Деревянные фермы – прочные и легкие конструкции для перекрытия больших пролетов

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.

Деревянные балки на перекрытия для большого пролета

Возможность безопорного перекрытия больших площадей значительно расширяет архитектурные возможности при проектировании дома. Положительное решение балочного вопроса позволяет «играть» с объёмом комнат, устанавливать панорамные окна, строить большие залы. Но если перекрыть «деревом» расстояние в 3-4 метра не трудно, то, какие балки использовать на пролете 5 м и более – это уже сложный вопрос.

Деревянные балки перекрытия – размеры и нагрузки

Сделали деревянное перекрытие в брусовом доме, а пол трясётся, прогибается, появился эффект «батута»; хотим делать деревянные балки перекрытия 7 метров; нужно перекрыть комнату длиной в 6, 8 метров так, чтобы не опирать лаги на промежуточные опоры; какой должна быть балка перекрытия на пролет 6 метров, дом из бруса; как быть, если хочется сделать свободную планировку – такие вопросы часто задаются форумчанами.

У меня дом примерно 10х10 метров. На перекрытие я «кинул» деревянные лаги, их длина – 5 метров, сечение – 200х50. Расстояние между лагами – 60 см. В процессе эксплуатации перекрытия выяснилось, что когда дети бегают в одной комнате, а ты стоишь в другой, то по полу идёт достаточно сильная вибрация.

И подобный случай далеко не единственный.

Не могу понять, какие балки для межэтажных перекрытий нужны. У меня дом 12х12 метров, 2-х этажный. Первый этаж сложен из газобетона, второй этаж мансардный, деревянный, перекрыт брусом 6000х150х200мм, уложенным через каждые 80 см. Лаги положены на двутавр, который опирается на столб, установленный посередине первого этажа. Когда хожу по второму этажу, то чувствую тряску.

Балки на длинные пролеты должны выдерживать большие нагрузки, поэтому, чтобы возвести прочное и надёжное деревянное перекрытие с большим пролётом, их нужно тщательно рассчитать. В первую очередь, необходимо понять, какую нагрузку сможет выдержать деревянная лага того или иного сечения. И потом продумать, определив нагрузку для балки перекрытия, какие надо будет делать черновое и финишное покрытие пола; чем будет подшиваться потолок; будет ли этаж полноценным жилым помещением или нежилым чердаком над гаражом.

Чтобы рассчитать нагрузку на балки перекрытия, нужно сложить:

1. Нагрузку от собственного веса всех конструкционных элементов перекрытия. Сюда входит вес балок, утеплителя, крепежа, покрытия пола, потолок и т.д.
2. Эксплуатационную нагрузку. Эксплуатационная нагрузка может быть постоянной и временной.

Поэтому при расчёте эксплуатационной нагрузки необходимо продумать всё – вплоть до того, какую мебель планируется ставить, и есть ли вероятность в будущем установки спортивного тренажёра, который тоже весит далеко не один килограмм.

За нагрузку, действующую на деревянные балки перекрытия большой длины, принимаются следующие значения (для чердачных и межэтажных перекрытий):

• Чердачное перекрытие – 150 кг/кв.м. Где (по СНиП 2.01.07-85), с учётом коэффициента запаса – 50 кг/кв.м – это нагрузка от собственного веса перекрытия, а 100 кг/кв.м – нормативная нагрузка.

• Для междуэтажных перекрытий и перекрытий мансардного этажа общая нагрузка берётся из расчёта 350-400 кг/кв.м.

Перекрытия досками 200 на 50 и другие ходовые размеры

Вот какие балки на пролете 4 метра допускаются нормативами.

Чаще всего при строительстве деревянных перекрытий используются доски и брус так называемых ходовых размеров: 50х150, 50х200, 100х150 и т.д. Такие балки удовлетворяют нормам (после расчёта), если планируется перекрывать проём не более четырех метров.

Для перекрытия длиной в 6 и более метров размеры 50х150, 50х200, 100х150 уже не подходят.

Деревянная балка более 6 метров: тонкости

На балку перекрытия действует распределённая и сосредоточенная нагрузка. Поэтому деревянные балки для больших пролетов проектируются не «впритык», а с запасом по прочности и допустимому прогибу. Это обеспечивает нормальную и безопасную эксплуатацию перекрытия.

Для расчёта нагрузки, которую выдержит перекрытие, надо обладать соответствующими знаниями. Чтобы не углубляться в формулы сопромата (а при строительстве гаража это точно избыточно), обычному застройщику достаточно воспользоваться онлайн-калькуляторами по расчёту деревянных однопролётных балок.

Самостройщик чаще всего не является профессиональным проектировщиком. Всё, что он хочет знать, – это какие балки нужно смонтировать в перекрытии, чтобы оно отвечало основным требованиям про прочности и надёжности. Это и позволяют высчитать онлайн-калькуляторы.

Пользоваться такими калькуляторам просто. Чтобы сделать расчеты необходимые значения, достаточно ввести размеры лаг и длину пролёта, которые они должны перекрыть.

Также для упрощения задачи можно применить готовые таблицы, представленные гуру нашего форума с ником Roracotta.

Я потратил несколько вечеров, чтобы сделать таблицы, которые будут понятны даже начинающему строителю:

Таблица 1. В ней представлены данные, которые отвечают минимальным требованиям по нагрузке для полов второго этажа – 147кг/кв.м.

