Металлические стропила: стропильные металлические фермы и системы деревянные, из металла

Металлические стропила для крыши – особенности устройства и монтажа

Стропила и обрешетка – каркас крыши, который несет на себе всю тяжесть кровельного пирога, термоизоляции, снеговую нагрузку, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, прочностью. Идея использовать металлические стропила, чтобы конструкция кровли получилась более жесткой, не нова, но ранее она применялась в основном для перекрытия промышленных или хозяйственных сооружений. Сейчас стропильный каркас и обрешетка из металлопрофиля считаются реальной альтернативой деревянным элементам крыши, если длина ската превышает 10 метров.

Функции стропил

Конструкция стропильного каркаса крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые образуют фермы. Шаг, величину сечения между стропилами и другими опорами определяет расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации. Кровельный каркас выполняет следующие функции:

  1. Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные уголками, равномерно распределяют вес кровли, который может достигать с учетом снеговой нагрузки до 500-600 кг. Чем больше сечение стропил и меньше шаг между ними, тем большую несущую способность имеет конструкция.
  2. Придание уклона и формы. Стропила, расположенные под углом к основанию крыши, формируют наклонную плоскость скатов, благодаря чему на поверхности кровли не скапливается снег и вода.
  3. Формирование основания для фиксации кровельного материала. Крепление финишного покрытия кровельного пирога происходит к каркасу кровли. Обрешетка выступает как основа для фиксации покрытия, распределяющая его вес равномерно по стропильным балкам.

Обратите внимание! Какими должны быть все узлы, стропила и обрешетка кровельной конструкции определяет инженерный расчет. Чтобы определить необходимую несущую способность каркаса, необходимо вычислить суммарную нагрузку, которой он будет подвергаться. Для этого складывают вес кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку с весом стропильной системы.

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

  • Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
  • Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
  • Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Учтите, что металлические и деревянные элементы каркаса нельзя соединять между собой без прокладки из гидроизоляционного материала или обработки антисептическим препаратом. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, его соседство с деревом приводит к образованию конденсата и загниванию стропил.

Методы крепления

Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:

  1. Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
  2. Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.

Опытные мастера делают расчет на то, что металлическая обрешетка и стропила могут выдержать больший вес, чем деревянные, поэтому можно увеличить шаг между ними и уменьшить толщину сечения элементов. Более того, в строительных магазинах продаются готовые стропильные фермы, крепление которых выполнялось методом сварки, пригодные для перекрытия построек стандартной ширины.

Преимущества

Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:

  • Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
  • Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
  • Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
  • Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.

Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.

Недостатки

Несмотря на очевидные достоинства, металлические стропильные системы – не самое популярное конструктивное решение в частном домостроении. Даже большой шаг между стропилами и разреженная обрешетка при высокой стоимости метала не могут сделать конструкцию дешевле деревянной. Недостатками металлических стропил считают:

  1. Высокая теплопроводность. Металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому стропила и обрешетка крыши образуют мостики холодна. С точки зрения энергоэффектвности, каркас из металлопрофиля – не лучшее решение.
  2. Проблематичность транспортировки и монтажа. Выбирая металлическую стропильную систему, принимайте в расчет, что перевозить, поднимать на высоту и осуществлять крепление длинных и тяжелых элементов сложнее, чем стропила пиломатериалов стандартной длины.
  3. Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
  4. Деформация под действием высокой температуры. Хотя металл считают негорючим материалов, во время пожара он сильно деформируется, что обычно приводит к обрушению кровли.

Чтобы определить имеет ли смысл использовать более дорогие стропильные элементы из металлопрофиля, нужно выполнить расчет каркаса крыши. Если длина ската превышает 10 метров, а нагрузка более 450-600 кг, то монтаж металлического каркаса экономически целесообразен.

Видео-инструкция

Металлические стропила: их преимущества и недостатки

Металлические стропила надежнее и прочнее деревянных, поскольку способны выдерживать более существенные нагрузки. В данной статье речь пойдет об их основных плюсах и минусах, а также о выборе материала для металлических стропил и их монтаже.

Стропильная система из металла чаще всего выбирается с целью повысить жесткость кровли, а также используется при создании систем стропил, требующих монтажа бруса, длина которого превышает 10 метров.

В таком случае следует заменять не только стропила, прогоны и опоры коньков из древесины, но и брус мауэрлата. Вместо него производят укладку мощного швеллера, крепление металлических стропильных ног к которому производится при помощи приваренных уголков.

На практике также применяются комбинированные стропильные системы — деревянные с металлом, обладающие рядом недостатков.

Наиболее важным является недопустимость контакта металла и дерева, поскольку при резком изменении температуры на поверхности металла образуется конденсат, вызывающий гниение прилегающей к нему древесины.

Во избежание этого следует обрабатывать элементы из дерева специальными антисептическими и влагостойкими средствами. Кроме того, следует изолировать древесину от металла при помощи рубероида.

Отдельного рассмотрения заслуживает также утепление помещения чердака.

В случае металлической системы стропил требуется укладка материала не между стропилами, как требуют деревянные стропильные системы, а под или над ними.

Кроме того, между металлом и утеплителем для кровли следует оставить зазор, предотвращающий намокание утепляющего материала от конденсата.

В случае укладки утеплителя под стропилами из металла, остальные слои пирога кровли, такие как внутренняя обшивка, материал пароизоляции, покрытие кровли и зазор вентиляции, располагаются выше слоя утеплителя.

Это предотвращает потери тепла чердачным помещением и возникновение мостиков холода.

Другим вариантом являются металлические стропильные системы без использования древесины. В данном случае отсутствие деревянных элементов позволяет не опасаться гниения.

Данный вариант крыши является довольно выгодным с учетом длительного срока службы и возможности применения цельных стропил довольно большой длины (от 7 до 30 метров).

Стропила из металла, которые также называют фермами, могут быть как изготовлены самостоятельно, так и приобретены в готовом виде. Для их изготовления используют периодические классические профили, спаренные уголки и т.д.

Фермы состоят из двух наклонных плеч, образующих в совокупности треугольник. Возможность перекрывать помещения большой площади и высоты делает их наиболее пригодными для строительства ангаров и промышленных зданий.

В строительстве жилых зданий с металлическим каркасом также применяются стропильные металлические фермы, которые изготавливаются в данном случае по индивидуальному заказу под конкретный каркас, доставляются на место строительства.

Их монтаж производится вместе с основой.

Помимо перечисленных выше преимуществ металлических стропил следует рассмотреть также и их недостатки, к которым в первую очередь относятся доставка и монтаж металлических конструкций:

  • Стропила металлические обладают довольно большим весом, поэтому для их подъема на нужную высоту и установки требуется использование специальной техники;
  • Стальные фермы обладают плохим сопротивлением высоким температурам, поэтому при пожаре уже через 15-30 минут происходит их провисание и обрушение кровли;
  • Наконец, строительство металлической системы стропил является довольно дорогостоящим мероприятием.
  1. Выбор материала для металлических ферм
  2. Стальные конструкции крыши
  3. Пример монтажа металлических стропил

Выбор материала для металлических ферм

Для изготовления элементов ферм обычно применяется парный профиль, а для выполнения сопряжений узлов используются косынки. Соединение элементов выполняется путем сваривания или клепки.

Перед изготовлением металлической конструкции следует рассчитать сечение используемых элементов, количество сварных швов, необходимое количество заклепок и т.д.

Изготовление фермы выполняют следующим образом:

  • Для изготовления верхних поясов ферм используют два неравнобоких уголка с тавровым сечением, стыковку которых выполняют по меньшим сторонам.
  • Нижние пояса изготавливают, используя два уголка равнобоких.
  • В случае нагрузок на ферму, возникающих в пределах ее панелей, применяют парные швеллеры.
  • Для изготовления раскосов и стоек используют равнобокие уголки, сечение которых тавровое или крестообразное.
  • Для изготовления полностью сварных ферм применяют тавры.

Наибольшую популярность в индивидуальном строительстве получила ферма стропильная, изготавливаемая из профильных труб.

Данная ферма обладает значительно более низким весом, чем конструкции, изготовленные из швеллера, тавра или уголка, а ее сборка может быть выполнена непосредственно на площадке при помощи сварки.

Полезно: для изготовления ферм применяют гнутые или горячекатаные трубы. Горячекатаные трубы производят, используя стальную ленту прямоугольного или квадратного сечения, толщина которой составляет 1,5-5 мм.

Стальные конструкции крыши

Стальные кровельные конструкции изготавливаются из стропильных ферм, предназначенных для довольно длинных пролетов – от 6 до 30 метров.

Фермы являются конструкциями из профилей с периодическим сечением, таких как спаренные уголки или гнутосварные трубы квадратного или прямоугольного сечения.

