Металлические фермы из профильной трубы: что это. Металлические фермы для крыши: виды конструкций, расчет, изготовление, видео и фото

Добавить в закладки

Стропильные металлоконструкции: использование профильных труб

Большие размеры помещения? Конструкция крыши должна быть очень прочной и надежной? Тогда при установке стропильной системы используем металл. Металлические стропила применяются для монтажа бруса длиной более 10 метров.

Металлические фермы применяют в строительстве мостов, промышленных зданий.

Решетчатые металлоконструкции, которые состоят из соединенных стержней, называют фермами.

Их производство экономичнее в отличие от сплошностенчатых балок, но более трудоемко. Чем больше пролет и меньше нагрузка, тем больше экономический эффект ферм.

Плоские фермы (в одной плоскости) нуждаются в закреплении, а пространственные принимают нагрузку в любом направлении (жесткая пространственная конструкция). Ферма состоит из поясов (контур конструкции) и решетки (стойки, раскосы). При изготовлении ферм используют парный материал и косынки для их соединения. Элементы соединяют клепками или сваривают.

Ферма металлическая из профильной трубы. При изготовлении ферм используют парный материал и косынки для их соединения. Элементы соединяют клепками или сваривают.

Фермы (или металлические стропила) применяют при строительстве мостов, перекрытий жилых и промышленных зданий, объектах связи, линий электропередач, грузоподъемных кранов, транспортных эстакадах и т.д. Недостатки металлических конструкций:

• ввиду большого веса для подъема и монтажа на необходимую высоту требуется специальная техника;
• фермы имеют низкий коэффициент сопротивления высоким температурам, поэтому в случае пожара кровля быстро провисает и рушится (15-20 минут);
• установка металлического каркаса очень дорогостоящая.

При построении стропильной конструкции используют в основном трапециевидную и треугольную фермы. Это зависит от нагрузки, размеров здания и типа кровельного покрытия.

Стропильная ферма: что это и как использовать?

Стропильная ферма представляет собой металлоконструкцию, состоящую из стропильных ног, стоек, распорок, ригелей, подкосов, соединенных в одной плоскости. С другой стороны, стропильная ферма - висячая металлоконструкция, состоящая из верхнего и нижнего поясов, раскосов, стоек. Какую конструкцию выбрать? Ответ на этот вопрос зависит от нагрузки, уклона кровли, расположения чердачного перекрытия, длины пролета.

Схема соединения профильных труб.

Угол склона кровли на 22-30 градусов В данном случае лучше использовать треугольную ферму, высота которой будет составлять 1/5 длины пролета. Она будет иметь меньший вес, а стены можно возводить невысоко (пределы чердака). При больших размерах пролета (14-20 метров) снизить вес конструкции необходимо за счет нисходящих раскосов. Длина панели верхнего пояса должна быть 1,5-2,5 метров, а их количество - 8. При этом лучшим кровельным покрытием будут шифер, этернит или железо. Для промышленных зданий (длина пролета 20-35 метров) применяют фермы Полонсо (2 треугольные фермы, соединенные затяжкой). В средней панели нет длинных раскосов, чтобы снизить вес конструкции. На верхнем поясе содержится 12-16 панелей длиной 2-2,75 метров.

Угол склона кровли 15-22 градуса Высота стропильной конструкции составляет 1/7 длины пролета. Для увеличения высоты до 0,16-0,23 от длины пролета, делают ломаным нижний пояс. В результате снижается вес фермы до 30% от треугольной формы. Но здесь необходимо увеличить стены чердака (количество панелей 8). Длина пролетов должна быть не более 20 метров. Угол склона кровли 6-15 градусов При маленьких уклонах используется трапециевидная конструкция. Высота фермы, чтобы снизит вес, должна составлять 1/7 или же 1/9 длины пролета. Раскосы в виде треугольной решетки, если потолок не подвешивается, а количество панелей, как и у треугольной фермы. Стены чердака у опор должны быть выше. Если подвешиваем потолок, то панели нижнего и верхнего поясов должны быть равны по длине (1,5-2,5 метров). К раскосам прибавляют стойки.

Конструктивные схемы ферм: А - треугольная; Б - треугольная на лобовых рубках; В - многоугольная; Г - пятиугольная на лобовых врубках.

Ферма Полонсо используется тогда, когда потолок сложногеометричный, и его центр высоко поднят над опорами. Если требуется высоко поднять потолок над опорами, то нужно заказать многоугольную стропильную ферму (нижний пояс поднят). Высота фермы должна быть 1/6 или 1/7 от длины пролета. В данном случае кровля мансардная или прямолинейная. Все детали ферм делают из парного профиля, соединяя в узлах косынками. Элементы свариваются или клепаются. Верхний пояс делают в виде таврового сечения из 2-х неравнобоких уголков, стыкая по маленькой стороне. Нижний пояс напротив делают из равнобоких уголков. Чтобы снизить нагрузку панелей применяют парные швеллеры. При изготовлении раскосов и стоек также используют равнобокие уголки с крестообразным или тавровым сечением. Для изготовления полностью сварной фермы применяют тавры.

