Деревянная ферма 8 метров

Применение деревянных балок и ферм пролета перекрытий

Возможность перекрытия больших площадей открывает максимум архитектурных возможностей перед застройщиком. Можно делать просторные комнаты, панорамные окна и многое другое. Если перекрыть помещение длиной в четыре-шесть метров не составит труда, то конструкция фермы 12 метров требует специальных знаний и умений.

Особенности длинных перекрытий

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. Немаловажны и параметры пиломатериала. Древесина должна быть хорошо просушена и иметь минимальное количество сучков. Зачастую применяют хвойные породы, которые предварительно обрабатываются антисептиками и другими пропитками, что увеличивает их срок эксплуатации и делает огнеустойчивыми.

Каждый элемент фермы, будь то подкос или стропило, тщательно рассчитывается, его длина и сечение имеют важное значение. На эти параметры влияют и наклон крыши, геометрические особенности ската, дистанция между мауэрлатом и коньком, расстояние между стропилами и нагрузка на них, с учетом массы обрешетки, кровели и нагрузки от ветра и снега. Только грамотный профессиональный расчет может учесть все эти нюансы.

Позвоните нам:      +8 (985) 447-61-61

Какие способы соединения применяются для наращивания длины

Если деревянная ферма больше 6 метров стропила для нее изготавливаются на заказ в производственных условиях. В этом случае увеличивают не только длину, но и толщину. Этот способ не всегда оправдывает себя. Во-первых, он влечет за собой лишние финансовые затраты, во-вторых, увеличенная толщина образует лишний вес, а это может негативно отразиться на всей конструкции.

Альтернативным способом является соединение стропил. Состыковка стропил не дает необходимой жесткости, поэтому точку соединения элементов располагают максимально близко к опоре, на дистанции не больше от пятнадцати процентов всей длины пролета. Стропильные ноги удлиняются при помощи трех методов.

  1. Встык. Торцы соединяемых элементов должны быть ровно обрезанными, чтобы в соединяемой области не было щелей, которые могут привести к прогибу. По обе стороны балки делаются накладки, которые прибивают гвоздями. Также допускается применение пластины из стали с шипами. В этом случае поверхность обрабатывается антикоррозийным составом, чтобы не допустить гниения конструкции. Широко распространен и косой прируб, кода торцы обрезаются под углом сорок пять градусов. Здесь тоже важна максимально точная подгонка соединяемых поверхностей. В центре соединения просверливают отверстие для болта диаметром 12-14 миллиметров, с помощью которого фиксируют стык.
  2. Внахлест. Один из самых простых способов, так как в нем не требуется идеально ровных срезов на торцах. Брус накладывается один на другой, чтобы нахлест между ними был не меньше одного метра. Фиксация осуществляется с помощью гвоздей, забиваемых в шахматном порядке или с использованием шпилек. Последние закрепляются шайбами и гайками и отличаются большей надежностью.
  3. Спаренные доски. Для холодных чердаков можно использовать доски место брусьев. Они намного легче и дешевле. Составные стропила получают следующим способом: две доски ставят на ребро, и между ними устанавливают третью. Конструкция соединяется с использованием гвоздей, а просветы заполняются обрезками. Однако такие элементы нельзя использовать в качестве диагональных.

Деревянные фермы для крыши длиной до 12 метров обладают достаточной прочностью и способны выдерживать нагрузки, так же, как и стропильные системы меньшего размера. Монтаж таких систем должен осуществляться квалифицированными специалистами, которые учитывают множество факторов, перед тем, как приступить к сборке конструкции.

Расчет прямоугольной деревянной фермы 8 метров

Немного строительной механики

Нагрузка на покрытие, как правило, равномерна. Эпюра моментов на любой однопролетной конструкции, будет квадратичной параболой:

Мировой опыт проектирования накопил немало различных вариантов очертаний ферм – с параллельными поясами, полигональные, трапециевидными – они перечислены в любом учебнике металлоконструкций, по ним разработаны десятки типовых серий.

Общая черта большинства стальных ферм – пояса в них имеют постоянное сечение. Это удобно в технологическом плане, в плане унификации сечений. Примем это за аксиому. В таком случае, несущая способность сечения фермы на изгиб будет характеризоваться в первую очередь расстоянием между поясами.

Жирной линией на верхних рисунках выделены основные несущие элементы фермы – пояса и опорные раскосы.

На нижних синим цветом показана эпюра несущей способности фермы на изгиб – пропорционально расстоянию между поясами. Чем ближе эта эпюра к эпюре изгибающих моментов, тем более равномерными будут усилия в поясах и тем более рациональным будет использование материала.

Красные заштрихованные области – «излишек» материала – в этих областях пояса имеют низкий коэффициент использования, что выливается, по сути, в перерасход материала и увеличение металлоемкости покрытия.

Теперь рассмотрим «треугольный» вариант:

Выглядит устрашающе, не правда ли? На опорах эпюра M и эпюра несущей способности фермы на изгиб, равны нулю. Вот только при приближении к опорам они стремятся к нулю с разной скоростью. Приходится поднимать синюю линию так, чтобы она не оказалась «ниже» касательной к параболе эпюры моментов.

Именно приопорные панели являются для треугольной фермы решающими и определяющими сечения поясов фермы. Именно они заставляют назначать поясам фермы «завышенные» сечения, что приводит к нерациональному использованию материала на большей части фермы – по сути, мы просто тратим лишний металл и увеличиваем вес и стоимость покрытия.

Про решения с шарнирно-опертым прямоугольным треугольником, я думаю, говорить смысла нет – все итак очевидно.

Проблема №2 – конструирование опорного узла

Да, проблема нерациональности – не единственная. Обычно, начинающий проектировщик подбирает сечения для фермы в SCAD’е, ЛИРе или любом другом программном комплексе (а иногда даже ручным расчетом), открывает автокад, начинает вычерчивать и вдруг сталкивается с опорным узлом.

Стропильные фермы

Опорный узел получается… не получается опорный узел, на самом деле. Невозможно привести два мощных пояса в одну точку под острым углом – они начинают накладываться друг на друга еще за полметра от опоры. И именно в этом месте их сечения используются по максимуму.

Проблема №3 – решетка

Из-за больших размеров фермы по центру раскосы и стойки получаются очень длинными, их приходится подбирать по гибкости, а значит в очередной раз использовать материал нерационально. Но эта проблема решается проще всего – можно использовать шпренгельные раскосы, сокращая расчетную длину элементов решетки в плоскости фермы или использовать хитрые системы решеток.

Об уклонах кровли

Очень часто «необходимость» треугольной фермы диктуется неграмотностью заказчика, который думает, что на его складе/гараже/ангаре непременно необходимо организовывать уклон в 20-25%.

Довод заказчика «чтоб снег на крыше не лежал» легко оспаривается таблицей Г.1 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»:

То есть «не лежать» снег будет только на крыше с уклоном более 60 градусов. На покрытиях с уклоном меньше 30 градусов лежать будет практически весь выпадающий снег, как если бы крыша была плоской, по крайней мере в расчетах. Да, есть коэффициент сноса и он чуточку уменьшит количество расчетного снега, но его учитывать очень часто просто нельзя по п. 10.9 того же СП.

Для стока воды 20 градусов не нужны. И 15 не нужны. Минимальные уклоны кровли для различных покрытий расписаны в таблице 1 СП 17.13330.2011 «Кровли». Там дается цифра в 12 градусов для покрытия из профнастила.

Если не треугольная ферма, то что?

Конечно, зачастую уклон действительно необходим и диктуется в первую очередь архитектурным решением. Не нужно думать, что в этом случае единственное решение – треугольная ферма.

Возможно, в каких-то случаях придется пойти на компромиссы с архитектором и заказчиком – уменьшить высоту потолка, увеличить общую высоту здания, изменить уклон, поставить дополнительные опоры или изменить характер работы конструкций. Но ведь на то мы и инженеры, чтоб находить рациональные выходы? 

Деревянные фермы – прочные и легкие конструкции для перекрытия больших пролетов

Стропильная ферма — это совокупность элементов конструкции (раскосов, стоек, контробрешетки, обрешетки и так далее), составляющих скелет (остов) кровли.

Стропильная ферма представляет собой целый ряд конструктивных особенностей, которые необходимо учитывать для того, чтобы не совершать ошибок при сборке и монтаже кровли.

Ферменная кровля может быть выполнена в виде решетки, основная часть которой превосходит ее высоту в разы. По форме она представляет собой многоугольник, чаще всего – треугольник или полусферу.

Висячая стропильная ферма опирается лишь на две точки упора, находящиеся по краям без опор промежуточных. Опорой ее нижним концам служат стены, верхние же концы сходятся друг с другом на коньке кровли. И верхние и нижние концы работают на изгиб и сжатие.

Стропильные фермы чаще всего устанавливаются в помещениях, имеющих большие пролеты и там, где отсутствует дополнительный упор. В итоге получается довольное большое распирающее горизонтальное усилие, передающееся стенам. Способ соединения ног стропильной фермы зависит от того, какой ширины перекрываемое пространство, каково его назначение, а также какова величина нагрузки, действующей на ноги стропильной фермы. Для того чтобы устранить прогибы применяется ригель.

Стропильная ферма может быть оснащена бабкой и подкосами. Обычно такую ферму сооружают для перекрытия пролета, ширина которого составляет 9-10 м. Если же ширина пролета превышает 12 м, то подкосы вводятся дополнительно. Данные конструктивные элементы нужны для того, чтобы обеспечить надежность и жесткость всего строения.

Стропильные фермы очень часто изготавливаются в виде треугольника. Это объясняется тем, что треугольник обеспечивает необходимую неизменяемость и жесткость конструкции. Подобные фермы представляют собой набор треугольников (стрежней) в решетчатой связке. Они применяются в тех случаях, когда необходимо произвести перекрытие пролетов большой ширины.

Стержни стропильной системы, находящиеся в верхней ее части, называются верхним поясом. Стержень, расположенный в нижней части фермы, называется нижним поясом.

Стропильные фермы со свесом

Внутренние стержни, расположенные вертикально, называются стойками, наклонные стержни — раскосами. В совокупности эти стержни образуют решетку.

При монтаже фермы необходимо рассчитывать нагрузки на монтажные углы и стены отдельно. Чаще всего, часть нагрузки передается на перегородки стен как распирающее усилие. Использование ферм допускает лишь возникновение нагрузки, передающейся на опоры.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *