Ферма из уголка: описание, конструкция, монтаж, функции, фото

Основным преимуществом стальных каркасов крыш, в сравнении с брусчатыми, является прочность и долговечность. Металл, конечно же, способен выдерживать гораздо большие нагрузки, чем дерево. Основным недостатком таких ферм является прежде всего их высокая стоимость и некоторая сложность в монтаже.

В частном домостроении конструкции такого типа используются крайне редко. В основном они монтируются при возведении разного рода производственных, складских и хозяйственных зданий большой площади. В личных хозяйствах такие фермы из уголка сваривают обычно только при сборке каких-нибудь малых металлических архитектурных сооружений, к примеру, беседок или навесов.

Вам будет интересно:Как и чем шпаклевать ОСБ-плиты: советы и отзывы

Что собой представляют

Основными элементами конструкции металлической фермы являются:

• верхний пояс;

• нижний пояс;

• расположенная между ними решетка.

Скрепляться элементы таких стропильных систем могут путем сварки, болтами или заклепками. Различают узлы ферм из уголков и трубы с непосредственным примыканием и на фасонках.

Верхний и нижний пояса таких металлических опорных конструкций могут собираться, к примеру, из профилированной трубы. При монтаже каркаса кровель больших производственных зданий с этой целью в некоторых случаях используются также и более прочные швеллера.

Вам будет интересно:Усиление плит перекрытия: расчеты и технологии. Железобетонные плиты перекрытия

Уголки для возведения опорных конструкций кровель также применяются достаточно часто. Иногда фермы собирают из одиночных металлоизделий этого типа. Но в большинстве случаев пояса монтируют из соединенных тавром уголков. Это позволяет собирать гораздо более прочные конструкции.

Для сварки верхнего пояса таких систем полагается использовать уголки с разной шириной полок. Для нижней же стяжки фермы из парных уголков берут равносторонний в передней плоскости материал. Такая технология позволяет собирать наиболее прочные и долговечные конструкции. В верхнем поясе в данном случае уголки соединяются по меньшей стороне.

Узлы ферм из парных уголков проектируют на фасонках. Стержни решетки к последним прикрепляют фланговыми швами. Сами фасонки заводят за уголки. В этом случае узел получается наиболее надежным.

Элементами решетки ферм из уголка являются:

• стойки, располагающиеся перпендикулярно оси;

• Вам будет интересно:Фасад из профлиста: технология монтажа, преимущества

  подкосы, монтируемые под углом;

• шпренгели или вспомогательные подкосы.

Собирается эта часть конструкции металлической стропильной системы как при возведении больших зданий, так и малых архитектурных форм, в большинстве случаев из одиночного уголка. Иногда для этой цели используется и профилированная труба небольшого сечения.

Дополнительными элементами ферм из уголка являются обычно несущие Z-профили, на которые в последующем крепится собственно кровельный материал. Иногда такие элементы при сборке опорной конструкции кровли не монтируются.

При возведении малых архитектурных форм могут, помимо всего прочего, использоваться простейшие фермы без поясов, представляющие собой конструкции, формирующие одну плоскость. При изготовлении таких систем сначала сваривается треугольная рама. Далее она укрепляется ребрами жесткости и подкосами.

Наиболее распространенные виды ферм по конструкции

Чаще всего в качестве каркаса кровли зданий и малых архитектурных форм используются металлические стропильные системы:

• треугольные;

• арочные.

При строительстве зданий, беседок и навесов в большинстве случаев при этом монтируется первый тип ферм из уголка и трубы. Такие конструкции могут свариваться как для односкатных, так и двухскатных крыш.

Арочные фермы более сложны в монтаже и обходятся дороже. Для их сборки в частном хозяйстве, помимо всего прочего, придется приобрести такое оборудование, как трубогиб. Основным преимуществом таких ферм, в сравнении с треугольными, является эстетическая привлекательность. В частных хозяйствах такие конструкции монтируются чаще всего при сборке навесов и козырьков привлекательной архитектуры и оформления, кованых и резных с покрытием из поликарбоната, гибкой черепицы, дранки.

Какие еще типы могут монтироваться

При возведении малых архитектурных форм и небольших построек собирают обычно именно арочные или треугольные фермы из одиночного уголка. При возведении зданий большой площади могут монтироваться также конструкции этого типа:

• с параллельным поясом (прямоугольные) — самый экономичный вариант, монтируемый из идентичных элементов;

• полигональные - аналог ломаной двухскатной крыши;

• трапециевидные;

• Реклама

  сегментные — по форме похожи на арочные, но при этом имеющие более сложную конструкцию.