Металлические профильные трубы будут актуальны всегда

Классификация способов сварки труб.

• профильные трубы легче уголка, швеллера, тавра;
• легко собираются на месте, если есть сварка.

Для крыши с тяжелым кровельным покрытием (металлочерепица, шифер, черепица, железо) устанавливают деревянную стропильную систему. А в случае использования легких материалов (битумные гонты, прозрачный шифер, ондулин, поликарбонат, рулонный материал) монтируется ферма из профильных труб. Ввиду того, что люди стали больше использовать современное легкое и удобное в эксплуатации кровельное покрытие, фермы из профильных труб пользуются большой популярностью. Металлические профильные трубы - это один из видов трубного производства, в котором используют в основном 2 вида материалов: сталь и алюминий. Она изготавливается из круглой трубы методом холодного или горячего деформирования. Характеристики металлической профильной трубы (размер и толщина стенок, форма) зависят от назначения. Чтобы снять механическое напряжение внутри, ее термически обрабатывают. Профильные трубы по типу изготовления делят на:

Преимущества профильной трубы:

• удобство при транспортировке, складировании, погрузке-разгрузке;
• низкая металлоемкость конструкций;
• выдерживают большие механические нагрузки;
• дают простор фантазии архитекторам и дизайнерам.

Виды профильных труб

Алюминиевые профильные трубы изготавливается как из чистого алюминия, так и из его сплавов.

• Алюминиевые профильные трубы

Эти металлические профильные трубы изготавливается как из чистого алюминия, так и из его сплавов. Ввиду свойств алюминия и достаточно высокой стоимости они не применяются в водопроводных системах или системах отопления, но активно используются в других сферах жизни человека. Алюминиевые профильные трубы применяются в строительстве для изготовления ограждений, перил, фасадных систем, дверей, окон, рекламного, торгово-выставочного оборудования и используются как оформление интерьера общественных помещений. Активно используются в авто-, авиа- и судостроении, а также в производстве лифтов. В бытовой сфере используются в производстве спортивного оборудования и мебели.

• Стальные профильные трубы

Стальные профильные трубы производятся из различных сплавов стали. Существует несколько видов профильного сечения этих труб: квадратное, прямоугольное, овальное, каплевидное, плоскоовальное. Стальные профильные трубы отличаются очень высокими прочностными характеристиками. По этой причине они нашли применение в строительстве металлоконструкций как легких (беседки, скамейки), так и тяжелых. Широко используются в автомобильном производстве и производстве мебели.

Схема производства профильных труб.

Но все металлические изделия подвержены коррозии, что значительно снижает срок их эксплуатации. Но в настоящее время и этот вариант продуман - оцинкованные профильные трубы. не подвержены коррозии благодаря цинковому слою, который наносится на внутреннюю и внешнюю поверхности, поэтому долговечнее обычных в 3-4 раза. Этот слой наносится способом горячего цинкования толщиной около 30 мм. В связи с этим труба надежно защищена от коррозии, имеет прекрасный эстетический вид, а способ горячего цинкования заметно улучшает эксплуатационные характеристики. Оцинкованные профильные трубы имеют прямоугольное или квадратное сечение.

Толстостенные оцинкованные профильные трубы применяются при возведении каркасов здания и других строительно-монтажных работах, где необходима высокая прочность конструкции. Тонкостенные оцинкованные профильные трубы используются: для наружной реклам; для строительства заборов, перегородок и внутриусадебных построек; для детских и спортивных площадок.

Профильные трубы в индивидуальном строительстве кровли

В зависимости от погодных условий и кровельного покрытия мелаллокаркас для крыши может использоваться и при постройке жилых зданий. Сварка производится на месте. Установка осуществляется вместе с основой. В этом случае не только деревянные стропила заменяются металлом, но и опоры коньков, прогоны и мауэрлат (брус, к которому крепится несущая конструкция крыши). Вместо мауэрлата кладут мощный швеллер, а стропила к нему приваривают с помощью уголков.

Стропила из дерева и металла Очень часто при возведении стропильной системы используют оба материала (дерево и металл). Но необходимо обрабатывать деревянные элементы специальными составами (антисептические и влагостойкие) и укладывать между деревом и металлом рубероид. Все это не позволит при образовании конденсата на металле (большое колебание температур) вызвать гниение древесины, которая соприкасается с металлическими конструкциями.

Стропила только из металла Вариант «без древесины» позволяет не тратить силы, время и деньги на обработку материала от гниения. Здесь возможно применение стропил длиной 7-30 метров (по необходимости). Срок эксплуатации такой крыши превышает описанный выше вариант. Металлические стропила, называемые фермами, можно изготовить самостоятельно при помощи сварки или приобрести готовые.

Укладка утепляющего материала отличается от его монтажа в жилых зданиях. Необходимо учитывать, что при соприкосновении утеплителя с металлом (если вставлять утеплитель между стропилами) первый намокнет от конденсата. Поэтому утепляющий слой укладывают над или под стропилами и оставляют вентиляционный зазор. Если утепляющий материал устанавливается под стропильной системой, то внутренняя обшивка, гидроизоляция, вентиляционный зазор и кровельное покрытие должны находиться над утеплителем. В этом случае полностью отсутствуют мостики холода, поэтому потери тепла через крышу будут сведены к минимуму.

Целью возведения кровли любого типа является достижение максимальной защиты всего строения от неблагоприятных факторов воздействия окружающей среды. Достичь такого эффекта при проведении строительных работ можно, применяя стропильные фермы (деревянные, металлические).

Информация об особенностях использования этих строительных материалов при возведении крыши вашего дома поможет убедиться в правильности выбора такого варианта.

Стропильная ферма – устойчивость и надежность

При выполнении отделки крыши используют различные виды и типы строительных материалов:деревянная, направляемая кровля, черепица, металлочерепица и т.д. Однако перед проведением отделочных работ необходимо возвести прочную несущую строительную конструкцию. Основная задача такой основы – обеспечить надежность и устойчивость возводимых крыш.

Качественная конструкция, состоящая из стропильных и подстропильных ферм, сможет выдержать значительные нагрузки веса кровельного «пирога», воздействие ветра или массу выпавших атмосферных осадков.

Основное требование к выбору материалов и типу конструкции стропильных ферм – устойчивость, прочность и надежность.

Основные конструктивные особенности стропильных ферм

Под определением стропильной фермы специалисты понимают совокупность различных конструкционных элементов (стоек, раскосов, обрешеток и пр). Такая жесткая конструкция в сборке обеспечивает остов (скелет) крыши.

Наиболее распространенным вариантом сооружения такого основания являются деревянные стропильные фермы. Для производства таких конструкций используется лес-кругляк, доски или брус. Соединяются отдельные деревянные элементы, как правило, методов врубки или при помощи различных анкеров (болты, гвозди, зубчато-кольцевые шпонки).

Иногда, в качестве основных элементов применяются балки. Железобетонные стропильные балки относятся к подстропильным конструкциям, перекрывающие 12; 18-метровые шаги колонн. При этом такие элементы образуют промежуточные опоры.

Основная классификация стропильных ферм

При выборе конструкции и материала доя возведения скелета крыши важно учитывать материал возведенных стен. Несущие конструкции могут опираться на металлические и железобетонные колонны, подстропильные фермы или кирпичные стены.

Основные признаки стропильных ферм позволяют классифицировать конструкции следующим образом:

• очертанию поясов;
• конструктивному оформлению;
• статической схеме;
• типу решетки.

Очертание поясов является наиболее существенным критерием определения типа ферм. Очертание пояса зависит от конструкции кровли, размера перекрываемого пролета, нагрузки. Уклон верхнего пояса, как правило, определяет материал кровли.

В современном промышленном строительстве при возведении плоской кровли применяют фермы с параллельными поясами. Кровля из стальных или асбестоцементных листов подразумевает возведение трапециевидной несущей конструкции. В гражданском строительстве используются треугольные виды остова.

При любых очертаниях поясов используются различные системы решетки. Например, наиболее рациональным вариантом при выборе трапециевидного и параллельного пояса является треугольная решетка с усилением в виде дополнительных стоек.

Кроме этого варианта широко используются решетки со шпренгелями или балочная разрезная схема.

В зависимости от вида конструктивного оформления различают фермы:

• легкие (одно- стенные) - наличие в узлах одной фасонки;
• тяжелые (двух- стенные) - наличие двух фасонных листов.

Для строительства большепролетных зданий (ангары, сборочные цехи и т.д.) используют тяжелые фермы. В таких промышленных строениях остов выполняет роль ригелей рамных систем.

По материалу изготовления различают:

• металлические стропильные фермы;
• деревянные;
• комбинированные (смешанные).

Какую форму стропильных ферм выбрать?

Для определения наиболее оптимального варианта формы стропильной фермы учитывайте основные определяющие моменты:

• основной материал покрытия кровли;
• угол уклона кровли;
• наличие потолочных перекрытий.
• особенности типа соединения элементов ферм.

Например. При устройстве плоской кровли, с наружным покрытием битумными рулонными материалами оптимальный вариант фермы – трапеция или прямоугольник.
Если кровля имеет угол наклона больше 12 градусов, а также для тяжелых покрытий специалисты рекомендуют подбирать треугольные фермы.