Таблица 2. Здесь приведены данные по усреднённой нагрузке для полов первого и второго этажей – 293 кг/кв.м.

Таблица 3. Здесь приведены данные под расчётную увеличенную нагрузку в 365 кг/кв.м.

Как высчитать расстояние между двутавровыми балками

Если внимательно ознакомится с представленными выше таблицами, то становится понятно, что с увеличением длины пролёта, в первую очередь, необходимо делать увеличение высоты лаги, а не её ширины.

Менять жёсткость и прочность лаг в сторону увеличения можно, увеличив её высоту и сделав «полки». То есть – делается деревянная двутавровая балка.

Самостоятельное изготовление деревянной клееной балки

Одно из решений для перекрытия пролётов большой длины – это использование в перекрытиях деревянной балки. Рассмотрим пролет 6 метров – какие балки смогут выдержать большую нагрузку.

По виду поперечного сечения длинная балка может быть:

• прямоугольной;
• двутавровой;
• коробчатой.

Среди самостройщиков нет единого мнения, какое сечение лучше. Если не брать в расчёт покупные изделия (двутавры заводского изготовления), то на первое место выходит простота изготовления в «полевых условиях», без использования дорогостоящего оборудования и оснастки.

Если посмотреть на поперечный срез любого металлического двутавра, то видно, что от 85% до 90% массы металла сосредоточено в «полках». На связующую стенку приходится не более 10-15% металла. Это сделано на основе расчёта.

Какую доску использовать для балок

По сопромату: чем больше сечение «полок» и чем дальше они разнесены друг от друга по высоте, тем большие нагрузки выдержит двутавр. Для самостройщика оптимальная технология изготовления двутавра – это простая коробчатая конструкция, где верхняя и нижняя «полки» сделаны из доски, положенной плашмя. (50х150мм, а боковые стенки изготовлены из фанеры толщиной 8-12 мм и высотой от 350 до 400 мм (определяется расчётом) и т.д.).

Фанера к полкам прибивается гвоздями или прикручивается саморезами (только не чёрными, они не работают на срез) и обязательно сажается на клей.

Если установить такой двутавр на шестиметровый пролет с шагом 60 см, то она выдержит большую нагрузку. Дополнительно двутавровая балка для потолка в 6 метров может быть проложена утеплителем.

Также, используя подобный принцип, можно соединить две длинных доски, собрав их в «пакет», и затем поставить их друг на друга на ребро (взять доски в 150х50 или 200х50), в итоге сечение балки составит 300х100 или 400х100 мм. Доски сажаются на клей и стягиваются шпильками или сажаются на глухари/шканты. К боковым поверхностям такой балки также можно прикрутить или прибить фанеру, предварительно смазав её клеем.

Также интересен опыт форумчанина под ником Тарас174, который решил самостоятельно изготовить клееную двутавровую балку, чтобы перекрыть пролёт в 8 метров.

Для этого форумчанин приобрёл листы ОСП толщиной 12 мм, нарезал их по длине на пять равных частей. Затем купил доску 150х50 мм, длиной 8 метров. Фрезой «ласточкин хвост» выбрал посередине доски паз глубиной 12 мм и шириной 14 мм – так, чтобы получилась трапеция с расширением книзу. ОСП в пазы Тарас174 вклеивал при помощи полиэфирной смолы (эпоксидки), предварительно «пристрелив» степлером к торцу плиты полоску стекловолокна шириной 5 мм. Это, по мнению форумчанина, усилило бы конструкцию. Для ускорения просушки склеенный участок прогревали обогревателем.

На первой балке я тренировался «набивал руку». Вторую сделал за 1 рабочий день. По стоимости, с учётом всех материалов, включаю цельную доску в 8 метров, стоимость балки составляет 2000 руб. за 1 шт.

Несмотря на положительный опыт, подобный «самострой» не избежал нескольких критических замечаний, высказанных нашими экспертами. А именно:

1. Недопустимо использовать в клееных конструкциях свежеспиленную и непросушенную доску, т.к. невозможно предугадать, как поведёт себя такая балка в долгосрочной перспективе.
2. Нельзя использовать в качестве клея эпоксидную смолу.

Эпоксидные смолы имеют слабую адгезию к древесине. Также уходит много времени, пока они затвердеют. Несущие конструкции клеятся на меламине, резорцине или полиуретане. Эти клеи не только не горят, но и являются термореактивными. Т.е., чем выше температура, тем крепче становится соединение.

1. Фрезеровка паза под установку ОСП. Балки заводского изготовления фрезеруются так, что паз получается зауженным книзу – т.н. клин. Лист ОСП вклеивается в «полку» в натяг. Это увеличивает плотность прилегания плиты и дерева.
2. Нетехнологичность работ, что приводит как к увеличению времени на изготовление одной балки, так и её конечной себестоимости.

Для изготовления балки не нужно использовать стеклоткань, прогревать клеевой шов. Всё просто: фрезеруем паз, наносим меламиновый клей, вставляем в паз ОСП, зажимаем струбциной и забиваем под 45 градусов гвоздь. Отступаем на 20 см и повторяем операцию. Гвоздь выполняет функцию временного фиксатора. На всё про всё уходит 2 часа. А через шесть часов балку можно уже устанавливать.

