Ферменная конструкция – виды и конструкция

Выбор стропильной фермы зависит от многих факторов. В основном они включают в себя размер и форму дома, назначение чердака (полезное или некоммерческое), экономические, архитектурные и эстетические соображения. Однако наиболее распространены классические конструкции из стропил, балок, мурата, прогонов, воротниковых балок, шестов, шпаг и демпферов. 

Устройство фермы крыши – основные элементы

Основные элементы, из которых состоит традиционная ферма крыши:

• Стропила – элементы, на которые опирается все кровельное покрытие. Это наклонные балки прямоугольного сечения (толщиной не менее 5 см). Чаще всего сечение бывает: 7х14 см или 8х16 см. Расстояние между стропилами составляет от 0,8 до 1,2 м. Стропило опирается на прогоны: муратные, коньковые и промежуточные, а также воротниковые балки (в зависимости от типа стропильного каркаса).
• Прогоны – горизонтальные балки, поддерживающие стропила. В качестве несущего элемента прогоны должны иметь относительно большое поперечное сечение, например, 16×20 см. Бывают коньковые, промежуточные и сплавные прогоны. Прогоны опираются на колонны (промежуточные и гребневые прогоны) и часто дополнительно укрепляются мечами (двусторонние распорки колонн).
• Конек – верхний край крыши, по которому сходятся скаты кровли. В этом месте стропила часто упираются в обрешетку конька.
• Мурлата – ступенчатая обрешетка квадратного сечения, размерами (обычно) 10х10 см или 14х14 см. Это нижняя опора стропила, так как она опирается на стену и передает нагрузки от стропил на стену здания. Не забудьте правильно прикрепить настенные пластины к стене. Для этого используются стальные анкеры, забиваемые в стену на расстоянии не менее 2,0 м.
• Колонны – вертикальные элементы стропильной фермы, передающие нагрузку от прогонов прямо на потолок. Столбы обычно имеют квадратное сечение 12х12 см или 16х16 см.
• Ключи – горизонтальные балки, соединяющие противоположные пары стропил. Они обеспечивают горизонтальную фиксацию.
• Шпаги (двухсторонние раскосы колонн) – наклонные балки, соединяющие колонны зажимами или колонны с промежуточными прогонами. Их задача – придать жесткость стропильной ферме в продольном направлении.
• Джетки – горизонтальные балки, соединяющие два противоположных стропила. Благодаря этому сохраняется жесткость фермы и несущая способность стропил.
• Ветровая штанга – доски сечением от 3,8х10 до 5х12 см, прибитые по диагонали к стропилам. Применяются на крутых крышах с легким покрытием, чтобы защитить крышу от отрыва из-за ветровоса.

Основные типы стропильных ферм

Существует три основных типа стропильных ферм, которые чаще всего используются в частных домах. К ним относятся:

• стропильно-балочная ферма
• воротник
• прогоны и клещевые фермы

Стропильно-балочная ферма
Это самая простая конструкция, используемая, когда пролет крыши в свете стен не превышает 7,0 м (рекомендуемый максимальный пролет составляет 6,0 м), а уклон крыши больше 45 градусов. Такое расположение рекомендуется, например, для строительства небольших летних домиков.

Ферма состоит из двух соединенных в коньке стропил, установленных на горизонтальной балке, задачей которой является передача растягивающих усилий, передаваемых стропилами. Длина стропил не должна превышать 5,0 м, так как это может нарушить устойчивость конструкции.

Воротник-пучок

Конструкция воротниковой балки применяется при больших размерах кровли – рекомендуемые пролеты от 6,0 до 9,0 м. Такую конструкцию часто возводят в домах с мансардой, так как она позволяет получить соответствующую форму помещений, предназначенных для жилых помещений.

Он состоит из стропил (длиной более 4,5 м), соединенных в коньке и опирающихся на кирпичную кладку, и воротниковых балок, которые соединяют противоположные стропила и тем самым поглощают силы расширения, придавая конструкции жесткость. Следует соблюдать важное правило, чтобы воротник зажимал стропило на соответствующей высоте. Нижняя часть не должна превышать 4,5 м (от стеновой доски), а верхняя – 2,5 м (от конька).

Конструкция воротниковой балки должна быть усилена в продольном направлении ветровыми распорками или рейками. Указанный пролет воротниково-балочной кровли составляет 9,0 м, но допускаются и более крупные размеры – до 12,0 м. В этом случае длина воротниково-воротниковой решетки настолько велика, что их необходимо поддерживать одним или двумя прогонами. (в зависимости от длины воротника) на основе жердей.

Правило состоит в том, что если ферма имеет пролет от 7,5 до 9,0 м, рекомендуется использовать одну прогон, опирающуюся на центральную колонну. При пролете 9,0 – 12,0 м рекомендуется установка двух прогонов на 2 столбика.

Пурлин и клещевидная ферма

Это наиболее универсальный и наиболее часто используемый вид стропильных ферм. Его можно возводить как на односкатных, так и на двускатных, плоских и крутых крышах (даже примерно до 70 градусов). Пролет крыш, приспособленных для использования прогона и стропильной фермы, составляет 16,0 м, но рекомендуемый пролет составляет 9,0 – 12,0 м.

Наиболее типичная конструкция этого типа состоит из двух типов ферм: основных и промежуточных. Основные фермы расположены на расстоянии 3,0 – 5,0 м друг от друга и состоят из двух стропил, опирающихся на прогоны, двух колонн и пары ключей, закрывающих остальные элементы с обеих сторон.

Подкосы и шпаги служат дополнительной защитой в поперечном направлении. Промежуточные фермы лишены столбов и зажимов. Эта конструкция напоминает стропило jętkowo – прогон, но, несмотря на внешний вид, существует фундаментальная разница в распределении нагрузки и, следовательно, в том, как работать со всей крышей.

В случае воротниковой балки все нагрузки передаются на внешние стены здания, в то время как в кровле с прогонно-тиковой фермой значительная часть нагрузок принимает на себя перекрытие чердачного помещения (через каркасные стены, которые состоят из столбиков, промежуточных и опорных прогонов). Это более безопасное решение для всей конструкции крыши. Однако следует помнить, что каркасные стены располагаются возле несущих стен здания или, возможно, вяжущих.

Решетчатые фермы
Ферменные конструкции характерны для больших промышленных цехов и общественных зданий. Достаточно взглянуть на потолки большинства супермаркетов, которые заполнены стальными решетчатыми конструкциями. Однако деревянные решетчатые фермы в одноквартирном доме становятся все более популярными, поскольку имеют множество преимуществ.

Они отличаются легкостью, простым и быстрым исполнением, невысокой стоимостью и отсутствием необходимости возведения внутренних несущих стен (за счет равномерного распределения нагрузок). Благодаря этому интерьер можно свободно разделить на подсобные помещения.

Решетчатые фермы состоят из верхнего и нижнего поясов, стоек и диагоналей. Брусья изготавливаются из деревянных досок или бревен, соединенных в основном гвоздями, шурупами, дюбелями, шурупами или клеем. Чаще всего они имеют треугольную или двутрапециевидную форму.

Такие конструкции рекомендуются для домов с нежилой мансардой, с двускатной крышей с относительно небольшим углом наклона (15-20 градусов). Пролет кровли обычно превышает 11,0 м, что является еще одним преимуществом использования решетчатых ферм. Их можно использовать для больших построек.