Деревянные фермы перекрытия 8 метров
Деревянные фермы. Первое знакомство.
Развитие кровельного строительства определялось основной целью - при возведении прочной кровли использовать как можно меньшее количество древесины, более быстрое и легкое их возведение. Фермы - это опорные конструкции, которые всегда изготавливаются на основе детальных статических расчетов с размерными соединениями инженерных элементов. В настоящее время существует множество типов ферм и множество методов их проектирования. В большинстве случаев они состоят из деревянных изделий (см. рис. 1.71. ) и соединяющих их различных ребер жесткости, которые спроектированы в соответствии с геометрией крыши. В зависимости от типа фермы, конструктивные (стержневые) элементы могут быть составлены из уже традиционных деревянных элементов (балки, замки, доски) и балок, изготовленных по различным технологиям производства, которых также много типов. Балки могут быть: твердые деревянные балки из древесины; связанные профильные (клееные) деревянные балки; ламинированные стружечные балки (типа ОСП); решетчатые деревянные балки (1.70. (см. рис. 1).
Деревянные балки обычно формируют один структурный элемент, но некоторые типы можно также использовать как отдельно стоящие. Современные фермы усилены ранее описанными обычными ребрами жесткости и металлическими зажимами, входящими в систему применяемых металлических крепежных элементов и переключателей (1.72). (см. рис. 1).
Последний элемент можно использовать как для постоянных, так и для временных конструкций крыш.
Преимущества ферм:
- при использовании ферм план помещения не привязан к необходимости ставить несущую стену в помещении,
- фермы можно изготовить в удобном помещении с оборудованием,
- простой их ремонт;
- быстрое исполнение;
- их конструкция требует высокой точности исполнения;
- для некоторых конструкций (например, клееных деревянных балок) их конструкция является дорогостоящей.
Стальные тросы для противодействия нагрузкам чаще всего устанавливаются в нижнем натянутом поясе опор, заменяя нижнюю горизонтальную(большую) деревянную балку.
Простые в сечении фермы похожи по дизайну на традиционные деревянные крыши по внешнему виду (1.73. (см. рис. 1).
Конструкция крыши, состоящая из сплошных секционных ферм
1.73. Конструкция крыши, состоящая из сплошных секционных ферм 1.73. Конструкция крыши, состоящая из сплошных секционных фермРешетчатая панель редко используется для строительства крыши. Сами по себе балки решетки представляют собой сложные конструкции, трудоемкие в производстве (1.74. (см. рис. 1).
Решетчатые балки используются в качестве продольной защиты, поддерживающие стропила. На концах панелей они передают свою нагрузку на стены здания (1.75. (см. рис. 1). Преимуществом такой конструкции является то, что она не требует поддержки на промежуточном этапе.
Кровельные конструкции, состоящие из решетчатых опор
Наиболее типичная ферма - решетчатые опоры, несущими элементами которых являются простые шпалерные опорные конструкции (основные опоры). Они могут быть изготовлены из простых пиломатериалов или ламинированных элементов. Соединения нескольких балок могут быть сформированы скрепленными скобами, спиленными скрепленными болтами, гвоздевыми пластинами. Сегодня последний вариант используется чаще всего. Каркасная структура (решетчатая структура) опор может изменяться в зависимости от геометрии, размера и угла наклона кровли (1.76. (см. рис. 1). Плотная и низко стоящая крыша может быть построена из решетчатых опор.
Выполненная в виде плотной конструкции, крыша обычно состоит из ферм на расстоянии 0,90-1,40 м, которые скреплены между собой планками или металлическими бандажами и прикреплены к базовым элементам с помощью клепальных муфт (1,77. (см. рис. 1). Верхние ленточные бруски кронштейнов также образуют конек крыши, и поэтому кровля непосредственно соединена с ними. Этот тип является наиболее распространенным среди ферм в настоящее время.
Любые составные или оконтуренные структуры крыши могут быть сформированы от предкрылковых поддержек решетки. Для сложных конструкций кровли (178. Рисунок 6) различные составные части крыши обычно соединяются путем построения меньших "крыш", определяющих меньшие "крыши" на "крышах", поддерживающих большие крыши. Следуя геометрии крыши, балки меньшего сечения будут становиться все меньше и меньше по мере приближения к коньку.
Конечно, конструкция, размеры и расположение опорных кронштейнов для соединительной крыши должны учитывать большую нагрузку на соединительную поверхность. Грузоподъемность опор, расположенных на данном участке, может быть увеличена за счет использования больших поперечных сечений или за счет сжатия сеток опор. Аналогичным правильным решением может быть уменьшение расстояния между элементами ферм (более плотное распределение) на данном участке.
Сгруппированная часть опор образована усеченными балками различной конструкции в соответствии с геометрией формы крыши (1.79. (см. рис. 1). Расположение и система подключения усеченных балок указаны в предварительных планах. В линии кромки гребня имеется балка специального размера, которая соединена с двух сторон все более мелкими усеченными балками. Усеченные балки, которые соединены от различных направлений, также соединены во всех случаях проставленными размеры соединениями батареи, и соединены струбцинами.
Усеченных опоры передают свою нагрузку через разделяющие нагрузку деревянные элементы на соседние двухсторонние опоры (1.80. (см. рис. 1).
Принцип действия современных деревянных кровельных конструкций, известных как фермы, идентичен ранее применяемым. Существенно отличаются взаимосвязи конструктивных элементов ферм. Приведем несколько примеров из трех их групп. К первой группе относятся кровельные конструкции с различными связующими соединениями: скрепленные болтами структуры крыши; структуры крыши сформированные от разделов размера доски с соединениями с стандартными краями провода. Существует два типа скрепленных соединений: симметричное отношение, если окантовка объединяет три элемента (гвоздь используется для двойного сдвига), асимметричное, если она связывает только два элемента (гвоздь используется для одиночного сдвига).
Основные правила установления фиксированных связей: один стежок должен состоять не менее чем из четырех гвоздей; максимум 15 сегментов могут быть сформированы в направлении силы; в случае отдельных панелей, гвоздь по диагонали; всегда устанавливайте гвозди в области сдвига; гвозди не следует использовать для вытягивания; гвозди должны быть вставлены только перпендикулярно направлению соединенных элементов; длина гвоздей должна быть близка к общей толщине элементов.
Винтовые конструкции крыши: конструкции крыши обычно состоят из элементов с симметричным соединением, Соединенных винтовыми соединениями (5-8. (см. рис. 1). Во всех случаях винтовые соединения должны быть рассчитаны на двойное отверстие. Наружный диаметр шайб должен быть в 5-8 раз больше диаметра применяемых винтов (8 мм мин) с каждой стороны. Во многих случаях внутренние, круглые, гладкие или зубчатые шайбы используются в дополнение к винтовым соединениям.
5-8. фигура. Винтами скрепленные деревянные фермы. Винтовая деревянная кровельная конструкция а) вид; б) сечение; 1 прорисованный, 2 запрессованных опорных элемента; 3 резьбовые соединения; 4 решетки; 5 переключающие элементы.
Фермы можно соединять в одной плоскости, при помощи гвоздевых пластин. И они соединены к стальным элементам на местах скрепления. Это рис. 5-9. в так называемой системе GANG-NAIL - гвоздевая пластина, представленной на рисунке.
5-9. фигура. Сборно-гвоздевая деревянная ферма. Гвоздевая пластина. а) вид; раздел B); 1 нижнего пояса кронштейн; 2 Балка конька; 3-элементы решетки.
Расчет треугольной деревянной фермы
Укажите размеры в миллиметрах
X - длина фермы
Y - высота фермы
Z - толщина бруса
W - ширина бруса
S - количество вертикальных стоек
P - подкосы
N - показывать нумерацию деталей
Деревянная стропильная ферма состоит из элементов, образующих жесткие треугольные конструкции.
Рекомендуемая высота деревянной фермы - не меньше 20 процентов от длины пролета.
Программа рассчитает необходимое количество материалов, покажет чертежи фермы и необходимые размеры деталей.
Деревянная ферма 8 метров
Конструкции узлов деревянных стропильных ферм крыши
Несущие треугольные композиции крыши с разными узлами называются стропильными фермами. Благодаря своим конструкциям фермы придают жесткость всей крыше и равномерно распределяют нагрузку на все участки. Для любой деревянной стропильной фермы главное – качественно скрепить все узлы. Рассмотрим варианты крепления.