Стропильные фермы состоят из двух скатов, уклона которых равны и составляют не мене 20 градусов. Для их опирания на стены используются специальные колонны или железобетонные распределительные подушки с закладными.

Прогоны из деревянного бруса и уголков, на которые будет набиваться обрешетка, крепятся к фермам методом сварки. Для того, чтобы повысить жесткость данной системы, вдоль нижних поясов ферм изготавливают из уголка горизонтальные связи.

При строительстве частных домов металлические фермы используются довольно редко, более часто они применяются в гражданском и промышленном строительстве для таких зданий, как:

  • Фабрики;
  • Заводы;
  • Склады;
  • Ангары;
  • Многоэтажные общественные здания и т.д.

При строительстве жилых частных домов фермы применяются обычно с легким модульным стальным каркасом.

Производство стальных ферм является довольно простым процессом, который может быть выполнен на любом промышленном заводе.

Основными преимуществами данных конструкций являются:

  • Высокая прочность;
  • Возможность перекрытия длинных пролетов;
  • Хорошая жесткость.

К недостаткам стальных ферм относятся:

  • Большой вес (20-30 кг/м 2 ), требующий использования специальной техники при монтаже;
  • Низкая огнестойкость кровельной конструкции (15-30 минут);
  • Образование коррозии при отсутствии специальной обработки.

Пример монтажа металлических стропил

Рассмотрим в качестве примера монтаж металлической стропильной конструкции для крыши, угол наклона которой составляет 22-30º, материал покрытия кровли – железо, шифер или этернит:

  • Наиболее подходящим вариантом в данном случае будет треугольная стропильная ферма, высота которой составляет 20% от длины пролета (фиг. 1 на схеме). Ее небольшой вес позволяет возводить стены возле ее опор на сравнительно небольшую высоту в пределах чердачного помещения;
  • В случае, когда длина пролета составляет 14-20 метров, рекомендуется выбирать ферму с нисходящими раскосами в связи с наименьшим весом данной конструкции;
  • Длина панели, расположенной в верхнем поясе фермы, следует выбрать в диапазоне 1,5-2,5 м;
  • Количество панелей в обеих частях фермы должно быть четным, в соответствии с указанным размером пролета число панелей составляет 8.

В случае строительства промышленного сооружения стропильные фермы монтируют на подстропильных фермах, связывающих опорные колонны между собой и являющихся основанием для монтажа ферм.

Длина пролетов в подобных зданиях достигает 20-35 метров, в связи с чем следует применять фермы Полонсо (фиг. 2). Это конструкция, составленная из двух треугольников, соединенных между собой при помощи затяжки.

Это позволяет ликвидировать в средних панелях длинные раскосы, сечение которое необходимо увеличивать для сопротивления изгибу вдоль, что приведет к повышению веса конструкции фермы.

Верхний пояс разбивают на 12 или 16 панелей длиной 2-2,75 метров каждая. В случае подшивания к фермам потолка к узлам верхнего пояса производят крепление затяжки, длина которой составляет 4-6 длин панелей.

Несмотря на то, что металлические стропильные системы обладают большей жесткостью и надежностью, чем деревянные, их применение при строительстве загородных домов и коттеджей чаще всего не является оправданным в силу ряда причин.

Наиболее целесообразным является применение металлических стропил при строительстве промышленных зданий, где требуется перекрытие достаточно длинных пролетов.

Металлические стропила для крыши из профиля ЛСТК

В чем отличительные особенности металлических стропил?

Для каркаса стропильная система считается что-то вроде скелета. В ней тоже имеются главные детали, которые удерживают вес крыши, и новые, обеспечивающие надежность и присутствие внутренних пространств под каркасом. Не зная наименования всех данных деталей, очень трудно выяснить процесс возведения каркаса. А разбираться необходимо. Минимум для контролирования качество происходящей работы, когда вы наняли сотрудников, и вникать в расчет металлических стропил. А хорошие мастера и занимаются за крепление обрешетки к металлическим стропилам сами, будучи отлично с теоретической точки зрения подкованными.

Роль стропил в постройке

Стропильный каркас является основой создания ската крыш. Для того чтобы данная система смогла выдерживать большие нагрузки, необходимо приводить нужные подсчеты.

Каркас крыши осуществляет такие функции, как:

  • создания каркасов необходимого наклона для качественного стока дождевых вод;
  • создания форм ската;
  • подготовки основания для монтажных работ с кровлей;
  • распределение нагрузок, зависящее от расстояния среди стропил и их сечений.

Несущая конструкция каркаса обычно способна выдержать всю массу:

  • снег;
  • гидро и теплоизоляционное сырье;
  • сама крыша;
  • рабочих, которые проводят монтажные работы.

К тому же необходимо принимать во внимание нагрузку, которая может появляться время от времени. К примеру, сильный порывистый ветер, сейсмическая непостоянность.

Какие различают стропилы

Есть пару разновидностей стропильных механизмов, которые включают каркас с обрешеткой. В основном для данных задач используется древесина, однако при огромной нагрузке и больших площадях наклонной поверхности данный материал не стоит использовать.

Тогда можно применять лишь древесину, вы можете благодаря большому количеству стропильных ножек и возрастанием площади сечений. К тому же выясняется иная нагрузка на несущие стены и фундамент. Снимать нагрузку с основы постройки и стены способны крепкие металлические постройки либо сочетания металла с древесиной.

Металлические

Как материал производства выбор останавливается на профиле из оцинкованной стали. Обрешетка со стропилами из этого материала отличаются влагоустойчивостью, прочностью и легкостью.

Читайте также:  Почему в прихожей не обойтись без банкетки

Допустимым шагом обычно является 200 см. Используется данный способ от 7 м. Использование гнутого типа профилей дает возможность сводить к минимуму затраты сырья.

Деревянные

Дерево незаменимо при обустройстве ската около 7-10 м.

Крепеж обычно гарантируется металлической деталью.

Допустимым шагом является около 0,8 м.

Комбинированные

Сочетание стропил из двух этих материалов дает возможность возводить систему, которая намного доступнее по цене, сравнивая сколько стоят металлические стропила.

Комбинированная система обустраивается с учетом некоторых правил: особой обработки применяемых деревянных деталей и использования гидроизоляции. Это нужно для того, чтобы увеличить эксплуатационные свойства дерева при ее рядом расположении к металлу.

Плюсы

Металлические стропила для крыши отличаются следующими плюсами:

  • Огромный эксплуатационный период. Если правильно подобрать материал все прослужит около века.
  • Пожаробезопасность. Производство осуществляется с использованием негорючего материала.
  • При локальных возгораниях она длительнее сохраняется.
  • Минимум отхода во время монтажа такой уникальной постройки, как стропила из металлического профиля.
  • Легкое обслуживание. Особое покрытие металлических креплений для стропил начали осуществлять защитную опцию, что предотвращает разрушение сырья, и становится причиной отсутствия потребности ежегодных обработок.
  • Отсутствует серьезной нагрузки на несущие стены и основу постройки.
  • Экологичность постройки, отсутствие потребности обработок с помощью химических реагентов.

Минусы использования металлоконструкций

Несмотря на огромное количество преимуществ, каркас металлической крыши применяется редко, сравнивая с деревянной. Металлические стропила для односкатной крыши обладают следующими недостатками:

  • Сложность монтажных работ, когда в основном нужно подключить особый вид техники, чтобы поднять массивные элементы.
  • Нужные слесарные способности, чтобы осуществлять работы.
  • На стропила металлические цена повышенная, сравнивая с древесиной.
  • Неудобство транспортировок.
  • Огромная теплопроводность.
  • При повышенных температурах металл подвергается деформациям. Это представляет опасность обрушения при возгорании.
  • Вероятно промерзание при низкой температуре.

Металлические стропила купить самых разных форм и конструкций, отличающиеся один от другого по качественным свойствам:

  • Применяемой схеме;
  • форме пролета и пояса;
  • размерам.

Стропила принято делить на такие виды, как:

  • арочные (различаются повышенными эстетическими качествами, с ними вы можете создавать сложные формы, что воздействует на возрастание расходностей материалов);
  • винтовые;
  • балочные (отличаются небольшим весом и нуждаются в минимальных расходах материалов);
  • рамные.

Есть некий список конструкционных деталей стропильных систем.

Конструкция кровли из металлических стропил общественно здания производится из следующих деталей:

  • тавры;
  • трубы прямоугольные и круглые;
  • уголки.

Все детали должны отлично примыкать один к другому. Решетка прикрепляется к поясу специальными элементами. Для опоры несущей постройки используются подстропильные детали. Их используют тогда, когда у балок неравномерный шаг.