При расчете высоты стропильной фермы используется формула, соответствующая выбранной форме.

• форма « треугольник» – 1/5*L;
• форма «прямоугольник» – 1/6*L, где L - длина пролета.

В строительстве частных домов наиболее распространена треугольная стропильная ферма. Для создания одно и двускатных крыш (различный угол наклона) используют различные комбинации с наклонными стропилами, выбирая металлические стропильные фермы или деревянные.
Необходимая устойчивость ферм достигается путем установки дополнительных связок для нижнего и верхнего пояса. Такие связки, как правило, изготавливают из досок.

Для возведения двускатной крыши загородного коттеджа, рассмотрите вариант фермы с висячими стропилами.

Готовая стропильная конструкция – какой материал лучше выбрать?

Основным проблемным вопросом при выборе стропильной конструкции является определение стройматериала, который обеспечит необходимую жесткость, прочность и надежность.
Немаловажным фактором является и стоимость такого материала.

Фермы из деревянного массива – основные преимущества и правила выбора

Деревянная ферма для крыши- наиболее распространенный вариант, удовлетворяющий большинство требований.

Фермы из деревянного массива используют при строительстве:

• мансардных крыш домов;
• спортивных, сельскохозяйственных, коммерческих, промышленных сооружений;
• реконструкции плоских крыш зданий различного назначения.

Деревянные стропильные фермы по сравнению с другими видами конструкций имеют ряд преимуществ:

• простота и автоматизация производства;
• оптимальная скорость выполнения проектировочных работ;
• простота проведения монтажа (готовые элементы конструкции);
• возможность реализации различных дизайнерских идей (конфигурации, формы);
• относительная легкость веса (при сравнении с металлоконструкциями);
• возможность использования при больших пролетах (максимальная длина 18 метров);
• простота и возможность утепления;
• высокие технологические характеристики и эксплуатационные показатели;
• I группа пожарной безопасности (соответствующая обработка в заводских условиях);
• экологичность материала.

При выборе готовых деревянных конструкций важно обратить внимание на обработку стройматериала в заводских условиях антипирирующими и антисептирующими средствами.

Качественная обработка древесины позволит исключить возможность появления древоразрушающих грибов, гнили и заражение древоточцами.

Особенности несущей конструкции металлических стропильных ферм

Для повышения жесткости кровли, как правило, используют стропильную систему, изготовленную из металла.
Кроме этого, такой вариант системы широко используется при создании стропильной фермы, длина которой превышает 10 метров. В этом случае на стальные заменяют не только сами стропила, а и опоры коньков и брус мауэрлата. Вместо деревянного соединительного элемента производят укладку с помощью швеллера, а крепление стропильных ног производят с использованием приваренных уголков.
Стальные стропильные фермы обладают целым рядом преимуществ:

• высокая степень прочности;
• устойчивость к гниению и саморазрушению;
• длительность срока службы;
• возможность применения при перекрытии помещения большой высоты и площади.

Однако кроме преимуществ такие металлические конструкции обладают и рядом недостатков:

• большой вес конструкции – особые требования к использованию спецтехники при подъеме на нужную высоту;
• низкий уровень сопротивляемости материала высоким температурам;
• высокая стоимость материала изготовления.

Металлические стропильные фермы изготавливают используя классические профили, спаренные уголки и другие элементы.

Основные виды стропильных ног (стропил)

Независимо от вида стропильной конструкции и основного материала изготовления основным элементом являются стропильные ноги (стропила). В существующей классификации проведено разделение на две группы стропил:

• наклонные;
• висячие.

При строительстве мансард, как правило, используются висячие стропила.
Особенностью установки висячих стропил является закрепление на две крайние опоры, например, на стены здания. В этом случае промежуточные опоры не используются. Особенностью эксплуатации таких стропильных ног является работа на изгиб и сжатие. Данная конструкция обладает значительным горизонтальным распирающим усилием, передающиеся стенам. Для уменьшения усилия используется затяжка. С этой целью применяются железобетонные металлические балки.
В зданиях со столбчатыми промежуточными опорами или средней несущей стеной используют наклонные стропила. Такой вариант предполагает опору концов конструкции на наружные стены дома. Средняя часть стропильной конструкции опирается на опоры или внутреннюю стену. Такие стропила работают только на изгиб (принцип работы балки).

Основное значение использования мауэрлата

Технология установки стропил предполагает опору не стены, а на дополнительно установленный опорный брус (мауэрлат). В деревянных постройках такой опорой является верхний конец сруба (брус, бревно).

Для блочных или кирпичных стен устанавливается такой брус при расположении заподлицо с внутренней поверхностью. При таком варианте с наружной стороны мауэрлат ограждается выступом из основного строительного материала.

Установка стропильных систем – расчет нагрузок

При установке стропильных систем важно не только правильно выбрать форму конструкции и материал изготовления. Одним из основных критериев надежности конструкции является грамотный расчет нагрузок.
Все возможные нагрузки на крышу дома подразделяются на три группы:

• временные (возможный вес снега, людей, ветра и т.д.);
• постоянные (вес кровельного пирога);

Стропильная система (фермы и балки) представляет собой несущую конструкцию, состоящую из многих элементов. Независимо от выбора формы и конструкции – это технологически сложный процесс, основным этапов которого является проектирование.
Именно на этом этапе производится расчет, который ляжет в основу всей безопасности конструкции на весь эксплуатационный период. Данный расчет представляет собой сложные вычисления, в основу которых заложены специфические профессиональные знания.
Провести качественные расчетные мероприятия могут только профессионалы – инженеры, архитекторы, проектировщики и специалисты-монтажники. Проводить такие работы самостоятельно, означает увеличить риск нарушения требований безопасности несущей конструкции. Кроме этого, возможны нарушения архитектурных форм крыши, а также значительное увеличение расходов на проведение ремонтных работ.

И доски. Для соединения деталей стропил из бруса и бревен используют врубку, а для стропил из досок задействуют болты. Помимо этого, пользуются гвоздями и зубчато-кольцевыми шпонками.

В данное время часто применяются стропильные фермы с растянутыми стойками, изготовленные из круглого железа. Как правило, они особенно востребованы в случае крупных (от 16-ти метров) пролетов. В подобных случаях величина пролета серьезно затрудняет присоединение деревянных растянутых стоек. В случае же использования модулей со стойками из железа ситуация решается намного легче.

Существенным недостатком деревянных ферм является большая потребность в рабочей силе при их сборке на стройплощадке, даже если все детали приготовлены заблаговременно. Намного легче проходит монтаж ферм из дерева и металла, производимых в заводских условиях. Ниже будут рассмотрены особенности и монтаж стропильных ферм.

Структура стропильной фермы

Выбор схемы и очертаний фермы зависит от целого ряда факторов. Прежде всего это кровля: материал изготовления, уклон, способ сопряжений её элементов и присутствие подвесного потолка (или его отсутствие).

В середине пролёта высота ферм должна быть:

• полигональных и прямоугольных - от 1/6 h;
• треугольных - от 1/5 h;
• сегментных - 1/7 h.

h - длина пролета.

Использование треугольной стропильной фермы в сочетании с наклонными стропилами позволяют создавать одно- и двускатные крыши с разными уклонами.

Расчет стропильных ферм.

Что бы увеличить степень устойчивости конструкции ферм , в особенности их верхнего пояса, обязательно создаются связи. Прогоны, даже скрепленные с нижним и верхним поясами ферм, способны обеспечить хорошую устойчивость фермам только в том случае, если размеры их пролётов не превышают 20 м. Концы прогонов должны быть заанкерены в стенах.

В том случае, если размеры помещения значительны и подвесной потолок отсутствует, все фермы должны быть скреплены между собой попарно вертикальными связями. Такие связи создаются в виде раскосных ферм с 1 м пролётом, из досок. Располагаются связи в плоскости средних стоек.

Если прогоны и обрешетка в некоторой части пролёта отсутствует, то в плоскости верхнего пояса устанавливаются специализированные связи (в том случае, если длина такой части больше 5 м). К примеру, такой вариант возможен при наличии фонаря. То же самое касается и случая, когда прогоны опираются на надстройку, а не прямо на ферму.

Такими вертикальными связями оптимально также скреплять между собой фермы ставя их через 1 пролёт. Они состоят из деревянных элементов (выточенных продольно), которые располагаются в узлах фермы, и из стальных тяжей или дощатых раскосов.

Конструктивные решения простых треугольных ферм. Конструкция стропильных ферм.

• Стропильные ноги

• Ригель (повышенная затяжка) из пластины

• Коньковый узел (соединение стропильных ног в районе конька)

  Стропильные ноги скрепляются скобами или накладками с гвоздями, в половину дерева.

• Соединение повышенной затяжки (ригеля) и стропильной ноги

  Затяжка ставится на высоте, в половину меньшей высоты фермы. Скрепляется со стропильными ногами болтами или гвоздями. Использование такой технологии возможно лишь при высокой устойчивости стен, связанных чердачными балками, т.к. из-за изгиба ног в месте сопряжения их с ригелем, в стропилах может возникнуть распор, который. впоследствии, передастся на стены.

• Опорный узел (соединение стропильной ноги и мауэрлата)

  Концы стропильных ног следует опереть прямо на стены.

• Стропильные ноги

• Ригель (повышенная затяжка) из парных досок

• Коньковый узел (соединение стропильных ног в районе конька)

  Стропильные ноги скрепляются скобами или накладками с гвоздями, в половину дерева.

• Опорный узел

• Стропильные ноги

• Горизонтальная затяжка

• Коньковый узел (соединение стропильных ног в районе конька)

  Стропильные ноги скрепляются скобами или накладками с гвоздями, в половину дерева.

• Соединение повышенной затяжки (ригеля) и стропильной ноги

  Затяжка ставится на высоте, в половину меньшей высоты фермы. Скрепляется со стропильными ногами болтами или гвоздями. Использование такой технологии возможно лишь при высокой устойчивости стен, связанных чердачными балками, т.к. из-за изгиба ног в месте сопряжения их с ригелем, в стропилах может возникнуть распор, который, впоследствии, передастся на стены.

• Опорный узел

  Под концы стропильных ног подводятся «шпалы», для того, чтобы распор мог передаваться сразу на потолочные балки. Кроме того, между шпалой и ногой монтируются специальные подкосы, а так же – колодка. Для уменьшения прогиба потолочных балок, возникающего под воздействием дополнительной нагрузки, оказываемой через подкос, колодка укладывают как можно ближе к опорам балок.

• Стропильные ноги

• Ригель (повышенная затяжка)

• Потолочный брус

• «Шпала»

• Колодка

• Подкос

• Коньковый узел

• Опорный узел

  Стропильная нога опирается на горизонтальную затяжку методом лобовой (ортогональной) врубки. Что бы обезопасить ферму от разрушений при деформации, узел укрепляется специальным стяжным болтом. Чтобы затяжка не могла повредиться, а так же во избежание изгибающих моментов, оси основных элементов должны пересекаться точно над серединой подкладки.

• Срединный стык

  Устраивается по необходимости. Перекрывается двумя накладками на болтах. Если в постройке запланирован подвесной потолок, то нагрузка от него распределится через прогон по коньковому узлу фермы.

• Стропильные ноги

• Горизонтальная затяжка

• Стойка (бабка)

Для того что бы уменьшить изгиб и облегчить пояс в случаях когда в пролёты имеют длину 6-9 м, в ферме с затяжкой устанавливают дополнительный ригель. В подобных конструкциях он выполняет сжимающую функцию, то есть – ноги стропил - сжимаются, а затяжка, наоборот - растягивается. Самое большое усилие возникает, как правило, именно в ригеле, в случае же когда нагрузка односторонняя, ригель может существенно уменьшить прогиб стропильной ноги, тем самым перекладывая часть нагрузки на другую стропильную ногу (она изгибается вверх и тем самым начинает принимать участие в сопротивлении прогибу стропильной ноги).

Такие фермы изготавливаются чаще всего из брусьев и брёвен на врубках или из досок с применением гвоздей. В фермах же из досок и гвоздей верхний пояс легко может быть изготовлен из одной доски, а ригель и затяжки - из двух. В опорном узле доска верхнего пояса окружена с обеих сторон досками. В коньковом же узле (изобр. 5)доски сопрягаются непосредственно вплотную, и стык, образованный между ними, перекрывается при помощи накладок. В стыке нижнего пояса используют прокладки и накладки, крепящиеся при помощи гвоздей. Ригель следует установить таким образом, что он обнимал верхний пояс с обеих сторон при помощи гвоздей.

В подобных фермах (5) усилия передаются только с помощью гвоздей, количество и размеры которых определяются путём проведения расчётов усилий в ферме. Расположение же гвоздей определено рядом правил, неправильное соблюдение которых может привести к расколу доски. Для сопряжения структурных частей ферм лучше всего использовать гвозди диаметром 3-6 мм и длиной 8-20 см. Гвозди следует забивать прямо в древесину без предварительного просверливания гнёзд. Каждый гвоздь может принимать на себя нагрузку 20-110 кг. (всё зависит от диаметра и длины гвоздя. Схема расстановки гвоздей может быть разная (прямая или шахматная). Промежуток между гвоздями зависит от толщины доски. Для толстых досок - около 15d (с учётом того, что отношение между толщиной доски и диаметром гвоздя d будет более 10), для тонких досок - не менее 25d (с учётом того, что отношение толщины доски и диаметра гвоздя d, будет равно 4). При расстановке гвоздей косыми рядами или в шахматном порядке, промежуток между осями гвоздей должен быть не менее 4d.

Если гвоздями скрепляются сразу несколько досок, то в каждом образованном узле должен быть,в первую очередь, вмонтирован специальный болт, после чего только можно приступить к стяжке гвоздями.

• Коньковый узел

  Стропильные ноги скрепляются скобами или накладками с гвоздями, в половину дерева. По середине, между стропильными ногами, врезается бабка.

• Соединение подкоса со стропильной ногой

  При применении бревен или бруса места примыкания подкосов к верхнему поясу выполняются методом лобовой врубки.