Несмотря на отступление от традиционной технологии, двутавровая балка, изготовленная форумчанином, подверглась серьёзному испытанию на прочность клеевого шва и выдержала его.

Вот испытание, которому подверглись деревянные балки перекрытия 7 метров:

Я закрепил концы балки на двух опорах на семи метровом расстоянии и нагрузил её грузом общей массой более полутонны. Было слышно, как сначала потрескивает шов, но потом звук прекратился. Балка (от горизонтали) прогнулась всего на 20-24 мм.

В реальных условиях одна балка не подвергнется такой сосредоточенной в одном месте нагрузке, поэтому самостоятельный опыт изготовления двутавра можно признать удачным. По мнению форумчанина, это оптимальный вариант, чтобы перекрыть расстояние более 6 метров и сделать свободную планировку в доме. Тем более, что, не смотря на «металлическую прочность» такой конструкции, поднять и смонтировать ее можно и одному человеку.

На FORUMHOUSE вы сможете узнать, в каких случаях и как можно сделать металлические балки перекрытия для пролета 4 метра и 6 метров, и в чем особенности стальной конструкции.

Какие бывают фермы перекрытий: деревянные, металлические и другие

В переводе с латинского термин «ферма» означает прочный, а фактически, это прямолинейные стержни, соединенные в узлах, куда прикладывается совокупность сил.

Точное понятие о предмете, расчетах и нагрузках дает сопромат и строительная механика.

Особенность стержневой системы в ее геометрической неизменности, когда при необходимости заменяют жесткие узлы на шарнирные. Если отсутствует расцентровка и вне узловая нагрузка, в элементах создается усилие на растяжение и сжатие.

Применялись фермы с древних времен, сейчас выпускают в основном для строительной индустрии, элементы отличаются по материалам изготовления, конструктивным особенностям и назначению.

Что это за балки?

Историки считают, что первым инженерным сооружением у древнего человека была ферма. Сейчас даже дети могут создать, эту уникальную по сути строительную конструкцию в виде шалаша. Более ценным примером служит скатная крыша со стропилами, стойками и раскосами.

Получается, что собрать подобного вида сооружение смогут все, но не многим дано делать расчет сечения стержней по заданным нагрузкам. Здесь главенствует сложная наука сопромат. Среди студентов даже ходит поверье, кто сдаст этот предмет без проблем, может создавать семью. А потребность в сквозных стержневых конструкциях увеличивается. В состав которых входит:

• верхний и нижний пояс;
• решетки;
• вертикальные стойки;
• наклонные раскосы.

Фермы отличаются от строительных балок постоянным сечением и прочностными свойствами материалов изготовления, на них будут воздействовать максимальные нагрузки. Эти строительные элементы могут менять только высоту.

Размер параметра зависит от пролетов. Хотя фермы, это те же балки перекрытия только не сплошные, а сквозные, которыми также перекрывают расстояние между опорами здания. Для производства применяют материал:

• древесину;
• металл;
• железобетон;
• пластик.

Справка. При изготовлении изделий используют в основном только жесткие узлы. На шарнирные происходит условная замена, чтобы максимально упростить расчеты.

Определение номинального напряжения конструкции, показанной на рисунке происходит по стандартным уравнениям равновесия. С жесткими узлами сооружение становится статистически неопределимой системой. А условная замена на шарнирные позволяет получить близкий по значению результат.

Классификация по разным направлениям

Конструкторы создали в большом количестве, разные по формам и видам строительные фермы перекрытия. Конструктивным элементам понадобилась сортировка. В общую классификацию входят описание основных параметров.

По признакам определяют:

• назначение;
• материал изготовления;
• конструктивные особенности – тип поясов, решеток и способ опирания.

Конструкции бывают:

• обычными;
• комбинированными;
• с напряжением.

Элементы отличаются величиной усилий, их выпускают:

• легкими, одностенчатыми;
• тяжелыми, двустенчатыми, применяют для крупных сооружений.

Балку характеризует назначение:

• башенное;
• крановое;
• мостовое;
• опорное;
• стропильное;
• гидротехническое;
• транспортное.

Конструктивные особенности отличаются поясами двухпоясными и трехпоясными, которые имеют высокое сопротивление на изгиб горизонтальных плоскостей с повышенной устойчивостью на сжатие по периметру. Внешний контур наделен определенными габаритами, длиной, высотой и уклоном, имеет тип:

• вспарушный;
• параллельный;
• рыбчатый;
• многоугольный;
• параболический;
• трапецеидальный;
• треугольный.

Обратите внимание. На общественных зданиях применяют установку вспарушных и рыбчатых конструкций. В промышленном строительстве используют параллельные пояса.

Внешним контуром воспринимаются продольные силы, на решетки приходятся поперечные нагрузки.

Решетки тоже устанавливают разные:

• крестовые;
• раскосные;
• ромбические;
• треугольные.

Сооружения опираются на опоры в виде колонн, стен, подстропильных балок. Отсюда произошло разделение на тип:

• балочный;
• двух или многоопорный;
• арочный;
• вантовый;
• рамный;
• комбинированный.

Поперечное сечение стальных конструкций определяется по виду прокатного профиля:

• уголка;
• трубы;
• швеллера;
• тавра или двутавра.