По форме поясов фермы различают:

  • Треугольные. Это оптимальный выбор для больших углов. Нуждается в большой затрета материала.
  • Полигональные. Предназначены для мощных построек. Для небольшой постройки такое решение окажется очень усложненным.
  • Односкатные. Отличаются высокими показателями надежности с узлами рам повышенной жесткости.
  • Параллельно установленные. Данный вид незаменим для мягких кровель как универсальных вариантов, включающие одинаковые узлы.

Решетки

Системы решеток принято делить на следующие типы:

  • Раскосные, которые требуют больших затрат на материал.
  • Треугольные, которые применяются главным образом во время монтажа параллельной либо пояса-трапеций.
  • Иные специальные, к примеру, крестовые.

Обоснованность подбора металла

Стропила металлические для двухскатной крыши считаются основательной конструкцией, обладающая высокой надежностью к нагрузке. Металл применяется тогда, когда каркас нуждается в высокой жесткости, применяется брус примерно 8 м, уклон ската от 1o.

Металлические стропила нуждаются в наличии навыков и нужных инструментов для монтажных работ. Крепеж стропил необходимо осуществлять тщательно.

Конструкция металлических кровель окажется оправданной с экономической точки зрения лишь тогда, когда осуществлены подсчеты нагрузок, и она достигает не меньше 450 кг. И скат длиной больше 10 м.

В качестве материала производства оказывается оцинкованный металл. В основном это парный профиль. Чтобы крепить используются:

  • сварка с использованием балок;
  • болты;
  • саморезы.

При подсчете металлоконструкции принимаются во внимание детали, рассчитывается число сварочных швов и число дополнительных затратных материалов.

Профильные трубы являются самым частым выбором, чтобы организовать стропилы для частных домов. Сравнивая с иными системами, эта лучше благодаря простому монтажных работ. Размер сечения выбирается в зависимости от конкретных систем стропил, размера каркаса, угла наклона скатов, расчетных нагрузок и иных характеристик.

Почему стоит выбирать металл?

Исходя из того, какие виды нагрузок хотят и каковы пожарные нормы, каркас производится из разнообразных материалов. А теперь как можно надолго остановимся на отличительных особенностях применяемых материалов для стропильства каркаса. Рассмотрим главные достоинства стропил из дерева. Строительство каркаса для большинства представляется как работа с деревянной доской, которые в необходимом месте стоит подпиливать. Как древесину применяют в основном сушенную древесину. Однако осуществлять работу с деревом в действительности не легче, чем с металлом, хотя большинство так считают. Так, при производстве деревянных стропил незаменима лишь древесина высоких сортов. К тому же внимательно смотрят за тем, чтобы в подобных сортах досок и брусьев не было огромных сучков, обзолов, трещинок либо необходимого наклона волокна. В чем суть? Каждый важный недостаток может приводить к тому, что стропильная нога всего лишь треснет под нагрузкой. Если же возможности приобрести добротный сухой пиломатериал не имеется, тогда его высушивают сразу на объективы в особенном вентилируемом штабеле. По этой причине стоит для производства стропильных систем покупать готовые доски, к тому же с запасом по ширине. И это еще не все.

В основном пиломатериал смотрится очень ровным лишь на глаз, а для стропильных систем геометрия является довольно важнейшей характеристикой. И как раз обладая запасом по ширине, мастера получают возможность самому выправлять стропила строгальной техникой. Лишь таким образом скаты выходят на самом деле ровные, и на них комфортно устанавливаются совершенно различные кровельные покрытия.

А теперь рассмотрим, особенности выбора стальных балок. На сегодняшний день стропильную систему довольно часто подбирают из стальных оцинкованных балок. Вы вероятнее всего видели их наименования: двутавры, швеллера либо тавры. Подобные детали выходят очень дорогие, чем деревянные либо обыкновенные металлические, однако этого стоит. Да, в монтажных работах они очень труднее, однако предпочитают их за одно важнейшее достоинство— это повышенная надежность к изгибающей нагрузке. С помощью этого в строительстве каркаса возможно обходиться без каких-то там вертикальных подпорок и иных деталей. Однако в жилых домостроениях балки на сегодняшний день не часто применяются, хотя подобная практика имеется, и сегодня разъясним, почему. К примеру, трудность стропильных систем и присутствие внутренних деталей сразу воздействует на планировочных решениях мансарды. Потому что чем более разнообразных перемычки среди строителей, тем менее выйдет потолок чердака. К тому же все это имеет важное значение не только для монтажа еще одной жилой комнаты под каркас. Дело в том, что на сегодняшний день востребованы так именуемые бесчердачные каркасы, под которыми находятся обыкновенные помещения дома. И различные дополнительные детали там вообще не поместятся. Однако имеется собственная ложка дегтя: металлические балки в основном продолжат мостиками холода, а из-за этого для них непременно устанавливают кровельный пирог. Главным образом начинка тут ориентированно-стружечная плита. Это прекрасная альтернатива обыкновенным разным стропилам.

Заключение

Если от каркаса нужна высокая надежность, то металл –тот материал, который может осуществлять это требование. Однако необходимо запомнить, что монтаж нуждается в определенных способностях.

Стоит ли делать стропила из металла

Стропила из металла не являются новинкой, как кажется многим, Их использовали уже в начале девятнадцатого века. Металлические конструкции обладают значительной прочностью и могут выдерживать большие нагрузки. Они существенно повышают надежность возводимой конструкции.

Использование металлических стропил

Стропильная система на основе металла применяется в основном при возведении зданий общественного или промышленного назначения: гипермаркетов, складов, цехов, вокзалов, бассейнов и т.д. В сфере жилищного строительства использовать металлические стропила экономически невыгодно вследствие их дороговизны, трудности перевозки и монтажа.

В основном такие детали кровельной конструкции устраиваются на скатах, длина которых превышает 10 м. В таких случаях целесообразным является выбор металла в качестве основы для всех частей крыши: прогонов, опор конька, мауэрлата. Вместо его бруса укладывается мощный швеллер, а металлические стропильные ноги крепятся к нему при помощи приваренных уголков.

Крепление профнастила саморезами на крыше по всем правилам строительного искусства.

Если вы ищете ответ на вопрос, чем покрыть бетонную крышу гаража, загляните сюда.

Особенности разных вариантов стропильных систем из металла

    Нередко устраивается комбинированный тип стропильных систем, в которых наряду с металлом используются также деревянные детали. Такой способ имеет некоторые особенности. Важно не допускать контакта дерева и металла, поскольку резкое изменение температурного режима на металлической поверхности приводит к образованию конденсата, провоцирующего гниение прилегающих деревянных частей.

Чтобы избежать этого, элементы на основе древесины обрабатываются особыми антисептиками и влагостойкими составами. Другой профилактической мерой является изоляция дерева от металла посредством использования рубероида.

Отдельно следует остановиться на утеплении чердачного помещения. При выборе металлической системы утеплительный материал укладывается не между стропильными брусами, как это делается в случае деревянной конструкции, а над или под ними.

Другой особенностью является необходимость сохранения зазора между металлической частью и кровельным утеплителем для предупреждения проникновения конденсата в утепляющий материал и его последующего намокания.

При укладке утеплителя под стропила все остальные слои кровельного пирога (внутренняя обшивкам пароизоляционный материал, кровельное покрытие, вентиляционный зазор) оказываются выше утеплительного слоя, благодаря чему удается избежать больших теплопотерь и образования мостиков холода.

  • Второй вариант – стропильные системы из металла без деревянных деталей. В таком случае о возможности гниения можно не беспокоиться. Такой тип кровельной конструкции считается выгодным, поскольку обладает длительным эксплуатационным сроком и позволяет использовать цельные стропила значительной длины (7-30 м).
  • Металлические стропила, или фермы, могут изготавливаться самостоятельно или приобретаться в готовом виде. В процессе изготовления применяются спаренные уголки, классические профили и т.д.

    Основными частями фермы являются два наклонных плеча, которые в совокупности образуют треугольник. Они оптимально подходят для возведения кровель зданий промышленного назначения и ангаров, поскольку дают возможность перекрывать большие по площади помещения.

    Использование металлических стропильных ферм актуально и при возведении жилых домов с металлическом каркасом. В этом случае они изготавливаются под конкретный каркас по индивидуальному заказу, после чего доставляются на строительную площадку и монтируются вместе с основой.

    Преимущества и недостатки легких стальных каркасов

    На сегодняшний день максимально передовой технологией применения металлических элементов является технология с использованием легкого стального каркаса (кратко – ЛСТК). Его монтаж осуществляется на основе холодногнутого тонкостенного оцинкованного металлического профиля для кровель, который представляет собой очень прочный и долговечный материал: согласно утверждению производителей, такие металлические стропильные системы эксплуатируются более 100 лет.

