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.
Источник
Как построить деревянную ферму для кровельной системы
В сфере строительства по словом «ферма» (связка стропил) понимается система стержней, как правило, прямолинейных. Соединяясь между собой в узлах, она образует неизменную геометрическую конструкцию.
Фермы часто используются для создания крепкой структурной кровельной системы для разнообразных типов зданий. Эта статья – инструкция, описывающая поэтапно создание простых основных ферм.
Она подходит для постройки небольшого сарая, складского здания или любой другой структуры, не требующих особых технических требований.
Рассмотрим последовательность построения этой стержневой системы
Определите, подходит ли ваша домашняя заготовка для выбранного вами проекта. Помните, что ферма поддерживает крышу вашего здания.
Ее постройка не должна нарушать строительные нормы, в том числе она должна удовлетворять требованиям местной ветровой и снеговой нагрузки и другим структурным требованиям.
Как минимум, вы должны выбрать вид и дизайн вашей фермы. В основе данной стропильной системы лежит наиболее жесткая и экономичная конструкция – треугольник.
Он образуется из следующих элементов: верхний пояс (две стропильные ноги, стропила), нижний пояс (затяжка) и диагональные распорки в этом замкнутом контуре – раскосы, которые соединяют два узла фермы (каркаса) и обеспечивают конструкции жесткость.
Ферма, состоящая лишь из поясов, выдерживает лишь очень легкую кровлю. Более тяжелым кровельным материалам: профнастил, металлочерепица, нужны основательные опоры.
Поэтому большинство ферм снабжены такими внутренними подпорками как раскосы, подкосы, схватки и стойки.
Качество ферма прямо зависит от качества древесины. Для такого рода постройки желательна высокая плотность хвойных пород.
Отлично подойдут южная желтая сосна или пихта, менее предпочтительна ель, северная сосна и сосна Веймутова (белая восточная сосна).
Также при выборе древесины уделяют внимание:
Размеру пиломатериалов: при хорошо спроектированных и изготовленных креплениях для легких ферм подходит 5 х 10 см (2 х 4 дюйма);
Качеству древесины: для данного проекта более предпочтительны прямослойные, плотные доски с немногочисленными узлами. Старайтесь выбрать без очевидного раскола или с содранной корой, с «обзолом».
Немного фактов: в строительстве используется слово «обзол» — не опиленная боковая поверхность бревен, находящаяся на кромках пиломатериалов. Существуют два вида.
1. Тупой обзол, в случае, когда верхние части кромки доски (со стороны наружной части) не опилены, а нижние — опилены по всей длине с обеих сторон.
2. Острый обзол — когда кромка доски опилена на часть длины и некоторые ее участки не опилены по всей толщине.
Обзол значительно снижает сортность, а, следовательно, и стоимость обрезных пиломатериалов. В России ГОСТ 8486-86 строго регламентирует его наличие на поверхности досок;
Прямолинейности древесины: витые, деформированные или кривые доски не подходят для строительства ферм. Пиломатериалы с небольшой кривизной могут использоваться при строительстве, их устанавливают «макушкой» вверх;
Пиломатериалы должны быть высушены в печи, если этого не сделать, то сырая древесина стянется и/или деформируется после установки и сборки фермы.
Обязательно настройте козлы или любое другое плоское устойчивое место для работы. При возможности, вытяните ферму в натуральную величину на полу, чтобы точно установить правильную длину и различные требуемые для процесса угловые срезы.
Если у вас это не выходит, для маркировки деталей по образцу рекомендуется уложить нижние доски фермы на козлы. Разместите доску нижнего пояса пластью вверх (пласть – это широкая часть доски), положите на нее доски верхнего пояса.
Впоследствии они будут обрезаны по границе, т.к. каждая часть перекрытия будет пересекаться. Отметьте линию обреза в местах перекрытия опорных узлов, отрезая лишнее, при необходимости затяжка (нижний пояс) обрезается первой.