• Опорный узел

  Стропильная нога опирается на горизонтальную затяжку методом лобовой (ортогональной) врубки. Что бы обезопасить ферму от разрушений при деформации, узел укрепляется специальным стяжным болтом. Чтобы затяжка не могла повредиться, а так же во избежание изгибающих моментов, оси основных элементов должны пересекаться точно над серединой подкладки.

• Срединный стык

  Ставится для разгрузки верхнего пояса фермы. Затяжка, как правило, подвешивается к узлу таким образом, что отпадает необходимость закреплять его в горизонтальном направлении. При этом, имея симметричное распределение нагрузки по парному скату, подкосы сжимаются, а нижний пояс и стойка растягиваются. Что касается верхнего пояса, то он будет только сжиматься и изгибаться при загруженных панелях. Если нагрузка односторонняя и узел не закреплён в горизонтальном направлении, то нагруженная стропильная нога будет изгибаться вниз, в то время как не нагруженная – вверх. Такую конструкцию рекомендуется использовать лишь в тех случаях, когда прослеживается значительное преобладание постоянной нагрузки от собственного веса фермы, подвесного потолка, кровли и т. д. над временным (снег, ветер). Лучшим вариантом будет закрепление этого узла за нижний пояс. При этом - изгиб не будет образовываться, если нагрузка будет лишь односторонней. Стойка закрепляется путём пропуска её между дощатых прокладок в месте стыка.

• Стропильные ноги

• Горизонтальная затяжка

• Стойка (бабка)

• Подкос

• Коньковый узел (соединение стропильных ног в районе конька)

  Стропильные ноги скрепляются скобами или накладками с гвоздями, в половину дерева.

Самое распространенное значение слова "ферма" - сельскохозяйственное предприятие, предназначенное для животноводства. Но сейчас речь не о месте ведения подсобного хозяйства. Здесь собрана вся информация о вероятно древнейшей строительной конструкции, которая до сих пор актуальна в современной жизни.Она имеет широкое применение в строительстве, особенно в конструировании мостов и

Ферма - это система, состоящая из стержней, которая остается геометрически неизменной при смене ее жестких узлов шарнирными. К ней также относятся и шпренгельные балки, которые представлены комбинацией из двух- или трехпролетной неразрезанной балки и подпружной тяги.

Где используется?

Как уже упоминалось, ферма в строительстве является незаменимым элементом. С ее помощью строители облегчают конструкцию сооружения и уменьшают расход необходимых материалов. Без использования фермы не обходится строительство мостов, стадионов, ангаров, а также декоративных сооружений, таких как павильоны, сцены, подиумы и т.д.

При проектировке корпуса корабля, самолета, тепловоза расчет прочности происходит таким же способом, как и расчет нагрузки на ферму.

Классификация

Ферма - это конструкция, состоящая из стержней, которые связаны между собой в узлах и образуют статически неизменную систему. Классификация ферм может быть проведена по множеству свойств.

По грузоподъемности конструкции

• Легкие . В них используется одностенчатое сечение. Легкие фермы чаще всего используются в промышленном строительстве.
• Тяжелые . Тяжелые фермы применяются в конструкции башенных кранов, спортивных стадионов и т.д. В них используются стержни более сложного сечения, нежели в легких. Как правило, они состоят из двух-трех частей из-за большой расчетной длины и возлагаемой на них нагрузки. Чаще всего используют двухстенчатое сечение с двухплоскостным узловым сопряжением.

По общим признакам

• По назначению. По назначению фермы бывают башенные, мостовые, крановые, фермы покрытия, опорные конструкции и т.д.
• По типу материала. Дерево, сталь, алюминий, железобетон и т.д. - из всего этого может быть изготовлена строительная ферма. Это существенное достоинство данной системы. Также можно комбинировать несколько видов материала.
• По особенностям конструкции. Существуют разнообразные типы сечения, типы решетки, виды опорных конструкций, а также типы поясов строительной конструкции фермы.

По пространственному признаку

• Плоские . Фермы берут на себя вертикальную нагрузку, т.к. х стержни располагаются в одной плоскости.
• Пространственные . Распределяют нагрузку по всей своей площади. Пространственная ферма образована из множества плоских ферм, объединённых между собой особыми способами.

По типу

• Балка Виренделя.
• Ферма Уоррена.
• Ферма Пратта.
• Ферма Больмана.
• Ферма Финка.
• Треугольная ферма.
• Кингпост.
• Ферма с перекрестными подкосами.
• Решетчатая городская конструкция.
• Ферма под верхний свет.

Особенности конструкции

Классификация фермы по особенности конструкции достаточно обширна. Далее каждая из особенностей будет рассмотрена более детально.

Типы сечения

Поперечное сечение в строительной ферме выполнено из прокатных профилей. Оно может быть в виде:

• Уголка (одиночного или двойного).
• Трубы (круглой или квадратной).
• Швелера.
• Тавра или двутавра.