    Их основными преимуществами являются:

    • Повышенная пожаробезопасность – монтаж стропильной системы осуществляется на основе негорючих материалов, благодаря чему исключается возможность возгорания здания с кровли, что нередко становится причиной пожаров. При локальном очаге металлическая система стропил предупреждает обрушение кровли.
    • Отсутствует необходимость проведения ежегодной обработки несущих конструкций кровли антисептическими и антипиретическими веществами, как это делается в случае древесных систем.
    • Длительность эксплуатационного срока – гарантия производителей на 100 лет службы основана на неподверженности материала разрушительному действию гнили, плесени, грибка, порче насекомыми-вредителями. Для защиты от коррозии на металл наносится цинковое покрытие, толщина которого достигает 275 г/кв. метр.
    • Отсутствие каких бы то ни было отходов в процессе выполнения работ обеспечивается исключительной точностью всех параметров конструкции.
      Монтаж конструкций на основе метала можно проводить в любое время года.
    • Процесс этот не представляет никакой сложности и может быть осуществлен при помощи дрели и шуруповерта при условии наличия детализированных чертежей, а также сквозной маркировки элементов.
    • В процессе работы нет необходимости привлекать грузоподъемную технику.
    • Немаловажным достоинством является экономичность. Благодаря применению гнутого профиля для системы стропил от шести до пятнадцати метров, толщина которого составляет от 1,2 до 2,5 м, количество расходуемого металла удается свести к минимуму.
    • Благодаря малому весу конструкции нагрузки на несущие стены дома и фундамент существенно сокращаются.
    • Такие конструкции обеспечивают высокие показатели степени сохранения тепла: благодаря специальному решению узлов соединения системы стропил с чердачным перекрытием удается избежать образования мостиков холода.
    • Экологичность таких систем обеспечивается в результате применения абсолютно чистых с экологической точки зрения и легко поддающихся утилизации материалов, не впитывающих вредных веществ и не выделяющих их в окружающую среду. Значение имеет и отсутствие необходимости в особой обработке деталей конструкции при помощи химических реагентов: благодаря этому исключается токсическое воздействие на организм человека и внешнюю среду.

    Недостатки

    В случае многоэтажных зданий металлические стропила являются прекрасным выбором. Нередко такие конструкции устраиваются также под керамическую черепицу, поскольку при выборе этого кровельного материала на стропильную систему оказывается значительная нагрузка. Но в остальных случаях их использование не совсем целесообразно вследствие наличия ряда недостатков:

    • Металлические стропила промерзают до такой степени, что достижение высокой энергоэффективности оказывается невозможным. С точки зрения экономичности выбор дерева является оптимальным решением.
    • Транспортировка и последующий монтаж металлических конструкций – задача довольно проблематичная.
    • В результате большого веса стропил для их подъема на требуемую высоту и установки должна использоваться специальная техника.
    • Стальные фермы быстро деформируются в условиях высоких температур. По этой причине в случае пожара они провисают за короткий промежуток времени, что приводит к обрушению всей кровли.
    • Устройство металлической стропильной системы – удовольствие недешевое.

    Вследствие указанных недостатков (особенно когда речь идет о частном строительстве) лучше остановить свой выбор на деревянных стропилах. Если есть необходимость в укреплении стропильной системы, рекомендуется применение отдельных металлических элементов. Вопрос об использовании металла должен обсуждаться заранее.

    Виды ферм

    Используемые в настоящее время металлические фермы отличаются по следующим качествам:

    • размерам;
    • форме поясов;
    • форме пролетов;
    • схемам изготовления.

    Фермы статического образца делятся на:

    • рамные;
    • балочные;
    • винтовые;
    • арочные.

    Отличительной чертой балочных является более экономное расходование материала и меньший вес. Их применение целесообразно при изготовлении конструкций, которые должны постоянно выдерживать большие нагрузки.

    Арочные применяются для создания эстетичных кровель неординарных форм, однако при этом расходуется намного больше материала.

    Применяются различные виды схем, основными качествами которых являются легкость, прочность, устойчивость. Качественное выполнение монтажа можно обеспечить посредством осуществления расчетов с помощью специальных программ.

    Основные конструктивные элементы

    Главными элементами стропильных металлических ферм являются:

    • нижний, верхний пояса – образуют контур;
    • собранная на основе раскосов и стоек решетка.

    Элементы соединяются в узлах прямым примыканием друг к другу. Крепление стержней решетки к поясам осуществляется сваркой или с помощью фасонных элементов.

    Кроме стропильных, бывают также подстропильные. Они служат опорами несущих конструкций и перекрытий в тех случаях, когда расстояние между колоннами больше шага балок или колонны имеют неодинаковый шаг.

    Разновидности ферм по поясам и решеткам

    Классификация ведется по форме поясов и разновидности решеток.

    В соответствии с очертанием пояса:

      С параллельными поясами – обладают достаточным количеством конструктивных преимуществ. Максимальная повторяемость деталей, обусловленная равной длиной стержней для решетки и поясов, одинаковой схемой узлов, наименьшим количеством стыков поясов дает возможность унифицирования конструкций и индустриализации процесса их производства. Такой вариант является оптимальным для мягкой кровли.

    Трапециедальные (односкатные)– их сопряжение с колоннами позволяет создавать узлы рам повышенной жесткости, благодаря чему улучшаются прочностные характеристики всего здания. На решетках этих ферм в средней части пролета нет длинных стержней. Они не требуют наличия больших уклонов.

    Полигональные – являются отличным вариантом для тяжелых строений с большими пролетами. Благодаря их использованию можно сэкономить значительное количество стали. Для легких вариантов выбор полигональной конфигурации нецелесообразен, поскольку конструкция значительно усложняется, а получаемая экономия не очень существенна.

  • Треугольные – как правило, они используются для кровель с крытым уклоном с учетом условий эксплуатации строения или разновидности выбранного кровельного материала.
  • Несмотря на простоту в исполнении, они обладают определенными конструктивными недостатками:

    • усложненностью острого опорного узла;
    • существенным расходом материала для изготовления стержней значительной длины для центральной части решетки.

    В некоторых случаях выбор треугольной системы является обязательным – например, когда есть необходимость в обеспечении равномерного притока большого количества естественного света.

    Разновидности систем решеток

    • Треугольная является наиболее эффективной в двух случаях: трапециедальной конфигурации и параллельных поясов.
    • Раскосная – в этом случае самые длинные элементы – раскосы – должны быть растянутыми, а стойки сжатыми. По сравнению с треугольной разновидностью такие решетки более трудоемкие и требуют расхода большего количества материала.
    • Специальные – крестовые, шпренгельные и т.д.

    Материалы для металлических ферм

    Материалом для изготовления элементов ферм, как правило, является парный облегченный оцинкованный профиль. Крепежными элементами служат саморезы, специальные болты или особые стальные балки, соединяемые методом сваривания.

    Читайте также:  Как выбрать на кухню вытяжку правильного размера

    До начала изготовления металлической конструкции надо сделать расчет сечения применяемых элементов, количества требуемых сварных швов, заклепок.

    Сам процесс изготовления осуществляется следующим образом.

    • Для создания верхних поясов применяют неравнобокие уголки с тавровым сечением (2 шт.). Их стыковка осуществляется по меньшим сторонам.
    • Для изготовления нижних поясов нужны два равнобоких уголка.
    • При наличии нагрузок на ферму, которые возникают в пределах ее панелей, используются парные швеллеры.
    • Раскосы и стойки изготавливаются с применением равнобоких уголков с тавровым или крестообразным сечением.
    • Для создания полностью сварных ферм используются тавры.

    В частном строительстве самым распространенным типом ферм является ферма на основе профильных труб. По сравнению с конструкциями на основе тавра, швеллера или уголка профильные системы отличаются значительно более легким весом и могут выполняться без использования сварки прямо на площадке.

    Где купить флюгер на крышу или как изготовить его самостоятельно?

    Полезную информацию о сооружении фронтона крыши вы найдете здесь.

    В чем состоят особенности конструкции двускатной вальмовой крыши, читайте в статье по адресу https://rooffs.ru/vidy-krysh/valmovaya/iz-chego-sostoit.html

    В процессе изготовления ферм используются горячекатаные или гнутые трубы. Изделия первого типа производятся на основе стальной ленты квадратного или прямоугольного сечения толщиной от 1,5 до 5 мм.

    Особенности расчета металлических конструкций

    Для расчета металлических ферм необходимы определенные знания. Как правило, для этого используются специально разработанные компьютерные программы. От степени точности расчетов зависит надежность металлической конструкции. При этом следует учитывать некоторые факторы:

    • оказываемые на крышу постоянные нагрузки: общий вес стропильной системы и кровельного материала;
    • дополнительные нагрузки: снеговые, ветровые, вес работающих на кровле людей и т.д.;
    • особые и периодически возникающие нагрузки (сейсмические, ураганные).