У металлических ферм крепят прогоны, устанавливают уголки с резьбой для болтов.
Односкатные кровли строят с деревянными фермами, опирание стропильных ног осуществляется на стены строения.

У двускатных кровель висячих, наслонных и арочных, стропила ставят на мауэрлат, внутреннюю стену, поддерживают прогоном.

Открытые профили при парном соединении больших по длине элементов, могут функционировать по отдельности.

Когда происходит сжатие, чтобы они не сгибались в разные стороны, необходима установка соединительных прокладок. Если соединение осуществляют встык, применяют фасонку, уровень толщины которой зависит от нагрузок.

Требования к материалам

Конструкция должны быть надежной, крепкой и устойчивой, так как на ферму приходятся основные нагрузки. Чтобы в узлах или точках крепления, самого слабого звена был надлежащий уровень жесткости, сборку выполняют без зазоров в местах соединения. Изготовление происходит в соответствии с нормативными документами:

1. ГОСТ 20372-2015 – нормы на подстропильные сооружения, действует с 01.01.2017 г.
2. ГОСТ 27579-88 – регулирует производство стальных ферм.
3. ГОСТ 20213-2015 – указывает на технические условия железобетонных конструкций.
4. ГОСТ 19425-74 – ГОСТ 7566-94 – установлены размеры, правила по маркировкам для двутавровых балок.

Стандарты разработаны для конкретизации общих строительных правил:

Характеристики

В зависимости от типа пояса, конструктивных форм, выпускают разные по размерам балки (6, 8, 12 метров). Стандартные параметры указаны в таблице:

Расчет

Ученые из сферы математики, механики разработали и применяют простые и сложные методы для расчета нагрузок.

Справка. При использовании аналитического способа строят графики сил, рассекают конструкцию. Сквозное сечение с вырезкой узлов подойдет для расчета статически определяемой фермы.

Для этого нагрузки на балку сводят к слабым точкам соприкосновений со стеной. Находят реакцию опор по аксиоме из теоретической механики. Где говорится, что несвободные тела можно принять за свободные, если их связи заменить действием реакций сил, которые ограничивают движение тел.

В данном случае используют уравнения равновесия. Берут узел с 2 стержнями, условно убирают его, заменяют, разрезанные стержни на их реакции, направленные из элемента. По правилу знаков у растянутого стержня положительная сила.

Расчет сооружений выполняют специалисты на стадии проектирования объекта, правильность которых влияет на безопасность эксплуатации сооружения. Самостоятельно можно определить нагрузки, которые выдержит конструкция в узлах. Основные силы распределяются по типу:

1. Постоянному, куда входит вес фермы вместе с системой.
2. Временному – усилия подвесных устройств.
3. Кратковременному – атмосферные осадки и ветра.

Постоянное расчетное усилие определяют с учетом площади, где будет собираться груз. К примеру, чтобы рассчитать кровельную нагрузку применяют формулу:

S = (m + m1 : cos a) x c

• m – вес конструкции вместе со связями;
• m1 – масса объекта;
• a – горизонтальный наклон в верхнем поясе;
• c – расстояние между балками.

Грамотное проектирование стропил делает строительство крыши на порядок дешевле.

Расчет фермы на видео:

Процесс монтажа своими руками

Монтаж сооружений из любого материала происходит в соответствии с чертежами. Крупные элементы поднимают стреловыми кранами, используют оттяжки, чтобы снизить раскачивание конструкции.

Справка. Для крепления к железобетонным колоннам и кирпичным стенам используют анкерные болты. Устройство начинают с того участка, где предусмотрено расположение связей.

Первые балки крепят с расчалками, их снимают после закручивания болтов, сваривания стыков.

Плюсы и минусы применения

Каждая конструкция вне зависимости от характеристик имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с аналогичными продуктами, но из другого материала.

Плюсы деревянных устройств:

• легкие для обустройства;
• отличный уровень несущей способности;
• хорошая звукоизоляция;
• сравнительно небольшой вес.

Недостатки:

• у стандартных балок меньше толщина перекрытия;
• сложное производство высококачественных изделий;
• высокая стоимость.

Металлические сооружения отличаются:

• длительным сроком эксплуатации;
• низкими транспортировочными расходами;
• высокой прочностью.

Но металлический каркас трудно установить из-за значительного веса конструкции.

Средние расценки

Стоимость изделий нужно уточнять непосредственно у продавца или производителя. Для примерной ориентации можно ознакомиться с расценками из разного временного периода.

Прайс лист на фермы из металла:

В Москве изготовят изделие для навесов из профильных труб, конструкцию для коттеджа за 5500 руб. Любой вид продукции – профильный, арочный, для ангаров и гаражей предлагают купить в Михеево за 4300 руб. В Омске можно приобрести стропильную ферму за 1200 руб. В Тюмени продают железобетонные балки по 2500 руб.

Заключение

Ферма сооружение серьезное, поэтому не стоит самостоятельно приступать к изготовлению или монтажу, если на это нет профессиональных навыков.

И расчет лучше доверить проектировщику, так как для этого используют сложные формулы, нужны специальные знания. Цены постоянно меняются, их необходимо уточнить ближе к началу строительства.

