Ферма крыши. Основные виды, конструкции, схемы установки
Ферма крыши — это деревянная конструкция, которая размещается над последним этажом здания и является несущей конструкцией крыши.
1. Материалы для фермы крыши
Обычно ферму крыши делают из древесины сосны или ели. Однако древесину необходимо тщательно выбирать и обрабатывать — любые недостатки материала влияют на долговечность конструкции крыши. Также очень важно, чтобы древесина была правильно высушена.
Лучший материал для стропильной фермы — это древесина камерной сушки, влажность которой не превышает 18%.
Фото: стропила подлежат обязательной обработки от гниения. Хорош например состав пропитки Просепт интериор.
Пропитка — очень важный процесс, которому тоже стоит уделить внимание. Он защищает древесину от влаги, грибка и огня. Древесину покрывают пропиткой, распыляют на ее поверхность или погружают в специальную ванну. Однако наилучшие результаты достигаются при пропитке методом вакуума.
Клееные элементы используются для изготовления более длинных ферм. Их тоже делают из древесины хвойных пород, так как она очень устойчива к короблению. Можно сгибать их, создавая дугообразные элементы конструкции. Ферма крыши из клееного бруса дороже, чем из массивной древесины.
Стальная кровельная ферма с стропильной системой прибывает на строительную площадку в готовом виде со всеми монтажными элементами, а компания, предоставившая ее, также занимается сборкой.
2. Фермы крыши: основные виды
Ферма крыши подстраивается под форму крыши, ее пролет и угол наклона. Также нужно учитывать вес покрытия, которое будет нести стропильная ферма.
Стропильный каркас — это простейшая стропильная ферма — в основе конструкции лежат фермы, состоящие из двух стропил, соединенных между собой коньком (высшая точка крыши), а их концы опираются на коленные стены. Применяется для простых двускатных крыш с пролетом не более 7 м.
- Стропильно-воротниковая балочная ферма имеет аналогичную конструкцию, но каждая пара стропил имеет распорку (известную как воротниковая балка), которая позволяет возводить двускатные крыши с большим пролетом (до 11 м) без утолщения элементов конструкции.
- Прогонно-балочная ферма — очень популярная стропильная ферма — размеры крыши могут превышать 10 м, но не должны превышать 16 м. Стропила, соединяемые в коньке, основаны на кирпичной кладке и дополнительной деревянной конструкции, состоящей из прогонов (крепятся параллельно кровле), растяжек (поперек кровли) и опорных столбов. Все это выглядит так, как будто стропильная ферма изнутри поддерживается кубоидом из балок.
Первые два типа стропильных ферм отличаются от последнего с точки зрения передачи вертикальных нагрузок. При использовании стропильной и стропильно-балочной фермы нагрузки будут передаваться на коленные стены, а при установке прогонно-балочной фермы — на усиленный потолок.
Стропильные фермы состоят из нескольких (в зависимости от размера и формы) деревянных элементов, образующих систему связанных между собой треугольников. Их используют для создания треуголных крыш (с годным и неиспользуемым чердаком) и плоских крыш.
Сборные фермы состоят из верхних поясов (эквиваленты стропил в традиционной ферме), нижнего пояса (это основа фермы), стоек (вертикальных) и диагоналей (диагональных).
3. Традиционная ферма крыши
Наибольшей популярностью пользуется деревянная стропильная ферма, устанавливаемая на стройплощадке. Конструкционные элементы заказываются на лесопилке, откуда доставляются, закрепляются и разрезаются по размерам (в строительном проекте также должна быть учтена стропильная ферма — расчеты производятся инженером-проектировщиком).
4. Сборная ферма крыши
Деревянная стропильная ферма также может быть изготовлена на заводе — потом по частям доставляется на строительную площадку. Сборные фермы легче традиционных. Элементы тонкие и длинные (соединяются гвоздями или специальными пластинами). Поэтому использование сборных ферм позволяет снизить расход древесины.
Сборная стропильная ферма быстро монтируется на крышу — с простыми двускатными конструкциями крыши, покрывающими дом средних размеров (120-150 м2), это может занять один день. Если кровля более сложная, такой быстрый монтаж невозможен, но он не должен занять более 3 дней.
5. Сколько стоит ферма крыши?
На этот вопрос сложно ответить, ведь от того, какой тип фермы будет выбран, зависит очень многое. Сборные обычно дороже традиционных, но это не обязательно, если просуммировать также затраты на подготовку древесины на лесопилке и ее сборку.