    Правила устройства

    Вид металлических систем и их конструкция определяются величиной кровельного уклона:

    • От 6 до 15 градусов – используется трапециевидная ферма, высота составляет от 1/7 до 1/9 ее длины. В случае устройства чердака возможны два варианта: ее стены должны быть соответствующей высоты или у проектируемой крыши должны быть переломы у опор. Панели нижнего и верхнего рядов должны иметь одинаковые размеры. Использование решетки в данном случае способствует облегчению нагрузки.
    • От 15 до 22 градусов – высота конструкции составляет 1/7 длины. Использование ломаного нижнего пояса дает возможность сокращения веса примерно на 30% по сравнению с треугольной. Длина одного пролета не должна превышать 20 м.
    • От 22 до 30 градусов – применяется треугольная система, высота составляет 1/3 длины. Так как вес конструкции получается небольшим, в роли опоры могут выступать возведенные на не очень большую высоту наружные стены.

    Если длина пролета составляет 14-20 метров, в каждой половине используется четное количество панелей, длина которых держится в пределах 1,5-2,5 м. Для таких параметров рекомендуется использовать 8 панелей.

    При большей длине пролета (от 20 до 35 м) рационально использование ферм Полонсо – двух треугольных, соединенных затяжками. При этом можно убрать длинные раскосы панелей в центре, благодаря чему достигается уменьшение веса. В таком случае верхний пояс делят на 12-16 панелей длиной от 2 до 2,75 м.

    ВЫВОДЫ:

    • Стропильная система на основе металла применяется в основном при возведении зданий общественного или промышленного назначения.
    • Металлические конструкции обладают значительной прочностью и могут выдерживать большие нагрузки.
    • Нередко устраивается комбинированный тип стропильных систем, в которых наряду с металлом используются также деревянные детали.
    • Второй вариант – стропильные системы полностью на основе металла.
    • Сегодня самой передовой технологией применения металлических элементов является технология с использованием легкого стального каркаса.
    • Основные достоинства металлических систем: пожаробезопасность, экологичность, длительность эксплуатационного срока.
    • Недостатки конструкции: неспособность сохранять тепло, тяжелый вес, трудоемкость работы, дороговизна.
    • Главные элементы ферм: верхний и нижний пояса, решетка.
    • Фермы отличаются в соответствии с формами поясов и особенностями решеток.
    • Материалом для изготовления элементов ферм, как правило, является парный облегченный оцинкованный профиль.
    • Точность расчетов определяет надежность конструкции.
    • Вид металлических систем и их конструкция определяются величиной кровельного уклона.

    Из видеосюжета вы узнаете больше о метало-каркасных домах.

    Все, что нужно знать о стропильных фермах

    1. Что это такое?
    2. Основные требования
    3. Обзор видов
      • По признаку конструктивного оформления
      • По материалу
    4. Советы по выбору формы
    5. Выбор материала
      • Дерево
      • Металл
    6. Особенности расчёта нагрузок
    7. Технология монтажа

    При строительстве любой кровли самое важное – безопасность и надёжная защита от негативного влияния окружающей среды. Чтобы добиться этого, необходимо использовать деревянные или металлические системы стропил.

    Что это такое?

    Стропильной фермой называют целый комплекс элементов конструкции, куда входят обрешётка, раскосы, стойки. После сборки конструкция станет надёжным «скелетом» будущей крыши.

    Под стропильной фермой прежде всего понимается жёсткая конструкция, актуальная при постройке скатных кровель. Главная задача фермы состоит в распределении основной нагрузки, которую оказывают стены строения. Изготавливаются чаще всего такие конструкции из древесины, но возможна установка из аналогичных материалов.

    Основой при возведении деревянной типовой конструкции выступают закруглённые брусья, обычные доски. Дополнительные элементы присоединяются к основной конструкции, буквально врубаясь в необходимые участки. Если детали созданы из досок, то в присоединении участвуют болты, кольцевые шпонки, а также гвозди.

    Фермы, имеющие металлические основания растянутой формы, задействуются при возведении крупномасштабных построек, когда пролёт имеет протяжённость свыше 16 метров. Если речь идёт о возведении конструкции при помощи растянутых стоек из досок, то сложно добиться надёжности закрепления узлов. Однако если использовать элементы из металла, то прочно закрепить узлы довольно легко.

    Чтобы собрать деревянную ферму, нужно приложить много усилий. Гораздо быстрее процесс пойдёт, если использовать не только деревянные детали, но и металлические. Такой тип сборки называется комбинированным.

    При постройке жилых домов крайне редко планировщики прибегают к варианту крыши с открытыми фермами. Чаще всего фермы просто закрываются специальными перекрытиями для потолка. При возведении построек производственной направленности на кровле оставляют открытые фермы.

    Несущими частями такой конструкции часто становятся балки. Строительные балки производятся на основе железобетона, укладываются под стропила и перекрывают шаги колонн длиной 12, 18 м. Эти части конструкции выполняют роль промежуточной опоры.

    Основные требования

    Вне зависимости от вида строительных материалов перед основной отделкой необходимо построить крепкую и надёжную конструкцию, чьей главной задачей станет устойчивость и прочность крыши.

    Если конструкция с элементами из подстропильных и стропильных комплексов была возведена правильно, то её надёжность гарантирована. Конструкция с лёгкостью выдержит нагрузки любого типа, будь они временными или постоянными.

    От материала и конструкции фермы требуется максимальная прочность, безопасность и устойчивость.

    Обзор видов

    При выборе типа конструкции и материала, из которого будет изготовлен костяк кровли, следует учесть материал самих стен. Колонны из металла или железобетонного полотна, подстропильные системы и стены из кирпича станут надёжной опорой для несущих основ.

    Характеристики ферм позволяют классифицировать их по данным параметрам:

    • архитектурное оформление конструкции;
    • схема в статике;
    • вид решётки;
    • очертания стропильных поясов.

    Самым важным критерием для классификации ферм считается очертание поясов. Оно рассчитывается при учёте параметров пролёта, конструкционных особенностей кровли, а также при учёте уровня возможной нагрузки. Выбор материала также напрямую зависит от уклона (в расчёт берётся уклон пояса на максимальной высоте).

    1. При возведении плоских крыш чаще всего задействуются фермы, оснащённые параллельными поясами.
    2. Если материалом для строительства крыши стали стальные или асбестоцементные листовые перекрытия, то лучшим вариантом станет несущая система в виде трапеции.
    3. В частном строительстве чаще всего можно встретить конструкции треугольных конфигураций.
    4. При учёте варианта очертаний проводится и выбор решётки. Если задействуются системы в форме трапеции или разновидности с параллельными поясами, то лучшим вариантом становятся решётки треугольных форм. Решётка укрепляется при помощи дополнительных стоек.
    5. Часто используются решётки, оснащённые шпренгелями

    По признаку конструктивного оформления

    По оформлению конструкции можно разделить все фермы:

    1. на тяжёлые (двустенные), с двумя фасонными листами в узлах конструкции;
    2. лёгкие (одностенные), в конструкции которых только один лист.

    При строительстве зданий, имеющих длинный пролёт (промышленные постройки), используются конструкции большого веса. При возведении огромных промышленных помещений «скелет» кровли выполняет роль рамы, на которую опираются несущие системы.

    По материалу

    По разновидностям материала системы ферм могут создаваться:

    • из древесины;
    • из стали;
    • комбинированные.

    Советы по выбору формы

    Рассмотрим, как правильно сделать выбор формовой конфигурации конструкции. Чтобы подбор формы был правильным, важными считаются следующие критерии:

    • тип материала покрытия крыши;
    • есть или нет перекрытия на потолке;
    • угол наклона кровли;
    • особенности соединений стропильных элементов.

    При постройке плоской крыши, покрытой битумными рулонами, лучше использовать конструкции в виде прямоугольника или трапеции.

    Если уклон угла по величине составляет выше 12 градусов, и если покрытия являются тяжёлыми, то лучше использовать конструкции в треугольном формате.

    Выбор материала

    Самым ответственным и важным всегда считается выбор материала для строительства. К материалу предъявляются особые требования: он должен обеспечивать высочайшую прочность, быть достаточно жёстким и не деформироваться. Актуален и ценовой показатель, поскольку стоимость — довольно ощутимый фактор, особенно в частном строительстве.

    Дерево

    Древесина считается одним из самых популярных и недорогих строительных материалов.

    Конструкции из дерева актуальны для следующих случаев:

    • при возведении крыш по типу мансарды;
    • при установке объектов как промышленной, так и других направленностей;
    • при реставрации плоских крыш различных построек.