Межэтажные перекрытия по деревянным балкам: устройство, монтаж, прокладка коммуникаций

Конструкция зданий не всегда позволяет устраивать тяжёлые перекрытия из железобетона. Часто есть смысл задуматься о сборной конструкции на деревянных балках, обеспечив простую прокладку вентиляционных каналов, трубопроводов и электрической сети. Мы поделимся секретами устройства таких перекрытий.

Виды систем перекрытий на балках и фермах

Простейшая система деревянных перекрытий основывается на массивных балках, уложенных поперёк пролёта с определённым шагом. Размеры сечения балок и шаг их установки определяются двумя ключевыми параметрами:

1. Расчётная нагрузка в кг/м 2 (обычно от 300 до 700 кг/м 2 ).
2. Длина пролёта ( до 6 метров).

При расчёте балок необходимо учитывать как вес напольного покрытия и потолочной системы на нижнем этаже, так и проходную нагрузку, массу мебели и прочих деталей интерьера. Ширину и высоту балок можно варьировать в достаточно широких пределах: каждая из них работает как ребро жёсткости, поэтому вертикальная ориентация считается предпочтительной.

Перекрытие на балках допускает прокладку таких коммуникаций, как электросеть и система трубопроводов водоснабжения и отопления. Для прохода через балки перекрытия их можно сверлить, но диаметр отверстия не должен превышать 1/4 от сечения балки по высоте.

Если есть необходимость прокладывать в перекрытии крупногабаритные коммуникации, такие как каналы вентиляции и воздушного отопления, балочная система не актуальна. Как и при длине пролёта более 6 метров, когда расчётное сечение балки становится столь высоким, что её собственная масса слишком сильно выражена не в угоду восприятия нагрузки.

В таких случаях вместо балок используют деревянные фермы. Их главные составляющие — несущие пояса и система связей, прямых или наклонных. В полостях между элементами фермы достаточно места для прокладки коммуникаций любого рода, к тому же они легковесны: около 90% объёма перекрытия занимает воздух или утеплитель, что способствует хорошей тепловой и звуковой изоляции между этажами.

Конструирование и изготовление деревянной фермы

В современной практике строительства каркасных домов оптимальная высота фермы составляет до 50 см. Такими конструкциями можно перекрыть пролёты до 12 м, а при наличии дополнительной опоры — 20 м и выше.

Расчёт конфигурации деревянной фермы по нагрузке — достаточно сложная инженерная задача. К счастью, большинство изысканий в этом направлении давно выполнены: поставщики подобной продукции берут выполнение расчётов в свои руки, а желающим воспроизвести изделие собственноручно доступны как типовые схемы, так и описание (размеры, материал) составляющих ферму элементов.

Первый тип фермы для устройства перекрытий — прямоугольная с двумя параллельными поясами. Для них используют цельный клееный брус (доску) сосны или лиственницы, сечение которого определяется как треть от расчёта массивной деревянной балки. В крайних точках пояса связаны двумя прямыми вертикальными связями, затем образованная рамка заполняется наклонными и прямыми перекладинами в соответствии с распределением нагрузки на перекрытие. Ширина перемычек и поясов эквивалентна.

Второй тип ферм — вогнутые с прямым верхним поясом и нижней укрепляющей обвязкой. Такая конфигурация рассчитана на преодоление прогиба балки под нагрузкой, она же используется в системах перекрытий с промежуточной опорой.

Соединение связей с поясами выполняется с зарубкой шипа на краях перемычки и паза в теле пояса, взаимная глубина которых не превышает четверти от сечения горизонтального элемента. Каждый соединительный узел усиливается МЗП — металлической зубчатой пластиной.

Опирание ферм на несущую конструкцию

Нагрузку от ферм и балок перекрытия принимает на себя венец стен нижнего этажа. Деревянные перекрытия могут с успехом устраиваться как в зданиях из каменной кладки, так и в каркасных строениях, но схема монтажа будет отличаться.

В каркасных домах верхние грани секций несущих стен служат опорой для перекрытия, которое образует готовую плоскость для сооружения скелета следующего этажа. В более сложных конфигурациях здание окружено вторым каркасным поясом высотой от фундамента до мауэрлата, при этом опирание ферм происходит на внутреннюю секционную часть, собранную индивидуально для каждого яруса.

Здания на кирпичной кладке должны иметь железобетонный пояс для распределения нагрузки от балок или ферм. Система перекрытий устанавливается с отступом от наружной стороны, где впоследствии будет возведена защитная и связующая кладка. При этом по всему сечению стены в плане фермы укрепляются дополнительными поперечными и вертикальными связями, служащими для поддержки стен над перекрытием, пространство также может заполняться кирпичной кладкой.

1 — деревянная балка перекрытия; 2 — армопояс; 3 — анкер; 4 — кирпичная кладка; 5 — гидроизоляция (рубероид или мастика)

В особых случаях для перекрытий требуется промежуточная опора. В таком варианте конфигурации здание имеет массивную осевую балку, поддерживаемую рядом колонн. Они, в свою очередь, скрываются за обшивкой псевдокапитальной стены, такой вариант гораздо выгоднее в плане материалоёмкости.

Сборка перекрытия и прокладка коммуникаций

Во избежание линейных расхождений конструкции, фермы по мере их установки скрепляются между собой отрезками стальной перфоленты, направленными как поперечно, так и диагонально. Основная масса дополнительных связей располагается с нижней части фермы: это позволит заложить наполнитель перекрытия до подшивки чернового потолка.

После установки всех ферм проводится их капитальное закрепление к армопоясу или несущим секциям. Затем в центральной части пролёта фермы скрепляются одним или несколькими распределёнными ригелями, при необходимости дополнительного распределения нагрузки между фермами добавляют косые горизонтальные и вертикальные связи.

Перекрытие приобретает монолитность после настила досок чернового пола и подбивки обрешётки потолка. Но эти работы выполняют только после закладки коммуникаций и наполнителя. Собственно, в монтаже воздуховодов, труб и электросети нет особых хитростей. Фермы образуют множество рёбер и полок для основного и промежуточного крепления, важно лишь оставлять компенсационный провис и соблюдать защитные меры при прокладке электропроводки.

Какой использовать наполнитель

В доме для постоянного проживания перекрытие обычно ничем не заполняют. И всё же требования звуковой изоляции и теплосбережения могут подразумевать использование как насыпных, так и рулонных материалов. Наиболее распространённый случай — загородные дома, которые при периодическом посещении нет смысла отапливать полностью, если жильцы расположились только на первом этаже.

Если перекрытие имеет запас по прогибу и его низ подшит плотной обрешёткой чернового потолка, рекомендуется насыпка просушенного песка до трети высоты ферм. Выше может укладываться как стекловата плотностью до 60–80 кг/м 3 , так и гранулированный утеплитель из негорючего пенополистирола, перлит или керамзит мелкой фракции.

Возможно ли устройство тёплого пола

Часто встречается мнение, что каркасная система перекрытия не позволяет устроить водяной или электрический подогрев пола. Но технические решения для подобных случаев есть и применяются они повсеместно.

Подвод коммуникаций к подогреву, будь то трубы отопления или электрическая сеть, может быть легко выполнен как в перекрытии на балках, так и в системе ферм. Совершенно другую сторону вопроса представляет теплотехническая часть: конструкция должна направлять поток тепла вверх, не допуская прогрева неиспользуемого пространства.

1 — деревянная балка; 2 — черепной брусок; 3 — черновая подшивка потолка; 4 — гидроизоляция; 5 — песок; 6 — утеплитель (минвата); 7 — ОСБ; 8 — гидроизоляция; 9 — ЭППС; 10 — ГВЛ; 11 — подготовительная стяжка; 12 — трубы теплого пола; 13 — армирующая сетка; 14 — аккумулирующая стяжка

Для этого пол требует настила сплошной плоскости, выполняемой обычно ОСП или обрезной доской. После раскатки рулонной гидроизоляции на пол укладывается от 30 до 70 мм экструдированного пенополистирола, затем заливаются подготовительная и аккумулирующая стяжка.

Чтобы упредить продавливание покрытия, поверх нагревательной системы устанавливается армирующая стальная стека с ячейкой около 100–150 мм, также полезно выполнить разделение стяжки и утеплителя слоем ГВЛ или СМЛ толщиной до 10 мм. При устройстве тёплого пола по каркасной системе перекрытия потеря высоты составит около 50–70 мм, также необходимо учесть дополнительную нагрузку при расчёте ферм.

Построить дом своими руками

1. Конструкция и изготовление ферм
2. Преимущества и недостатки
3. Изготовление своими руками
4. Видео по теме:

Деревянные фермы перекрытия представляют собой конструкцию из горизонтальных балок, расположенных на разных уровнях и соединенных вертикальными и наклонными деревянными связями. От обычных деревянных балок их отличает большая прочность и устойчивость к прогибам.

Чаще всего, их применяют для перекрытия пролетов большой длины, при невозможности устройства промежуточных опор, а также при реконструкции или усилении существующих перекрытий.

В данной статье мы рассмотрим их преимущества и недостатки, конструктивные особенности и возможность изготовления своими руками.

Конструкция и изготовление ферм

Конструктивно деревянные фермы перекрытия представляют собой конструкцию из сухого строганного бруса в виде двух параллельных горизонтальных балок, которые, для обеспечения жесткости, соединены связями в виде вертикальных стоек и наклонных раскосов. В отличие от стропильных ферм, имеющих обычно треугольную форму наружной поверхности, они имеют прямоугольную.

Сечение всех их элементов, шаг установки, размеры и тип соединительных элементов определяется с помощью специальных расчетов. В настоящее время для этого, чаще всего, используются специальные программы-калькуляторы. При этом учитывается, как длина пролета, который необходимо перекрыть, так и совокупная нагрузка, которая будет на них действовать.

Изготовление таких ферм, чаще всего, осуществляется в промышленных условиях, с использованием специального точного оборудования (например, МiTek) и доставляются на строительную площадку в собранном виде. При этом все элементы конструкции соединяются специальными металлическими элементами – оцинкованными зубчатыми пластинами (МЗП).