Устройство и возведение деревянных стропильных ферм для крыши
Стропильная ферма включает в себя несколько конструктивных элементов, представленных раскосами, стойками и обрешётками. Жёсткость такой конструкции обуславливает надёжность кровельного скелета и позволяет передавать общую нагрузку от любого вида крыши на стены сооружения. Чаще всего стропильные фермы выполняются из древесины, а основа такой конструкции базируется на использовании деревянных досок, леса-кругляка или бруса.
[contents]
Разнообразие видов конструкций
Деревянные стропильные фермы долгие годы пользуются заслуженной популярностью.
Экологически чистый материал отличается лёгкостью, прочностью и относительной дешевизной, а выполнение технологии возведения позволяет получить долговечный и качественный каркас. Кроме того, есть возможность выбрать конструкцию, которая будет сочетать в себе внешнюю эстетику и функциональность.
Сегодня существует два основных вида стропильных деревянных ферм, которые имеют конструктивные отличия:
Фермы на основе наслонных стропил.
Деревянные наслонные стропила относятся к категории распорных конструкций, которые используются при обустройстве перекрытий пролётов и обладают незначительными размерами. Наличие средней несущей стены позволяет установить стропильную ферму такого вида при длине перекрытия пролёта не более восемнадцати метров.
Смонтированная при таких условиях ферма обладает необходимым запасом конструкционной прочности и устойчивости, что позволяет беспроблемно выдержать не только снеговую и ветровую нагрузки, но и вес самой кровли.
Конструкции стропильных ферм
Фермы на основе висячих стропил
Висячая стропильная конструкция представляет собой систему, которая состоит из нескольких стропил и обладает узлами, соединёнными при помощи врубки или гвоздей.
Она имеет несколько вариантов исполнения. Они могут быть симметричными и несимметричными, а также двускатными или односкатными. Такие фермы базируются на наличии пары стропильных ног, объединённых посредством затяжки, которая позволяет нейтрализовать все образующиеся в процессе эксплуатации распорные силы.
При оформлении кровли с длиной более восемнадцати метров необходима установка ригелей, которые повышают жёсткость, и снижают прогиб стропильных ног. Для сборки применяется метод врубки или крепление посредством металлических скоб.
Классификация стропильных ферм
При выборе конструкции и материала для стропил учитывается материал стен. Опоры для стропильных ферм могут быть представлены железобетонными или металлическими типами колонн, а также стенами из кирпича и подстропильными фермами.
Конструктивные особенности обуславливают классификацию таких конструкций на основе следующих признаков:
- очертание поясов;
- конструктивное оформление;
- статическая схема;
- тип решётки.
Варианты конструкции деревянных ферм
Самый значимый критерий, на основании которого производится разделение ферм на различные типы, представлен очертанием поясов, что обуславливается не только различными кровельными конструкциями и параметрами перекрываемых пролётов, но и величиной нагрузки.
Область промышленного строительства характеризуется обустройством кровель плоского вида и применением стропильных ферм с параллельным вариантом поясов. Оптимальным вариантом под кровельный материал из асбестоцемента или стали является трапециевидные разновидности несущих конструкций. В области жилого домостроения наиболее востребовано использование стропильных ферм с треугольной формой.
Любая разновидность требует применения оптимального варианта системы решёток.
Обустройство ферм с наличием параллельных поясов или обладающих трапециевидной формой нуждается в выполнении решётки треугольной формы с укреплением дополнительными стойками. Кроме того, довольно популярны разрезной тип балочной схемы или решётки, оснащённые шпренгелями.
Устройство и узлы деревянных ферм
Основной задачей для качественного закрепления любых узлов в стропильной ферме является надёжная фиксация стыков двух и более брусьев. В стандартных условиях используются следующие варианты крепления узлов в стропильных фермах:
- узлы соединений ног с мауэрлатом;
- узлы соединений ног с элементами деревянной фермы при необходимости увеличить жёсткость и прочность конструкций;
- узлы соединений стропил с целью их удлинения.
Узлы фермы
Кроме того, в зависимости от способа соединения есть возможность получить жёсткое или скользящее крепление. Следует помнить, что жёсткое крепление требует внимательного подхода. Погодные условия могут спровоцировать расширение или сжимание древесины, что опасно образованием деформационных изменений несущих стен.
Жёсткие узлы соединений
- врубка на стропильной ноге. Глубина врубки не должна превышать треть по высоте доски, а стропила должны упираться в мауэрлат и фиксироваться парой гвоздей под углом и одним крепежом, вбитым вертикально.
- выполнение нашивки подпорных брусов на стропильные ноги. Подшивка метрового бруска к стропильной ноге с упором в мауэрлат и боковым закреплением посредством металлических уголков.