    Главными особенностями ферм из древесины, по сравнению с аналогичными конструкциями, можно назвать следующие:

    • скорость проектирования увеличена в несколько раз;
    • автоматизированность установки и простота всех этапов строительства;
    • простота при проведении монтажных работ (элементы уже готовы, их остаётся только правильно установить);
    • возможность реализовать даже самые смелые дизайнерские задумки в отношении конфигурации, формы и других аспектов;
    • конструкция весит сравнительно немного;
    • возможность монтажа в ситуациях, когда пролёты имеют большие размеры (максимальная длина – 18 м);
    • возможность провести утепление, общая простота этой процедуры;
    • прекрасные технические и эксплуатационные качества;
    • материал считается пригодным для обработки в промышленных условиях, а значит, относится к первой категории материалов по пожаробезопасности;
    • экологичность.

    Металл

    Стальные конструкции из профильной трубы могут похвастаться повышенной жёсткостью, в отличие от деревянных конкурентов. За счёт этого качества металлические системы стропил часто используются в случае, если конструкции нужно придать дополнительную жёсткость. Это хороший вариант, если устанавливаются фермы большой длины, свыше 10 метров. В этой ситуации не только стропила должны быть выполнены из стали, но и опоры конька, и брус мауэрлата.

    Установка должна производиться не при помощи соединяющихся частей из древесины, а при использовании специальных швеллерных профилей.

    Для крепежа оснований стропил необходимы уголки, которые были предварительно приварены.

    Главные плюсы ферм из стали:

    • более высокая прочность по сравнению с другими вариантами;
    • стойкость к различным коррозионным явлениям и физическому влиянию;
    • материал не способен гнить и имеет особую устойчивость к деформации;
    • длительный срок службы;
    • если требуется перекрыть периметр крупногабаритного здания, сделать это очень просто при помощи стальных элементов.

    Некоторые минусы металлических конструкций:

    • сама конструкция весит немало, использование таких элементов даёт дополнительную нагрузку на кровлю;
    • при установке необходимо использовать специальную технику (чтобы поднимать изделия на определённую высоту);
    • детали не выдерживают слишком резкие температурные перепады и могут деформироваться;
    • достаточно высокая стоимость.

    Фермы из стали подразделяются на три вида:

    • имеющие параллельные пояса;
    • в форме треугольника;
    • полигональные.

    Для постройки мягкой крыши отлично подходят стропильные конструкции, имеющие параллельные пояса. Также можно использовать полигональные модели.

    Если будут использоваться материалы в виде листов, то лучшим вариантом станут конструкции треугольной формы.

    Фермы, которые выпускаются на фабриках, подходят под универсальные размеры пролётов – 18, 24, 30 и 36 метров в длину.

    При создании решёток конструкций и поясов чаще всего используются уголки. Отдельные элементы скрепляются через приваривание. Самой надёжной можно назвать конструкцию, при обустройстве поясов которой были задействованы балки с широкими полками (тавровые).

    Само изготовление не слишком сложное, такой способ работы требует меньшего количества материала. При этом прочность и надёжность конструкции остаются на высоте.

    Особенности расчёта нагрузок

    При установке стропильной системы важно не только верно определить наилучший вариант формы и материала, но и провести расчёт планируемой нагруженности.

    Нагрузки можно подразделить на три вида:

    • неизменные: к этому типу относится общий вес крыши;
    • временные: вес снежного покрова или наледи, сильный ветровой поток;
    • особый тип нагрузки: возможность землетрясения.

    Система стропил, созданная при помощи балок и ферм, становится несущей. Состоит такая система из множества элементов. При установке конкретного типа конструкции и её формы важно понимать, что это всегда очень ответственный процесс. Каждый этап имеет своё значение, но особое место отводится проектированию. Все расчёты должны быть произведены правильно, учтены многие факторы, ведь от этого зависит безопасность будущей постройки.

    Расчёт базируется на сложнейших вычислениях, произвести которые может только профессионал.

    Технология монтажа

    Как пример, ниже представлен наиболее простой вариант монтажных работ стропильной системы (использован при постройке односкатной крыши). Конструирование можно выполнить своими руками.

    1. Вначале нужно на чертеже рассчитать уровень перепада между стенами: tgL х Ш. Значок «Ш» обозначает расстояние между двумя стенками-опорами. Тангенс угла (кровельный уклон) обозначается значком «tgL».
    2. После проведения расчёта следует подготовить нужное число стропил из досок, обработав древесину антисептиком.
    3. Дальше следует постройка мауэрлата. Доска должна быть соизмерима с величиной диаметра стенок. Балку нужно укрепить очень крепко и жёстко, нелишней будет хорошая гидроизоляция. При монтаже необходимо соблюдать горизонтальное положение конструкции.
    4. Затем обозначаются участки для укладки стропильных оснований (после обозначения таких участков врезаются выемки).
    5. Фермы должны так располагаться, чтобы они шли на выступ по опорной конструкции примерно на 30 см. Закреп можно произвести при помощи строительных скоб и специальных болтов.
    6. Итогом работ станет укладка обрешётки и подпорок. Если основание стропил превышает 4,5 метра в длину, то подпорки просто необходимы. Сверху установленных конструкций прокладываются обрешёточные планки.

    О том, как происходит сборка девевянной стропильной фермы, вы можете узнать из видео ниже.

    Металлические стропила: их преимущества и недостатки

    Изготовленные из металла стропила являются более прочными конструкциями в сравнении с их деревянными аналогами, так как они могут выдержать более значительную нагрузку.

    В этой статье мы расскажем об основных преимуществах и недостатках металлических стропил, а также затронем тему выбора материала для стропил из металла и особенностей их монтажа.

    Как правило, стропильную систему на основе металла выбирают в том случае, когда необходимо добиться высокой жесткости кровли, или же в ходе создания стропильной системы для последующего монтажа бруса, отдельные элементы которого имеют длину более 10 метров.

    В подобной ситуации замене подлежат не только стропила, опоры коньков, прогоны, изготовленные из древесины, но и брус мауэрлата. Его меняют на мощный швеллер, к которому крепят стропильные ноги посредством приваренных уголков.

    Достаточно часто используют комбинированные стропильные системы, на основе древесины и металла. Подобные системы обладают определенными недостатками.

    Одним из самых серьезных недостатков можно назвать недопустимость прямого контакта дерева и металла, так как при резкой смене температурного режима поверхность металла покрывается каплями конденсата, который приводит к развитию гниения соприкасающейся с ним древесиной.

    Важно! Чтобы не допустить подобной ситуации, деревянные элементы такой конструкции следует обрабатывать специальными влагостойкими и антисептическими средствами. Более того, необходимо изолировать дерево от металла рубероидом.

    Также, необходимо отдельно рассмотреть вопрос, связанный с утеплением чердачного помещения.

    В металлической стропильной системе укладка теплоизоляционного материала должна производиться не между стропилами, как это выполняется в стропильных системах из древесины, а над или под стропилами.

    Кроме прочего, между утеплителем и металлическими элементами конструкции необходимо оставлять зазор, который предотвратит намокание утеплителя, вызванного образованием конденсата.

    В том случае, когда укладка утеплителя для кровли производится под металлическими стропилами, другие прослойки сэндвича кровли, такие как покрытие кровли, материал пароизоляции, внутренняя обшивка и зазор вентиляции необходимо размещать выше слоя утепляющего материала.

    Подобный подход позволит предотвратить потери чердачным помещением тепла, а также исключит возможность появления мостиков холода.

    Другой вариант предусматривает создание стропильных систем из металла, в которых древесина не используется. В этом случае гниения опасаться не стоит, так как деревянные элементы в составе конструкции отсутствуют.

    Подобный вариант обустройства крыши считается наиболее выгодным, так как он подразумевает продолжительный срок службы и предусматривает возможность использования достаточно протяженных стропил с длиной от 7 до 30 метров.

    Металлические стропила, также называемые фермами, можно изготовить самостоятельно или же купить в готовом для употребления виде. В ходе изготовления ферм применяют классические периодические профили, спаренные уголки и прочее.

    Конструкция ферм представляет собой равнобедренный треугольник, состоящий из двух наклонных плеч. Благодаря наличию возможности перекрытия помещений значительной площади и большой высоты, металлические фермы чаще всего используются в ходе строительства зданий промышленного предназначения и ангаров.

    Читайте также:  Чем занять пустые углы в комнате

    Стропильные фермы из металла могут быть использованы в ходе возведения жилых строений, имеющих металлический каркас. В этом случае их производят по индивидуальному заказу с учетом размеров конкретного каркаса и доставляют непосредственно к месту строительства. Монтируют их вместе с элементами основы.

    Кроме вышеперечисленных преимуществ металлических стропильных систем, необходимо коснуться рассмотрения их основных недостатков, к числу которых, прежде всего, относятся вопросы доставки и последующего монтажа конструкций:

    1. Металлические стропильные системы обладают значительным собственным весом, следовательно, для того чтобы поднять их на необходимую высоту необходима специальная техника;
    2. Фермы из стали имеют малое значение сопротивления высокой температуре, что в случае возникновения пожара, по истечении 15-30 минут после начала возгорания, грозит провисанием и обрушением кровли;
    3. Возведение стропильной системы с использованием металла можно назвать весьма дорогостоящим мероприятием.