Преимущества и недостатки

По сравнению с обычными балками использование деревянных ферм перекрытия имеет как положительные стороны, так и недостатки. Преимуществами можно считать следующие их особенности:

• -возможность перекрывания большого пролета (до 9 м) без дополнительных опор;
• — малый вес, что является существенным при их транспортировке и монтаже (можно обойтись без подъемных механизмов или машин), а также обеспечивает меньшую нагрузку на стены и фундамент дома;
• — их легко и просто можно монтировать на стены любого типа;
• — высокая несущая способность конструкции позволяет укладывать их с различным шагом (30-90 см), подстраиваясь под разный вид напольного покрытия верхнего этажа или подшивки потолка, практически, без снижения несущих свойств;
• -отсутствие прогибов обеспечивает как надежную эксплуатацию напольного покрытия верхнего этажа, так и целостность подшивки потолка нижнего этажа;
• -возможность прокладки скрытых коммуникаций;
• -надежная звукоизоляция и отсутствие скрипов;
• -качественно изготовленные конструкции могут использоваться даже в открытом виде, как один из элементов интерьера комнаты.

К недостаткам можно отнести такие их особенности:

• — толщина межэтажного перекрытия получается большей, чем при использовании обычных балок;
• -большая сложность и трудоемкость качественного изготовления ферм своими руками и необходимость точного их расчета;
• — стоимость готовых ферм промышленного изготовления больше стоимости обычных балок.

Изготовление своими руками

Правильно изготовить деревянные фермы перекрытия своими руками достаточно сложно и трудоемко, но вполне возможно при наличии готового расчета и чертежа всей конструкции. Главная сложность состоит в необходимости грамотного расчета конструкции и тщательности соединения всех ее элементов.

Как правило, выполнить такой расчет под силу только специалистам. Поэтому, если есть желание самостоятельно изготовить такие деревянные балки перекрытия (фермы), необходимо обратиться в проектную организацию, специализирующуюся на таких расчетах, к частным специалистам или найти в интернете онлайн-калькулятор для такого расчета. На их основании необходимо составить подробный чертеж и только тогда приступать к работе по изготовлению.

Рис.1 Элементы конструкции фермы перекрытия: 1 — горизонтальные балки; 2 — вертикальные и наклонные связи; 3 — соединительные металлические зубчатые пластины (МЗП).

Соединение элементов таких ферм, желательно, осуществлять, как и в промышленных условиях, с помощью металлических зубчатых оцинкованных пластин (МЗП) и использования прессов или домкратов. Если же есть сомнения в своих способностях, то лучше такие конструкции приобрести уже готовые, изготовленные в промышленных условиях или заказать по размерам пролета, который необходимо перекрыть.

Смонтировать на месте и устроить на их основе деревянное перекрытие вполне можно своими руками. Межбалочное заполнение, в этом случае, может быть таким же, как и при использовании обычных деревянных балок. Но при этом, желательно, чтобы в утеплителе находилась бы только нижняя балка фермы, а верхняя и связи имели бы свободный доступ воздуха. Это позволит увеличить срок службы всей конструкции.

Деревянные фермы перекрытия: для крыши и не только

Строительные конструкции в виде ферм применяются уже давно.

Деревянные фермы перекрытия стали применяться одними из первых.

К сожалению, с появлением металлопроката о них стали забывать.

Однако сейчас, когда остро стоит вопрос быстровозводимых недорогих конструкций, они снова стали востребованы.

Деревянные фермы – как и для чего применяются, особенности конструкции

Деревянные фермы перекрытий

Бруски в конструкции фермы скрепляют при помощи металлических пластин.

Применяют как зубчатые штампованные пластины, так и «шведские» пластины со множеством отверстий под саморезы.

Последние используют при сборке на месте и тогда, когда изготовляют деревянные фермы перекрытия своими руками на месте.

Зубчатые пластины задавливают в дерево при помощи пресса.

Металл делают толщиной не менее 3 мм, используют оцинкованные стальные пластины. Раньше при изготовлении стропильных ферм из брёвен широко использовали различные скобы.

Деревянные фермы перекрытия делают плоскими. Трёхмерные фермы практически не применяют, они слишком сложные для расчёта, который будет ненадёжным из-за разности свойств дерева.

Плоские состоят из двух балок, верхней и нижней, укосин и стоек.

Стойки расположены вертикально, укосины – под углом.

Верхняя и нижняя балка могут быть цельными или составными из стержней, могут иметь любую форму.

Места, в которых стержни фермы сходятся, называются узлами.

Для деревянных ферм узлы должны быть хорошо проработаны – соединять дерево тяжело из-за способности к скалыванию.

При использовании плоских пластин с зубцами существует минимальный размер пластины и минимальное количество зубцов, дающих прочный узел.

Преимущества деревянных ферм

• Малый вес – по сравнению с металлическими они легче в 2-3 раза при той же жёсткости.
• Простота и удобство в монтаже – их можно крепить временно при помощи гвоздей к деревянным стенам, связывать между собой в единую несущую систему без применения сварки, устанавливать в нужное положение силами двух-трёх человек.
• Низкое давление на несущие стены.
• Небольшая стоимость по сравнению с металлическими – это обеспечивается за счёт малой стоимости древесины и простоты изготовления.
• Простота доставки на место строительства – фермы весят гораздо меньше, чем стальные или железобетонные конструкции.
• Возможность быстро изготовить изделие по индивидуальному заказу, обеспечить гибкость производства ферм.