Конструкция стропильной фермы
Выбор конструкции стропильной фермы зависит от всех факторов: уровень возможной нагрузки от осадков и ветра на крышу, вес кровли, размеры крыши, материал и многие другие. Но, к счастью, создавать свою конструкцию фермы можно как угодно. Вот вам достаточное количество примеров для вдохновения (некоторые подходят для строительства обычного чердака, некоторые для крыши гаража или сарая, некоторые для мансарды).
Узлы стропильных ферм
Задача крепления любого узла в стропильной ферме – не дать стыку двух и более брусьев расшататься. Поэтому крепить их нужно как следует. Но это еще не значит, что надо забивать гвозди или вкручивать шурупы везде, где это возможно. Такой метод только создаст в дереве лишние трещины, которые могут привести к расколу всего бруса или доски.
Для начала рассмотрим несколько вариантов узлов для стропильных ферм при пролетах до 6 метров. Вот так могут выглядеть узлы обычной треугольной фермы со стропильными ногами и ригелем .
Коньковый узел между стропильными ногами создается креплением скоб или накладок с гвоздями (желательно в половину толщины бруса). Узел ригеля со стропильной ногой создается так же при помощи скоб, гвоздей или болтов. Если стропила не выходят (или почти не выходят) за рамки стен, то концы стропильных ног можно опирать прямо на стены. Такая конструкция подходит для небольших строений, но имеющих достаточно прочные стены, поскольку из-за отсутствия нижней затяжки и поперечных стоек с подкосами нагрузка сразу передается на стены.
Обычная треугольная ферма с нижней затяжкой имеет узлы, схожие с предыдущим вариантом, за исключением дополнительного усиления узлов стропильных ног с мауэрлатом.
Лучше опирать стропильную ногу на затяжку методом лобовой врубки и крепить специальным стяжным болтом. Желательно, чтобы оси элементов пересекались над серединой подкладки. Это придаст узлу дополнительную прочность.
Еще есть вариант, когда вы оставили вверху стен внутренние пустоты для опирания балок потолка. В этом случае крепление опорного узла фермы будет очень серьезным.
Под концы стропильных ног нужно подвести шпалы. От этого распор будет передаваться сразу на потолочные балки. Между шпалой и стропильной ногой необходимо смонтировать специальный подкос и колодку (последнюю как можно ближе к опорам балок). Это не даст балкам прогибаться.
При изготовлении фермы с центральной стойкой коньковый узел можно скрепить несколькими болтами с накладками, то же самое касается и нижнего узла стойки и затяжки.
При пролетах от 6 до 12 метров стропильную ферму нужно усиливать дополнительными элементами: стойками и подкосами.
Деревянные фермы. Выбор схемы фермы и её расчет
Содержание работы
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
Взаимное сопряжение указанных элементов в узлах осуществляют при помощи различных соединений (врубки, нагели, хомуты, шпонки).
Самыми ответственными элементами деревянных ферм являются стержни нижнего растянутого пояса, на работе которых в большой мере сказывается вредное влияние неизбежных в строительной древесине пороков (сучков, косослоя, трещин), поэтому при конструировании, отборе лесоматериалов, изготовлении и наблюдении за фермами во время их эксплуатации, стержням нижнего пояса нужно уделять особое внимание.
С целью наиболее рационального использования достоинств конструктивных материалов, растянутые элементы деревянных ферм часто выполняют из стали. Такие фермы называют металлодеревянными.
По очертанию наружного контура фермы подразделяют на: треугольные, прямоугольные (с параллельными поясами), трапецивидные или полигональные с наклонным (двускатным или односкатным) прямолинейным верхним поясом[1], сегментные и многоугольные (рис.1).
При равномерной загрузке всей фермы вертикальной нагрузкой, усилия в стержнях решетки прямоугольных и пологих (уклон
1/10) полигональных ферм возрастают от середины пролета к опорам, а в треугольных от опор к середине. Характер изменения усилий в поясах и решетке треугольных, прямоугольных и полигональных ферм представлен на рис.2.
Экономичность ферм определяется прежде всего расходом древесины и металла, а также трудоемкостью изготовления и монтажа конструкции.
При оценке типов деревянных ферм в отношении расхода древесины необходимо иметь в виду, что стоимость древесины в большой мере зависит от степени обработки и сортамента применяемых лесоматериалов. Так стоимость окантованных брусьев почти в полтора раза, досок в 2 раза и чистообрезных брусьев примерно в 2,5–3 раза выше стоимости круглых лесоматериалов.