    Выбор материала для изготовления металлических ферм

    В ходе изготовления различных элементов ферм, как правило, используют парный профиль, при этом, для создания сопряжений узлов используют косынки. Соединение различных элементов в единую конструкцию осуществляется посредством клепки или сварки.

    Прежде чем приступить к изготовлению конструкций металлических ферм, нужно рассчитать площадь сечения используемых для этого элементов, а также требуемое количество сварных швов, количество заклепок и т.п.

    Металлические фермы производятся следующим образом:

    1. В ходе изготовления верхних поясов стропильной конструкции используют два уголка таврового сечения с боками разной ширины, их стыкуют между собой по меньшим сторонам.
    2. Для изготовления нижнего пояса применяют два равнобоких уголка.
    3. В том случае, когда ферма будет эксплуатироваться с нагрузкой, прилагаемой в районе ее панелей, для изготовления следует использовать парные швеллеры.
    4. Для создания стоек и раскосов применяют равносторонние уголки с крестообразным или тавровым сечением.
    5. В ходе производства полностью сварных ферм используют тавры.

    В индивидуальном строительстве наиболее широкой популярностью пользуется стропильная ферма, для изготовления которой используют профильные трубы.

    Ферма этой разновидности характеризуется наличием более низкого собственного веса в сравнении с аналогичными конструкциями, изготовленными с использованием тавра, уголка или швеллера. При этом, сборка подобной конструкции может производиться непосредственно на месте ведения строительных работ. Для этого потребуется всего лишь сварочный аппарат.

    Полезно: в ходе производства ферм применяются горячекатаные или гнутые трубы. Для изготовления горячекатаных труб используется стальная лента квадратного или прямоугольного сечения толщиной 1,5 – 5 мм.

    Стальные кровельные конструкции

    Кровельные конструкции из стали изготавливают на основе стропильных ферм, которые предназначены для создания протяженных пролетов длиной от 6 до 30 метров.

    Конструкции подобных ферм производят с использованием профилей периодического сечения, к числу которых относятся гнутосварные трубы прямоугольного или квадратного сечения, а также спаренные уголки.

    Конструкция стропильных ферм предусматривает наличие двух скатов, имеющих уклоны, величина которого равна и составляет величину не менее 20?. Для того чтобы подобная система надежно опиралась на стены, используют колонны специальной конструкции или распределительные подушки из железобетона с наличием закладных.

    Прогоны, изготовленные из уголков и деревянного бруса, предназначенные для последующей набивки обрешетки, крепят к конструкции фермы посредством сварки. Для увеличения жесткости подобной системы, изготавливают горизонтальные связи из уголка и прокладывают их вдоль нижнего пояса ферм.

    В ходе индивидуального строительства фермы из металла используют крайне редко, гораздо чаще их применяют при возведении объектов промышленного и гражданского предназначения, к которым относятся:

    1. заводы;
    2. фабрики;
    3. ангары;
    4. склады;
    5. многоэтажные здания общественного предназначения и т.п.

    В ходе строительства частных жилых домов обычно используют модули с легким каркасом из стали.

    Производство ферм из стали является достаточно несложным технологическим процессом, реализация которого возможна в условиях любого промышленного предприятия.

    Наиболее яркими преимуществами конструкций подобного типа являются:

    1. Повышенная прочность;
    2. Наличие возможности перекрытия протяженных пролетов;
    3. Высокая степень жесткости.

    К недостаткам ферм из стали можно отнести следующие характеристики:

    1. Значительный собственный вес (20-30 кг/м?), который требует применения в ходе монтажа специальной техники;
    2. Низкая степень огнестойкости (15-30 минут) конструкции кровли;
    3. возникновение коррозии в случае отсутствия специальной обработки.

    Пример монтажа стропил из металла

    В качестве примера рассмотрим пример выполнения монтажных работ, связанных с обустройством стропильной конструкции для крыши с углом наклона 22-30?. Материал, предназначенный для покрытия кровли – шифер, этернит или железо:


    Схема треугольной фермы

    1. В данной ситуации наиболее удачным вариантом будет использование стропильной фермы треугольной формы, имеющей высоту значением 20% от величины длины пролета (на схеме фиг.1). Ее собственный незначительный вес позволит возвести стены в районе ее опор на относительно небольшое значение высоты опор в пределах помещения чердака;
    2. В том случае, если длина пролета будет составлять 14-20 метров, следует использовать ферму, имеющую нисходящие раскосы. Это связано с небольшим собственным весом подобной конструкции;
    3. Величину длины панели, которая будет располагаться в верхнем поясе стропильной фермы, нужно выбирать в пределах 1,5-2,5 метра;
    4. В обеих частях конструкции фермы количество панелей должно быть четным. Для указанного размера пролета, их количество будет составлять 8 единиц.

    В том случае, когда сооружение производственного здания предусматривает использование стропильных ферм, их монтаж выполняют на подстропильных фермах, которые связывают между собой опорные колонны и выполняют роль основания для монтажа ферм.

    Полезная информация! В зданиях подобного типа величина пролета может составлять 20-35 метров, вследствие чего рекомендуется использовать фермы Полонсо (фиг. 2). Подобная конструкция имеет в своей основе два треугольника, которые между собой соединены затяжкой.

    Подобное решение предоставляет возможность отказа от использования длинных раскосов в средних панелях, сечение которых требовалось бы увеличивать с целью создания сопротивления изгибу продольного направления, а это, в свою очередь, привело бы к увеличению собственного веса конструкции фермы.

    Верхний пояс делят на 12 или 16 панелей, каждая из которых имеет длину 2-2,75 метра. В том случае, когда к фермам будет подшиваться потолок, к узлам верхнего яруса необходимо подвести крепление затяжки, величина длины которой будет составлять значение, равное 4-6 длинам панелей.

    Независимо от того, что стропильные системы из металла характеризуются более высокой надежностью и большей жесткостью, в сравнении с деревянными аналогами, в силу ряда определенных причин их не используют в ходе строительства загородных домов.

    Использование металлических стропильных систем наиболее целесообразно в ходе строительства зданий промышленного предназначения, в которых необходимо создать перекрытие пролетов значительной длины.

    Стропила из трубы: виды и особенности конструкций ферм из профильных труб

    Наиболее распространенным материалом для стропил является дерево, то есть деревянный брус или доски. Однако, при возведении габаритных зданий с длиной пролетов более 24 м и длиной скатов более 10 м, использовать деревянные стропила нецелесообразно, а, зачастую, и невозможно. Они не выдержат нагрузки от собственного веса и кровельного материала.

    Поэтому в этом случае для кровли применяют металлические стропила, которые могут быть изготовлены из различных профилированных изделий. Одним из наиболее распространенных вариантов являются стропила из трубы, которые способны перекрыть пролет любой необходимой длины.

    Содержание

    Использование стропил из труб

    Как правило, металлические стропила используют при строительстве габаритных промышленных и общественных зданий. Это могут быть гипермаркеты, спорткомплексы, цеха, склады.

    В индивидуальном строительстве металл для крыш жилых домов практически не применяется. Дорого, есть сложности с монтажом и перевозкой. Да и не нужно. В этом случае рационально использовать древесные материалы. Однако в частном строительстве отведена ниша и для металлических стропил (ферм). Используют их при возведении различных навесов – для автомобилей (крытые стоянки), дворовых площадок, бассейнов.

    Среди достоинств металлических ферм можно выделить:

    • высокую прочность, позволяющую выдерживать большие нагрузки;
    • способность перекрывать большие пролеты;
    • возможность применения на геометрически сложных объектах;
    • долговечность.

    Недостатки при этом такие:

    • большой вес, при поднятии ферм на высоту требуется применение специальной техники;
    • высокая цена;
    • низкое сопротивление высокой температуре, вследствие чего при пожаре металлические стропила (фермы) провисают и обваливаются за 15-30 минут.

    Профильная труба — наш вариант

    Вообще металлические фермы выполняются из различных изделий, а также их комбинаций. Например, из швеллеров, уголков, двутавров и т.п. И, конечно же, профильных труб.

    Чем хороша труба? Ее контуры обладают высокой степенью обтекаемости, что минимизирует ветровое давление. Это важно для высоких объектов, подверженных ветровым нагрузкам. Также профильные трубы легко окрашивать, на их стенках не задерживается влага (снег, иней, вода), поэтому их стойкость к коррозии выше, чем у альтернативных изделий. Соответственно, выше и долговечность.

    Несмотря на кажущуюся массивность, профильные трубы легкие, ведь внутри их – пустота. Это качество позволяет снизить нагрузку кровельной конструкции на стены и фундамент. Но вызывает необходимость в герметизации этих полостей с торцов изделий для предотвращения попадания влаги вовнутрь и, как следствие, возникновения коррозии.

    Металлические профильные трубы изготавливают путем прокатки и обработки металла на специальных станках. Сечение полученных таким образом труб может быть овальным, прямоугольным, квадратным.

    Материалом для профильных труб обычно служит конструкционная сталь. Но в некоторых случаях, при строительстве конструкций специального назначения, применяют оцинкованную сталь или алюминиевые сплавы.

    Нагрузки, которые способна выдержать профильная труба, зависят от марки использованного металла, толщины стенок изделия, способа изготовления.

    Длина труб варьируется в пределах от 6 м (для малых сечений) до 12 м (для больших сечений). Минимальные сечения – 10х10 мм и 15х15 мм (с толщинами стенок 1 мм и 1,5 мм соответственно). Трубы с таким сечением применяются для легких малогабаритных конструкций (например, небольших навесов). Увеличение толщины стенок и размеров сечения приводит к увеличению веса и прочности профилей. Поэтому трубы максимальных сечений (начиная с 300х300х12 мм и выше) применяют преимущественно для промышленных зданий.

    Строение ферм из труб

    Единицей стропильной металлической системы является ферма – плоская конструкция, собранная из нескольких прямых стержней. Контур фермы формируют верхний и нижний пояса. Между ними находится решетка, состоящая из раскосов и стоек.

    Элементы фермы – прямые профильные трубы – соединяют или непосредственно между собой, или через узловые фасонки. Для крепления используют сварки, болты, клепки.

    Металлические фермы стандартных размеров и конструкций можно купить уже в готовом виде или же собрать из труб самостоятельно. Однако самостоятельное изготовление требует высокого профессионализма, умения работать с металлоконструкциями и правильно произвести расчет. Поэтому для частного застройщика намного удобнее вариант приобретения готовых ферм, которые останется только правильно смонтировать.

    Варианты конструкций ферм

    Металлические фермы могут иметь разные очертания, отличаться по назначению и способности воспринимать нагрузки.

    Основополагающими элементами фермы являются пояса – верхний и нижний. Они создают контур конструкции, то есть очерчивают ее сверху и снизу. Пояс – это прямой или ломаный стержень, состоящий из одной или нескольких срощенных труб.

    В соответствии с контуром поясов фермы из профиля бывают:

    • с параллельными поясами (плоская кровля);
    • трапецеидальные;
    • треугольные;
    • полигональные;
    • сегментные.

    Фермы с параллельными (горизонтальными) поясами — простейшие конструкции прямоугольной формы с горизонтальными поясами, одинаковыми по длине. Содержит множество однотипных деталей решетки одинаковой длины. Конструкция полностью унифицирована. Так как пояс данного типа ферм выставлен горизонтально, их применяют для сооружения плоских кровель. В том числе и для мягких кровельных покрытий.

    Трапецеидальные конструкции имеют форму трапеции (или двух сомкнутых трапеций). Используются при возведении крыш с небольшим углом наклона. Узлы фермы характеризуются повышенной жесткостью и прочностью. В центральной части отсутствуют длинные стержни, поэтому трапецеидальный вариант считается довольно экономичным по расходу металла.

    Треугольные фермы по форме похожи на треугольник, они используются для сборки стропильной системы двухскатных крыш (навесов). Угол наклона значения не имеет, возможно применение для крутых скатов. При сборке треугольных ферм следует тщательно рассчитать и закрепить опорные узлы, имеющие сложное устройство. Еще одна особенность: в центральной части конструкции используются удлиненные стержни. Чем круче стороны «треугольника», тем стержни длиннее. Поэтому для их изготовления требуется повышенное количество трубы.

    Полигональные фермы имеют сложные очертания, напоминающие арку с ломаным верхним контуром. Обладают повышенной прочностью, поэтому применяются для тяжелых громоздких сооружений, возводимых над большими пролетами. Благодаря особой схеме расположения элементов, полигональные фермы позволяют сэкономить значительное количество профиля. Но только при использовании их для тяжелых строений. Легкие конструкции при выборе полигонального варианта не выиграют в получаемой экономии.

    Сегментные фермы встречаются редко по причине своей сложности. Обладают арочной формой, с криволинейным, полукруглым контуром верхнего пояса. Это очертание повторяет эпюру моментов, поэтому для сегментной фермы требуется сниженное количество металла. Однако, опять же, трудоемкость производства, связанная со сложными узлами конструкции, делает ее крайне непопулярной.

    Кроме поясов в конструкции фермы предусмотрена решетка – сочетание прямых элементов (стоек, раскосов), которые располагаются в определенной последовательности между поясами и скрепляют их между собой. От вида решетки зависит прочность фермы, ее вес, внешний вид и степень сложности изготовления.

    Распространены следующие системы решеток:

    • треугольная;
    • раскосная;
    • шпренгельная;
    • крестовая;
    • ромбическая;
    • полураскосная.

    Треугольная система решетки состоит из элементов, выставленных в виде повторяющихся треугольников. Подходит для ферм с параллельными и трапецеидальными поясами. Опорные раскосы в конструкции могут быть восходящими и нисходящими. Треугольная система характеризуется минимальной суммарной длиной решетки, а также минимальным количеством узлов при наименьшем пути усилия от точек приложенной нагрузки до опоры. В решетке присутствуют длинные раскосы, работающие на сжатие. Чтобы конструкция с такими раскосами приобрела необходимую устойчивость, при расчете требуется увеличивать количество используемого металла. Повышенный расход профиля в треугольных решетках является практически единственным их минусом.

    Раскосная решетка – состоит из большого числа раскосов и небольшого количества стоек. Усилие от места прилагаемой нагрузки до опоры проходит длинный путь, минуя все линии и узлы решетки. Раскосы при этом должны работать на растяжение, а стойки – на сжатие. По причине использования большого количества длинных раскосов, конструкция требует использования повышенного количества профиля. Используются такие решетки в невысоких фермах, которые должны выдерживать большие усилия.

    Шпренгельная решетка – сложная по конструкции и трудоемкая. Применяется для высоких треугольных ферм (4-5 м), которые конструируются для больших пролетов (20-24 м). Расположение элементов в ней позволяет снизить длину сжатых стержней.

    Крестовая решетка – раскосы в ней установлены крест-накрест, между ними располагаются стойки. Используются такие решетки в фермах, воспринимающих двухстороннюю нагрузку. Такой тип нагрузки характерен для горизонтальных связевых ферм крыш производственных сооружений и мостов, вертикальных ферм башен и мачт.

    Полураскосная и ромбическая решетки – в этих конструкциях используются две отличные друг от друга системы расположения раскосов. Это придает им повышенную жесткость. Используются такие решетки в конструкциях мостов, мачт, башнях.

    Основные узлы ферм из труб

    Соединения элементов фермы между собой называют узлами. Обычно они представляют собой непосредственное примыкание труб решетки к поясам, без применения промежуточных деталей – фасонок. При соединении должна обеспечиваться полная герметичность внутренних полостей труб, для предупреждения коррозии.

    Если толщина трубы пояса небольшая, возможно его усиление при помощи металлических накладок. Их можно вырезать из трубы, диаметр которой совпадает с диаметром пояса. Или же использовать в этом качестве согнутый лист металла, толщиной в 1-2 толщины стенки пояса.

    В узлах необходима фигурная обработка торцов труб. Если специальных станков для обработки нет, а трубы изготовлены из пластинчатой стали (например, низкоуглеродистой), допустимо выполнять сплющивание торцов в узлах. В некоторых случаях соединение элементов фермы выполняют на фасонках.

    По длине трубы скрепляют сваркой. Трубы одинакового диаметра соединяют встык и сваривают ровным сварочным швом на подкладочном кольце. Если наплавляемый металл характеризуется низким расчетным сопротивлением, сварочный шов выполняют по косой. Для соединения труб встык также применяют парные кольцевые накладки, которые сгибают из металлического листа или вырезают из труб с тем же или большим диаметром, чем скрепляемые детали. Толщина сварного шва и используемых накладок должна быть на 20% больше толщины соединяемых труб.

    При стыковке труб разных диаметров возможно применение торцевых прокладок. Также при монтаже практикуются фланцевые соединения с помощью болтов.

    Полный цикл работ по сварке и монтажу ферм из профильных труб для навеса и подвесных ворот показан в видео:

    Таким образом, расчет, изготовление и монтаж ферм из профильных труб являются сложными, ответственными мероприятиями, требующими профессионального подхода. Но при строительстве торговых павильонов, цехов, складов такие фермы являются незаменимыми. Только они смогут обеспечить долговечность и безопасность протяженных, габаритных объектов с тяжелой конструкцией кровли.

    Ссылка на основную публикацию