Скользящие узлы соединений
Скользящее соединение узлов применяется для конструкций наслонных стропил. Висячий тип стропил обладает упором на коньковый прогон, а несущие стены не испытывают распорных нагрузок. Именно по этой причине такая стропильная система не нуждается в скользящем закреплении узлов.
Скользящее крепление
Как правильно произвести расчёт
Непосредственно перед расчётом следует определиться с эксплуатационными нагрузками:
- постоянными, включающими суммарный вес предполагаемого кровельного покрытия, кровельного пирога и обрешётки;
- переменными, зависящими от погодных и других условий;
- особыми, предполагающими установку любого оборудования на кровле.
Основные этапы расчётов производятся с учётом следующих правил:
- расчёт нагрузок выполняется на каждый квадратный метр монтируемой кровли;
- для расчёта деревянных стропильных ферм необходимо учитывать тип и породу древесины;
- параметры сечения и размеров стропильной конструкции зависят от угла кровельного уклона и размеров строения;
- следует учитывать разницу в расчётах для наслонных и висячих стропильных систем.
Самой простой деревянной стропильной фермой является конструкция, базирующаяся на соединении треугольником боковых сегментов и основания.
Для пролётов более шести метров конструкцию требуется усилить посредством подкосов и стоек. Их количество, а также параметры сечения и место монтажа также следует учитывать при расчётах.
Для получения качественных расчётов с минимальным уровнем погрешности рекомендуется использовать специальные компьютерные программ.
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.
Технология проведения монтажа
Монтаж деревянных стропильных ферм имеет некоторые особенности и выполняется в соответствии с определённой технологией:
- концы ног деревянных ферм должны опираться на мауэрлат, который расположен сверху несущих наружных стен;
- если показатель ширины пролёта находится в диапазоне от десяти до двенадцати метров, требуется монтировать одну промежуточную подпорку, а при больших размерах пролёта устанавливаются две такие подпорки;
- монтаж ферм следует выполнять снизу вверх, а отправной точкой служит установка промежуточных подпорок, лежней и подкладных досок;
- следующим этапом самостоятельного монтажа ферм является установка стоек, выверить которые можно отвесом, а фиксируются эти элементы парой специальных раскреплений;
- далее подготовленные деревянные фермы укладываются с выступом на опорную балку в тридцать сантиметров и фиксируются болтами и скобами.
Установка ферм завершается монтажом подпорок и обрешётки. Следует помнить, что эксплуатационные и технические характеристики готовой кровли полностью зависят от типа деревянных ферм и качества их монтажа.
Подробнее о монтаже и креплении своими руками смотрите в видео.
Все, что вам нужно знать
Источник изображения Rafferty Roof Trunsses
Кровельные фермы обогнали стропила как самый популярный способ создания каркаса крыши. И есть веская причина, почему фермы стали более популярными — они дешевле, удобнее и чрезвычайно универсальны.
В этой статье мы подробно расскажем, что такое фермы крыши, и объясним некоторые из наиболее распространенных типов, используемых, чтобы помочь вам понять, какие фермы крыши вы можете использовать для своего проекта строительства крыши.
На этой странице:
- Что такое ферма?
- Преимущества
- типов
- Ферма центральной стойки
- Ферма королевской стойки
- Ферма Финка
- Чердачная ферма
- Ножничная ферма
- Фронтонная ферма
- Фермы удобные и надежные
Что такое ферма крыши?
По сути, стропильные фермы создают каркас крыши. Они определяют форму крыши и потолка, обеспечивая поддержку крыши. Фермы предварительно проектируются на заводе с использованием легких материалов, таких как 2×4, и отправляются на строительную площадку. Фермы состоят из трех основных частей:
Верхние пояса
Нижние пояса (также известные как двутавровые или потолочные балки)
Ленты/стойки
Фермы используются в качестве альтернативы стропилам или деревянному каркасу. Стропила обычно изготавливаются из более крупных кусков пиломатериалов, таких как 2×8 или 2×10, и требуют навыков опытного плотника, чтобы изготовить их по индивидуальному заказу и установить их непосредственно на рабочей площадке.
Это делает стропила более дорогими, чем фермы.
Каковы преимущества стропильных ферм?
Кровельные фермы в последние годы стали более популярными, чем стропила, по нескольким причинам. Возможно, самая большая причина, по которой фермы более распространены, заключается в том, что они более чем на 30% дешевле, чем стропила .
