косынок.
- Стропильной системе вальмовой крыши посвящена данная публикация.
- Проектирование и конструкция крыши Шале рассматриваются в этой статье.
- Как сделать мансардную крышу своими руками, расскажет наш материал.
Сборка конструкции состоит из следующих этапов:
- Верхний пояс обычно собирается из двух неравнобоких уголков, которые имеют тавровое сечение. Стыковка уголков выполняется по меньшим сторонам.
- Для изготовления нижних поясов используют равнобокие уголки.
- При нагрузках, которые возникают в пределах панелей фермы, используют парные швеллеры.
- Раскосы и стойки выполняются с использованием равнобоких уголков с крестообразным или тавровым сечением.
- Полностью сварные конструкции выполняются с использованием тавров.
Для получения более легкой конструкции, чем при использовании тавра, уголка или швеллера, часто используют стропильные фермы из профильных труб. Монтаж таких конструкций проще и возможен меньшими ресурсами.
Недостатки металлических стропил
При всех достоинствах, металлические фермы имеют недостатки:
- большой вес, из-за чего подъем на высоту и установка элементов невозможна без спецтехники;
- сопротивление высоким температурам очень низкое, что приводит к провисанию кровли и её обрушению уже спустя 20-30 минут воздействия огня;
- высокая стоимость по сравнению с деревянными аналогами.
Учитывая имеющиеся недостатки металлических ферм, особенно их дороговизну, повсеместная замена деревянных стропильных конструкций металлическими нецелесообразна.
Сфера использования
Конструкции такого типа используются преимущественно для промышленных цехов, ангаров и других зданий, где необходимо перекрыть очень высокие и большие по площади помещения.
Металлические фермы получили распространение в модульном строительстве при возведении жилых домов с металлическим каркасом. При этом необходимо индивидуально заказывать фермы под конкретный каркас. После изготовления в заводских условиях стропильные фермы доставляются на участок, где и выполняется их монтаж вместе с основой.
okrovle.com
Металлические стропила и стропильные фермы: узлы, крепления из металла
Металлическая стропильная система используется, в основном, на зданиях промышленного или общественного назначения – цеха, склады, гипермаркеты, бассейны, вокзалы и другие подобные сооружения. В жилищном строительстве применение металлических стропил экономически не выгодно, причине их высокой стоимости, трудности доставки и монтажа.
Металлические стропила обладают гораздо большей прочностью и надежностью, чем деревянные конструкции, так как способны выдержать большие нагрузки. Они значительно повышают жесткость всей крыши здания.
Как правило, подобные элементы кровельной конструкции применяются на скатах длиной более 10 метров.
В этом случае рекомендуется все части крыши также делать из металла: прогоны, опоры конька и мауэрлат, который собирается из швеллера.
↑Особенности металлических стропил
В строительстве могут использоваться и комбинированные системы стропил, которые делают из металла и дерева. Однако в такой конструкции слабым звеном являются места примыкания дерева к металлу. На металлических деталях вследствие перепада температуры окружающего воздуха образуется конденсат, который может вызвать гниение древесины.
Чтобы этого не было, деревянные части необходимо обязательно обработать антисептиком и изолировать их с помощью рубероида.
- Если крыша с металлическими стропилами нуждается в утеплении, то его проводят или под самой конструкцией или над ней.
- Между металлическими частями и материалом утепления нужно сделать небольшой зазор для вентиляции, чтобы влага, образующаяся вследствие конденсата, не намочила утепляющий материал.
- Если утеплитель располагать под стропильной системой, то остальные части кровли необходимо крепить выше его. Такая конструкция позволяет удерживать тепло в чердачном помещении.
- Стропильная система из металла выгодна с точки зрения длительного срока эксплуатации и возможности крепления стропил большой длины до 30 метров.
Легкие стропила из профиля
В современном строительстве появились новые технологии, которые позволяют устраивать легкие стропильные конструкции на жилых зданиях. Это система, состоящая из оцинкованного холодногнутого профиля. Такие конструкции, кроме своей долговечности отличаются:
- стойкостью к гниению, разрушению вследствие порчи насекомыми;
- высокой пожаростойкостью;
- тем, что не требует периодической обработки антисептиками;
- возможностью производить монтаж в любое время года;
- высокой точностью изготовленной конструкции, что влечет за собой отсутствие отходов;
- простотой монтажа с использованием примитивных инструментов типа дрели и шуруповерта;
- легкостью доставки в разобранном виде, что позволяет также исключить присутствие на стройплощадке подъемных дорогостоящих механизмов.
Кроме этого использование подобных стропильных металлических ферм позволяет застройщику существенно сэкономить финансовые средства, в отличие от стропил из профильного металла, так в этих конструкциях используется металл толщиной до 2.5 мм.
Легкость конструкции позволяет не увеличивать несущую способность стен и фундамента, что также ведет к сокращению затрат на строительство. Легкость монтажа обеспечивается наличием скрупулезно составленных чертежей и маркировкой деталей. Со сборкой конструкции из металлопрофиля способен справиться каждый мужчина. Поэтому данный вид металлических стропил мансардной крыши являются наиболее выгодными во всех отношениях.
Единственный недостаток облегченных стропильных конструкций заключается в сложности утепления, поскольку металл служит хорошим проводником холода.
Кроме этого на нем постоянно образуется конденсат, который может вызвать разрушение составляющих кровельного пирога. Специалисты советуют для жилых построек использовать все же древесину.
↑Некоторые нюансы монтажа
Традиционно изготовляемые стропильные конструкции из металла содержат в своей основе профилированный металл – двутавры, уголки, швеллеры и пр. По своему виду они могут быть треугольными, трапециевидными, прямоугольного вида или иметь другие сложные формы.
Несмотря на имеющиеся преимущества таких конструкций, как то – долговечность и способность перекрывать достаточно большие пролеты, основной недостаток – это сложность с доставкой, большой вес и необходимость в подъемных механизмах для монтажа. Все эти факторы значительно влияют на стоимость строительства, поэтому стропила из металла, практически, не используются при возведении частных домов.
- Металлические стропильные фермы могут перекрывать пролеты длиной до 50 метров.
- Часто такие конструкции устанавливаются на подстропильные фермы, имеющие вид прямоугольников.
- На подстропильных фермах в промышленных помещениях часто устанавливается технологическое оборудование, например, кран- балки или мостовые краны.
- Опорами для установки металлических ферм служат отдельные колонны из железобетона, металла или бетонные армированные подушки, выполненные наверху кирпичной стены.
- В этом случае на опорные части стальной фермы снизу приваривается стальная пластина, в железобетонные подушки устанавливается металлическая закладная пластина.
- Узлы металлических стропил выполняются путем соединения отдельных частей стальными косынками, которые крепятся при помощи сварки или болтового соединения.
При самостоятельном изготовлении металлических стропил, рекомендуется приобретать уголки с разными полками и одинаковыми. Неравнобокие уголки используются для изготовления верхнего пояса фермы, равнобокие для нижнего. Уголки сваривают таким образом, чтобы они имели вид тавра. Для устройства связей делают конструкции из уголков, имеющие в разрезе крестообразный или тавровый вид.
Металлические крепления для стропил могут выполняться из уголка, листовой стали (косынки), металлической полосы. Все эти элементы крепятся между собой посредством сварки, болтовым соединением или заклепками.
В частном домостроении чаще всего изготавливаются металлические стропильные конструкции из горячекатаных гнутых труб разного профиля ( круглого, квадратного, прямоугольного). Это позволяет значительно облегчить вес всей конструкции, при этом, не нарушая её несущей способности.
Малый вес такой трубы объясняется тем, что при её производстве используется сталь толщиной всего до 5 мм, в то время как другие профильные изделия могут иметь толщину исчисляемую сантиметрами, что и дает большую массу изделию.
Также советуем посмотреть:
novakrovlya.ru
Стропильные металлические фермы | Продукция
Наше время требует применения в строительстве надёжных, лёгких, экономичных, долговечных конструкций. Наиболее распространённые элементы строительных конструкций – фермы промышленных зданий, изготовленные из стали, вполне отвечают этим условиям.
Конструктивное решение их исполнения прямым образом влияет на архитектурный вид сооружения и его стоимость. А поперечные сечения прокатных профилей, из которых изготавливают фермы, позволяют лучше функционировать их элементам на изгиб, сжатие, растяжение. Применение современного проката делает ферму не только легче, но и дешевле.
Фермы, представляющие собой стержневую конструкцию с концами, соединёнными в узлы, по конструктивному признаку делят на тяжёлые и лёгкие. Тяжёлыми являются решётчатые конструкции, применяемые в особых условиях, в частности:
- в ангарах;
- в мостах;
- в кранах.
Такие фермы проектируют неразъёмными или на болтах высокой прочности.
Лёгкие фермы в строительстве являются более востребованными. Их по очертанию поясов делят на:
- треугольные;
- трапециевидные;
- сегментные;
- параболические.
Существует классификация ферм по типу решётки:
- ромбические;
- треугольные;
- треугольные со шпренгелями;
- треугольные с дополнительными стойками;
- крестовые.
Влияют на разделения ферм и типы поперечного сечения:
- одиночные уголки;
- симметрично расположенные уголки;
- трубы;
- гнутосварные профили;
- двутавры;
- тавры;
- швеллеры.
Но и это ещё не всё. Делятся фермы также на подстропильные и стропильные. Последние используются в кузнечных цехах, в производственных помещениях, где установлены ковочные прессы, и других, где на каркас здания оказывается динамическое воздействие. Балки или подстропильные фермы используют для устойчивости несущих конструкций покрытия.
Чаще всего металлические стропильные фермы используются при строительстве промышленных сооружений, где требуются конструкции с более высокой прочностью. Однако, в последнее время металлические фермы стропильного типа стали проникать и в индивидуальное возведение зданий.
Конструкция фермы проста, основными её деталями являются стропильный пояс и решётка. Первый принимает на себя продольную силу и момент, а вторая – поперечную силу.
Современные металлические фермы отличаются большим разнообразием видов. Они могут быть классифицированы по схемам изготовления, по форме поясов, по размерам, по конфигурациям пролётов. Статические конструкции бывают балочными, арочными, рамными, вантовыми.
Наиболее экономичными считаются балочные. Для их изготовления требуется меньшее количество материалов, а отсюда следует уменьшение веса. Их используют в случаях большей устойчивости к постоянным нагрузкам. А вот арочные предназначены для сооружения необычных форм кровли. Однако, здесь расход стройматериалов увеличится.
Что касается схем изготовления, то в настоящее время популярными стали схемы комбинированные, сегментированные, полигональные, трапециевидные, треугольные. Устойчивость, небольшой вес, отличная прочность – их преимущества. Для расчёта подобных конструкций используется специализированное программное обеспечение.
Фермы собираются из облегчённого металлического оцинкованного профиля, называемого лёгкими стальными тонкостенными конструкциями. В качестве крепежа используются специальные болты или стальные балки.
Для промышленных зданий используются односкатные или двускатные универсальные фермы, для жилых домов с крутым уклоном кровли – треугольные. Фермы с дополнительными шпренгелями применяются для железобетонных крупнопанельных плит в беспрогонных конструкциях.
Металлические подстропильные фермы используются не повсеместно. В основном они нашли своё применение в сооружении масштабных промышленных помещений с большими пролётами, то есть там, где требуются дополнительные опорные колонны, поддерживающие конструкции.
В этом случае проект создаётся на совместном использовании стропильных и подстропильных ферм, выступающих единым целым. Фермы подстропильные являются объединяющими элементами опорных колонн и металлических стропильных конструкций.
Любые металлоконструкции монтируются профессионалами, досконально изучившими эту непростую, но интересную науку. Технологии монтажа металлических ферм состоят из установки стропильных и подстропильных частей в проектное положение.
Качественная подстропильная ферма должна быть изготовлена исключительно в производственных условиях. Данный элемент должен опираться на колонну. Он выполняет задачу опоры для стропильных сооружений. Это необходимо в тех случаях, когда шаг стропильных ферм не превышает расстояния между опорными колоннами.
Фермы стропильные, опираясь на подстропильные, составляют основу для перекрытия здания или его покрытия. В свою очередь ферма подстропильная опирается на налокотник, устанавливаемый на вершине колонны. В качестве крепления налокотника применяется болтовое соединение. Болты здесь используются высококачественные, способные выдерживать колоссальные нагрузки.
Монтаж по такой технологии гарантирует распределение нагрузки от кровли к стропильной конструкции и затем на подстропильные. Далее нагрузка переходит на колонны и на фундамент.
Изготовлению подстропильных ферм предшествует расчёт отдельных деталей, высота сварных швов, подсчитывается число заклёпок. Для сопряжения узлов применяют металлические косынки.
metiz96.ru