Отметьте коньковый узел, где соединяются верхушки досок верхнего пояса и обрежьте. Если вы знаете угол наклона (ската) кровли, то угол разреза может быть определен винкелем (инструментом для проверки прямых углов, угольник квадратного стропила).
Как правило, уклон ската кровли колеблется от 10 до 60 градусов. Отметьте общий узел стропила, сразу обрезав оба верхних пояса или последовательно, чтобы отметить наиболее точно, от центральной точки перпендикуляра нижнего пояса через две верхних обвязки к тому участку, где они накладываются друг на друга.
Определите, какой пояс, верхний или нижний будет нависать над карнизом вашего здания, и затем выберете соответствующий низ и отрежьте верх доски. Для отвеса карнизной линии используйте тот угол, которой вы установили для верха стропила.
Если вы хотите наклонить досочную панель внутрь (если полагаете, что справитесь одни), используйте более острый угол.
Для установки фермы вы должны определить положения промежуточных диагональных раскосов.
Есть определенные технические рекомендации и даже ресурсы онлайн, на которых вы можете рассчитать опоры и пролет, заявленные в вашем проекте, но эта статья рассматривает простые фермы (связки), где действует общее правило большого пальца: одна скоба от точки одной трети нижнего пояса до середины верхних поясов.
Совет прораба:
1. Разделите длину нижнего пояса на три, затем измерьте получившееся расстояние через пояс фермы, отметьте две точки, где раскосы пересекут пояс.
2. Отметьте центральную точку в каждой верхней обвязке, затем соедините распорки так, чтобы наложить на каждый пояс, таким образом, чтобы углы пересечения были отмечены каждый на своем месте.
Все уникальные детали ваших стропил используйте как образец, чтобы отметить последующие детали для каждой фермы, которую вы планируете построить.
Делайте все возможно, чтобы удостоверится, чтобы верхние концы поясов был размещены сверху, когда связка будет окончательно построена. Позаботитесь о максимальной точности, отмечая и обрезая каждую деталь, т.к. их установка будет затруднена при неправильной длине или углах.
Определите, будут ли достаточно сильно держаться прибитые гвоздями пояса. Вероятно, вы захотите использовать укрепляющие пластины, «строительный пистолет для связок» или наугольники для всех узлов связи элементов конструкции.
Иллюстрации показывают 16 шаблонов пластин оцинкованной стали (из отходов от обрезанного металлолома). Если при строительстве не рассматриваются разнообразное атмосферное воздействие, то могут использоваться 12,7 миллиметровые (1/2 дюйма) пластины фанеры.
Каждую часть первой связки прибивают вместе, поддерживая его в пересечениях дополнительными распорками или столбами. Это делается для того чтобы держать сборку на плоской поверхности во время его укладки на стене.
Используйте зажимы, чтобы держать подогнанные части вместе, закрепляя их и обрабатывая любые смещения в древесине, которую вы используете.
Для металла или листовых пластин, предназначенных для укрепления фанеры, при заколачивании гвоздей, нельзя пробивать доску, которую вы укрепляете.
В ином случае, согните выдающиеся концы этих гвоздей, перед размещением пластин в противоположной стороне связки.
Используя первую связку — шаблон, соберите оставшиеся связки. Удостоверьтесь, что все суставы поддерживаются временными подпорками, если Вы работаете над козлами или столом, который не является достаточно большим, для того чтобы установить полную ферму.
Уложите законченные фермы на «средство компактной укладки», сложенных их друг на друга, таким образом, чтобы они лежали на максимально плоской поверхности. Это позволит вам выровнять их и избежать деформации связок до установки.
Размещение сложенных таким образом связок позволит выявить соответствие связок друг другу. Имейте в виду, что плохо измеренный и прямой материал дает в результате незначительные отличия одной связки от другой.
Установите связки на строящееся здание. Надежно приложите их к основной плоской поверхности в соответствии со строительными нормами и правилами.
Видео: Как самому собрать надежную деревянную ферму
Источник