Типы пояса

Очертания пояса могут быть представлены в виде:

• Трапеции . Его достоинство заключается в том, что такой вид пояса ужесточает рамный узел, соответственно, вместе с ним увеличивается и жесткость здания.
• Треугольника . Такой вид пояса используют для балочных и консольных систем. Он имеет массу недостатков, таких как нерациональный расход металла при распределении нагрузки, сложность опорного узла и т.д.
• Параболы . Данный пояс является самым трудоемким. Поэтому сегментные фермы используются очень редко.
• Многоугольника . Полигональные фермы применяются чаще, чем сегментные. Т.к. в них перелом в узлах конструкции не так ощутим.
• Параллельных поясов. Чаще всего используются для покрытия промышленных зданий. Они имеют идентичную схему узлов, равные по размеру элементы решетки, также они обладают повторяемостью элементов и деталей.

Типы решетки

Существуют шесть типовых вариантов решетки:

• Треугольная.
• Ромбическая.
• Шпренгельная.
• Крестовая.
• Раскосая.
• Полураскосая.

Типы опоры

Существуют 5 видов опорных конструкций. Для того чтобы выбрать опорный узел, нужно знать схему расчёта. От нее зависит, будет ли опорный узел шарнирным или жестким. Виды опор:

• Балочная или консольная.
• Арочная.
• Вантовая.
• Рамная.
• Комбинированная.

Принцип действия

Уникальность этой конструкции заключается в ее «неизменности» под воздействием внешних факторов. Нагрузка на эту систему бывает достаточно большая. Ферма представляет собой множество объединённых в одну конструкцию треугольников. Нагрузка в них сосредоточена в месте соединения узлов, т.к. стержни лучше проявляют свои свойства в процессе сжатия-растяжения, а не на излом. В современном строительстве чаще всего используют жесткое, а не стержней. Из этого следует, что при отделении одного из них от цельной конструкции они останутся в неизменном по отношению друг к другу положении.

Принцип расчета ферм вырезанием углов

Этот способ расчета ферм является самым простым. Данный способ преподают во многих технических учебных заведениях.

Ферма - это конструкция, нагрузка на которую сосредоточена в ее узлах. Следовательно, нужно рассчитать все внешние факторы, которые будут являться нагрузкой на узлы. Затем - вычислить реакцию опоры и найти узел, в котором присутствуют 2 стержня с приложенной на них силой. Условно необходимо отделить всю остальную часть фермы и получить узел, в котором будет несколько известных значений и 2 неизвестных. Затем нужно составить равенство по двум осям и рассчитать неизвестные значения. Таким же образом выделяют следующий узел, и так до тех пор, пока ферма не будет рассчитана.

Основные типы ферм

• Балка Виренделя - это система, где все ее части образуют прямоугольные отверстия и тем самым соединяются в жесткую раму. Она по своей конструкции не подходит под строгий термин «фермы», т.к. в этой балке отсутствует пара сил. Ее разработал бельгийский инженер Артур Вирендель. Но т.к. эта конструкция достаточно массивна, ее редко можно встретить в современной архитектуре.

• Ферма Уоррена. Это упрощенная версия конструкции Пратта-Хова. Она работает по принципу сжатия-растяжения. Чаще всего выполнена из стального проката.
• Ферма Пратта. Патент на данное сооружение принадлежит отцу и сыну из Бостона. Калеб Пратт и Томас Уилсон были двумя инженерами. Они использовали сжатые части по вертикали, а растянутые - по горизонтали. Поэтому нагрузка одинаково хорошо распределяется как сверху, так и снизу.
• Ферма Больмана имеет достаточно сложную и неудобную конструкцию. Свою популярность в США данное сооружение получило из-за политических достоинств ее создателя. Изобретатель красноречиво говорил про ферму, пусть даже и не все соответствовало действительности. Больман сумел продвинуть свое изобретение с помощью американского правительства, которое порой принуждало градостроителей использовать данную конструкцию при проектировке мостов. Среди обладателей патентов строительных ферм есть немало наших соотечественников, но еще ни одна "русская" ферма не продвигалась в массы столь оригинальным способом.
• Ферма Финка является упрощенной версией фермы Больмана. Он просто укоротил все ее элементы и тем самым сделал ее более эффективной. Также она имеет схожесть с конструкцией фермы Пратта. Она отличается от нее лишь отсутствием нижней балки.
• Треугольная ферма. Также ее называют «бельгийской». Это современная конструкция, которая представлена в со шпренгелями.
• Кингпост - самый простой вариант фермы. Он представляет собой пару опор, опирающихся на вертикальную балку.
• Решётчатая городская структура была создана для замены огромных деревянных мостов. Она достаточно проста по своей конструкции. Для нее применяют обычные деревянные доски, присоединённые друг к другу под углом, которые, в свою очередь, образуют решетку.