Односкатные фермы из уголков всегда имеют треугольную форму.

Виды решеток

Часть конструкций ферм, расположенная между верхним и нижним поясом, в свою очередь, может быть:

• Вам будет интересно:Теплый электрический пол в деревянном доме: варианты устройства и монтажа, фото

  треугольной — подкосы соединяются между собой без стоек;

• треугольной с дополнительными стойками — вертикальные элементы монтируются возле каждого подкоса;

• крестовой — в передней плоскости напоминает ряд из прямоугольников с диагоналями-подкосами;

• с восходящими или нисходящим раскосами;

• штренгельной сложной формы;

• перекрестной, в передней плоскости представляющей собой ряд ромбов, собираемой без использования стоек;

• ромбической, похожей на перекрестную, но монтируемой со стойками;

• полураскосной (лежащая на боку «елочка»).

Как составить проект

Перед началом самостоятельной сборки фермы из спаренных уголков, одиночных или трубы следует определиться:

• с конфигурацией крыши;

• углом наклона скатов.

Количество скатов фермы из металла может быть разным. С использованием таких конструкций допускается возводить в том числе и многощипцовые сложные крыши. Однако в частных хозяйствах чаще всего при постройке малых архитектурных форм монтируют все же одно- или двухскатные фермы. Такие конструкции просты в сборке и при этом отличаются надежностью.

Угол наклона скатов кровли с металлической фермой определяют в зависимости от ветровой и снеговой нагрузки и некоторых других факторов. Самостоятельно рассчитать этот параметр для стальных стропильных систем по всем правилам, в отличие от деревянных, без специальных знаний сложно. Поэтому в большинстве случаев владельцы загородных участков просто находят типовую формулу фермы той или иной конструкции. Далее в нее подставляются нужные показатели.

Примеры формул

Чтобы выполнить расчет фермы из парных уголков или одинарных, необходимо в первую очередь определить высоту и длину конструкции. Последний показатель при этом будет соответствовать тому расстоянию, которое конструкция закроет в процессе эксплуатации (ширина здания плюс свесы).

Оптимальная высота фермы может определяться по таким формулам:

• для полигональных, параллельных и трапециевидных — H = 1/8 * L;

• для треугольных — 1/4 * L или 1/5 * L.

Здесь H — высота фермы, L — ее длина. Подкосы в решетке металлических каркасов кровель могут устанавливаться под углом от 35° до 50°. При этом оптимальным считается значение в 45°. При использовании смонтированных таким образом подкосов опорная конструкция получается наиболее прочной.

Расчет фермы из уголков арочной

В таких конструкциях необходимую длину металлоизделий для нижнего пояса определяют с использованием такой формулы:

• mh=пи×R×a×180, где mh — длина уголка, пи=3.14, R-радиус окружности, а-угол между радиусами окружности, проведенными к крайним точкам нижнего пояса.

Если длина пролета в малой архитектурной форме составляет менее 6 метров, вместо сложной фермы допускается использовать просто одинарную или двойную балку, согнутую под выбранным радиусом. В этом случае для сборки опорной конструкции кровли обычно применяется не уголок, а профильная труба.

По окончании расчетов при составлении проекта кровли полагается делать чертеж с указанием размеров всех элементов, углов их наклона и пр. По такой схеме в дальнейшем и производится сборка фермы из парных уголков или более простых конструкций.

Правила монтажа

При сборке металлических ферм кровель своими руками рекомендуется руководствоваться следующими правилами:

Для того чтобы исключить возможность прогиба поясов, кровлю на металлической ферме монтируют так, чтобы ее вес приходился на узлы фермы из уголков.

Порядок сборки

Первым делом при самостоятельном монтаже металлических стропильных систем, конечно же, производят раскрой уголка и других металлических изделий, согласно чертежу. Далее:

• собирают конструкцию фермы на земле;

• тщательно проверяют ее геометрию с использованием угольника и уровня;

• сваривают собранный каркас с применением накладных пластин и уголков там, где это необходимо.

Порядок сборки фермы на земле обычно выглядит следующим образом:

• укладывают продольные трубы или уголки (при парной фермы сначала сваривают тавры);

• приваривают стойки;

• приваривают раскосы и перемычки.

На заключительном этапе сборки фермы проверяют в том числе и качество выполненных сварных швов. Конструкция, конечно же, должна получиться максимально надежной.

После того, как первая ферма будет готова, приступают к сборке следующей. Таким образом сваривают все опорные элементы стропильной системы сооружения.