В них используются более легкие материалы, и их можно производить и закупать в больших количествах, что снижает цену. Затраты на рабочую силу, связанные с фермами, также ниже, поскольку они не требуют квалифицированного труда опытного плотника. Вы можете рассчитывать потратить от 50 до 450 долларов за ферму.
Еще одно большое преимущество стропильных систем заключается в том, что они распределяют вес крыши на внешние стены дома, а не на внутренние стены. С небольшим количеством внутренних несущих стен или без них застройщики домов могут легко создавать чрезвычайно популярные жилые помещения с открытой планировкой.
Это также облегчает домовладельцам демонтаж внутренних стен при будущих ремонтных работах и проектах по благоустройству дома.
Кроме того, существует бесчисленное множество конструкций ферм для создания каркаса крыши практически для любого стиля крыши. От двускатной крыши до секций вальмовой крыши — есть ферма, которая удовлетворит ваши потребности.
Получите бесплатную оценку от проверенных кровельных компаний рядом со мной
Типы кровельных ферм
Опять же, для завершения вашего строительного проекта доступно множество ферм. Мы составили список некоторых из наиболее часто используемых стропильных ферм для строительства дома.
Ферма шкворня
Фермы шкворня — самая простая кровельная ферма.
Общее использование : Пристройки к дому, строительство гаражей, проекты с короткими пролетами
Пролет : от 5 до 8 метров
Фермы с центральной стойкой являются самым основным типом ферм.
В нем используется наименьшее количество элементов фермы — два верхних пояса, один нижний пояс, центральная вертикальная стойка, называемая королевской стойкой, и два лямочных пояса.
Поскольку фермы шкворня изготавливаются из небольшого количества материалов и имеют простую конструкцию, они имеют более низкую цену, чем многие другие фермы. Однако это также означает, что фермы шкворня не могут охватывать большие расстояния, поэтому они лучше подходят для проектов меньшего масштаба.
Ферма королевы
Фермы королевы хорошо подходят для крупных жилых проектов.
Общее использование : Строительство жилых домов, пристройки к дому
Пролет : от 8 до 12 метров
Фермы шкворня похожи на фермы шкворня тем, что имеют простую, но прочную конструкцию. Вместо одной центральной стойки в центре ферма этого типа будет иметь две основные стойки, соединенные натяжной балкой.
Дополнительные стойки в ферме с центральной стойкой делают ее немного дороже, чем ферма с центральной стойкой.
Благодаря двум вертикальным ферзям фермы ферзейных стоек охватывают большие пролеты, чем фермы шкворня, что означает, что их можно использовать для более крупных проектов.
Ферма Fink
Фермы Fink наиболее часто используются в жилых проектах.
Общее использование: Строительство жилых домов
Пролет : До 14 метров
Фермы Fink наиболее часто используются при строительстве крыш жилых домов. Ремни в фермах Fink имеют форму буквы «W», что придает им большую несущую способность. Положение лямки обеспечивает некоторое пространство для хранения и может вместить такие вещи, как резервуары для воды, если это необходимо.
Они также считаются одними из самых экономичных доступных кровельных ферм, особенно потому, что они могут охватывать большие расстояния.
Чердачная ферма
Чердачные фермы обеспечивают место для хранения, а иногда даже дополнительное жилое пространство.
Общее использование : Проекты строительства жилых домов, требующие чердака или дополнительного жилого пространства на чердаке
Пролет : До 25 метров
Недостатком многих ферм является то, что лямки часто ограничивают чердачное пространство. Это может стать препятствием для домовладельцев, которые ищут дополнительное место для хранения или жилое пространство. К счастью, есть чердачные фермы, которые позволяют использовать чердачное пространство.
Чердачные фермы похожи на фермы ферзевых стоек, но две вертикальные стойки расположены дальше друг от друга, чтобы обеспечить чердачное пространство. Чем шире конструкция здания, тем больше будет чердачное пространство. Чем круче уклон крыши, тем выше будет потолок мансарды.
Ножничные фермы
Ножничные фермы могут создавать сводчатые потолки собора.
Общее использование : Проекты строительства жилых домов, требующие сводчатых потолков
Пролет : До 22 метров
Ножничные фермы позволяют создавать сводчатые потолки.
Нижние пояса ножничных ферм наклонены, создавая драматический потолок в комнате внизу. Ножничные фермы сочетают в себе скорость и удобство использования готовых деревянных ферм, сохраняя при этом эстетические преимущества высоких потолков.
Вы можете установить ножничные фермы в одной части дома и использовать другие типы ферм в других частях дома, где сводчатые потолки вам не нужны. Что здорово, так это то, что снаружи ваша крыша будет выглядеть однородной, даже если в одном помещении высокие потолки.