Существенное влияние на расход древесины и металла может оказать очертание наружного контура фермы. Теоретически наивыгоднейшим очертанием контура является такое, при котором контур фермы приближается к очертанию эпюры моментов.
При одних и тех же нагрузках, качестве лесоматериалов, пролетах и высотах ферм наиболее легкими, а следовательно, и требующими наименьшего расхода древесины, будут сегментные фермы и трехшарнирные арки из них. Простота конструкции и экономичность, обусловленные статическими свойствами сегментных ферм, обеспечивают широкое распространение этих ферм в строительстве.
Многоугольные фермы с ломаным очертанием верхнего пояса также имеют относительно небольшой вес и отличаются простотой узловых сопряжений и экономичностью.
Полигональные фермы с наклоном верхнего пояса в 1/10-1/5 получаются более тяжелыми, чем сегментные фермы, но все же значительно более экономичными, чем фермы прямоугольного и треугольного очертания.
Наиболее тяжелыми из всех типов ферм оказываются треугольные фермы. Их применяют, как правило, для кровель из материалов, требующих значительного уклона (черепица, шифер и т.д.).
2. ВЫБОР СХЕМЫ ФЕРМЫ. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ.
В студенческом курсовом проектировании обычно используются два типа ферм – треугольная ферма и пологая полигональная ферма (рис.3).
Основу несущей конструкции крыши составляют фермы, которые бывают стропильными и подстропильными (см. фото). От того, насколько качественно они выполнены, зависит прочность, надежность и срок эксплуатации кровли. Деревянные фермы для крыши должны выдерживать не только вес так называемого кровельного «пирога», но и существенные нагрузки, являющиеся результатом воздействия сильных ветров и атмосферных осадков.
Что такое стропильные фермы?
Стропильная ферма представляет собой используемую для устройства скатных крыш жесткую конструкцию. Она необходима, чтобы перераспределить нагрузку, которой подвергается кровля, на стены здания. Материалы изготовления ферм бывают разные, но чаще всего используется древесина.
Деревянная ферма для крыши как на фото выполняется из досок, бруса или леса-кругляка. Чтобы соединить в одну конструкцию все элементы, произведенные из бруса и бревен, применяют такой метод как врубка, а если задействованы доски, то металлические крепления – гвозди, болты, анкеры, зубчато-кольцевые шпонки и прочее.
В малоэтажном строительстве при изготовлении деревянных стропильных ферм применяют обычно пиломатериалы хвойных пород по причине их дешевизны и простоты подгонки. При установке стропильных брусьев надо в обязательном порядке исключить возможность их провисания по длине под весом кровли и собственным весом. Делается это одним из двух способов: устанавливают средний прогон – толстый несущий брусок поперек стропила или поперечные балки и распорки.
Выбор схемы фермы
При выборе формы стропильной фермы учитывают следующие факторы:
- угол уклона кровли;
- тип соединения, который предполагается использовать при создании конструкции;
- материал покрытия поверхности крыши;
- наличие/отсутствие потолочного перекрытия.
Например, если при постройке дома создается почти плоская кровля с покрытием из битумных рулонных материалов, тогда самым оптимальным, по мнению специалистов, является форма трапеции или прямоугольника. Треугольные фермы монтируют, если крыша имеет крутые скаты и на ее поверхность планируют уложить тяжелые покрытия.
Для определения высоты фермы пользуются формулами:
Буква L – это длина пролета стропильной фермы.
При постройке частного дома, как правило, возводят треугольную стропильную систему. Такая форма фермы в комбинации с наклонным планом стропил дает возможность строить односкатные и двускатные кровли, имеющие разные углы наклона. Когда возводятся коттеджи с двухскатными крышами, нередко применяют конструкции с висячими стропилами. При этом стропила резные могут стать настоящим украшением кровли.
С целью обеспечения надежности и прочности ферм для их верхнего и нижнего пояса монтируют дополнительные связки, которые изготавливают из досок и помещают в плоскости нахождения средней стойки.