Сборка каркаса

Вам будет интересно:Теплый пол под наливной пол: виды и способы монтажа, советы и рекомендации мастеров

Подготовленные таким образом фермы на следующем этапе поднимают на стойки или коробку здания. Предварительно монтируют из уголка или трубы верхнюю обвязку сооружения и опорные балки. Приваривают фермы, а далее соединяют их друг с другом коньковым элементом и промежуточными перемычками. Последние монтируют обычно на расстоянии не менее 1.5 м друг от друга.

На заключительном этапе все конструкции фермы из металлического уголка или трубы шлифуют, покрывают грунтовкой и окрашивают. После этого приступают собственно к обшивке крыши.

Требования в зависимости от угла наклона

Все используемые для возведения крыш металлические фермы условно делятся на три категории:

• с углом наклона скатов от 6 до 15°;

• от 15 до 22°;

• от 22 до 33°.

Считается, что крыши первого типа целесообразно монтировать с использованием трапециевидных ферм высотой от 1/7 до 1/9 длины пролета. Если в сооружении в последующем не предполагается подшивать потолок, раскосы в таких конструкция устанавливают в виде решетки треугольной формы.

Для сборки крыш с углом наклона ската от 15 до 22° обычно используются фермы высотой в 1/7 от длины пролета. Это позволяет смонтировать наиболее надежную конструкцию. Если необходима большая высота (на 0.16-0.23 частей длины пролета), нижний пояс делается ломаным. При использовании такого метода масса каркаса может быть снижена на 30%.

Устанавливать фермы из стальных уголков с ломаным нижним поясом допускается только на сооружениях с длиной пролета не более 20 м. В противном случае полагается монтировать конструкции Полонсо.

Для ферм с углом наклона ската в 22-30° обычно выбирают высоту в 1/5 длины пролета. В этом случае конструкция получится оптимально легкой и с нее в последующем будет быстро стекать дождь и сходить снег. Монтируют на таких зданиях обычно треугольные фермы из уголков.

Покрывают кровли с таких углом наклона скатов в большинстве случаев шифером или металлическими листами. Для длинных пролетов от 14 м чаще всего используют фермы с нисходящими раскосами. Такие конструкции хорошо переносят значительные снеговые и ветровые нагрузки.

Спаренные фермы

Такие системы на стойки и коробки часто монтируют тогда, когда длина пролета превышает 10-12 м. Цельная ферма данном случае будет весить очень много. А это в свою очередь вызовет трудности с ее транспортировкой и установкой на коробку. Поэтому для широких пролетов систему сначала разделяют на два фрагмента, а затем наверху соединяют затяжками и сваркой.

При проектировании и расчете парных ферм следует, помимо всего прочего, учитывать тот факт, что обе их части должны быть абсолютно идентичными. То есть половины не должны делиться на левую и правую. В противном случае при монтаже ферм на коробке здания может возникнуть путаница.

При сборке таких двойных конструкций наверху желательно использовать, помимо сварки, как можно больше болтовых соединений. В этом случае узлы получатся наиболее прочными.

Что представляют собой фермы Полонсо

Такие конструкции состоят из двух треугольных частей, соединенных стяжкой. Основным преимуществом таких ферм является отсутствие необходимости в использовании длинных раскосов. Благодаря этому, конструкция получается не только прочной, но и легкой.

Монтируются такие фермы, как уже упоминалось, на длинные пролеты. Чаще всего их используют при возведении больших производственных зданий.

Деревометаллические фермы

В целях экономии при строительстве зданий и малых архитектурных форм могут использоваться, помимо всего прочего, комбинированные опорные конструкции. К примеру, нижняя стяжка фермы, стойки и затяжки зачастую выполняются из трубы и уголка, а верхний пояс — из доски либо бруса.

Пиломатериалы для таких конструкций выбирают хорошо просушенные и с минимальным количеством сучков. Влажность бруса или досок должна составлять не более 12%. Перед использованием для сборки комбинированных опорных конструкций пиломатериалы желательно подсушить дополнительно в течение нескольких месяцев. В противном случае из-за усадки древесина в готовом каркасе в последующем может растрескаться (металл сохранит свои размеры).

Для того чтобы такие фермы получались более прочными, их обычно армируют. В большинстве случаев для этой цели используют стальной прут. Также деревометаллические фермы могут укрепляться стеклопластиковой арматурой. Стержни с древесиной соединяют обычно с применением эпоксидного клея. При этом арматуру пропускают внутри верхнего пояса (в клееных конструкциях).

Источник