Имейте в виду, что ножничные фермы стоят дороже, чем фермы других типов, иногда до 30% дороже, чем стандартные типы ферм.
Фронтонная ферма
Фронтонные фермы служат «подставками» для вашей крыши.
Общее использование : Конструкция двускатной крыши жилых домов
Пролет : Варьируется в зависимости от конструкции крыши
Фронтонные фермы обычно используются в сочетании с другими типами ферм.
Фронтонная ферма служит «заглушкой» для крыши. У них есть два верхних пояса, один нижний пояс и несколько вертикальных стоек. Фронтонные фермы построены на каждом конце каркаса крыши для поддержки обшивки крыши.
Фронтонные фермы будут стоить от 25% до 50% дороже, чем фермы стандартного типа.
Кровельные фермы удобны и надежны
Мы перечислили шесть наиболее распространенных кровельных ферм, но на рынке их гораздо больше. От металлических крыш до битумной черепицы, сводчатых потолков и плоских крыш — наверняка найдется ферма, которая поможет вам выполнить работу.
Кровельные фермы универсальны, экономичны и удобны. Работа с опытным архитектором или инженером-строителем — лучший способ гарантировать, что вы найдете подходящие фермы для своего дома и выполните требования строительных норм и правил.
Найдите лучших специалистов по установке ферм крыши рядом с вами
Терминология ферм крыши
Как работает ферма
Ферма — это рама, которая поддерживает нагрузки, эффективно передавая свои силы на концевые опоры.
В то время как стержневой каркас может использовать более крупные элементы 2×8, 2×10 и т. д. (которые дороги) и могут потребовать либо дополнительных балок, либо внутренних несущих стен, фермы могут охватывать большее расстояние без дополнительных опор при использовании менее дорогих элементов.
Типовые каркасные системы
Ферменные каркасные системы обеспечивают невероятную гибкость во внешнем виде кровельной системы. Иллюстрации ниже предназначены для того, чтобы помочь вам визуализировать типичные системы каркасных ферм.
Двускатная
Двускатная крыша предназначена для самых основных кровельных систем. Двускатная крыша имеет вертикальные плоскости (обычно на более коротких концах здания) с наклонными плоскостями с обеих сторон, которые встречаются посередине. Фронтонная ферма обычно снабжена вертикальными перемычками, расположенными на расстоянии 2 футов от центра для облегчения обшивки.
Опущенный фронтон
Если карниз крыши выходит за торцевую стену фронтона более чем на 1 фут, то для поддержки обшивки крыши обычно используется опускающийся фронтон.
Верхний пояс фронтона опускается, так что строитель может провести ряд смотровых площадок (или лестниц) от фасции обратно к первой общей ферме.
Фронтон перехода
Фронтон перехода возникает, когда ряд ферм меньшего пролета ведет к параллельным фермам большего пролета. Меньший фронтон будет иметь вертикальные стенки, расположенные на расстоянии 2 футов от центра по всей длине фермы. В то время как фермы с большим пролетом будут иметь вертикальные стенки, расположенные только на 2 фута в центре для той области, которая не покрыта фермой меньшего размера.
Вальмовый набор/конец
Голландский вальмовый элемент
Бостонский/тюдоровский вальмовый элемент
Набор Valley
Комплект Valley (красный) представляет собой группу ферм, которые устанавливаются поверх других ферм, чтобы изменить внешний вид крыши. . В этом примере без ендов у нас было бы пустое отверстие в крыше за балкой.
Контейнерные фермы
Если кровельные фермы слишком высоки для производства и/или доставки, мы «закроем» фермы и предоставим контрейлерные фермы.
Контейнеры слева показаны над крышей, чтобы можно было увидеть прогоны и систему связей.
Выступы
Верхний пояс, выходящий за нижний пояс и опору, называется выступом. Срез обычно используется на свесе, но он может выглядеть как на изображении справа.
Подшипники
Подшипники
Раздавливание в пятке — Иногда силы, передаваемые через древесину на несущую стену, достаточны для того, чтобы дерево с течением времени разрушалось, если только не используется подшипник. В инженерном паспорте фермы со штампованной печатью будет указано, требуются ли для конкретной фермы опорные блоки. Если это так, в сертификате будут указаны размер и длина пиломатериала, положение блока и схема забивания гвоздей.
Общие состояния подшипников нижнего пояса
На рисунках ниже показаны два типичных состояния подшипников нижнего пояса. Тот, что слева, показывает ферму в подвеске. Правый конец изображения справа показывает ферму, прибитую к балке или ригелю.