Недостатки деревянных ферм

Двускатная ферма из металла

• Ограничения по максимальной длине пролёта и форме. По деревянным фермам перекрытия расчёт показывает, что использовать их при длине пролёта более 8-10 метров экономически нецелесообразно. Для этого нужны брусья большой толщины, клееные, что удорожает конструкцию.
• Ограниченный расчётный срок службы. Соединения ферм перекрытия из дерева со временем разбалтываются. Это происходит из-за различий коэффициентов температурного расширения дерева и металла, который используют при соединении, появлении предварительных напряжений в деревянных стержнях. Однако он обычно больше 30 лет, что вполне достаточно для любых зданий.
• Значительная толщина перекрытий. Приходится делать толщину ферм завышенной, чтобы обеспечить жёсткость. Например, перекрытие из дерева при той же несущей способности, что и плита из железобетона, будет в 3-4 раза толще.
• Малое количество организаций, которые имеют качественную производственную базу. Не всегда такая организация есть в вашем регионе – возможно, придётся заказывать доставку издалека.

На видео представлен обзор двух ферм:

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

Деревянные фермы с большим пролетом

Применение деревянных ферм с большими пролетами

Деревянные фермы большой длины используются для обустройства крыш и кровли, а так же в качестве межэтажных перекрытий. Фермы позволяют создавать большие пространства без внутренних перегородок на объектах с широкими пролётами между опорными стенами, что даёт возможность независимой внутренней планировки помещения.

Компания «Стройгрупп» разработала уникальную технику по производству и строительству большепролетных конструкций из сухой строганной доски шириной до 30-ти метров без опорных колонн. Несущие способности древесины творят чудеса по гибкости и по эксплуатационной надежности конструкций.

Использование современной технологии и собственных разработок позволяют изготовить несущие стропильные конструкции из дерева, способные выдерживать большую нагрузку. Результатом этого процесса становится полное отсутствие напряжений в брусе, невозможность появления трещин, высокая точность размеров. Из такого материала получаются высококачественные стропильные системы, используемые при строительстве крыш.

С помощью дерева можно перекрывать даже достаточно большие пролеты – деревянные фермы для крыши позволяют без проблем перекрыть пролет около 30 м. Возможность перекрытия больших площадей открывает максимум архитектурных возможностей перед застройщиком.

Расчет деревянной фермы, лучше доверить профессионалам, в процессе проектирования мы учитываем нагрузки, которые называются постоянными, а также временными и особыми. В качестве постоянных выступает вес самой кровельной системы. Тогда как временным нагрузкам нужно отнести погодные осадки и ветровые нагрузки.

Преимущества деревянных ферм с большими пролетами

Преимущества деревянных ферм с большим пролетом:

• высокая жесткость ферм
• низкий вес конструкции
• возможность сборки на земле
• низкий уровень деформации
• возможность использования в дизайне помещений
• возможность перекрывать большие пролеты без дополнительных опор

Для возведения деревянных конструкций с большими пролетами необходимо точно рассчитать все нагрузки на балки, а также их сечение. В индивидуальном строительстве основой большинства крыш выступает стропильная система из дерева. Кровля каждого строения имеет свои особенности и конфигурацию, поэтому и опорные балки могут быть нестандартных размеров и изготавливаются из досок и бруса.

Деревянные фермы с большими пролетами могут использоваться при строительстве следующих зданий:

• Кровля ангаров с большими пролетами
• Крыши теннисных кортов,
• Крыши ФОКов и других спортивных помещений
• Животноводческие фермы
• Кровля складских комплексов
• Крыши автомоечных станций
• Конюшни и манежи
• Кровля выставочных павильонов
• Крыши офисных и производственных помещений
• Кровля бассейнов

Стропильные фермы на основе дерева являются наиболее популярным вариантом, который соответствует большинству предъявляемых к конструкции требований.

Особенности ферм дают возможность их классификации в соответствии со следующими признаками:

• очертанием поясов;
• конструктивным оформлением;
• статической схемой;
• типом решетки.

Деревянные фермы длиной до 30 метров от производителя

Наши технологии позволяет проектировать и изготавливать следующие виды деревянных ферм:

• деревянные стропильные фермы длиной 10 — 12 метров
• деревянные стропильные фермы длиной 14 — 18 метров
• деревянные стропильные фермы длиной 20 — 24 метров
• деревянные стропильные фермы длиной 26 — 30 метров

Открытая стропильная конструкция крыши с большими пролетами дает возможность:

• существенно увеличить внутренний объем помещений,
• увеличить высоту потолка в помещениях,
• улучшить вентиляцию помещений,
• использовать дополнительные источники света, встроенные в крышу,
• использовать декоративный эффект внутренних балок.

Главными преимуществами деревянных стропильных ферм являются:

• простота процесса производства;
• короткие сроки выполнения работ по проектированию;
• легкость осуществления монтажа;
• сравнительно небольшой вес;
• возможность применения в случае пролетов больших размеров ;
• отличные эксплуатационные качества;
• соответствие требованиям экологической безопасности.

Для того чтобы заказать стропильную ферму, Вам достаточно передать на эскизный проект или просто представлять размеры и тип кровли. Проектирование, расчет и макетирование выполнят наши специалисты. Мы производим деревянные фермы длиной: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 метров. Деревянная ферма возводится в кратчайшие сроки в Ростове-на-Дону и всей России, так как элементы конструкции изготавливаются на производстве и проводится точная нумерация каждой детали. На строительной площадке наши деревянные фермы собираются как конструктор.