Конструкция простых треугольных ферм
Во многом схема раскладки стропил зависит от длины пролета здания и наличия/отсутствия внутренних несущих стен. Используется простая стропильная ферма в том случае, если она опирается исключительно на внешние стены постройки (у дома нет опор внутри) и параметр пролета не превышает 6 метров.
Подобная конструкция деревянной кровли включает: 2 стропильные ноги, затяжку и 2 подкоса. Когда ширина пролета свыше 6 метров, необходим монтаж по центру опорного элемента и потребуются дополнительные подкосы. Чтобы затяжки не препятствовали проходу по чердаку, опирают стропильные ноги на стены, а их устанавливают на середине высоты ног. Такой вариант жесткого или шарнирного соединения вертикальных элементов при помощи опорной балки называют ригель.
Подобная конструкция обеспечивает наличие удобного для использования чердачного пространства, но в том месте, где есть ригель, по причине изгиба стропильной ноги в ферме появляется распорное напряжение, передаваемое стенам. По этой причины фермы с ригелем устанавливают в зданиях при условии наличия прочных и устойчивых несущих стен, которые надежно связаны балками перекрытия чердака. Естественно, расчет деревянных балок должен быть выполнен изначально.
Опора для стропильной системы
При создании опоры для фермы предпочтительно использовать не стены постройки, а специально для этого предназначенный брус, который называют мауэрлатом. В нем нет необходимости только при строительстве бревенчатых домов, поскольку тогда функцию опоры возлагают на верхний венец деревянного сруба.
Порядок расчета стропильных конструкций
При расчете стропильных систем и для того, чтобы составить план раскладки стропил, нужно учитывать предполагаемые нагрузки на конструкцию кровли, которые условно можно разделить на 3 категории:
Расчет возможной снеговой нагрузки выполняют по формуле:
Sg – это вес снеговой нагрузки из расчета на квадратный метр кровельного покрытия. Данная величина является условной, и ее значение определяют по специальным таблицам в зависимости от региона.
μ – это коэффициент, который зависит от угла наклона крыши.
- тип местности (городская застройка или открытое пространство);
- нормативную величину ветровой нагрузки в данном регионе;
- высоту здания.
Изготовление стропильных ферм
В последние годы при строительстве частных домов стропильным фермам, сделанным прямо на строительных площадках, стали предпочитать конструкции, произведенные в заводских условиях. Их изготавливают на монтажно-прессовом оборудовании. При производстве деревянных элементов их предварительно обрабатывают специальными составами, предупреждающими гниение и поражение насекомыми.
Металлические и стальные стропильные конструкции
Чтобы изготовить пояса и решетки используют уголки для стропильной системы, а отдельные элементы соединяют сваркой. Оптимальным решением, отличающимся надежностью, специалисты считают конструкцию, для которой пояса делают из тавровых широкополочных балок. Отличие между стальными подстропильными фермами и стропильными заключается в наличии параллельного пояса. Их размеры соответствуют параметрам стропильных конструкций.
Для постройки частных домов, как правило, применяют фермы, для производства которых используют профильные горячекатаные или гнутые трубы прямоугольные или с квадратным сечением. Это объясняется просто: их вес меньше, чем у изделий, изготовленных из уголка, тавра или швеллера. Такую систему можно легко собрать из отдельных готовых элементов на стройплощадке перед началом монтажа при помощи сварки.
Нередко для создания кровли, если перекрытие пролетов имеет большую длину, задействуют железобетонные стропильные фермы, представляющие собой прочные решетчатые конструкции. Их рекомендуют монтировать на крыши одноэтажных строений, на покрытия которых будут оказываться повышенные нагрузки.
Железобетонные фермы делятся на следующие категории:
- безраскосные изделия треугольной формы;
- системы для малоуклонных кровель;
- на сегментные раскосные и безраскосные конструкции (для скатных крыш).
Критериями для оценки железобетонных ферм, которые выпускают согласно требованиям ГОСТа, являются:
- прочность и морозостойкость бетона;
- средняя плотность бетона;
- степень защиты от коррозии;
- марки стали для армирования;
- толщина бетонного слоя около арматуры.
Основным недостатком железобетонных конструкций считается их большой вес и необходимость задействовать при монтаже строительную технику.
Монтаж деревянной стропильной системы, смотрите на видео:
Стропильные фермы для односкатной кровли
Порядок проведения работ при установке фермы на односкатную кровлю следующий:
Читайте также: